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电机学学习笔记
一、绪论
电机：指应用电磁感应作用而运行的机械，用于电能的转换与不同形式电能之间的变换电机按照功能的分类：有电动机，发电机，变压器与控制电机
按照结构特点分类：有变压器与旋转电机，旋转电机分为交流电机与直流电机，交流电机分为同步电机与异步电机
磁路欧姆定律、磁路基尔霍夫第一定律（KCL）、磁路基尔霍夫第二定律（kvl）,
安培环路定律、电磁感应定律
磁动势：就是所有电流产生磁场，公式为F=Ni
!
磁位降：就是在安培换路定律中的Hl，也等于在这段磁路里面的磁阻乘于磁通，也就是抵消掉磁动势的东西
磁路中的损耗为铁耗，铁耗包括滞磁损耗和涡流损耗
二、变压器
变压器：实现相同频率的交流电能之间的转换
几种绕组的分类：高压绕组，低压绕组；一次绕组，二次绕组
变压器按照绕组数目分类：双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器：
按照冷却方式分类：油浸式变压器、干式变压器
按照铁芯结构分类：心式变压器、壳式变压器
变压器的基本构成：1、必须有电路部分跟磁路部分；2、绕组套在铁芯上，构成器身（变压器的核心部分）
变压器的额定值：
额定容量SN：输出视在功率的保证值，规定一次二次绕组的视在功率相同
一次绕组额定电压U1N：正常运行时一次绕组应该加的电压的有效值
二次绕组额定电压U2N：一次绕组加额定电压时二次绕组空载时的输出电压有效值一次、二次绕组额定电流I1N、I2N：正常运行时一二次绕组能够承担的电流的有效值，可以通过额定容量来计算
】
额定负载：就是当二次绕组电流I2达到其额定值I2N时的负载，也成为满载
单向变压器的额定容量计算：就是拿该相的电压乘以该相的电流（额定值）
三相变压器的额定容量计算：要注意，这里给出的额定电压都是线电压，因此虽然三相变压器的额定容量就是三个相的容量加起来，但是每个相的容量的计算中已经用到了线电压除以根号三，所以总的是线电压乘以线电流乘以根号三：
参考方向的问题：考虑电路中电压、电动势、电流、磁通的参考方向。
一次绕组的电压电流参考方向：按照电动机惯例，呈现负载特性
\
二次绕组的 电压电流参考方向：按照发电机惯例，向外看符合负载特性
电流与磁通的参考方向：右手螺旋法则，就是高中学的那个；记住，电流是因，磁通是果；
磁通与电动势的参考方向：也是满足右手螺旋法则，这里想象电动势也像电流那样沿着线路流动，然后四个手指跟着电动势的方向，拇指指向磁通的方向，磁通是因，电动势是果；
变压器的空载运行问题：
空载运行状态：就是一次绕组接到交流电源，二次绕组开路，有感应电动势没有电流 一个关键的电磁关系图：
理清几个概念：
…
一次空载电流：就是那个I0，也成为励磁电流 空载磁动势：就是那个F ，也称为励磁磁 主磁通：就是那个m
Φ，同时铰链两个绕组 漏磁通：就是那个
1m
σΦ，只铰链自身绕组
主磁通的瞬时值表达式：
一次绕组漏磁通的瞬时值表达式：
主磁通感应电动势：也就是将主磁通对t 求导，然后乘以相应的匝数，记得加个负号就
行；
主磁通感应电动势的相量表示：就是将上面的瞬时值表达式给变成相量，成为：
。
也就是主磁通感应电动势的有效值等于乘以匝数再乘以频率再
乘以磁通的最大值，而相位比磁通要落后个90度；
漏磁通的感应电动势：公式还是上面那个，
列写变压器一次绕组电压公式：依据是电压降等于电动势，但是实际操作上需要在电动
势的两边标上正负号，然后用上kvl公式来列写回路方程。
对于上面方程的近似：因为漏磁通很小，因此漏磁通导致的电动势很小，然后电阻也很小，所以近似有一次绕组两端的电压值等于倍的匝数、频率、磁通
重要推论：变压器空载运行时，如果频率跟匝数一定，那么铁芯的主磁通取决于加在一次绕组两端的电压值
变比：变压器一次、二次绕组的相电动势有效值之比，
变比的求法：可以通过第一第二次绕组的相电压相除得到，注意是相电压，
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漏电感参数：也就是将磁路中的漏磁通看成一个电感，我们定义漏电感为：，于是漏磁通导致的电动势为：
一次绕组的漏电抗：
漏阻抗:就是将漏电感跟线圈的内阻加起来，
简化的一次电压方程：
主磁通的确定：这里要用到上面讲的主磁通的幅值由加在一次线圈的电压值决定，因此
主磁通的波形是正弦，再次强调公式：
励磁电流的波形特点（从理想到现实三步走）：首先，假设磁化曲线为线性的，也就是既没有磁滞也没有铁损，那么由于主磁通是正弦的，则励磁电流也为正弦的，而且相位相同；然后，磁化曲线为非线性（就是有饱和），但是没有损耗，那么响应的励磁电流就会发生畸变，成为左右对称的尖顶波，而且含有基波的奇次谐波，但是相位相同；最后，到了又有非线性又有损耗（损耗包括涡流、磁滞），这时候励磁电流变成了歪头尖顶波，特点为：含有基波的奇次谐波，同时比主磁通相位超前一个角度α，如果考虑涡流的情形，则超前的更多用等效的办法来解决励磁电流畸变对分析造成的麻烦：我们需要用到一个叫做I0的等效电流来等效励磁电流，等效条件为：1.角频率等于基波的角频率；2.有效值为励磁电流各谐波有效值的矢量和（方和根）；3.相位超前基波α角度
励磁电流的正交分解：由于励磁电流超前一个角度，那么Ｉ０可以正交分解成为同相位的Ｉ０ｒ与领先九十度的I0a ，同相位的分量产生主磁通，领先的分量为损耗； 》
用电路元件来等效主磁通的感应电动势：仿照漏磁通中我们可以用一个电感的自感电动势来等效漏电动势，我们也可以用一个阻抗来等效主电动势，为什么是一个阻抗而不是一个电感呢因为漏磁通中有线性性，没有相位差，但是主磁通中有个相位差，不能够用电感，因此用到一个阻抗角为α的阻抗Zm 来等效；
使用等效阻抗简化的一次电压方程式：将
10m
E I Z =-代入，有
101()
m U I Z Z =+，这就
是完全变成了电路的东西了；
记住变压器一次绕组处的等效电路：就是将上面讲的漏阻抗跟励磁阻抗画到电路中，成为：
向量图为：
这个图里面注意两样东西，1.横轴纵轴分别是磁通和电动势，然后那个
电压是稍微超前电动势一点的；
可以认为，励磁阻抗中的电抗是产生主磁通和感应电动势的部分，而电阻部分对应着电路中的铁耗 —
随着铁芯饱和度的变化，励磁阻抗会改变，但是在变压器稳态下认为是定值 铜耗与铁耗的比较：我们将漏阻抗中的电阻部分看成铜耗，将励磁阻抗中的电阻部分看成铁耗，由于铁耗通常比铜耗大得多，因此认为Rm 》R1；
对电力变压器的要求：为了减小变压器的损耗和无功负担，要求Zm 大，I0小 重要思考题：
