电机学期末复习总结要点

1、电机学期末复习材料第三篇 交流电机理论的共同问题1、同步电机的结构：定子一一三相对称绕组，通入三相对称电流，产生一个旋转磁场。转子一一直流励磁，是一个恒稳磁极。极对数p与转速n之间的关系是固定的， 为f 型602、异步电机的结构：定子一一三相对称绕组，通入三相对称电流，产生一个旋转磁场。转子一一三相对称短路绕组，产生一个旋磁磁通。【三相对称：空间上差120度电角度；时序上差120度电角度。】3、电角度与机械角度：电角度：磁场所经历的角度称为电角度。机械角度：转子在空间所经历的几何角度称为机械角度。电角度 p机械角度4、感应电势：感应电势的频率：f Eni60感应电势的最大值：Em BmlVf

2、m（m Bpl ）每根导体感应电势的有效值：概念：一个磁极在空间所跨过的距离，用 来表示。（了解整距、短距、长距）公式：一D 2p 2p6、线圈电势与节距因数： 节 距 因 数 ：ky cos （1 *） 90 sin % 901物理意义：表示了短距线圈电势的减少程 度。_a sinq一 分布因数：ka 2 1 q . aqsin-物理意义：表示了分布绕组电势的减少程 度。绕组因数：kw kvka w y q合成电势: E 4.44 fN mkw槽距角：a -p360电角度 z每极每相的槽数：q z-2 Pm【练习1】一台三相同步发电机，f 50Hz , n 1000r/min ,定子铁芯长l

3、 40.5cm,定子铁芯内径 D 270cm, 定子才曹数z 72, y110槽，每相串联匝数N 144,磁通密度的空间分布波的表示 式为B 7660sinxGs。试求：（1）绕组因 数kw； （2）每相感应电势的有效值。5、极距:EdEm22.22 f m10、单相绕组的磁势（脉动磁势）11 L ,F cosxcos t - F cos(x t) - F cos(x t)7、消弱谐波电势的方法：采用不均匀气隙，以改善气隙中磁场分布 情况。采用短距绕组。采用分布绕组。8、双层绕组与单层绕组：双层绕组：指沿槽深方向有上、 下两层线 圈边的绕组。单层绕组：指沿槽深方向只有一层线圈边的绕组。9、画某

4、相叠绕组展开图的一般步骤：计算出槽距角、槽距画出电势星图（注意单层绕组、双层绕组）画出某相叠绕组展开图（注意支路数）【练习2】有一双层三相短距绕组， z 24,一52p 4 , yi - 。（1）分别回出支路数 6a 1和a 2的A相叠绕组展开图；（2） 算出绕组因数。单相磁势的特点是：磁势轴线（即磁势 幅值所在的位置） 在空间固定不动，而各点 磁势的大小则随时间在变化，因此称为脉动磁势。单相绕组所产 生的脉动磁势可以 分解成基波和一系列谐波， 基波磁势的振幅 为：IN 0.9 -P11、一个在空间按正弦律分布，且振幅随时 间作正弦变化的脉动磁势，可以分解为两个 以相同速率但向相反方向旋转的圆

5、形旋转磁势。圆形旋转磁势的幅值为原有脉动磁势 幅值的一半，圆形旋转磁势的转速为n160f。当脉动磁势为最大值时，两个P旋转磁势正好转到相互重合的位置。（即：一个脉动磁势可以分解为大小相等，转向相反的两个旋转磁势。） 12、三相绕组的磁势（旋转磁势）fa(X,t)fb(X,t)fc(X,t)cosxcos tcos(x 120)cos( tcos(x 240 ) cos( t120 )240 )主磁通：由定、转子绕组磁势所共同激励,并同时与定、转子绕组相匝链的磁通。漏磁通：单独由定子绕组或者转子绕组磁fa(X,t)fb(X,t)fc(X,t)-F cos(X1-F cos(X 2-F cos(X

6、t) cos(x t应用三角恒等式写成:t) - F cos(X、1,t) cos(x t2所以合成磁势：r 3f(x,t) -F cos(x t)当三相对称电流流过三相对称绕组时, 三相合成的基波磁势是一个圆形旋转磁势。势所激励，并分别与定子绕组或转子绕组相匝链的磁通。0【练习3有一台三相同步发电机，PN 6000 kW , UN 6.3kV,240)cos n 0.8, 2p 2,接法，z 36 120 )槽，N 72 匝，q 6 , y1 15 槽，f 50 Hz , I I N。试求：(1) 一相绕组所产生的基波磁势幅值；(2)三相绕组所产生的合成磁势的基波幅值及其转速。它主要特点是:

7、旋转磁势的转速为 n160 f，我们称基P波旋转磁势的转速n1为同步转速；旋转磁势的轴线总是与电流达到最大值 的那一相绕组的中心线相重合；旋转磁势的转向总是从超前电流的相转向滞后电流的相，因而只要改变电流的相序(即改变三相电源的任意两个接头)便可以改变磁势的旋转方向；三相旋转磁势的幅值为单相脉动磁势最大幅值的3/2倍，其中1/2是由每相的脉动磁势分解为两个旋转磁势得来，3则是由三【练习4】有一台三相交流电机，2 P 4 ,定子为双层叠绕组，z 36, y1 -,9每相串联匝数 N 96,今在绕组中通入频 率为50Hz、有效彳1为35A的对称三相电流， 计算基波旋转磁势的幅值。相相加而得到的。1

8、3、主磁通与漏磁通:第四篇感应电机1、感应电机工作原理：定子绕组所产生的旋转磁场，以转差率切割转子导体，于是在转子导体中感应电势，产生电流，转子导体中的电流与旋转磁 场相作用而产生电磁转矩，使转子旋转。2、“感应”的含义：必须异步，n ni,才能产生感应电势 e2,有了感应电势，就能感生三相短路电流i2d,这是形成旋磁F2。3、转差率：转差率是感应电机的一个基本变量，它表示了感应电机的各种不同运行情况。空载nn1n 0s 0e20f2(4、感应电机的三种工作状态:电动机运行发电机运行制动运行0 nn1nn1n 00 s 1s 0s 15、感应电机的基本结构：定子一一又称定子铁芯，由三相绕组组成

9、，是一个机座。转子一一又称转子铁芯，由三相短路绕组组成，是一个转轴。转子的结构分为：都是很小的。满载时，转子转速与同步转速相差并不大，而空载时，可以认为转子转速nnsesi甲2 s启动n 0nn1s 1e2E2 f2运行0 n0 nn1n0s1e2si三 2f2 s等于同步转速。1fl额定电流IN （线电流）烧飕将一步一动矶一-图贵，可靠性较差。n ni ns (n n1 n sni)nini在正常运行范围内，转差率的数值通常a.笼型转子：优点：转子结构简单，既无集 电环又无绝缘，既省材料又 制造方便，是一种经济耐用 的电机，工业上应用广泛。b.绕线转子：可以通过集电环及电刷在转子回路中引入外

10、加电阻，以改善电动机的启动和调速性能。缺点：转子绕组结构复杂，价格4 气隙一一励磁im 2050%In6、感应电机的额定值：额定电压UN （线电压）额定功率Pn （在额运时，电机的输出功其中Ei4.44£小人1 m率，对电动机而言，就是转轴上所消耗的机械功率。)Pn<3U nIn n cos NU2E2sI2(R2 jsX2 )额定转速nNE2ssE2I2(R2jsX2 )相感应电动机，Pn75kWnN975r/ min得出:E2ssE2R2jsX2R2jsX2Un3000VIN 18.5AE2s4.44 f2N2kw2 m 4.44sf1N2kw2m SE2cosn 0.87

11、 ,50Hz。试问:(1)电动机的极数是多少?2）额定负载下的f2转差率s是多少？ （3）额定负载下的效率 是多少？n n c n np s p sf16060【练习6】有台8极感应电动机，f 50Hz ,额定转差率Sn 0.043 ,试求X2n1F2n2n2snif2L2 s2 f1L2 sX2n sn1n1 n(n1n)转子本身的转速n n1（1）同步转速；（2）额定转速；（3）波磁势的幅n 700r/min时的转差率F2m2 0.9 22n 800r / min时的转差率；（5）起动瞬间8、感应电机的磁势平衡方程式:的转差率。据 F1 F2 Fm ，Iim«2N2kw2 .I2

12、 I m mN1kw19、感应电机的归算:采用的方法：频率归算和绕组归算。7、感应电机的电势平衡方程式：定子侧：UiEi Ii（Ri jX1 ）,算是一种等效的计算方法， 替代原转子的等效转子均是虚拟的。） 频率归算:为I2R2sE2jsX2，集中绕组，因此感应电机的电势计算公式与变压器有些差别。E2R jX 2sE2R2 jX 2R2s12、感应电动机的功率平衡方程式:输入功率：P1 m1 I 1U1cos 1绕组的归算:定子功m1I12R1I2的归算:12m2N2kw2 .I 2m1N1kw1小2m1 I m RmB.E2的归算:N1kwN 2kw2E2keE2阻抗的归算：R2kekiR2

13、 ;X2'kekiX210、感应电机的T型等效电路:I.Pmpcu2P1FCu1m1 E21(22 cosm1I22 星sm2I 2 R2m1122R2(sPm(2 1PMPcu2m1 I 2sSR2, (1s)Pm基本方程式:一 .一 1 s .附加电阻 =R2（上的电功率就是电动机sU1E2'ImE1I1(R1jX1 )R2I2( jX2 ')sI1 I2所产生的机械功率输出功率：P2由上式可以得出:11、感应电机与变压器的区别:Pcu1由于感应电机的转子是旋转的,因此转子中的电势频率不仅与电源频率有关,还决定PmP1Bu1于转子的转速，即与转差率有关,转差率是Pm

14、感应电机的基本变量;感应电机气隙中的主磁场是旋转磁场，而所以:且P2变压器中是脉动磁场;感应电机是分布短距绕组，而变压器则是Pcu2P2P2P【练习7】有一台绕线转子感应电动机，定、转子绕组均为相。U N 380V ,f1 50Hz , nN 1444r/min。每相参数:Ri0.4,R2'0.4, Xi40, Rm略去不计。定、转子绕组均为联接，且有效匝数比为4。(1)求满载时的转差率；(2)绘出简化等效电路；(3)求出 11、I 2和 Im ；(4)满载时转子每相电势 F2s的有效值和频率；(5)总机械功率。13、转矩平衡式和电磁转矩:因为PP2P ,所以TT2To基础公式： 町

15、-2-f (rad /s) 60 p转矩：m1E212'cos 2上114.44小品1 ml2'cos 22 f"p又因为U122R2sX1X2W22国miU12-R2 sX1X2根据上式，算出相应的电磁转矩作出转矩随转差率而变化的曲线，即T f(s)曲【练习8】有一台三相感应电机，PN 10kW, f1 50Hz, p 1。在额定运行下的各项损耗：定子铜耗Pcu1 360W ,铁耗 PFe 330W ,转子铜耗PCu2 239W ,机械损耗P 340W ,求此时的电磁功率、输入功率和转速。线，它被称为感应电动机的机械特性。 临 界 转 差 率R2'SM：一2

16、2R1X1 X2 最 大 转 矩21 -U1I MAX1 2 电 R12 X1 X2【练习9】有一台相感应电动机，损耗和杂散损耗P时的电磁转矩和输出转矩。Pn 150kW, f载运行时，转子铜耗50Hz, 2P 4。满Pcu2 4.8kW,机械P 2.2kW ,求此14、串电阻问题:2或者：Rst'R1X1 X2R2【练习10】有一台相感应电动机，公式：SmI 2R2 .2R1X1X2 'Pn 17.2kW , f 50Hz , 2p 4 ,U N 380V , IN33.8A ,定子绕组为联接。每相参数：R10.22815、感应电动机的工作特性：当负载发生变化时，电动机的转速

17、、效率、功率因数、转矩及定子电流随输出功率而变化的曲线称为感应电动机的工作特性。（感应电动机应避免长期在低负载下运行）16、感应电动机起动特性：普通感应电动机起动性能的特点是：最初起动电流很大，最初起动转矩并不大。解决起动问题：&' 0.224, Xi 0.55,X2 0.75 。在额定运行下的各项损耗：Pcu1 784W,PFe 350W,Pcu2 880W , P P 280W;求（1）额定运行时的电磁转矩；（2）额定运行时的 输出转矩；（3）最大转矩；（4）最初起动转 矩；（5）若使最初起动转矩等于最大转矩， 转子中应串入多大的电阻？并画出特性曲 线图。A:绕线式：在转子

18、回路内串入电阻起动。既能减小最初起动电流又能增大最初起动转矩。B:笼型式：全压起动（适于小电机）降压起动（对起动要求不高）17、基本公式：IstY 11Ist 3' I st3'U/1 T/ 1Ust3 ； Tst3【练习11】有一台三相感应电动机，p 2,Pn 28kW, U n 380V , n 90%,cos N 0.88。定子绕组联接。已知在额定电压下直接起动时， 电网所供给的线电流是电动机额定电流的5.6倍。今改用法起动，求电网所供给的线电流。【练习12】有一台三相感应电动机，f 50Hz , 2 p 4 , nN 1450r / min ,转子是绕线式，R2 0.0

19、2 ,如维持电机转轴上的负载转矩为额定转矩，使转速下降到 1000r/min，试求:（1）转子回路中要串入多大的电阻？（2）此时转子电流是原来数值的几倍？17、感应电动机调速: 变极数调速：优点：便捷；缺点：有级调速。【练习13】有一台相感应电动机，变频调速：优点：平滑调速，范围广，效Pn 155kW ; p 2,转子是绕线式，转率高；缺点：需要变频变压装置。子每相电阻R20.02 。已知在额定负载变转差率调速：串入转子电阻（只适用于下转子铜耗为 2210W,机械损耗为2460W,绕线式的异步电动机）杂散损耗为310W,试求：（1）此时的转速S)及电磁转矩；（2）若（1）中的电磁转矩保-60

20、f118、转速公式：n n(1 s)1(1持不变，而将转速降到1300r/min ,应该19个概念mW：笈s在转子的每相绕组中串入多大电阻？此时1Ri2R2'f （&a子铜耗是多少?sXi X2T'所以I2' 一2 R2'E2'jX2E2'R2' Rp'-jX2s'转矢巨下R2' Rp's'1、同步发电机的最大特点是：转速n、频率f及极对数p与之间有严格不变的关系，即n60 fP20、单相感应电机结构：定子一一单相绕组；转子一一鼠笼式单相没有启动转矩，即没有自起动能力，但一经起动，两个方向均

21、可自行运转，运转方向由初始外力决定。重要概念：超前相电流转向滞后相电流。（接有电容相即为超前相）主极的设计原则：尽量使主磁通正弦。【练习14】标出下列电机的转速方向。2、同步发电机的构造：定子（硅钢片叠装）：三相对称绕组，通入三相对称电流，产生一个旋转磁场。转子（普通钢片）：直流励磁，是一个恒稳磁极。3、转子的分类：凸极式：（4极）制造方便、机械强度较差，转动惯量大，适于低速的中小型电机中。（水 轮发电机）隐极式：（2极）制造复杂、机械强度很强，转动惯量小，适于高速的电机中。（汽轮机）2凸极式隐极式第五篇同步电机4、冷却处理方式：中、小电机一一采用空气冷却， 通过风道,将热量带走。隐极一一因为

22、定转子间气隙处处相等，所laXqlaRaRajXsREoRajXsjxEoEoRa jXs jX大型电机一一采用氢冷却，但需注意爆炸危险，需提供一套控制设备来保证外界空气不会渗入到电机内部。5、同步电机的额定值：额定电压U N （线电压） 额定电流In （线电流）额定功率PN发电机：Pn3U nI N cos N电动机：Pn. 3Un I n n cos n额定功率SN, 3UN I N额定转速nN 60fN P6、电枢反应：电枢反应的性质主要决定于空载电势E0和负载电流I a之间的夹角 ，也就是 说，决定于负载的性质。la与Eo同相位，即 0 （此时的电势 是纯做功）I a滞后Eo 90电角度，即 90 （此时以磁路的磁导也处处相等，故Xs Xd Xq Xa X凸极因为直轴的气隙小于交轴的气隙，所以Xs为Xd、Xq：Xd Xad X ； Xq Xaq X8、隐极同步发电机的电势方