电机学复习指导-基本知识点

二○一一年十二月电机学复习指导胡雪松编撰[e-mail]变压器直流电机交流绕组感应电机同步电机电机学（上）基本知识点变压器基本知识点特点与作用变压器是一种静止电磁装置。将一种电压、电流的交流电能转换为同频率的另一种电压、电流的电能。一次绕组与二次绕组通过交变磁场联系起来，利用电磁感应实现电能变换。变压器基本知识点主磁通与漏磁通主磁通沿铁心闭合，同时交链一、二次绕组；起能量传递的作用；所经磁路是非线性的。漏磁通主要经非铁磁材料闭合，只交链产生它的那个绕组自身；不能传递能量；所经磁路是线性的。变压器基本知识点激磁电流铁心饱和时，为了得到正弦变化的磁通，激磁电流必然为非正弦（尖顶波），除基波外，主要包含三次谐波。空载时，变压器的主磁通由空载电流产生，因此空载电流就是激磁电流。负载时，主磁通由一、二次绕组电流共同建立。变压器基本知识点变比mfNjE1144.4mfNjE2244.4NNUUUUNNEEk210212121变压器基本知识点由电磁场到电路mmmjXRZmmfNX21212112fNX22222fNX变压器基本知识点绕组归算为了简化定量计算过程以及得到变压器的等效电路，引入了绕组归算法。归算原则（二次侧归算到一次侧）：保持二次绕组的磁动势大小及空间分布不变；保持二次绕组的各种功率和损耗不变。归算方法（二次侧归算到一次侧）：电压量乘k，电流量乘1/k，阻抗量乘k2。变压器基本知识点基本方程式组2222ZIEU1111ZIEU21EEmIII21mmZIE1LZIU22变压器基本知识点准确（T型）等效电路变压器基本知识点近似（Γ型）等效电路变压器基本知识点简化等效电路21RRRk21XXXk21ZZjXRZkkk变压器基本知识点电压调整率一次侧加额定电压，二次侧负载性质保持不变，从空载到负载时，二次侧电压的相对变化量。%1001%100%100%100*212122220220UUUUUUUUUUUNNNN%100sincos2*2*kkXRU变压器基本知识点效率%1001%100%10021112FeCuFeCuppPppPpPPP%100cos102202ppSppkNNkN变压器基本知识点参数测定通过空载试验可计算激磁阻抗参数；通过短路试验可计算漏阻抗参数。空载试验常在低压侧加电源，短路试验常在高压侧加电源。IUZ2IpR22RZX变压器基本知识点三相变压器的磁路三相变压器的磁路系统分为各相磁路彼此无关的三相变压器组和各相磁路彼此相关的三相心式变压器两种。三相磁路系统可影响空载电动势波形。由于三相的3次谐波磁通同大小同相位，因此不能在心式铁心的主磁路中通过，而三相变压器组则可以。变压器基本知识点三相变压器的绕组联结三相变压器的一、二次绕组主要有两种联结法：星形联结和三角形联结。表示一、二次绕组联结法的组合称为联结组，共有“Y,y”、“Y,d”、“D,y”、“D,d”四种。不同联结法会影响空载电动势波形：由于三相的3次谐波电流同大小同相位，因此不能在Y联结的三相绕组中通过，而D联结的则可以。变压器基本知识点三相变压器的联结组别为了直观地表达三相变压器高、低压侧对应线电压之间的相位关系，引入“绕组联结组号”。以高压侧线电压超前于低压侧对应线电压的电角度除以30°，所得到的数字称为变压器的联结组号。联结组号与联结法一起表示为☆,◇X（☆,◇代表联结法；X代表联结组号），称为联结组别。变压器基本知识点三相变压器联结组号的判断国际电工委员会（IEC）统一规定：把变压器高低压绕组的线电压三角形的重心重合，以高压绕组线电压三角形的某条中线作为时钟的分针，指向12点，再以低压绕组线电压三角形中对应的中线作为时针，它所指的钟点数就是该变压器的联结组号。变压器基本知识点三相变压器的空载电动势波形Y,y联结的三相变压器，空载电流基本为正弦波，主磁通为平顶波。若是变压器组，相电动势为尖顶波，包含较强的3次谐波；若是心式变压器，相电动势波形接近正弦波。Y,d联结的相电动势波形接近正弦波。一次侧D联结的三相变压器相电动势波形为正弦波。变压器基本知识点变压器的并联运行条件各变压器一、二次额定电压彼此相等（变比相等）各变压器联结组别相同各变压器短路阻抗标幺值相等，阻抗角相同变压器基本知识点变压器并联运行的环流（二次侧）kkcZZkUkUI11变压器基本知识点变压器并联运行的负载分配knkknZZZ1::1:1:::2121SSSSNnnNN2211直流电机基本知识点直流电机的电枢绕组各元件间通过换向器连接成一个闭合回路，元件内的电动势和电流均为交流，通过电刷与换向器的接触实现交直流转换。电刷应放置在几何中性线上，从而使正、负电刷之间的电动势最大。单叠绕组2a==2p，单波绕组2a==2。直流电机基本知识点电枢反应——电刷在几何中性线交轴电枢反应；交轴磁动势Faq=(Aτ)/2使气隙磁场发生畸变（相对于空载时），半个极内的磁场被削弱，另半个极内的磁场被增强。物理中性线与几何中性线不再重合，前者沿着电枢转向超于后者一个不大的角度α。对发电机，α0；对电动机，α0。不考虑饱和时，交轴电枢反应既不去磁也不增磁；考虑饱和时有一定的去磁作用。直流电机基本知识点电枢反应——电刷不在几何中性线电枢磁动势包含交轴分量Faq=A(τ/2-bβ)和直轴分量Fad=Abβ，bβτ/2。对直流发电机，电刷顺着转向移动后，直轴电枢反应起去磁作用。对直流电动机，电刷顺着转向移动后，直轴电枢反应起助磁作用。电枢反应性质为“交磁兼直轴去磁”或“交磁兼直轴助磁”。直流电机基本知识点电枢绕组感应电动势电枢绕组感应电动势是指正、负电刷之间的电动势，即一条并联支路的电动势。nCEeaapZCae60直流电机基本知识点电磁转矩电磁转矩由电枢电流与气隙合成磁场相互作用产生。aTemICTeaTCapZC302直流电机基本知识点直流发电机的电压平衡方程aaaRIUE直流电机基本知识点不同励磁方式直流发电机的电流关系他励——Ia与If无关并励——Ia=I+If串励——Ia=I=If短复励——Ia=I+IfIs=I长复励——Ia=I+IfIs=Ia直流电机基本知识点直流发电机的功率平衡方程CufCuaemppPP2pppPPFeem1直流电机基本知识点直流发电机的电磁功率一方面代表电动势为Ea的电源流出电流Ia时，所输出的电功率；另一方面代表制动转矩为Tem的转子，被外力强迫以角速度Ω旋转时，所消耗的机械功率。emaaemTIEP直流电机基本知识点直流发电机的转矩平衡方程01pPPem01TTTem直流电机基本知识点直流发电机的外特性与电压调整率外特性为下降曲线的原因：电枢回路的电阻压降；电枢反应的去磁作用；对并励，上述两原因还导致励磁电流减小从而使电压调整率更大。直流电机基本知识点并励直流发电机的自励条件1)磁路中有剩磁2)励磁绕组正确联接，以保证励磁磁场方向与剩磁方向一致3)励磁回路总电阻小于相应的临界电阻直流电机基本知识点直流电动机的电压平衡方程aaaRIEU直流电机基本知识点不同励磁方式直流电动机的电流关系他励——Ia与If无关并励——I=Ia+If串励——Ia=I=If短复励——I=Ia+IfIs=I长复励——I=Ia+IfIs=Ia直流电机基本知识点直流电动机的功率平衡方程CufCuaemppPP1pppPPFeem2直流电机基本知识点直流电动机的转矩平衡方程02TTTem直流电机基本知识点直流电动机的机械特性方程emTeeTCCRCUn2直流电机基本知识点并励直流电动机的机械特性直流电机基本知识点直流电动机的起动、制动和调速起动的要求和方法调速的要求、方法和特点制动的方法和特点交流绕组基本知识点交流绕组主要术语槽电动势星形图电角度与机械角度槽距电角每极每相槽数相带极相组交流绕组基本知识点双层叠绕组先将每个极相组中的所有元件依次串联，再将各个极相组以一定的方式串联或并联起来构成一相绕组。最多并联支路数为2p。交流绕组基本知识点双层波绕组对任意一相而言，先把所有同一极性下的元件串联起来构成一组，再把所有另一极性下的元件串联起来构成另一组，最后将这两组元件串联或并联构成一相绕组。并联支路数为1或2。交流绕组基本知识点交流绕组每相电动势111144.4fNkEw90sin11ykp2sin2sin1qqkd交流绕组基本知识点单相绕组通入正弦交流电的磁动势脉振磁动势。波形的空间位置不变，但波幅随时间按正弦规律变化。可分解为两个沿相反方向运动的圆形旋转磁动势IpNkIpNkFww1119.022交流绕组基本知识点对称三相绕组通入对称交流电的磁动势圆形旋转磁动势。其旋转方向由电流超前的相绕组轴线转向电流滞后的相绕组轴线，当某相电流达到最大值时，合成磁场轴线与该相绕组轴线重合；旋转速度为同步速度。INkpIpNkFww11135.123感应电机基本知识点转差率和运行状态ssnnns电动状态10s发电状态0s电磁制动1s感应电机基本知识点基本概念虽然转速不为同步速度，但在任何转速下稳定运行时，转子磁动势都与定子磁动势保持相对静止。定、转子磁场相对静止是一切电机稳态运行的必要条件。由于有转差，转子频率不同于定子频率。为了得到等效电路，除了绕组归算外，还要进行频率归算。感应电机基本知识点绕组归算电压和电动势——乘以ke电流——除以ki阻抗——乘以(keki)2211wwekNkNk222111wwikNmkNmk感应电机基本知识点绕组归算和频率归算后的基本方程式组1111ZIEU222220XjsRIEUmIII21mmZIEE12感应电机基本知识点T形等效电路感应电机基本知识点T形等效电路每个电阻对应的损耗或功率12111RImpCummFeRImp2122212RImpcu22211RssImPsRImPem2221sspPPCuem:1:1::2感应电机基本知识点功率平衡FeCuemppPP1122FeCuemppPPppPP2感应电机基本知识点功率流图感应电机基本知识点电磁转矩与转矩平衡sememPPT02TTTem感应电机基本知识点电磁转矩表达式22cosICTmTem221221221112XcXsRcRsRUfpmTem感应电机基本知识点临界转差率与最大电磁转矩212XXRsm211211max4XXfpUmT感应电机基本知识点起动转矩和起动电流221221221112XcXRcRRUfpmTst2212211XcXRcRUIst感应电机基本知识点起动转矩和起动电流221221221112XcXRcRRUfpmTst2212211XcXRcRUIst感应电机基本知识点机械特性感应电机基本知识点感应电动机的起动、制动和调速各种起动方法的特点及相关分析。深槽、双鼠笼电机的特点与原理。各种调速方法的相关分析。各种制动方法的实现原理。同步电机基本知识点隐极与凸极隐极同步电机的气隙均匀，可视为