电机学-各章总结

第三章变压器

一、基本概念

基本结构

额定值（容量、电压、电流、频率等）

运行原理：主磁通、漏磁通、空载电流、磁动势平衡

励磁电流与铁芯磁通的波形关系

电压电流方程、等效电路、相量图

参数：变比、短路阻抗、激磁阻抗

标幺值

运行特性：电压变化率、效率

三相变压器

连接组

并联运行

对称分量法

三绕组变压器、自耦变压器二、重点公式E=4.44fNΦmΔU=β(Rk*cosφ2+Xk*sinφ2)×100%三、能力要求1）绘制空载及负载运行等效电路，列写基本方程，绘制相量图；

2）进行变压器绕组归算；

3）计算标幺值；

4）根据实验数据计算变压器参数；

5）电压变化率、效率计算；

6）根据三相变压器的绕组连线判断连接，根据绕组连接组要求进行绕组连接；

7）理解变压器并联运行要求，并进行相关计算。1）一台额定频率为50Hz的电力变压器接于60Hz，电压为此变压器的6/5倍额定电压的电网上运行，此时变压器磁路饱和程度

，励磁电流

，励磁电抗

，漏电抗

。2）一台变压器，原设计的频率为50Hz，现将它接到60Hz的电网上运行，额定电压不变，励磁电流将

，铁耗将

。3）引起变压器电压变化率变化的原因是

。4）三相变压器组不宜采用Y,y联接组，主要是为了避免

。四、思考题（不变，不变，增大，增大）（减小，减小）（负载电流的变化）（电压波形畸变）5）变压器副边的额定电压指

。6）在采用标幺制计算时，额定值的标幺值为

。7）既和原边绕组交链又和副边绕组交链的磁通为

，仅和一侧绕组交链的磁通为

。

8）一台三相电力变压器SN=560kVA，U1N/U2N=10000/400(v)，Dy接法，负载时忽略励磁电流，低压边相电流为808.3A时，则高压边的相电流为

。9）一台变比为k=10的变压器，从低压侧作空载实验，求得副边的励磁阻抗标幺值为16，那末原边的励磁阻抗标幺值是

。（原边为额定电压时副边的空载电压）（1）（主磁通，漏磁通）（18.67A）

（16）10）变压器负载呈容性，负载增加时，副边电压

。11）单相变压器铁心叠片接缝增大，其他条件不变，则空载电流

。

12）在单相变压器中，为了保证主磁通的波形为正弦波，空载电流波形应是

波。

13）在Yd11三相变压器中，外施电压为正弦波，空载时高压边电流波形为

波，主磁通波形为

波，低压边相电动势波形为

波。（可能上升或下降）（增大）（尖顶波）（正弦波、正弦波、正弦波）14）变压器并联运行的条件？15）试述变压器激磁电抗和漏抗的物理意义；它们分别对应什么磁通，对已制成的变压器，它们是否是常数？16）变压器的额定电压为220/110V，若不慎将低压方误接到220V电源上，试问励磁电流将会发生什么变化？变压器将会出现什么现象？17）变压器副方所带负载的性质对副方电压有什么影响？副方电压在什么情况下有可能高于空载值？

18）自耦变压器的容量是如何传递的？这种变压器最适合的变比范围是多大？第二章直流电机一、基本概念基本结构及工作原理

额定值（功率、电压、电流、效率、转速等）

电枢绕组的并联支路对数

空载磁场

电枢反应（交轴、直轴）

感应电动势、电磁转矩

励磁方式（他励、并励、串励、复励）

电压方程、功率平衡方程、转矩平衡方程

运行特性（工作特性、机械特性）

电动机稳定运行的判据

启动、调速、制动

二、重点公式三、能力要求1）列写直流电机基本电压方程、功率平衡方程、转矩平衡方程；

2）计算直流电机的感应电动势和电磁转矩；

3）计算直流电机的效率、转速、电压调整率、转速调整率；

4）掌握电动机启动、调速、制动的方法及相关计算。1）直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是

。2）

一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩，做额定运行时，如果将电源电压降低了20%，则稳定后电机的电流为

倍的额定电流（假设磁路不饱和）。3）直流发电机的电磁转矩是

转矩，直流电动机的电磁转矩是

转矩。4）电枢反应对并励电动机转速特性和转矩特性有一定的影响，当电枢电流增加时，转速n将

，转矩Te将

。5）直流电动机调速时，在励磁回路中增加调节电阻，可使转速

，而在电枢回路中增加调节电阻，可使转速

。四、思考题（交流）1.25制动、驱动下降、增加升高、降低6）电磁功率与输入功率之差，对于直流发电机包括

损耗；对于直流电动机包括

损耗。7）并励直流发电机的励磁回路电阻和转速同时增大一倍，则其空载电压

。8）直流发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，直轴电枢反应是

；若为电动机，则直轴电枢反应是

。9）把直流发电机的转速升高20%，他励方式运行空载电压

（>,<,=）并励方式空载电压。10）并励直流电动机在串电阻调速过程中，若负载转矩保持不变，则

保持不变。（机械、铁芯、附加损耗，绕组铜损）（不变）（去磁，助磁）（<）（电枢电流）11）若并励直流发电机转速上升20％，则空载时发电机的端电压U0将

。12）直流电动机常用的制动方式有

、

、

。13）并励直流发电机自励电压建立应满足的条件是什么？14）励磁电流不变的情况下，发电机负载时电枢绕组感应电动势与空载时电枢绕组感应电动势大小相同吗？为什么？15）他励直流发电机由空载到额定负载，端电压为什么会下降？并励发电机与他励发电机相比，哪一个电压变化率大？16）试述并励直流电动机的调速方法，并说明各种方法调速特点。（升高大于20％）（能耗制动、反接制动、回馈制动）第四章交流电机绕组的基本理论一、基本概念绕组、单层绕组、双层绕组、整距、短距

槽电动势星形图、相带、槽距角、槽距电角

导体、线圈、线圈组、支路

导体电动势、线圈电动势、线圈组电动势、相电动势

短距系数、分布系数、绕组系数、感应电动势频率

谐波电动势

单相脉振磁动势、三相基波旋转磁动势

旋转磁场转速、方向

谐波磁动势

圆形、椭圆形旋转磁动势二、重点公式三、能力要求会计算短距系数、分布系数、绕组系数、感应电动势、单相绕组磁动势、三相绕组磁动势。1）

一台50Hz的三相电机通以60Hz的三相对称电流，并保持电流有效值不变，此时三相基波合成旋转磁势的幅值大小

，转速

，极数

。2）单相绕组的基波磁势是

，它可以分解成大小

，转向

，转速

的两个旋转磁势。3）有一个三相双层叠绕组，2p=4，Z=36，节距y1=8，那么极距=

槽，每极每相槽数q=

，槽距电角α1=

，分布系数=

，短距系数=

，绕组系数=

。4）若同时削弱相电势中5、7次谐波，节距应选择

。5）三相对称绕组通过三相对称电流，电流幅值10A，顺时针相序（a-b-c-a）,其中，当Ia=10A时，三相基波合成磁势的幅值应位于

；当Ia=-5A时，其幅值位于

。四、思考题（不变，变大，不变）（脉振磁势，相等，相反，相等）（9，3，20°，0.96，0.98，0.94）（5τ/6）（A相绕组轴线处，B相或C相绕组轴线处）6）将一台三相交流电机的三相绕组串联起来，通交流电，则合成磁势为

。7）对称交流绕组通以正弦交流电时，5次谐波磁势的转速为

基波旋转磁动势的转速。

8）三相对称交流绕组的合成基波空间磁势幅值为F1,则3次空间磁势波的合成幅值为

。9）产生圆形旋转磁动势的条件是

，若在p=1的三相对称绕组里通入ia=Imsin3t，ib=Imsin（3t+120），ic=Imsin（3t-120）的三相电流，=314电弧度/秒，则产生的旋转磁动势的转速为

rpm，转向为

，当t=70瞬间，磁动势幅值在

。四、思考题（脉振磁势）（1/5倍）（0）（三相对称绕组通入三相对称电流，9000，a-c-b，c相绕组轴线上）第五章异步电机一、基本概念基本结构（笼型转子、绕线式转子）、工作原理

额定值（功率、电压、频率、电流、转速等）

同步转速、旋转磁场转速、转子转速、转差率

三种运行状态

等效电路、基本方程、绕组折算、频率折算

运行特性（功率平衡、转矩平衡、电磁转矩的三种表达式、工作特性）

启动、调速、制动

单相异步电动机的工作原理二、重点公式Pem：pcu2：Pmec=1：s：(1-s)Tem=CMΦmI2cosφ2kM=Tmax／TNkst=Tst／TN三、能力要求1）掌握交流异步电动机的等效电路，会列写基本电压方程、功率平衡方程、转矩平衡方程；

2）掌握异步电动机的Tem-s关系曲线及相关转矩表达式，会进行相关计算；

3）掌握异步电机启动、调速、制动的方法及相关计算。1）

如果感应电动机运行时转差率为s，则电磁功率、机械功率和转子铜耗之间的比例是

。

2）当三相感应电动机定子绕组接于频率为50Hz的电源上作电动机运行时，定子电流的频率为

，定子绕组感应电势的频率为

，如转差率为s，此时转子绕组感应电势的频率

，转子电流的频率为

。3）三相感应电动机，如使起动转矩到达最大，此时sm=

。4）感应电动机起动时，转差率s=

。5）一台三相八极感应电动机的电网频率50Hz，空载运行时转速为735转/分，此时转差率为

，转子电势的频率为

。当转差率为0.04时，转子的转速为

，转子的电势频率为

。四、思考题（1:1-s:s）（50Hz,50Hz,50sHz,50sHz）（1）（1）（0.02,1Hz,720,2Hz）6）三相感应电动机空载时运行时，电机内损耗包括

，

，

，和

。7）三相感应电机转速为n，定子旋转磁场的转速为n1，当0<n<n1时为

运行状态；当n>n1时为

运行状态；当n与n1反向时为

运行状态。8）一台频率为60Hz的三相感应电动机，用在频率为50Hz的电源上(电压不变），电动机的最大转矩为原来的

，起动转矩变为原来的

。9）若感应电动机漏抗增大，则起动转矩

，最大转矩

。10）铁心饱和程度增加，则感应电机的激磁电抗

。11）绕线型感应电动机转子串入适当的电阻，会使起动电流

，起动转矩

。12）三相异步电动机气隙增大，其他条件不变，则空载电流

。（定子铜耗，定子铁耗，机械损耗，附加损耗）（电动机，发电机，电磁制动）（(5/6)^2,(5/6)^2）（减小，减小）（减小）（减小，增大）（增大）13）笼型三相感应电动机的额定状态转速下降，该电机转子电流产生的旋转磁动势相对于定子的转速

。 14）一台三相感应电动机拖动额定恒转矩负载运行时若电源电压下降10%,此时电机的电磁转矩

.15）适当增加三相绕线式感应电动机转子电阻R2时，电动机的Ist

，Tst

，Tmax

，sm

。16）三相绕线式感应电动机拖动恒转矩负载运行时，采用转子回路串入电阻调速，运行时在不同转速上时，其转子回路电流的大小

。17）一台绕线式感应电动机，在恒定负载下，以转差率s运行，当转子边串入电阻R=2R2’,测得转差率将为

（已折算到定子边）。

（不变）（不变）（减少,增加,不变,增加）（与转差率无关）（三倍于原先的转差率）18）

感应电机转速变化时，转子磁势相对定子的转速是否改变？相对转子的转速是否改变？19）三相感应电动机运行时，若负载转矩不变而电源电压下降10%，对电机的同步转速，转子转速，主磁通，功率因数，电磁转矩有何影响？20）画出三相异步电动机等效电路图，并说明各参数代表的意义。21）说明三相感应电动机转子绕组折算和频率折算的意义，折算是在什么条件下进行的？22）为什么相同容量的感应电机的空载电流比变压器的大很多？23）当主磁通确定之后，异步电动机的励磁电流大小与什么有关?根据任意两台同容量异步电动机励磁电流的大小可比较其主磁通的大小吗?为什么?第六章同步电机一、基本概念基本结构（隐极机、凸极机）、励磁方式

工作原理、额定值

空载电动势、内功率因数角、电枢反应、双反应理论

绕组漏抗、电枢反应电抗、同步电抗、等效电路与相量图

运行特性（空载特性、短路特性、负载特性、外特性、调整特性）、短路比、稳态参数测定

并联运行条件与方法、功率和转矩平衡

功角特性、有功功率的调节与静态稳定、无功功率的调节与V形曲线

同步电动机、调相机

同步发电机的不对称运行、序阻抗

同步电机突然短路、瞬态参数二、重点公式三、能力要求1）掌握交流同步发电机的等效电路，会列写同步电机基本方程、绘制相量图，掌握内功率因数角、外功率因数角、功率角的概念，会进行相关计算；

2）掌握同步电机的功角特性、并联运行时有功和无功功率的调节，会进行相关计算。

1）凸极同步电机气隙增加使Xd和Xq将

。2）凸极同步发电机与电网并联，如将发电机励磁电流减为零，此时发电机电磁功率为

。3）同步电机忽然短路时，励磁绕组具有屏蔽电枢反应磁通进入主极磁路的作用，等效于电枢反应电抗的减小，这时的直轴电抗称为

；当存在直轴阻尼绕组时，阻尼绕组同样具有屏蔽电枢反应磁通进入主极磁路的作用，因此等效的电枢反应电抗更小，同时考虑阻尼绕组和励磁绕组作用时的直轴电抗，称为

。4）同步发电机的空载特性是指：转子转速保持同步、电枢绕组开路时，

之间的关系5）功角的含义是：从电路电压角度看，它是

之间的夹角；从磁场角度看，它是

之间的夹角。四、思考题（减小）（直轴瞬态电抗，直轴超瞬态电抗）（端电压同励磁电流）（励磁反电势与端电压、主极励磁磁场同气隙合成磁场）6）

同步发电机稳态运行时，若所带负载为感性，则其电枢反应的性质为

。7）同步发电机稳定短路电流不很大的原因是

。8）对称负载运行时，凸极同步发电机直流同步电抗和交轴同步电抗的大小关系为

。9）同步调相机的作用是

。10）凸极同步电机负载运行时，电枢绕组产生的气