电机学期末复习总结(1)

1、感应电势的最大值：Em BmlVf m电机学期末复习材料(m BpI )第三篇 交流电机理论的共同问题每根导体感应电势的有效值:1、同步电机的结构:定子一一三相对称绕组，通入三相对称Ed 早 f m 2.22 f m72725、极距: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。 概念：一个磁极在空间所跨过的距离,极对数P与转速n之间的关系是固定的,来表示。（了解整距、短距、长距）pni为f 60公式:2、异步电机的结构:6、线圈电势与节距因数:定子一一三相对称绕组，通入三相对称节距因数:电流，产生一个旋转磁场。kycos (1 纠 90 sin 901转子一一三相对称短路绕组，产

2、生一个物理意义：表示了短距线圈电势的减少程度。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。】a sinq-分布因数：kq 21q . a qsin23、电角度与机械角度:物理意义：表示了分布绕组电势的减少电角度：磁场所经历的角度称为电角度。程度。机械角度：转子在空间所经历的几何角绕组因数：kw kyk度称为机械角度。合成电势:E 4.44 fN mkw电角度P机械角度槽距角：a趣电角度z4、感应电势:每极每相的槽数：q盘感应电势的频率:pni60【练习1】一台三相同步发电机，（2）算出绕组因数。f 50Hz， n 1000r / min，定子铁芯长I 40.5cm，定

3、子铁芯内径D 270cm，定10、单相绕组的磁势（脉动磁势）：子槽数z 72，y110槽，每相串联匝数单相磁势的特点是：磁势轴线（即N 144，磁通密度的空间分布波的表示 磁势幅值所在的位置）在空间固定不动,式为B 7660sin xGs。试求：（1）绕组因 而各点磁势的大小则随时间在变化，因数kw ； （2）每相感应电势的有效值。此称为脉动磁势。7、消弱谐波电势的方法:单相绕组所产生的脉动磁势可以分 采用不均匀气隙，以改善气隙中磁场 解成基波和一系列谐波，基波磁势的振幅为:分布情况。采用短距绕组。11、一个在空间按正弦律分布，且振幅随采用分布绕组。时间作正弦变化的脉动磁势，可以分解为两个以相

4、同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。速率但向相反方向旋转的圆单层绕组：指沿槽深方向只有一层线形旋转磁势。圈边的绕组。圆形旋转磁势的幅值为原有脉动磁势幅9、画某相叠绕组展开图的一般步骤: 值的一半，圆形旋转磁势的转速为计算出槽距角、槽距60。当脉动磁势为最大值时，两个P画出电势星图（注意单层绕组、双层旋转磁势正好转到相互重合的位置。绕组）（即: 一个脉动磁势可以分解为大小相画出某相叠绕组展开图（注意支路数）等，转向相反的两个旋转磁势。）【练习2】有一双层三相短距绕组,Z 24，2P 4，y15。（ 分别画出支路数a 1和a 2的A相叠绕组展开图;12、三相绕组

5、的磁势（旋转磁势）应用三角恒等式写成:所以合成磁势:当三相对称电流流过三相对称绕组2p 2， 接法，z 36 槽，N 72匝，q时，三相合成的基波磁势是一个圆形旋y115 槽，f 50 Hz， I In。试求:转磁势。它主要特点是:(1) 一相绕组所产生的基波磁势幅值;旋转磁势的转速为m 60f，我们称基Pni(2)三相绕组所产生的合成磁势的基波幅值及其转速。波旋转磁势的转速ni为同步转速;【练习4】有一台三相交流电机,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;2p 4 ,7，每相串联匝数N 96，今在绕组中通入频率定子为双层叠绕组，Z 36，y1旋转磁势的转向总是从超前电

6、流的相为50HZ、有效值为35A的对称三相电流,转向滞后电流的相，因而只要改变电流计算基波旋转磁势的幅值。的相序(即改变三相电源的任意两个接第四篇感应电机头)便可以改变磁势的旋转方向;1、感应电机工作原理:三相旋转磁势的幅值为单相脉动磁势定子绕组所产生的旋转磁场，以转最大幅值的3/2倍，其中1/2是由每相的差率切割转子导体，于是在转子导体中脉动磁势分解为两个旋转磁势得来,感应电势，产生电流，转子导体中的电是由三相相加而得到的。流与旋转磁场相作用而产生电磁转矩,13、主磁通与漏磁通:使转子旋转。 主磁通：由定、转子绕组磁势所共同2、“感应”的含义:激励，并同时与定、转子绕组相匝链的必须异步，n

7、rn，才能产生感应电势e2，磁通。有了感应电势，就能感生三相短路电流 漏磁通：单独由定子绕组或者转子绕i2d，这是形成旋磁F2。组磁势所激励，并分别与定子绕组或转3、转差率:子绕组相匝链的磁通。转差率是感应电机的一个基本变量，它【练习3】有一台三相同步发电机,表示了感应电机的各种不同运行情况。0.8，Pn6000kW，U N 6.3kV，cos nnn1ns 一 n1 n1(n nj nsrij)泛。b.绕线转子：可以通过集电环及电刷在转在正常运行范围内，转差率的数值子回路中引入外加电阻，以改善电动机通常都是很小的。满载时，转子转速与的启动和调速性能。缺点：转子绕组结同步转速相差并不大，而空载

8、时，可以构复杂，价格较贵，可靠性较差。启动n 0运行0 n n1空载n n1认为转子转速等于同步转速。气隙励磁im 20 50%I n。6、感应电机的额定值:额定电压Un （线电压）额定电流In （线电流）额定功率Pn （在额运时，电机的输出功率，对电动机而言，就是转轴上所消电动机运行发电机运行制动运行4、感应电机的三种工作状态:Pn5、感应电机的基本结构:耗的机械功率。）Pn vUnIn nCOS n额定转速nN【练习5】一台三相感应电动机，75kW， nN 975r/min，U n 3000V，18.5A，cos N 0.87， f50Hz。试问:（1）电动机的极数是多少?（2）额定定子一

9、一又称定子铁芯，由三相绕组负载下的转差率s是多少?（3）额定负组成，是一个机座。载下的效率是多少?转子又称转子铁芯，由三相短路【练习6】有一台8极感应电动机，绕组组成，是一个转轴。转子的结构分50Hz，额定转差率Sn0.043，试求（1）为: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，工业上应用广同步转速;（2）额定转速；（3）n 700r/min 时的转差率；(4) n 800r/min时的转差率；（5）起动瞬间的转差率。E21 s jX 2 R2 jX2R2ssE2R2定子侧：U1E1 l1(R1jX1 )，其中A . I2的归算：l2&

10、#39;m2N2kw2 .1 .I 2 I 2m1N1kw1kiE14.44 f1N1kw1m转子侧:U 2 E2S 12 (R2jsX2 )0 ；B. E2的归算：eN1 kw12'亠性 E2keE2N 2kw2则E2ssE21 2 (R2jsX2 )C.阻抗的归算：R2'kekiR2 ； X2 ' kekiX得出：I2E2s-sE210、感应电机的T型等效电路：绕组的归算:7、感应电机的电势平衡方程式:2基本方程式:sE2E2s4.44 f 2N 2 kw2 m4.44sf1 N 2kw2 mR2jsX 2R2jsX 211、感应电机与变压器的区别:旋磁F2相对于转

11、子本身的转速: 由于感应电机的转子是旋转的，因此n2sn1Ph n转子中的电势频率不仅与电源频率有相对于定子的转速：n2 n （ni n）ni关，还决定于转子的转速，即与转差率转子基波磁势的幅值:F20.9m2 N2kw2有关，转差率是感应电机的基本变量;&感应电机的磁势平衡方程式: 感应电机气隙中的主磁场是旋转磁根据Fi F2 Fm，可以得出场，而变压器中是脉动磁场;1m1N1kw12 m感应电机是分布短距绕组，而变压器则是集中绕组，因此感应电机的电势计9、感应电机的归算:算公式与变压器有些差别。采用的方法：频率归算和绕组归算。12、感应电动机的功率平衡方程式:（归算是一种等效的计算

12、方法，替代原输入功率：P m1I1 U1 cos 1转子的等效转子均是虚拟的。）定子功率：Pcui mili2Ri ；cu1PFemi1 m Rm 频率归算: 电磁功率:因为l2SE2R2 jsX 2，所以' '2PmPlPcu1PFe1mi E2I 2 COS呻22s转子功率：Pcu2m2l；R2mJ 2%' sPm损耗P 340W，求此时的电磁功率、输机械功率:入功率和转速。'2 1 SPPmPcu2012R2' (1S)PmS附加电阻 Ir?'上的电功率就是电动机S所产生的机械功率13、转矩平衡式和电磁转矩:因为PF2 P ，所以T T2

13、T。基础公式:乂 rad/s)60 p输出功率:P2 P 转矩:由上式可以得出:又因为I2U12所以:1P1X1 X2 ' 2【练习7】有一台绕线转子感应电动机,所以:定、转子绕组均为三相。Un 380V，f150Hz， nN 1444r/min。每相参数:I '2 R2 ' m1l2 s1R2'1 R1S,2 R2'06S22X1 X2 'Ri0.4，R2' 0.4，X11，X2 '1根据上式，算出相应的电磁转矩作Xm40，Rm略去不计。定、转子绕组耗Ppe 330W，转子铜耗Pcu2 239W，机械杂散损耗PP 2.2kW，求

14、此时的电磁出转矩随转差率而变化的曲线，即均为联接，且有效匝数比为4。T f(S)曲线，它被称为感应电动机的机(1)求满载时的转差率;械特性。(2)绘出简化等效电路;(3)求出 11、12 和 Im ；临界转差率：SM TF(4)满载时转子每相电势F2S的有效值和最大转矩:频率;TmAX(5)总机械功率。11 2 R1 Jr：x1 x2 '2【练习8】有一台三相感应电机,【练习9】有一台三相感应电动机,Pn 10kW，f1 50Hz，p 1。在额定运行Pn 150kW， f 50Hz， 2p 4。满载运下的各项损耗：定子铜耗Pcu1 360W，铁行时，转子铜耗Pcu2 4.8kW，机械损

15、耗和转矩和输出转矩。最初起动电流很大，最初起动转矩并不14、串电阻问题:大。公式：Sm 解决起动问题:或者：Rst'22护1X1X2 'R2'A :绕线式：在转子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【练习10】有一台三相感应电动机,动转矩。Un接。X1PN 17.2kW， f50Hz， 2p 4，38CV，In33.8a，定子绕组为每相参数：R0.55， X2的各项损耗：Pcu1B:笼型式：全压起动（适于小电机）降压起动（对起动要求不高）0.228，R2'0.2240.75。在额定运行下784W， PFe 350W，1st YiT17、基本公式

16、:I stY1UstY11st73' UstPcu2 880W， P P 280W ；求（1）额TstY 13Tst定运行时的电磁转矩；（2）额定运行时【练习11】有一台三相感应电动机,的输出转矩；（3）最大转矩；（4）最初P 2，Pn 28kW，U N 380V， n 90%，起动转矩；（5）若使最初起动转矩等于cos N 0.88 。定子绕组联接。已知在额最大转矩，转子中应串入多大的电阻?并画出特性曲线图。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倍。今改用15、感应电动机的工作特性:法起动，求电网所供给的线电流。当负载发生变化时，电动机的转速、17、感应电动机调速:

17、效率、功率因数、转矩及定子电流随输变极数调速：优点：便捷；缺点：有出功率而变化的曲线称为感应电动机的级调速。工作特性。（感应电动机应避免长期在低变频调速：优点：平滑调速，范围广,负载下运行）效率高；缺点：需要变频变压装置。16、感应电动机起动特性: 变转差率调速：串入转子电阻（只适普通感应电动机起动性能的特点是:用于绕线式的异步电动机）。阻？此时转子铜耗是多少?18、转速公式:n n1（1 s）竺p（1 s）20、单相感应电机结构:19、明确一个概念:因为T丄一1 R1R2'S,2 R2'gUjS2X1X2 '2f（理）s所以在恒转矩下,R2' Rp's

18、'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E2'R2' Rp'jX2s'流。（接有电容相即为超前相）所以I2'占-丄jX2S 主极的设计原则：尽量使主磁通正弦。【练习12】有一台三相感应电动机, 【练习14】标出下列电机的转速方向。50Hz，2p 4 , nN 1450r/min，转子第五篇同步电机 是绕线式，R2 0.02，如维持电机转轴1、同步发电机的最大特点是: 上的负载转矩为额定转矩，使转速下降 转速n频率f及极对数P与

19、之间有严格 到 1000r/min，试求:（1）转子回路中要串入多大的电阻?不变的关系，即n空P（2）此时转子电流是原来数值的几倍?2、同步发电机的构造:【练习13】有一台三相感应电动机,定子（硅钢片叠装）：三相对称绕组,Pn 155kW ； p 2，转子是绕线式，转子 通入三相对称电流，产生一个旋转磁场。每相电阻R20.02 。已知在额定负载下转子（普通钢片）：直流励磁，是一个转子铜耗为2210W，机械损耗为2460W,恒稳磁极。杂散损耗为310W，试求：（1）此时的转3、转子的分类:速及电磁转矩；（2）若（1）中的电磁转凸极式：（4极）制造方便、机械强度矩保持不变，而将转速降到1300r/

20、min， 较差，转动惯量大，适于低速的中小型应该在转子的每相绕组中串入多大电电机中。（水轮发电机）隐极式：（2极）制造复杂、机械强度la滞后Eo9O电角度，即90 （此时很强，转动惯量小，适于高速的电机中。的电势磁势称为直轴去磁电枢磁势）凸极式（汽轮机）隐极式4、冷却处理方式:la超前Eo9O电角度，即90 （此时的电势磁势称为直轴增磁电枢磁势）任意角：（定子量在d与q轴分解）中、小电机一一采用空气冷却，通过la Id Iq 其中 Id I a si n ； I q la COS风道，将热量带走。推出：FadFa Sin ；FaqFa COS大型电机一一采用氢冷却，但需注意7、同步电抗值:爆炸危险，需提供一套控制设备来保证隐极一一因为定转子间气隙处处相外界空气不会渗入到电机内部。等，所以磁路的磁导也处处相等，故5、同步电机的额定值:凸极因为直轴的气隙小于交轴的额定电压Un （线电压）气隙，所以Xs为Xd、Xq :额定电流In （线电流）Xd Xad X ； Xq Xaq X额定功率Pn8隐极同步发电机的电势方程式和相量发电机：PnV3UnIn COS N电动机：Pna/3U n