电机学知识点讲义汇总

{企业通用培训}电机学专题讲义第一章变压器基本工作原理和结构1-1从物理意义上说明变压器为什么能变压，而不能变频率？答：变压器原副绕组套在同一个铁芯上,原边接上电源后，流过激磁电流I0，产生励磁磁动势F0，在铁芯中产生交变主磁通ф0,其频率与电源电压的频率相同，根据电磁感应定律，原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感应电动势e1和e2,且有,,显然，由于原副边匝数不等,即N1≠N2，原副边的感应电动势也就不等,即e1≠e2,而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U1≈E1,U2≈E2,故原副边电压不等,即U1≠U2,但频率相等。

1-2试从物理意义上分析，若减少变压器一次侧线圈匝数（二次线圈匝数不变）二次线圈的电压将如何变化？答：由,,可知,，所以变压器原、副两边每匝感应电动势相等。

又U1»E1,U2≈E2,因此，，当U1不变时，若N1减少,则每匝电压增大，所以将增大。

或者根据，若N1减小，则增大，又，故U2增大。

1-3变压器一次线圈若接在直流电源上，二次线圈会有稳定直流电压吗？为什么？答：不会。

因为接直流电源，稳定的直流电流在铁心中产生恒定不变的磁通，其变化率为零，不会在绕组中产生感应电动势。

1-4变压器铁芯的作用是什么，为什么它要用0.35毫米厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片迭成？答：变压器的铁心构成变压器的磁路，同时又起着器身的骨架作用。

为了铁心损耗，采用0.35mm厚、表面涂的绝缘漆的硅钢片迭成。

1-5变压器有哪些主要部件，它们的主要作用是什么？答：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。

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。

1.绪论’磁场B:T ，磁场强度，磁通密度H:A/m ，磁导率μ:H/m ；μ0=4π×10-7 H/m ；磁化曲线：又称B-H 曲线，，与B 轴交点为剩磁，与H 轴交点为矫顽磁力；铁耗：磁滞损耗和涡流损耗；磁场能量密度1/2w BH =⨯，主要存储在气隙中；2/L I N ψ==Λ；感应电流阻止磁通变化；变压器电势：交流电产生，运动电势：动生，线圈相对磁场运动。

2.变压器’油浸式：铁芯和绕组泡在油中，干式；导磁材料：0.35mm 硅钢片，减少涡流，提高磁导系数；铁芯式，铁壳式（低压大电流）；电压↑→，套管级数上；S N 为三相和，U N 为线电压；空载电流产生主磁通Φ 和漏磁通Φ1σ；E 1,2=4.44fN 1,2Φm ，Φm 为 每极磁通最大值，E1,2为原副边电动势有效值；励磁电流的大小和波形受磁路饱和、磁滞及涡流的影响；磁路饱和→i m 为尖顶波；铁耗→i m 为不对称尖顶波；等效正弦波与之有相同的有效值，与尖顶波的基波分量有相同频率且同相位；I m =Iμ+I Fe = I μ+I h (磁滞)+I e (涡流)；，；漏感为常数；传递功率靠互感；无论有无负载，主磁路上全部磁势之和产生主磁通；归算变比K=N1/N2；电流归算：磁动势不变、电压-电磁功率、电阻-二次铜耗、漏抗-二次无功损耗；空载特性U 0=f (I 0)，短路特性U k =f (I k )，U kN =Z k*Z k*小的变压器先满载；电压变化率定义在二次侧带负载电压变化与空载电压比值，ΔU%= (1-U 2*)*100%；；负载系数β=I 2/I 2N ；容性中间是减号；；可变损耗等于不变损耗时，效率最大；通过电势平衡和磁势平衡实现能量传递；铁耗角tg -1r m /x m ；磁路饱和增加→励磁电抗减小；3.磁化电流原是尖顶波，由于Y 形连接的三相变压器组不能通过三次谐波→主磁通平顶波→感应出三次谐波电流→走主磁路产生三次谐波电势（很大）→过电压危害绝缘；三相铁芯式变压器由于三次谐波电流同相只能走漏磁路，所以三次谐波电流很小（会发热，容量限制1800kVA ）；并联条件：①次级电压相等同相②电流与容量成比例，为同时满载③每台变压器所分担的负载电流均为最小；不同连接组不能并联，变比类似，防止形成环流；短路电压小的先满载；负载电流同相位：短路电阻与短路电抗的比值相等，有功无功相等；S 1:S 1=S N1/U K1:S N2/U K24.YNd 零序阻抗很小，易发热；YNy 无零序电流，但感应零序相电势，零序阻抗较大，造成电压不对称；三相独立：零序磁导大，零序励磁阻抗大；三相关联：漏磁路，抗小；YNy 测量零序励磁阻抗：次级线圈三相首尾连接，加单相电源，初级线圈开路；5.特种变压器’自耦变压器变比K=(E 1+E 2)/E 2；电磁二重耦合；电磁感应和直接传导功率；绕组额定容量是铭牌标称额定容量的(1-1/Ka)倍，直接传导容量为1/Ka 额定容量；通过电磁传导的功率越小，尺寸和损耗越小，短路电流越大；较小的电压变化率和较大的短路电流（需要保护）；应用于电压等级相差不大的输电线路的连接；第三绕组消除谐波；电压互感器，次级100V ，电流互感器次级5A 或1A ；电压互感器二次侧仪表并联，严禁短路，互感器铁芯和次级线圈一端应该接地；电流互感器：N 1<N 2；若开路：励磁电流过大，铁芯过饱和，发热严重，且二次侧感应高电压；6.绕组与电动势’槽距角α=360p /Z ；极距τ=Z/2p ；单层绕组：10kW 以下小型异步电机，p=1234；单层绕组中属于同一相共有p 个线圈组，每个线圈由q 个线圈组成；常用等元件绕组、链式绕组、交叉绕组和同心式绕组；双层绕组中属于同一相共有2p 个线圈组；短距时产生大大电势差，上下应加强绝缘；每极磁通φm =(2/π)B m l τ；60f=pn ；线圈感应电动势，节距因数Kp=cos (β/2)，因一个线圈两边而产生；分布因数Kd=(Sin q α)/( q Sin α)，由线圈间叠加时的电动势差引起，每个线圈电动势*q 再*Kd ；最后根据是单层还是双层绕组决定乘以q 还是2q ，再除以a ；每相串联匝数定义为N=2pqNc/s ，这样每相电动势有效值可以用E=4.44fNK φm ，N 为每相物理串联匝数，Kn 为绕组因数；v 次电势谐波：极对数p v =vp ，极距τv =τ/v ，f v =vf 1；v 次电势谐波的绕组绕组因数只要把α、β换成v α、v β；谐波主要影响电动势波形、增加损耗（热量）、高频干扰、自身电感电容自激产生过电压、异步机产生有害的附加转矩和附加损耗；削弱方法：①磁场：使气隙磁势接近正弦，采用极靴等②短距、分布③星形连接消除3x 次谐波；短距削弱谐波公式：y=(1-1/v)*τ；交流绕组的组成原则：获得较大的基波电势，尽量减少谐波电势，且保持三相电势对称，节约铜线。

电机学知识点总结直流电动机知识点1、直流电动机主要结构是定子和转子；定子主要包括定子铁心、励磁绕组、电刷。

转子主要包括转子铁心、电枢绕组、换向器.2、直流电动机通过电刷与换向器与外电路相连接。

3、直流电动机的工作原理:通过电刷与换向器之间的切换，导体内的电流随着导体所处的磁极性的改变而同时改变其方向，从而使电磁转矩的方向始终不变。

4、通过电刷和换向器将外部通入的直流电变成线圈内的交变电流的过程叫做“逆变”。

5、励磁方式分为他励式和自励式;自励式包括并励式、串励式和复励式。

(只考他励式和并励式，掌握他励式和并励式的图形)6、直流电机的额定值:①额定功率PN对于发电机额定功率指线端输出的电功率;对于电动机额定功率指轴上输出的机械功率。

②额定电压、额定电流均指额定状态下电机的线电压线电流。

7、磁极数=电刷数=支路数（2p=电刷数=2a，p为极对数，a为支路对数)8、空载时电极内的磁场由励磁绕组的磁动势单独作用产生，分为主磁通和漏磁通两部分。

9、电枢反应:负载时电枢磁动势对气隙主磁场的影响。

10、电刷位置是电枢表面电流分布的分界线。

11、交轴电枢反应的影响:①使气隙磁场发生畸变;②物理中线偏离几何中线;③饱和时具有一定的去磁作用。

12、电刷偏离几何中线时，出现直轴。

13、Ea=Cen Te=CTp Ia CT=9.55Ce14、发电机Ea=U+1aRa电动机U=Ea+IaRa15、他励发电机的特性（主要掌握外特性U=f(I) )曲线向下倾斜原因①U=Ea -IaRa;随着负载电流Ⅰ增大,电枢电阻压降IaRa随之增大，所以U 减小。

②交轴电枢反应产生一定的去磁作用;随着负载的增加,气隙磁通·和电枢电动势Ea 将减小,再加上IaRa的增大使电压的下降程度增大16、并励发电机自励条件:①电机的磁路中要有剩磁;②励磁绕组的接法要正确，使剩磁电动势所产生的电流和磁动势，其方向与剩磁方向相同;③励磁回路的总电阻必须小于临界电阻。

第四部分 同步电机一、同步电机的结构（要掌握主要部件的组成、作用、要求）1．定子（又称电枢——机电能量转换的枢纽）定子铁心：与异步电动机类似，是用0.5mm 厚的硅钢片叠压而成的圆筒状物体，其内表均匀的开有槽。

作用是导磁。

电枢绕组：三相（3个）、对称（结构完全相同、位置在空间彼此相距︒120电角度）绕组，接成“Y ”形。

作用有流通电流、产生磁场和电磁力（矩）、感应电动势，最终实现能量转换。

机座：电机的外壳，用钢板焊接成，作用是固定、支撑，要求隔振。

冷却方式的命名方法：冷却介质（空气、氢气、水）+介质与发热体（绕组和铁心）的接触方式（一是直接接触——内冷；二是隔着绝缘——外冷）2．转子主磁极：一是隐极式，励磁绕组分布在实心的磁极（即转子）铁心外表的对称槽（对称的各约三分之一圆周开槽，中间有2个大齿）中，励磁绕组用滑环与电刷通入直流电流，产生恒定的正弦分布的主磁场，一般只有2个磁极（1对极）。

二是凸极式，磁极铁心用形状象靴子的1~3mm 的厚钢板叠压成型，励磁绕组（通直流电）是集中绕组，它套置在磁极铁心柱上，整个磁极固定转子磁轭上，通常磁极数在8极及以上，要求各励磁绕组必须串联并且相邻磁极的极性（磁极极性由励磁电流方向决定）相反。

两者相比，凸极式造价较低、转速（160fn n p==）也低、直径大，隐极式需要高速原动机——汽轮机，凸极式需要低速原动机——水轮机。

轴系：轴（整体车削）+轴承（滑动轴承：有轴承座和冷却系统） 3．同步电机分类按磁极形式分类：隐极式、凸极式二、发电原理（要掌握发电原理、空载电动势）——此处主要为并网问题服务1．发电原理组，从而产生对称的三相空载电动势0e 。

（说明：有电动势就具备了输出电能的本领，简称发电）2．空载电动势（三相、4要素） 大小：0W1104.44E fK N Φ= 频率：60pnf =相位：与时间即转子位置（空间，表明电机中时-空统一）有关，不确定因素。

相序：由转向决定，与主磁极极性无关。

电机学知识点总结电机学知识点总结直流电动机知识点：直流电动机的主要结构包括定子和转子。

定子由定子铁心、励磁绕组和电刷组成，而转子由转子铁心、电枢绕组和换向器组成。

通过电刷和换向器，直流电动机可以与外部电路相连接。

直流电动机的工作原理是，通过电刷和换向器之间的切换，导体内的电流随着导体所处的磁极性的改变而同时改变其方向，从而使电磁转矩的方向始终不变。

通过电刷和换向器将外部通入的直流电变成线圈内的交变电流的过程叫做“逆变”。

直流电机的励磁方式分为他励式和自励式，其中自励式包括并励式、串励式和复励式。

直流电机的额定值包括额定功率PN、额定电压和额定电流。

磁极数等于电刷数，等于支路数（2p=电刷数=2a，其中p为极对数，a为支路对数）。

在空载时，电极内的磁场由励磁绕组的磁动势单独作用产生，分为主磁通和漏磁通两部分。

电枢反应是负载时电枢磁动势对气隙主磁场的影响。

电刷位置是电枢表面电流分布的分界线。

交轴电枢反应会使气隙磁场发生畸变，物理中线偏离几何中线，而且在饱和时具有一定的去磁作用。

当电刷偏离几何中线时，会出现直轴。

直流电机的公式包括Ea=CeΦn、Te=CTΦIa和CT=9.55Ce。

发电机的公式是Ea=U+IaRa，而电动机的公式是XXX。

他励发电机的特性主要包括外特性U=f(I)，曲线向下倾斜的原因是，随着负载电流I增大，电枢电阻压降IaRa随之增大，所以U减小。

此外，交轴电枢反应还会产生一定的去磁作用，随着负载的增加，气隙磁通Φ和电枢电动势Ea将减小，再加上IaRa的增大使电压的下降程度增大。

并励发电机的自励条件包括电机的磁路中要有剩磁，励磁绕组的接法要正确，使剩磁电动势所产生的电流和磁动势，其方向与剩磁方向相同，以及励磁回路的总电阻必须小于临界电阻。

并励发电机的外特性U=f(I)曲线下降的原因与他励发电机类似，包括电枢电阻压降IaRa增大、交轴电枢反应产生的去磁作用以及励磁电流减小等。

最后，励磁绕组不能开断，这是因为励磁绕组的磁场是直流磁场，如果开断励磁绕组，磁场会消失，电机就无法运转。

第 1 页/共 6 页一、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、基本要求结实控制以上概念对本课程学习是必须的。

三、注重点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 lμΛ== 2、2222m SfN SN l X L N l μμωωπω==Λ==3、随着铁心磁路饱和的增强，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、基本要求熟练控制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。

正方向决定，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。

熟练控制标幺值的计算及数量关系。

认识变压器参数的测量主意，运行特性分析主意与计算。

控制三相变压器的联接组表示与决定。

三、注重点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，计算时一定要注重。

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（空载实验普通在低压侧做，短路实验普通在高压侧做。

在哪侧做实验，测出来的就是哪侧的数值，注重折算！）5、变压器的电压调节率和效率的计算（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。

电动机学重要知识点总结一、电动机的工作原理电动机是利用电磁学原理将电能转换成机械能的装置。

其工作原理主要是通过电流在磁场中所产生的作用力，使电机转子产生转动。

电动机主要由定子和转子两部分组成，定子中布置有线圈，通过外加电流使定子中的磁场产生作用力，从而使得转子得以旋转。

电动机的工作原理是基础中的基础，只有深入了解了这一点，才能更好地了解和理解电动机的运行状态和性能特点。

二、电动机的类型根据电力来源和结构形式，电动机可以分为直流电动机和交流电动机。

直流电动机按照其励磁方式可以分为串励直流电机、并励直流电机和复合励磁直流电机。

交流电动机则根据其转子结构可以分为异步电动机和同步电动机。

根据不同的装配方式，电动机还可以分为水平安装和垂直安装的两种形式。

掌握各种类型电动机的特点和适用范围，可以更准确地选择和使用电动机。

三、电动机的性能参数电动机的性能参数是描述电动机特性和性能的重要参考指标，包括额定功率、额定转速、额定电流、效率和功率因数等。

额定功率是电动机标称工作状态下的输出功率，额定转速则是电动机在额定电压工作情况下的最大转速。

额定电流是电动机在额定电压和额定频率下的电流大小。

效率是衡量电动机能源利用率的重要指标，功率因数则是描述电机对电网的功率需求情况。

了解电动机的性能参数有助于合理使用和维护电动机，确保其正常运行。

四、电动机的运行状态电动机的运行状态包括空载运行和负载运行两种情况。

空载运行即电机在无负载状态下运行，此时电机的输入功率较小。

负载运行是电机在额定负荷下运行，此时电机的输入功率较大。

在实际操作中，要根据电动机的运行状态选择合适的操作方式，以确保电机的性能和使用寿命。

五、电动机的安装和维护电动机安装和维护是确保电动机正常运行和延长使用寿命的重要环节。

在安装时，应该注意安装位置、固定方式和接线方法，并且要根据电动机型号和规格选择适当的安装方法。

维护包括定期检查、清洁和润滑等操作，以及发现问题及时进行排除和维修。