电机学课程复习重点
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电机学总复习要点大全资料1.电机分类:-直流电机:按励磁方式分为永磁直流电机和电梯直流电机。
-交流电机:按形状分为异步电机和同步电机。
异步电机包括感应电动机和异步永磁电动机;同步电机包括同步感应电动机和永磁同步电动机。
2.电机工作原理:-直流电动机:利用安培力和洛伦兹力的相互作用实现电能与机械能的转换。
-交流电动机:利用磁场旋转和感应原理实现电能与机械能的转换。
3.直流电机的构造:-励磁系统:提供磁场,分为永磁励磁和电梯励磁。
-转子系统:可以是铁芯或者铁心绕组。
-定子系统:通常由定子绕组、定子铁芯和机壳组成。
4.直流电机的性能参数:-额定功率:在额定工作条件下,电机所能提供的机械功率。
-额定电压:在额定工作条件下,电机所需的电压。
-额定电流:在额定工作条件下,电机所需的电流。
-额定转速:在额定工作条件下,电机的转速。
-效率:电机所输出的有用功率与输入的电能之比。
5.交流电机的构造:-感应电动机:由定子和转子组成,定子绕组通常为三相绕组,转子可以是鳄鱼绕组或者铜条短路绕组。
-同步电动机:由定子和转子组成,转子一般为永磁体,定子绕组可以是三相绕组或者单相绕组。
6.交流电机的性能参数:-引入功率:电机所需的电能。
-输出功率:电机输出的机械功率。
-功率因数:引入功率与输出功率的比值。
-正弦波方程:描述电机的电压和电流之间的关系。
7.电机的运行和控制方法:-直流电机的运行和控制方法:电流控制和电势控制。
-交流电机的运行和控制方法:-异步电动机:变频调速技术,通过改变电源频率改变电机的转速。
-同步电动机:电势控制和电流控制。
8.电机的应用:-家用电器:洗衣机、冰箱、风扇等。
-工业机械:泵、风机、压缩机等。
-车辆和交通:电动汽车、铁路车辆等。
-可再生能源:风力发电、太阳能发电等。
电机学主要知识点复习提纲一、直流电机 A. 主要概念1. 换向器、电刷、电枢接触压降2∆U b2. 极数和极对数3. 主磁极、励磁绕组4. 电枢、电枢铁心、电枢绕组5. 额定值6. 元件7. 单叠、单波绕组8. 第1节距、第2节距、合成节距、换向器节距 9. 并联支路对数a 10. 绕组展开图 11. 励磁与励磁方式12. 空载磁场、主磁通、漏磁通、磁化曲线、每级磁通 13. 电枢磁场14. (交轴、直轴)电枢反应及其性质、几何中性线、物理中性线、移刷 15. 反电势常数C E 、转矩常数C T 16. 电磁功率 P em 电枢铜耗 p Cua 励磁铜耗 p Cuf 电机铁耗 p Fe 机械损耗 p mec 附加损耗 p ad 输出机械功率 P 2可变损耗、不变损耗、空载损耗 17. 直流电动机(DM )的工作特性 18. 串励电动机的“飞速”或“飞车”19. 电动机的机械特性、自然机械特性、人工机械特性、硬特性、软特性 20. 稳定性21. DM 的启动方法:直接启动、电枢回路串电阻启动、降压启动;启动电流 22. DM 的调速方法:电枢串电阻、调励磁、调端电压 23. DM 的制动方法:能耗制动、反接制动、回馈制动 B. 主要公式:发电机:P N =U N I N (输出电功率) 电动机:P N =U N I N ηN (输出机械功率) 反电势:60E a E E C n pN C aΦ==电磁转矩:em a2T a T T C I pN C aΦπ==直流电动机(DM )电势平衡方程:a a E a a U E I R C Φn I R =+=+ DM 的输入电功率P 1 :12()()a f a f a a a fa a a f em Cua Cuf P UI U I I UI UI E I R I UI EI I R UI P p p ==+=+=++=++=++12em Cua Cuf em Fe mec adP P p p P P p p p =++=+++DM 的转矩方程:20d d em T T T JtΩ--= DM 的效率:21112100%100%(1)100%P P p pP P P p η-∑∑=⨯=⨯=-⨯+∑ 他励DM 的转速调整率: 0N N100%n nn n -∆=⨯DM 的机械特性:em2T j a j a a )(T ΦC C R R ΦC U ΦC R R I U n E E E +-=+-= . 并联DM 的理想空载转速n 0:二、变压器 A. 主要概念1. 单相、三相;变压器组、心式变压器;电力变压器、互感器;干式、油浸式变压器2. 铁心柱、轭部3. 额定容量、一次侧、二次侧4. 高压绕组、低压绕组5. 空载运行,主磁通Φ、漏磁通Φ1σ及其区别,主磁路、漏磁路 空载电流、主磁通、反电动势间的相位关系,铁耗角6. Φ、i 、e 正方向的规定。
一、主要内容磁场、磁感应强度,磁场强度、磁导率,全电流定律,磁性材料的B-H 曲线,铁心损耗与磁场储能,电感,电磁感应定律,电磁力与电磁转矩。
二、基本要求牢固掌握以上概念对本课程学习是必须的。
三、注意点1、欧姆定律:作用于磁路上的磁动势等于磁阻乘以磁通m F Φ=Λ,1m m S R l μΛ==2、2222m SfN S N l X L N l μμωωπω==Λ== 3、随着铁心磁路饱和的增加,铁心磁导率µFe 减小,相应的磁导、电抗也要减小。
一、主要内容额定值,感应电动势、电压变比,励磁电流,电路方程、等效电路、相量图,绕组归算,标幺值,空载实验、短路实验及参数计算,电压变化率与效率。
三相变压器的联接组判别。
三相变压器绕组的联接法和磁路系统对相电势波形的影响。
二、基本要求熟练掌握变压器的基本电磁关系,变压器的各种平衡关系。
三种分析手段:基本方程式、等效电路和相量图。
正方向确定,基本方程式、相量图和等效电路间的一致性。
理解变压器绕组的归算原理与计算。
熟练掌握标幺值的计算及数量关系。
熟悉变压器参数的测量方法,运行特性分析方法与计算。
掌握三相变压器的联接组表示与确定。
三、注意点1、变压器的额定值对三相变压器来说电压、电流均为线值,功率是三相视在功率,计算时一定要注意。
三相变压器参数计算时,必须换成单相数值,最后结果再换成三相值。
2、励磁阻抗的物理意义,与频率和铁心饱和度的关系。
3、变压器的电势平衡、磁势平衡和功率平衡(功率流程图)。
4、变压器参数计算(空载试验一般在低压侧做,短路实验一般在高压侧做。
在哪侧做实验,测出来的就是哪侧的数值,注意折算!)5、变压器的电压调整率和效率的计算(负载因数1I β*=)。
6、单相变压器中励磁电流、主磁通和感应电势的波形关系,三相变压器的铁心结构和电势波形。
7、联接组别的判别。
8、变压器负载与二次侧接线方式要一致,若不一致,必须将负载∆-Y 变换。
直流电机一、主要内容直流电机的励磁方式,直流电机绕组参数与特点,空载磁场,负载时的直轴和交轴电枢反应分析,电枢绕组的感应电动势,电压和功率平衡,电枢绕组的电磁转矩,转矩平衡。
第一章变压器1.变压器基本工作原理,基本结构、主要额定值变压器是利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能变换为另一种同频率且不同电压等级的交流电能的静止电气设备,它在电力系统,变电所以及工厂供配电中得到了广泛的应用,以满足电能的传输,分配和使用。
变压器的原理是基于电磁感应定律,因此磁场是变压器的工作媒介变压器基本结构组成:猜测可能出填空题或选择题三相变压器按照磁路可分为三相组式变压器和三相芯式变压器两类变压器的型号和额定值~考法:例如解释S9-1250/10的各项数值的含义2.变压器空载和负载运行时的电磁状况;空载电流的组成、作用、性质。
变压器一次侧接到额定频率和额定电压的交流电源上,其二次侧开路,这种运行状态称为变压器的空载运行。
变压器空载运行原理图、变压器一次绕组接交流电源,二次绕组接负载的运行方式, 称为变压器的负载运行方式。
变压器负载运行原理图实际运行的电力变压器的磁路总是工作在饱和状态下。
通过磁化曲线推得的电流波形可以发现: 空载电流(即励磁电流)呈尖顶波,除了基波外, 还有较强的三次谐波和其他高次谐波。
;产生主磁通所需要的电流称为励磁电流,用m i 表示; 同理产生主磁通的磁动势称为励磁磁动势,用 m F 表示。
变压器铁芯上仅有一次绕组空载电流0i 所形成的磁动势0F ,即空载电流0i 建立主磁通,所以空载电流0i 就是励磁电流m i ,即m 0i i = 同理,空载磁动势0F 就是励磁磁动势,即m 0F F =或m 101i N i N = 因为空载时,变压器一次绕组实际上是一个铁芯线圈, 空载电流的大小主要决定于铁芯线圈的电抗和铁芯损耗。
铁芯线圈的电抗正比于线圈匝数的平方和磁路的磁导。
2121N N E E =因此,空载电流的大小与铁芯的磁化性能,饱和程度有密切的关系。
3. }4. 变压器变比的定义;磁动式平衡关系的物理含义,用此平衡关系分析变压器的能量传递;变压器折算概念和变压器折算方法,变压器基本方程组、等效电路和相量图 在变压器中,一次绕组的感应电动势1E 与二次绕组的感应电动势2E 之比称为变比,用k 表示,即k =变压器负载运行时,作用于变压器磁路上111N I F •=和222N I F •=两个磁动势。
一、电机学共同问题1. 空载、负载磁场、漏磁场的产生: 直流电机、变压器、异步电机、同步电机空载时的主磁场各是由什么产生的? 直流电机、变压器、异步电机、同步电机负载时的合成磁场各是由什么产生的? 漏磁场是如何产生的?何时有?何时无?2. 磁势平衡方程、电枢反应问题 变压器、异步电机中,磁势平衡方程说明了什么? 直流电机、同步电机中,电枢反应的物理意义是是什么? 磁势平衡和电枢反应有何联系?3. 数学模型问题: I. 直流电机: u = E + I ×ra (+ 2∆U b )(电动) E = u + I ×ra (+ 2∆U b )(发电)E = C E Φ n C E = PN a /60/a T E = C M Φ I a C M = PN a /2π/a其中N a 上总导体数II. 变压器: 折算前11112222120121022/m LU E I ZU E I Z I I k I E kE E I ZU I Z ⎧=-+⎪=-⎪⎪+=⎪⎨=⎪⎪-=⎪⎪=⎩&&&&&&&&&&&&&&& 折算后11112222012121022'''''''''m LU E I Z U E I Z I I I E E E I ZU I Z ⎧=-+⎪=-⎪⎪=+⎪⎨=⎪⎪-=⎪⎪=⎩&&&&&&&&&&&&&&&III. 异步电机:f 折算后()11112222σ012121m m //i e U E I ZE I R s jX I I I k E k E E I Z ⎧=-+⎪=+⎪⎪=+⎨⎪=⎪⎪=-⎩&&&&&&&&&&&& w 折算后()11112222σ1021210m/j U E I ZE I R s X I I I E E E I Z ⎧=-+⎪''''=+⎪⎪'=-⎨⎪'=⎪⎪=-⎩&&&&&&&&&&&&未折算时 ()111122222201212221m m , , s s s s s e s U E I Z E I R jX X sX F F F E k E E sE E I Z σσσ⎧=-+⎪=+=⎪⎪=+⎨⎪==⎪⎪=-⎩&&&&&rr r &&&&IV . 同步电机:0()a d ad q aqa d d q qE U I R jX jI X jI X U IR jI X jI X σ=++++=+++&&&&&&&&&(凸极机、双反应理论)0()a aatE U I R jX jIX UIR jIX σ=+++=++&&&&&&&(隐极机)4. 等效电路:I. 直流电动机:II. 变压器:III.异步动机:IV. 同步发电机:隐极机5.相量图及其绘制I.直流电机:(无)II.变压器:6.异步电机:IV.同步电机隐极机(不计饱和)共同的概念 直流电机独有 交流电机独有单层、双层绕组 叠绕组、波绕组 y 1、y 2、y短距、长距、整距 集中、分布换向器节距y k 电刷 电刷移位 几何中性线 物理中性线 绕组系数:111N y q k k k = 短距系数:11sin90y y k τ=︒分布系数:111sin 2sin 2q q k q αα=分数槽绕组单一闭合回路 并联支路对数a 三相星形、三角形 并联支路数a 主磁场、漏磁场、励磁磁场圆形旋磁: 椭圆旋磁: 脉振磁场: 磁场旋转速度:60fn p=直流电动势:60E a E E C n pN C a=Φ=(N a 为电枢总导体数、a 为并联支路对数)交流电动势: 14.44N E fNk =Φ(N 为每相串联匝数)直流磁动势:()/a a a aF x Ax A N i D π==(无移刷时的情况。
第二章变压器的基本作用原理与理论分析1.变压器的基本工作原理。
2.基本结构。
3.额定值。
4.从变压器的内部电磁关系出发,分析变压器的空载和负载运行;导出变压器的基本方程式,再通过折算,导出变压器的等效电路和相量图;5.参数的测定方法;(注意公式中所用的值均为相值以及电阻随温度变化的有关计算公式)6.掌握如何计算变压器的运行性能:电压变化率和效率。
第三章三相变压器及运行1.熟悉三相变压器的连接组别,掌握连接组别的判别方法。
2.掌握连接组别和磁路结构对电势波形的影响。
3.掌握变压器并联运行的条件和不满足并联运行条件的影响以及计算并联运行的负载分配问题。
第四章三相变压器的不对称运行1.了解对称分量法的分析方法;2.了解变压器各序阻抗概念及特点。
3.了解变压器次级突然短路时瞬态过程中过电流的影响。
4.了解变压器空载合闸时瞬态过程中电压初相角的影响。
第五章电力系统中的特种变压器1.熟悉三绕组变压器的特点以及等效电路中组合电抗的概念及意义。
2.熟悉自耦变压器的结构;原、副方电压电流和容量的关系的特点以及自耦变压器的优缺点。
3.掌握电压、电流互感器的工作特点,使用时注意的事项。
第六章交流电机绕组及其感应电动势1.掌握与交流绕组连接有关的几个量如电角度、槽距角等求法。
2.掌握三相交流绕组的组成原则和连接规律,以60。
相带为重点,掌握交流绕组相带的划分、节距的选取以及不同支路数绕组的连接。
(下学期做实训要用到)3.熟悉交流电势的产生;电势波形、频率、有效值;影响电势大小和波形好坏的各种原因。
4.掌握电势的计算方法和削弱谐波电势的方法(注意节距因数、分布因数及绕组因数的求法)第七章交流绕组的磁动势1.掌握单相、三相绕组磁动势的性质、大小、波形。
(注意课本P115、P118结论)2.熟悉谐波磁势的性质和影响。
3.掌握交流电机中空间矢量和时间相量的关系。
注意:学习交流绕组磁势时应和交流绕组的电势对比,注意它们的共性和特性。
知识点第一章:(以填空题、判断题、简答题为主)p13,p17,p30电机的定义(广义、侠义)电机的任务基本电磁定律(全电流定律、电磁感应定律、电磁力定律)铁磁材料特点,磁滞损耗、涡流损耗的产生机理、影响因素,产生条件磁路基本定律(磁路欧姆定律、磁路基尔霍夫第一/第二定律),定性分析交流磁路特点,磁化曲线分析(磁通与励磁电流的波形)变压器电动势产生原因与磁通之间的相位关系铁磁材料磁导率特点,磁饱和特性闭合磁路磁饱和时主磁通和励磁电流间的波形关系软硬磁材料区别,磁滞回线剩磁矫顽力磁导率铁耗,涡流损耗和磁滞损耗,产生原因及应对措施第二章:(以填空题、判断题、简答题为主)直流电机电枢绕组线圈感应电动势的交变性,直流电动势产生机理;直流电机电枢绕组虚槽数、换向片数、元件数、线圈数关系;第一节距、第二节距、合成节距、换向器节距含义;单叠绕组、单波绕组线圈绕制原则、支路数;电枢反应;感应电动势、电磁转矩的定义及计算;直流发电机、直流电动机的功率流;各种直流电机的特性曲线分析;直流电力拖动机组稳定运行条件;直流电动机的启动、调速与制动;直流电机转子线圈感应电动势的交变性及直流电动势产生机理空载磁场的产生原因及方向并励直流发电机自励条件及临界点电阻随转速的变化关系并励直流发电机,并励直流电动机等效电路及电磁功率计算直流电力传动系统稳定运行条件直流电机电枢反应定义,分类,产生条件及影响并励直流发电机和他励直流发电机外特性比较,拐弯现象解释第三章:(以填空题、判断题、简答题、计算大题为主)变压器的额定值定义;变压器的变比定义;变压器空载电流与励磁电流的关系;变压器的绕组折算方法、条件、折算前后物理量的对应关系;变压器等效电路图及各参数的含义;变压器参数测定(空载实验、短路实验);标幺值的含义、各物理量的基值、标幺值的计算及相关物理量标幺值的等值关系;负载系数的含义;变压器电压变化率的计算;变压器效率的计算及其取最大值的条件;三相变压器的连接组判断;绕组连接法及磁路系统对空载电动势波形的影响;变压器并联运行的条件,并联时的容量计算;自偶变压器的容量;电压互感器、电流互感器的作用及其使用注意事项;变压器二次测额定电压定义变比计算变压器绕组折算后一二次侧感应电动势大小关系主磁通漏磁通区别和等效电路空载或短路实验测得损耗对应关系及参数求取并联运行理想条件和实际条件电压互感器电流互感器单项变压器外加电压与励磁电流波形关系连接组别判断3.49电压变化率,最大效率求解3.46并联变压器容量分配,最打输出容量计算3.52第四章:(以填空题、判断题、简答题为主)交流绕组感应电动势与励磁磁动势间时空变化规律;交流绕组槽距角、槽距电角、相带、极距、极相组的概念;单层绕组、双层绕组每相最大并联支路数;导体电动势、匝电动势、线圈电动势、线圈组电动势、相电动势的概念及计算;消弱谐波电动势的方法(短距绕组);单相绕组磁动势、三相绕组基波合成磁动势性质;谐波磁动势的次数、转速;单相绕组通单相交流电,三相绕组通三相对称交流电产生的磁动势三相绕组基波磁动势转向与电流向序关系对称绕组消除3n次谐波短路绕组消除或削弱谐波时第一节距选择第五章:(以填空题、判断题、简答题、计算大题为主)异步电机的转子结构;同步转速、转差率的计算;异步电机的三种运行状态;异步电机额定值;异步电机工作原理;定子磁场和转子磁场相对静止关系;异步电机的绕组折算;转子绕组中感应电动势及电流的频率计算;异步电机的频率折算及其含义;异步电机的等效电路;异步电机的参数测定(空载实验、短路实现);异步电机的功率流及相关功率之间的关系;异步电机的电磁功率计算(最大转矩、起动转矩);异步电机电磁转矩的三种表达式;异步电机特性曲线分析;异步电机的启动特点;异步电机启动方法及相关计算;异步电机的制动及调速;异步电机定子磁场和转子磁场同步,转子和磁场异步异步电机三种运行状态及各种状态下功率流程异步电机铁耗的主要产生原因频率折算和绕组折算共同条件鼠笼型异步电机转子相数降压启动特点变频调速时保证磁通不变的方法异步电机功率流程,转子转速,转差率,转子频率,电磁转矩,效率,定子电流,Y三角形启动转矩或启动电流计算第六章:(以填空题、判断题、简答题、计算大题为主)同步电机的特点;同步转速的计算;同步电机的额定值;同步电机的运行原理;同步电机的电枢反应;隐极机、凸极机在磁路不饱和、饱和状态下的电磁关系(方程式、向量图)及相关计算;同步发电机的运行特性(空载特性、短路特性、零功率因数特性、外特性、调整特性)分析;保梯电抗、短路比的概念及对电机性能的影响;同步发电机的并联运行条件及方法;同步电机功率和转矩平衡方程;同步电机电磁功率的计算及含义;同步电机交轴电枢反应对机电能量转换的意义;同步电机静态稳定的条件;同步电机无功功率的调节和V形曲线分析;同步电动机无功调节及V性曲线;同步电动机的起动和调速;调相机的作用、机理和运行状态;步进电动机工作原理及步距角计算。
电机学备考部分CHM 一.电机的分类1. 1)机械能转换为电功率---发电机 2)电功率转换为机械能---电动机3)电功率转换为另一种形式的电功率---变压器、交流机、变频机、移相机 4)不以传递能量为主要职能,在电气机械系统运行起调节、放大、控制2.按电流种类:直流电机、交流电机3.按原理和运动方式1)没有固定同步速度---直流电机 2)静止设备---变压器3)作为电动机运行时,速度较同步速度小;作为发电机运行时,速度较同步速度大---异步电机4)速度等于同步速度---同步电机5)速度可以在宽广的范围内随意调节,可以从同步速度下调至同步速度以上---交流换向器电机【同步速度指的是定子的旋转磁场】二.电机的磁路和磁路定律电在电机中主要以路的形式出现,即由电机内的线圈(或绕组)构成电机的电路磁在电机中是以场的形式存在,常把磁场简化磁路处理1.电机的电磁基本理论1)线圈中流过电流将产生磁场(右手螺旋),穿过线圈的磁通形成磁链,一个线圈通过单位电流所产生的磁链为该线圈的电感。
2)线圈流过正弦交流电时,线圈电感常用相应的电抗表示wl x l =(w 为交变频率) (施加电压↑ 磁通磁路越大 磁路越饱和 磁阻↑ 电抗↓)3)电磁感应定律:若线圈中磁链发生变化,线圈感应出电动势(线圈感应电动势趋于阻碍磁链变化)三.变压器1)标幺值=实际值/基值(基值一般取额定值) 2)测定参数⑴空载实验 (计算励磁电阻电抗,r1、x1很小可忽略)电路等效图:计算公式:000i u z =020i p a r =a a r z x 202-=一般加压于低压侧,原因:空载实验测得是励磁电抗和电阻,励磁电流大些才能测出,并且在低压侧操作比较安全⑵短路实验 等效电路图:计算公式:kki u k z 11=kki p k r 2=k k k r z x 22-= 一般加压于高压侧,原因:短路实验所测的是k r 和k x ,所以励磁电流要比较小;若加在低压侧,就算1i 很小,但2i 也很大,而2x 2r 很小,避免大电流烧坏绕组。
《电机学》课程复习要点课程名称:《电机学》适用专业:电气工程及其自动辅导教材:《电机学》(第5 版)汤蕴璆主编第一章绪论内容:了解本课程的主要内容和电机在国民经济各行各业中的作用,明确《电机学》课程在自动化专业中的地位,从而明确学习目的;了解本课程的性质、任务、特点和电机理论的一般分析方法,了解电机的分类、主要作用。
矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖賃軔朧。
要求:熟练掌握电机理论中常用的基本电磁定律;铁磁材料的特性。
第二章变压器内容:单相变压器运行原理、三相变压器连接法和联结组别、标幺值概念及用标幺值进行各种运算要求:了解三相变压器磁路系统、三相变压器绕组接法和磁路系统对电动势波形的影响;理解单相变压器空载运行物理现象及电势、电流分析;变压器工作特性;掌握变压器基本工作原理结构,原理图各量参考方向的规定;额定值;单相变压器负载;熟练掌握单相变压器空载及负载运行时基本方程式、等效电路、相量图、功率关系及相关运算、标幺值概念及用标幺值进行上述各种运算。
聞創沟燴鐺險爱氇谴净祸測樅。
第三章直流电机内容:直流电机磁场及电枢反应、电机的可逆原理、直流电机的基本工作原理和结构、直流电机单叠绕组。
要求:理解直流电机空载和负载时的磁场及电枢反应、电机的可逆原理;掌握直流电机的基本工作原理和结构、直流电机单叠绕组;熟练掌握直流电机电枢电动势、电磁转矩和电磁功率、直流电动机的运行原理、电动机惯例、基本方程式、机械特性、工作特性及相关运算。
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第四章交流电机共同问题内容:交流电机的电枢绕组、交流绕组的绕制方法、交流绕组感应电动势、交流绕组建立的磁动势。
要求:了解交流电机的电枢绕组、理解交流绕组的绕制方法、掌握交流绕组感应电动势及交流绕组建立的磁动势。
第五章感应电机内容:感应电机的结构、基本工作原理、额定值、三相感应电机磁动势、磁场、工作特性及运行原理。
要求:了解感应电机的结构、基本工作原理、额定值;理解三相感应电机磁动势、磁场和工作特性;掌握三相感应电动机堵转时运行特性、转子转动时运行特性、频率折算和转子绕组折算、三相感应电动机参数测定;熟练掌握感应电动机基本方程式组、等值电路、功率与转矩平衡关系及相关运算。
《电机学》课程复习重点
本门课程掌握以下知识点:
一、电机和变压器的磁路常采用硅钢片制成,它的导磁率高,损耗小,有饱和
现象存在。
二、软磁材料、、硬磁材料的概念:
答:铁磁材料按其磁滞回线的宽窄可分为两大类:软磁材料和硬磁材料。
磁滞回线较宽,即矫顽力大、剩磁也大的铁磁材料称为硬磁材料,也称为永磁材料。
这类材料一经磁化就很难退磁,能长期保持磁性。
常用的硬磁材料有铁氧体、钕铁硼等,这些材料可用来制造永磁电机。
磁滞回线较窄,即矫顽力小、剩磁也小的铁磁材料称为软磁材料。
电机铁心常用的硅钢片、铸钢、铸铁等都是软磁材料。
三、磁路和电路的不同点。
1)电流通过电阻时有功率损耗,磁通通过磁阻时无功率损耗;
2)自然界中无对磁通绝缘的材料;
3)空气也是导磁的,磁路中存在漏磁现象;
4)含有铁磁材料的磁路几乎都是非线性的。
四、直流电机电刷放置的原则
在确定直流电机电刷的安放原则上就考虑:(1)应使电机正、负电刷间的电动势最大:(2)应使被短路元件的电动势最小,以利于换向。
两者有一定的统一性,一般以空载状态为出发点考虑电刷的安放。
因此,电刷的合理位置是在换向器的几何中性线上。
无论叠绕组还是波绕组,元件端接线一般总是对称的,换向器的几何中性线与主极轴线重合,此时电刷的合理位置是在主极轴线下的换向片上。
五、一台直流电动机,磁路饱和。
当电机负载后,电刷逆电枢旋转方向移动一
个角度。
试分析在此种情况下电枢磁动势对气隙磁场的影响。
答电刷移动后,电刷不在几何中性线上,同时存在交轴电枢磁动势和直轴电
枢磁动势。
交轴电枢磁动势使气隙磁场发生畸变,因磁路饱和,还有去磁作用,使每极磁通减少。
对电动机而言,电刷逆旋转方向移动后,直轴电磁磁动势方向相反,电枢反应起去磁作用,使每极磁通减少。
六、变压器铁芯的作用;为什么它要用0.35mm 厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片迭成。
铁心: 构成变压器的磁路,同时又起着器身的骨架作用。
绕组: 构成变压器的电路,它是变压器输入和输出电能的电气回路。
分接开关: 变压器为了调压而在高压绕组引出分接头,分接开关用以切换分接头,从而实现变压器调压。
油箱和冷却装置: 油箱容纳器身,盛变压器油,兼有散热冷却作用。
绝缘套管: 变压器绕组引线需借助于绝缘套管与外电路连接,使带电的绕组引线与接地的油箱绝缘。
七、在交流发电机定子槽的导体中感应电动势的频率、波形、大小与哪些因素有关;这些因素中哪些是由构造决定的,哪些是由运行条件决定。
幅值 φφI p
Nk F w 119.0= 单相绕组基波磁动势幅值大小: 与一条支路匝数N 、绕组系数k w1、磁极
对数p 及相电流φI 有关,其中N 、k w1及p 由构造决定,φI 由运行条件决定。
幅值位置: 恒于绕组轴线上,由绕组构造决定。
频率: 即为电流频率,由运行条件决定。
八、异步电动机等效电路中的s
s -1()'2R 代表的含义; 可否用电感或电容代替。
答 (1)最大转矩不变,起动转矩上升,起动电流下降;
(2) 最大转矩下降,起动转矩下降,起动电流下降;
(3) 最大转矩下降,起动转矩下降,起动电流下降。
九、同步电机的气隙要比容量相同的感应电机的大;
在同步电机中,励磁电动势0
E 和电机端电压U 都是电压相量,不能根据它们
的大小来判断电机的运行状态,而应该根据气隙合成磁场轴线与主磁极轴线的相对位置来决定。
当主磁极场轴线超前合成磁场轴线时,为发电机状态;重合时为调相机状态;滞后时为电动机状态。
十、举例:
1.设一台4kW 、220V ,效率%84=N η的两极直流电动机,电枢绕组为单叠绕组,槽数Q=18,每槽每层元件边数u=4,元件匝数8=y N 。
试求:
(1)电机的额定电流;
(2)电枢绕组数据:虚槽数u Q ,换向片数K ,绕组元件数S ,总导体数a Z 以及绕组各节距。
解 (1)额定电流 A A U P I N N N
N 65.2184.02201043
=⨯⨯==η (2)虚槽数
72184=⨯==uQ Q u
元件数、换向片数
72===u Q K S
总导体数
根根115272822=⨯⨯==S N Z y a
合成节距
1±==k y y
第一节距
1804
7221=== εp Q y u
第二节距
191718112--=-±=-=或y y y
2.一台四极、82kW 、230V 、971r/min 的他励直流发电机,如果每极的合成磁通等于空载额定转速下具有额定电压时每极磁通,试求当电机输出额定电流时的电磁转矩。
解 额定电流
A A U P I N N N 5.356230
10823
=⨯== 他励电机,额定电枢电流
A I I N aN 5.356==
依题意有
N e U n C E =Φ=
2371.0970
230===Φn U C N e 2643.22371.03030=⨯=Φ=Φπ
πe T C C 电磁转矩
m N m N I C T aN T e ⋅=⋅⨯=Φ=2.8075.3562643.2
12、一台并励直流发电机,35=N P kW ,V U N 115=,min /1450
r n N =,电枢电路各绕组总电阻Ω=0243.0a r ,一对电刷压降V U b 22=∆,关励电路电阻Ω=1.20f R 。
求额定负载时的电磁转矩及电磁功率。
解 额定电流
A A U P I N N N 3.304115
10353
=⨯== 额定励磁电流
A A R U I f N fN 72.51
.20115===
额定电枢电流 A A I I I fN N aN 310)72.53.304(=+=+=
额定电枢电动势
b a aN N N U r I U E ∆++=2
V V 5.124)20243.0310115(=+⨯+=
电磁功率 kW W I E P aN N e 6.383105.124=⨯==
电磁转矩
m N m N I E P T aN N e e ⋅=⋅=Ω=2.24560
1450
2π 3.三相变压器的额定值为S N =1800kVA ,U 1N /U 2N =6300/3150V ,Y ,d11联结,
空载损耗P 0=6.6kW ,短路损耗P k =21.2kW ,求
(1) 当输出电流I 2=I 2N ,8.0cos 2=φ时的效率;
(2) 效率最大时的负载系数βm 。
解:(1)、 P P S P P k N k 020cos 1+++-
=φη %1.982
.216.68.018002.216.61=++⨯+-= (2)、当P cu =P Fe 时发生ηmax 、P P K 02=β 所以558.02.216.60===P P K
β 4.额定转速为每分钟3000转的同步发电机,若将转速调整到3060转/分运行,其它情况不变,问定子绕组三相电动势大小、波形、频率及各相电动势相位差
有何改变?
答:本题题意为转速升高(升高
02.13000
3060=倍) (1)频率 60pn f = )(c p n f =∝, 故频率增加1.02倍。
(2) 大小 144.4Φ=W fNk E φ
f E ∝φ (N 、k w 、Φ1=C),电动势增加1.02倍。
(3) 波形和各相电动势相位差不变,因它们与转速无关。
5.一台三相四极Hz 50异步电动机,kW P N 75=,min /1450r n N =,V U N 380=,A I N 160=,定子Y 接法。
已知额定运行时,输出转矩为电磁转矩的%90,21Cu Cu p p =,kW p Fe 1.2=。
试计算额定运行时的电磁功率、输入功率和功率因数。
解 转差率 0333.01500
14501500=-=s 输出转矩 m N m N P P T N N ⋅=⋅⨯⨯⨯=Ω=Ω=2.4941450
2601075322π 电磁功率 kW kW T T P em em 21.8660
150029.02.4949.0121=⨯⨯=Ω=Ω=π 转子铜耗 W W sP p em Cu 2870862100333.02=⨯==
定子铜耗 W p p Cu Cu 287021==
输入功率 W W P p p P em Fe Cu 91180)86210
21002870()(11=++=++= 功率因数 867.01603803911803cos 11=⨯⨯==
N N I U P ϕ。