《电机学》自学指导书

《电机学》自学指导书一、课程编码及及适用专业课程编码：04459222211总学时：1366面授学时：488自学学时：888适用专业：电电气工程及自自动化专业（函函授专科）二、课程性质本课程是高等学学校专科强电电类专业的一一门专业基础础课。目前电电能在国民经经济和生产中中已是不可缺缺少的能量，而而拖动生产机机械的原动机机一般都是采采用电动机，所所以发电机、电电动机的应用用十分广泛，它它们在国民经经济建设中起起着重要的作作用。三、本课程的地地位和作用《电机机学》是研究究电力系统理理论和应用的的技术基础课课程。电力技技术的发展十十分迅速，应应用非常广泛泛，现代一切切新的科学技技术无不与电电有着密切的的关系。因此此，《电机学学》是高等学学校强电类各各专业的一门门重要课程。作作为技术基础础课程，它具具有基础性、应应用性和先进进性。基础性是指基本本理论、基本本知识和基本本技能。电机机学是为后续续专业课程打打基础，是为为学生毕业后后从事有关电电的工作打基基础，也就是是为自学、深深造、拓宽和和创新打基础础。四、学习目的与与要求通过本课程的学学习，使学生生受到爱国注注意和辩证唯唯物主义的教教育，掌握常常用的交、直直流电机及变变压器的基本本结构及工作作原理、运行行性能、分析析计算、电机机选择及试验验方法，为学学习《工厂电电气控制设备备》，《自动动调速系统》，《工工厂供电》及及《电力系统统》等课程准准备必要的基基础知识。为为学好电路这这门课，学习习时应注意以以下几点：（一）要抓主要要矛盾，有条条件地略去一一些次要因素素，找出问题题的本质。（二）要抓住重重点，即应牢牢固掌握基本本概念、基本本定理和主要要公式。（三）要有良好好的学习方法法，可运用对对比或比较的的学习方法，找找出直流和交交流、同步和和异步的共性性和差异，以以加深对各种种电机的工作作原理和结构构的理解。五、本课程的学学习方法为了学好本课程程，首先要具具有正确的学学习目的和态态度。在学习习中要刻苦钻钻研、踏踏实实实、虚心求求教、持之以以恒。在学习习时要抓住物物理概念、基基本理论、工工作原理和分分析方法；要要理解问题是是如何提出和和引申的，又又是怎样解决决和应用的；；要注意各部部分内容之间间的联系，前前后是如何呼呼应的。通过过习题可以巩巩固和加深对对所学理论的的理解，并培培养分析能力力和运算能力力，所以应按按要求完成布布置的作业题题。除学习规规定教材外，应应参阅相关的的参考书。六、自学内容与与指导第一章直流流电机（一）本章重点点1.直流电机的的可逆原理：：直流电机既既可作发电机机使用，又可可作电动机使使用．在两种种工作状态下下，机电能量量转换的方向向相反，要能能分析不同情情况下转矩、转转速、电势、电电流、电压各各量的大小和和方向。2.电枢感应电电势和电磁转转矩的计算公公式。3.电枢反应：：直流电机在在负载时，电电枢磁势使气气隙磁场发生生畸变而且有有一定的去磁磁作用，影响响工作特性。4.直流电动动机和直流发发电机的工作作特性。5.并励直流流发电机建立立电压的过程程和条件。（二）本章难点点本章的难点是电电枢绕组展开开图的画法、电电枢反应和换换向等概念。（三）本章考点点1.直流电机机电磁转矩、电电枢电势的计计算。2.直流电机机铭牌数据的的计算、功率率的计算。3.直流电机机的电势平衡衡方程式和有有关的概念。（四）自学指导导1.直流电机机是一种机电电能量转换元元件，直流发发电机将机械械能转换为电电能，直流电电动机则是将将电能转换为为机械能，我我们在学习过过程中要始终终注意直流电电机的这种可可逆原理。直直流电机的工工作原理是建建立在电磁感感应定律和电电磁力定律所所描述的电磁磁规律上。2.直流电机机在结构上具具有两大部分分：静止的磁磁极与电刷，转转动的电枢绕绕组与换向器器，通过二者者相对运动实实现机电能量量转换。从直直流电机的外外部看，它的的电压、电流流和电势都是是直流的，但但每个电枢绕绕组元件中的的电压、电流流和电势都是是交流的，这这一转换过程程是通过换向向器与电刷实实现的．3.电枢绕组组是直流电机机的主要电路路，机电能量量变换就是在在这里进行，因因此电枢绕组组可以说是直直流电机的“心脏”。直流电机机的电枢绕组组是由许多完完全相同的绕绕组元件以一一定的规律通通过换向片联联接起来的一一种闭合电路路，按绕组元元件串联方式式的特点与端端接部分的形形状分为迭绕绕组和波绕组组两大类，单单迭绕组和单单波绕组是两两种基本形式式，学习中要要注意了解它它们的联接规规律与电路特特点．4.直流电机机中的气隙磁磁场是机电能能量转换的耦耦合介质，磁磁场与电枢绕绕组元件间的的相对运动产产生感应电势势，磁场与绕绕组元件中的的电流相互作作用产生电磁磁转矩．电枢枢绕组的感应应电势，对于于任何既定的的电机来说，感感应电势E的大小仅取取决于每极磁磁通Φ和转速n。电磁转矩矩，仅取决于于每极磁通ΦΦ和电枢电流流Ia。5.当电机有有负载时，气气隙磁场由主主磁极的励磁磁磁势和电枢枢电流所产生生的电枢磁势势共同建立，电电枢磁势对气气隙磁场的影影响称为电枢枢反应。电枢枢反应分为直直轴电枢反应应和交轴电枢枢反应。电枢枢反应不仅使使气隙磁场发发生畸变，而而且有一定的的去磁作用(当磁路饱和和时)，因此电枢枢反应直接影影响感应电势势和电磁转矩矩的大小，它它对电机的运运行性能关系系很大，所以以对电枢反应应的形成原因因和补偿方法法都要给予足足够的注意。6.电动机的的工作特性和和发电机的工工作特性是选选用电机的一一个重要依据据。它表征了了直流电机运运行时各物理理量之间的关关系。不同的的励磁方式工工作特性有很很大的差别，要要很好地加以以比较和理解解。在分析工工作特性时，要很好掌握不同励磁方式和不同运行状态的电势平衡方程式，功率平衡方程式和转矩平衡方程式。7.并励直流流发电机没有有另外的电源源提供励磁电电流，他的磁磁场是由发电电机本身建立立起来的，因因此学习时要要注意并励直直流发电机建建立电压的过过程和条件。8.直流电机机的换向是指指电枢绕组元元件从一条支支路退出经过过电刷短路而而进入另一条条支路时，换换向元件内电电流由变为零零，再变到的的整个过程。在在讨论换向问问题时着重分分析换向中可可能产生火花花的电磁原因因和改善换向向的方法。第二章直流流电动机的电电力拖动（一）本章重点点1.直流电动动机的机械特特性：机械特特性在电力拖拖动理论中是是很重要的概概念，电力系系统能否稳定定运行取决于于电动机的机机械特性和负负载的配合，即即要满足电力力系统稳定运运行的条件。机机械特性分固固有特性和人人为特性。2.他励直流电电动机的调速速方法和特点点。3.直流电动动机的起动和和制动。（二）本章难点点1.工作机构构转矩、力、飞飞轮矩和质量量的折算。2.调速方法法与负载特性性的配合。（三）本章考点点1.直流电动动机各种机械械特性的计算算。2.他励直流流电动机的调调速方法和特特点。3.电力拖动动的有关概念念。（四）自学指导导1.直流电动动机的机械特特性是个非常常重要的公式式，大家一定定要熟练地掌掌握。要注意意固有特性和和不同情况下下人为特性的的计算，特别别要注意，由由于数值较小小，计算时至至少要保留三三位小数。同同时当电路参参数发生变化化时，的变化化：对于电枢枢回路串电阻阻和降低电枢枢电压的人为为特性，在参参数变化的前前后；对于减减弱磁通的认认为特性，将将随着的变化化而成正比的的变化。2.要注意电力力系统稳定运运行的条件：：在电动机的的机械特性和和负载特性的的交点所对应应的转速之上上，应保证；；而在这一转转速之下，应应保证。若用用数学表达式式表示，在工工作点上，若若，则系统能能稳定运行，该该式称为电力力系统稳定运运行的条件。3.直流电动动机的起动：：直流电动机机由于在起动动瞬间转速为为零，而电枢枢电阻很小，所所以起动电流流，有很大的的值过大的起起动电流使电电机的换向恶恶化，并引起起电网电压波波动，还会对对机械系统产产生很大的冲冲击，因此一一般直流电动动机是不允许许直接起动的的。直流电动动机常用的起起动方法有电电枢串电阻起起动和降压起起动两种方法法。应注意不不论采用那一一种起动方法法，起动时均均应保证电动动机的磁通达达到最大值，因因为在一定的的起动电流的的情况情况下下磁通大起动动转矩也大。4.直流电动动机的调速：：直流电动机机的调速方法法有三种：改改变电枢电压压、电枢回路路串电阻、减减弱磁通调速速。注意三种种方法的不同同之处，当电电动机带恒转转矩负载时，改改变电枢电压压和电枢回路路串电阻调速速前后电枢电电流不变，而而弱磁调速前前后电枢电流流将要变化。改改变电枢电压压调速一般是是将转速由高高速往低速调调，电枢回路路串电阻调速速将随着电枢枢电阻的加大大而逐渐降低低，而弱磁调调速一般是将将转速由低速速往高速调。在在调速时还要要注意各种调调速方法与负负载的配合。改改变电枢电压压和电枢回路路串电阻调速速属于恒转矩矩调速，，而而弱磁调速属属于恒功率调调速。对于不不同的负载正正确的选择调调速方法，可可以使电动机机得到充分利利用。第三章变压压器的类别和和结构（一）本章重点点1.变压器的的主要结构、类类别、基本工工作原理。2.额定值的的意义和计算算。（二）本章考点点额定值的计算和和变压器的工工作原理。（三）自学指导导1.变压器是是根据电磁感感应原理制成成的一种静止止的电器，它它具有变换电电压、电流和和阻抗的作用用，变压器的的工作原理、结结构和分类比比较简单。2.变压器的的额定值计算算是变压器计计算的基础，要要正确使用公公式，注意单单相和三相之之间的不同之之处，变压器器的额定值对对三相变压器器来说电压、电电流均为线值值，功率是三三相视在功率率，计算时一一定要注意。对单相变压器：：对三相变压器：：第四章变压压器的电路理理论（一）本章重点点1．变压器空载载运行和负载载运行的主要要区别在于原原绕组电流大大小的变化。空空载时原绕组组电流为．负负载时原绕组组中的电流变变为，电流变变化的目的是是为了维持铁铁心中的主磁磁通保持不变变，使变压器器原、副绕组组在负载时的的电磁平衡达达到一种新的的状态，因此此要分析并理理解在不同运运行状态下，、和等参数的物理意义。2．基本方程式式、等值电路路、相量图是是分析变压器器内部电磁关关系的有效工工具，可借助助于它们来分分析变压器各各种运行状态态。3.变压器的的空载试验和和短路试验是是求解参数的的重要手段，在在变压器的计计算中很重要要。4.变压器的的电压变化率率和效率计算算也是变压器器计算的重点点。（二）本章难点点变压器空载电流流的波形和变变压器参数折折算的概念。（三）本章考点点1.变压器参参数计算、电电压变化率的的计算、效率率的计算。2.变压器空空载和负载时时的基本概念念和基本理论论。（四）自学指导导1．变压器是一一种电磁耦合合元件，通过过磁路的耦合合作用把交流流电能从原边边传递到副边边，利用绕制制在同一铁心心上的原绕组组和副绕组之之间的匝数不不等，把电压压从原绕组的的某一数量等等级改变为副副绕组的另一一数量等级。2．变压器主要要由铁心和绕绕组组成，绕绕组可分为原原绕组和副绕绕组，铁心磁磁路同时穿过过原、副绕组组形成闭合回回路，两绕组组分别与电源源或负载形成成独立电路。3．在研究变压压器的运行情情况时，先分分析空载运行行，然后再分分析负载运行行。因为空载载运行时副绕绕组开路且电电流为零，此此时变压器运运行情况比较较简单，易于于理解。而负负载运行时副副边有电流，运运行情况较为为复杂，按照照这样的顺序序来分折，可可以由简到繁繁，由特殊到到一般地认识识整个变压器器的内部电磁磁关系。4．本章对变压压器的运行分分析都是针对对单相变压器器进行的，但但在三相对称称负载下，对对单相变压器器分析的结论论完全适用于于三相变压器器．此外，在在稳态时求得得变压器等值值电路中的各各参数均应为为相参数，所所以在作三相相变压器参数数计算时，也也必须换成每每相数值。5.通过单相相变压器空载载运行分析，初初步掌握变压压器内部的电电磁物理过程程和空载时的的基本方程式式．6.通过变压器器负载运行分分析，深入理理解负载运行行时变压器各各物理量之间间的关系，绕绕组折算的物物理意义及其其计算方法，掌掌握负载运行行时的等效电电路、相量图图及参数测定定，求解电压压变化率和效效率，分析变变压器的运行行性能。第五章三相相变压器（一）本章重点点1.三相变压压器联接组别别的确定是分分析变压器相相位的关键，它它关系到变压压器能否并联联运行。2.三相磁路路系统的不同同结构和连接接组别对相电电势的波形有有较大的影响响。3.变压器并并联运行是日日常使用中常常见的问题，它它们必须满足足三个条件方方可进行并联联运行。（二）本章难点点三相变压器绕组组的连接法和和磁路系统对对相电势波形形的影响。（三）本章考点点三相变压器绕组组的连接组别别的判定和三三相变压器的的并联运行。（四）自学指导导1.三相变压压器的磁路系系统分为彼此此相关和彼此此无关两种。在在电力变压器器中广泛采用用三相芯式变变压器。2.熟悉变压压器的联接组组别，并能根根据绕组接线线图判别其联联接组别，或或按照给出的的联接组别画画出绕组接线线图。三相变变压器的连接接组别既是电电路连接问题题，又关系到到变压器中的的谐波电势，变变压器的并联联运行等问题题。连接组别别是表示高、低低压绕组对应应线电势之间间的相位关系系，用钟点数数表示。学习习时应注意连连接组别不仅仅与首末端的的标志有关，而而且还与变压压器高、低压压绕组的连接接方式有关。当当以同名端为为首端时，在在同一铁心柱柱上的高、低低压相电势将将同相位，当当以异名端为为首端时，在在同一铁心柱柱上的高、低低压相电势将将反相位。求求线电势时要要注意绕组是是星形还是三三角形接法：：若为星形接接法，线电势势等于两相电电势之差，若若为三角形接接法，线电势势等于相电势势，但是要注注意线电势与与相电势的参参考方向。3.根据变压压器不同铁心心结构，分析析三相变压器器绕组联接组组和磁路系统统对相电势波波形的影响。应应注意三相变变压器组不能能采用Y,Y连接，而三三相心式变压压器可以采用用Y,Y连接。4.变压器并并联运行是研研究三相变压压器区别于单单相变压器的的特殊问题。了了解三相变压压器并联运行行的条件，掌掌握变压器并并联运行的有有关计算。第六章其他他用途的变压压器（一）本章重点点1.自耦变压压器的工作原原理和特点。2.仪表用的的互感器的工工作原理和使使用时应注意意的事项。（二）本章考点点1自耦变压器的的结构特点和和电路特点。2电压互感器和和电流互感器器的工作原理理和接线方式式。（三）自学指导导1.自耦变压器器是从两线圈圈变压器演变变而来。它的的特点是原、副副边之间不仅仅有磁的耦合合，而且还有有电的直接联联系。自耦变变压器的电压压、电流关系系与两线圈变变压器相同，但但是容量关系系不同，在自自耦变压器中中，变压器的的额定容量由由绕组（电磁磁）容量和传传导容量组成成，即自耦变变压器负载所所获得的容量量不全部是通通过电磁感应应传递的（电电磁容量），还还有一部分是是由电源直接接送到负载（传传导容量），而而两线圈变压压器负载获得得的功率完全全是通过电磁磁感应传递的的（电磁容量量）。自耦变变压器由于只只有一个线圈圈，所以体积积小，节省有有色金属材料料，提高了效效率。2.仪表用的的互感器分电电压互感器和和电流互感器器，主要用于于测量大电压压和大电流，电电压互感器工工作时副边相相当于开路，因因此工作时副副边不允许短短路；电流互互感器工作时时副边相当于于短路，因此此工作时副边边不允许开路路。要注意的的是，电压互互感器的原边边并在被测电电路中，而电电流互感器的的原边与被测测电路串联，即即原边的电流流是被测电流流，与副边电电流的大小无无关，这与普普通变压器是是不同的。互互感器主要用用于测量，为为了保证一定定的精度，铁铁心不饱和。第七章交流流绕组及其电电动势和磁势势（一）本章重点点1.三相单层层绕组的排列列规律与联接接方法，能画画出单层绕组组各种形式的的展开图。2.三相双层层短距绕组的的排列规律与与联接方法。3.交流绕组组电势表达式式，以及采用用短距、分布布绕组对消除除谐波的作用用。3.脉振磁势势、旋转磁势势的特性及其其产生的条件件。（二）本章难点点绕组磁势的性质质和特点。（三）本章考点点三相单层绕组的的展开图、交交流绕组电势势表达式，以以及绕组系数数的计算。（四）自学指导导1.交流电机机可分为两大大类，即异步步电机和同步步电机但它们们的定子绕组组是相同的。本本章着重介绍绍交流绕组的的电势和磁势势，在学习中中要注意把交交流电机的电电磁关系与变变压器进行比比较。2.交流绕组组的主要型式式有三相单层层绕组和三相相双层绕组两两种，它们的的构成原则是是一致的，最最主要的是使使旋转磁势在在绕组中的感感应电势获得得最大的基波波电势而尽可可能地削弱谐谐波电势，并并保证三相电电势对称。搞搞清交流绕组组的排列规律律和联接方式式，通过三相相单层和双层层短距绕组的的介绍，掌握握交流绕组节节距的计算、绕绕组的联接和和展开图的绘绘制方法。3.当定子绕组组切割正弦分分布的旋转磁磁势便产生感感应电势，分分析的方法是是从导体电势势开始到线圈圈组进而到一一相绕组。必必须注意把导导出的感应电电势的表达式式和变压器线线圈电势表达达式进行比较较。掌握交流流绕组感应电电势的计算方方法，理解绕绕组的短距系系数、分布系系数及绕组系系数的含义，以以及分布和短短距绕组对消消除高次谐波波电势的作用用。4.绕组磁势势的性质和特特点是这一章章的难点内容容，必须注意意。（1）单相绕组组的磁势是一一个脉振磁势势。其基波磁磁势是一个正正弦分布的脉脉动磁势，它它可以分解为为两个个具有有同一同步转转速、幅值相相等且保持不不变，但旋转转方向相反的的正弦分布旋旋转磁势。（2）在对称的的三相绕组中中通以对称的的三相正序电电流时，产生生的合成磁势势为正向旋转转磁势，三相相绕组中通以以负序电流，则则合成的结果果为反向旋转转磁势。（3）三相绕组组合成磁势的的基波为旋转转磁势波，要要注意其幅值值、转向和转转速。5.交流绕组组产生的磁势势和绕组切割割磁场而产生生的感应电势势，都是在绕绕组中发生的的电磁规象。绕绕组采用分布布式和短距式式，对磁势和和电势有同样样的影响。在在分析电势和和磁势的过程程中特别要注注意到，感应应电势仅是时时间的函数，而而磁势却既是是时间的函数数又是空间的的函数。第八章异步步电动机的基基本结构和基基本原理（一）本章重点点异步电动机的结结构、铭牌数数据的计算。（二）自学指导导1.三相异步步电动机的分分类和基本结结构。2.三相异步步电动机的额额定值。在异异步电动机的的各项额定值值中，需要特特别注意的是是以下两点：：（1）额定功率率。是指在额额定条件下运运行时，电动动机由轴端输输出的机械功功率，单位为为kW。定子三相相绕组从电网网吸取的电功功率必须乘以以效率之后才才等于转子输输出的机械功功率，即。（2）定定子绕组接法法和电源电压压的正确配合合。因为每相相绕组应该承承受的正常工工作电压在设设计制造时已已经确定了，所所以在使用时时就要根据所所提供的电源源电压来确定定三相绕组的的接法。例如如当电源线电电压为380V时，三相绕绕组应接成星星形；当线电电压为220V时，使应接接成三角形。实实际上在这两两种情况下，每每相绕组都是是承受220V电压。3.异步电机机的三种运行行状态由转差率s的正正、负相它的的数值所在的的区间可以判判断异步电机机的三种运行行状态：（1）电电动机运行状状态所对应的的转差率区间间为：（)。特点是n与同方向，且且，电磁转矩矩是驱动性质质的，将电能能变为机械能能。（2）发发电机运行状状态所对应的的转差率区间间为：（)。特点是n与同方向且，电电磁转矩是制制动性质的，将将机械能变为为电能。（3）电电磁制动运行行状态所对应应的转差率区区间为：（）。特点是是n与反方向；转转子导体以高高于同步速的的速度切割旋旋转磁场，电电磁转矩是制制动的，定子子从电网吸收收的电能和转转子的机械能能都变成电机机内部的损耗耗而转换为热热能(电源反接制制动就是一个个例子)。第九章三相相异步电动机机的运行原理理（一）本章重点点1．三相异步电电动机空载和和负载运行时时的基本电磁磁关系，掌握握基本方程式式、等效电路路和相量图的的三种分析方方法，并注意意与变压器的的对比，着重重分析转子转转动后的情况况，转子绕组组的折算和频频率的折算。2．掌握异步电电动机的功率率的计算和流流程图，电磁磁转矩与电磁磁功率和机械械功率之间的的关系，电磁磁转矩的物理理表达式。（二）本章难点点三相异步电动机机的频率折算算。（三）本章考点点三相异步电动机机的功率计算算和异步电动动机运行时有有关的概念。（四）自学指导导1.异步电动动机的磁路和和磁通的分析析，可应用变变压器中的一一些概念，但但要注意异步步电机与变压压器的区别，如如在磁路的组组成上、漏磁磁通的种类以以及主磁通的的性质(变压器的主主磁通是脉动动磁通，异步步电动机是旋旋转磁通)。2.异步电动机机是在学习过过的变压器的的基础上开始始的，因此分分析异步电动动机的电磁关关系要注意与与变压器的对对比。例如，正正常运行的异异步电动机转转子总是旋转转的，但是为为了更好地与与变压器相比比教，先从转转子不转时进进行分析然后后再研究转子子旋转时的情情况，这样的的分析方法由由简到繁、循循序渐进，有有利于温故知知新。3.转子静止止不动，并且且转子绕组开开路其电磁关关系和变压器器空载的相同同，定子绕组组相当于变压压器原边，转转子绕组相当当于变压器副副边，但异步步电机的绕组组多数是短距距、分布的，因因此定、转子子绕组不仅匝匝数不等，而而且绕组系数数也不同，所所以定、转子子电势之间存存在有电压变变比和电流比比。4.当异步电电动机的转子子绕组短路并并把转子堵住住不动，其电电磁关系相当当于变压器短短路运行状态态。由于定、转转子的相数、绕绕组匝数和绕绕组系数的不不同，为了用用同一个等效效电路来表达达它们的关系系，就要进行行绕组折算，折折算的条件是是磁势不变和和功率不变。5.转子转动后后的情况应是是本章分析的的重点，首先先注意分析转转子电流产生生的磁势的性性质，它为什什么可以与定定子磁势进行行叠加，如何何建立异步电电动机的磁势势平衡关系．．由于转子电电势、电流的的频率与定子子电势、电流流的频率不相相等，要画出出异步电动机机运行时的等等效电路，就就必须进行频频率折算，也也就是用一个个静止的转子子去代替转动动的转子，而而它们的内部部电磁关系不不变。6.异异步电动机的的基本方程式式、等效电路路和相量图是是分析电磁关关系的三种基基本方法，任任各种不同情情况下，它们们的表达形式式有一定的差差异，因此代代表着不同的的物理意义，特特别注意转子子转动后的情情况，对“T”形、“”形和简化等等值电路都必必须注意它们们的筒化过程程和条件．7.电磁转矩是是载流导体在在磁场中受力力的作用而产产生的，在电电磁转矩的作作用下，电动动机转子才能能拖动生产机机械旋转，向向负载输出机机械功率，因因此电磁转矩矩是电机进行行机电能量转转换的关键，所所以异步电动动机的功率和和转矩的分析析也是本章的的重点内容之之一。利用等等效电路来导导出各个功率率和损耗之间间的关系，既既简单明了，也也易于记忆。8.对绕绕线式异步电电动机，转子子绕组的极数数必须和定子子绕组的一样样才能使定、转转子基波磁势势相对静止而而实现机电能能量转换。对对鼠笼式异步步电动机，则则无论导条数数目多少，鼠鼠笼转子的极极数总是自动动地等于定子子绕组的就极极数，他的相相数等于每对对极下的导条条数，因此必必须进行转子子的相数折算算。9.当电动机的的负载变化时时电动机的转转速(或转差率)、效率、功功率因数、输输出转矩、定定予电流随输输出功率而变变化的曲线称称为异步电动动机的工作特特性。了解异异步电动机的的工作特性对对正确设计电电力拖动系统统；选择拖动动电机都是很很重要的．要要分析主要工工作特性并掌掌据求取这些些特性的方法法。10.异步电电动机的参数数包括励磁参参数和短路参参数，与变压压器的参数类类似，可通过过空载试验和和短路试验测测出。第十章三相相异步电动机机的电力拖动动（一）本章重点点1.三相异步步电动机的机机械特性表达达式。2.三相异步步电动机的调调速方法：（1）改变电动动机定子绕组组的极对数pp，以改变定定子旋转磁场场的转速，也也就是变极调调速；（2）改变电动动机所接电源源的频率，以以改变同步转转速，这就是是变频调速；；（3）改变电动动机的转差率率s。3.三相异步步电动机稳态态运行的计算算：稳态运行行的计算包括括电动运行（调调速）、回馈馈制动运行、倒倒拉反接制动动运行的计算算。计算的主主要内容是在在负载已知的的前提下，给给定电机参数数求转速，或或者给定转速速求参数，这这里所讨论的的各种运行状状态的稳态计计算主要是针针对绕线式异异步电动机转转子回路串入入不同电阻时时的情况。（二）本章难点点机械特性表达式式和稳态运行行的计算。（三）本章考点点1.三相异步电电动机的调速速和三相异步步电动机稳态态运行的计算算。2.三相异步电电动机拖动的的有关概念。（四）自学指导导1.在电力拖拖动中，能直直接地说明异异步电动机电电磁转矩和转转速之间的关关系，就是异异步电动机的的机械特性。（1）机械特性性（即是电磁磁转矩）表达达式有三种形形式：物理表表达式、参数数表达式、实实用表达式。（2）机械特性性曲线中，最最大转矩和起起动力矩对电电动机的运行行具有重要意意义。在机械械特性的稳定定区，随着负负载力矩的增增大，电动机机的转速将会会下降。（3）机机械特性分固固有特性和人人为特性。2.三相异步步电动机的起起动（1）异步电动动机的起动性性能：评价电电动机的起动动性能，重要要的指标是起起动电流和起起动转矩的大大小。对这两两项指标的要要求是：起动动转矩足够大大、起动电流流不要太大。但但异步电动机机起动时存在在的主要问题题恰恰是起动动电流太大，约约为额定电流流的5—7倍。（2）降降低起动电流流的方法有：：降低加在电电动机定子绕绕组上的电压压；在转子回回路中串入电电阻，这种方方法只能用于于绕线式异步步电动机。（3）鼠鼠笼式异步电电动机的起动动方法可分为为直接起动和和降压起动两两种。①直接起动又称为全电电压起动。其其方法是用闸闸刀开关或接接触器将电动动机的定子绕绕组接别相应应额定电压的的电网上进行行起动，这种种起动方法操操作简便、起起动时间短、所所需设备简易易又经济，应应尽可能优先先考虑采用。缺缺点是起动电电流大。②降压起动当供电变压压器容量不够够大而不能采采用直接起动动法时，可采采用降压起动动的方法。但但是随着起动动电压的降低低，电动机的的起动转矩将将按电压折扣扣的平方下降降。因此降压压起动的方法法只适用于对对起动转矩要要求不高(例如空载起起动)的场所。（a）在在定子电路中中串入电阻（电电抗器）起动动这种起起动的原理是是：起动时将将电阻（电抗抗器）串入定定子绕组。由由于这时电阻阻（电抗器）上上有—定的电压降降，便使加在在电动机定子子绕组的电压压降低了，因因此减小了起起动电流。待待转速基本稳稳定时，冉将将电阻（电抗抗器）除去，使使电动机在额额定电压下运运行。利用这这种力法起动动时，如果电电压降低了k倍，那么起起动电流将是是全电压起动动电流的倍，而而起动转矩将将是全电压起起动转矩的倍倍，因此这种种起动方法只只能用于起动动转矩大小无无关重要的场场所。（b）用自耦变变压器降压起起动起动时，利用自自耦变压器将将电网电压降降低之后再接接到电动机的的定子绕组上上。待转速基基本稳定时，再再将电动机直直接接到电网网上。这种起起动装置的优优点是，从电电网吸取的电电流比用串入入电阻（电抗抗器）时的小小，所能获得得的转矩却大大得多。因此此用得比较普普遍。缺点是是投资较大。（c）星—一三三角降压起动动这种方法只适用用于正常运行行时定子绕组组为三角形接接法的异步电电动机，起动动时定子三相相绕组被接成成星形，各相相绕组所承受受的相电压等等于线电压的的。待转速基基本稳定时，再再将三相绕组组接成三角形形，各相绕组组承受的电压压是线电压。（4）绕绕线式异步电电动机的起动动性能较好，是是因为转子回回路能串入电电阻。适当地地增加转子回回路中的电阻阻，既可降低低起动电流，又又可提高功率率因数和增大大起动转距。可可串入转子回回路作为起动动电阻用的设设备通常有两两类：起动变变阻器和频敏敏变阻器。3.调速异步电电动机的调速速方法很多．．主要的有三三种：变极调调速、变频调调速和改变转转子电阻调速速。（1）变变极调速异步电动机机的转速决定定干同步转速速，在电源频频率不变的情情况下，改变变定子绕组的的极对数p，同步转速速就会攻变。如如果极对数增增加一倍，同同步转速就下下降—半，电动机机的转速相应应地也大约下下降一半。显显然，用这种种方法来调速速，只能做到到一级一级跳跳跃式地改变变转速，不是是平滑调速。（22）变频调速当电源的频频率改变时，同同步转速与频频率成正比变变化，电动机机的转速n也随之而变变。所以，改改变电源频率率可以平滑的的调节异步电电动机的转速速。但必须有有一套专用的的变频电源，设设备投资较大大，使它的应应用受到很大大限制。近几几年来，随着着晶闸管可控控硅技术的进进步和发展，异异步电动机的的交流变频调调速发展得很很快，正在日日益进入实际际应用。（3）改改变转子电阻阻调速改变转差率率调速常采用用改变转子电电阻的方法来来实现，显然然这种调速方方法只适用于于绕线式异步步电动机。4.制动异步电动机在拖拖动生产机械械时，在很多多场合都要求求电动机能够够实行制动。所所谓制动就是是指电动机产产生的电磁转转矩与转子的的实际旋转方方向相反。异异步电动机常常用的四种制制动方法，也也就是制动状状态的四种形形式如下：（1）发发电机制动例如当异步步电动机进行行变极调速，定定于绕组由少少极数变为多多极数时，因因同步转速突突然下降很多多，使转子转转速变为高于于同步转速，感感应电动势反反向，电流和和电磁转矩也也反向了，电电机处于发电电状态，转子子受制动作用用而减速至低低一级的转速速运行。（2）电电源反接制动动又叫做“正转反接”制动。将正正在电动机状状态下运行的的异步电动机机的定子三根根供电线任意意对调两根，使使定子电流的的相序改变，它它所产生的旋旋转磁场立即即反转，变为为与转子转向向相反，于是是电机立即进进入相当于时时的电磁制动动运行状态，对对转子产生较较强的制动作作用。当转速速降至零时，必必须立即切断断定子电源，否否则电机将向向相反方向旋旋转。（3）倒倒拉反接制动动又叫做“正接反转”制动。当电电机带位能性性负载并以电电动机状态提提升重物时，若若在转子串入入足够大的电电阻，则电动动机将开始下下放重物，即即电机转向改改变，与电磁磁转矩方向相相反。（4）能能耗制动(从略)。第十二章同同步电机的基基本类型和基基本结构（一）本章重点点1.同步电机机的定义。2.同步电机机的额定值。（二）自学指导导1.同步电机机的分类和基基本结构（1）电动势的的频率与转子子转速n之比为恒定定值的电机称称为同步电机机，定义表述述了同步电机机的主要特点点。即。（2）同同步电机按转转子结构不同同，可分为隐隐极式和凸极极式两类。①汽轮发电机：：由高速原动动机汽轮机拖拖动，转速较较高，离心力力较大，一般般采用隐极式式同步电机，是是卧式的。②水轮发电机：：由低速原动动机水轮机拖拖动，转速较较低，离心力力较小，一般般采用结构和和制造上比较较简单的凸极极式同步电机机，小容量水水轮发电机多多采用卧式。大大容量的则广广泛采用立式式。③同步电动机和和调相机一般般都做成凸极极式。（3）不同类型型、不同容量量、不同冷却却方式的同步步电机结构各各不相同，但但工作原理所所必需的结构构部件都是定定子和转子两两大部分。定子—是同步电电机产生感应应电动势和产产生旋转磁场场的部件，由由定子铁芯、电电枢绕组和起起支撑和固定定作用的机座座。转子——转子的的作用是产生生一个强磁场场，并且可以以由励磁绕组组进行调节。对对转子的要求求是导磁性能能好、机械强强度高。主要要有转子铁心心、励磁绕组组、滑环等。另另外，在凸极极式转子磁极极上还装有鼠鼠笼形绕组(在发电机里里称阻尼绕组组，在电动机机里称起动绕绕组)。2.同步电机机的额定值（1）额定容量量或额定功率率：对同步发发电机来说，额额定容量是指指出线端的额额定视在功率率，—般以干伏安安（kVA）、兆伏安(MVA)为单位；额额定功率是指指发电机输出出的额定有功功功率，一般般以干瓦（kW）或兆瓦（MW）为单位。对对同步电动机机来说，是指指轴上输出的的有效机械功功率。对同步步调相机，用用线端的额定定无功功率来来表示其容量量。（2）额定电压压、额定电流流、额定功率率因数、额定定效率的定义义与异步电动动机的相同。第十三章同同步发电机（一）本章重点点1.同步发电电机的电枢反反应。2.同步发电电机的的电势势平衡方程式式和相量图。3.同步发电电机的并联运运行的条件。4.有功功率率、无功功率率的调节。（二）本章难点点1.同步发电电机的电枢反反应。（三）本章考点点1.同步发电电机的的电势势平衡方程式式和相量图。并并根据方程式式和相量图求求励磁电势、交交轴直轴电流流和参数。2.同步发电电机有功功率率、无功功率率的调节方法法和计算。（四）自学指导导1.同步发电电机的电枢反反应电枢反应理论是是分析同步电电机内部电磁磁关系和能量量关系的理论论基础，是同同步电机的重重要内容之一一。（1）同步发电电机带上三相相对称负载后后，定子三相相绕组（电枢枢绕组）中便便有电流流通通，不仅会在在电枢绕组中中产生电压降降落，并且三三相电流将共共同产生一个个旋转磁场（在在此又称为电电枢磁场），由由旋转磁场理理论可知，这这个磁场的转转向是顺着相相序A—B—C的方向，转转速(也就是同步步转速)。所以电枢枢磁场与转子子磁场（主磁磁场）的转向向相同、转速速相等，在空空间是相对静静止的。（2）电枢磁场场的出现，必必然会对主磁磁场产生影响响，使主磁场场的分布和强强弱发生变化化。我们把负负载时电枢磁磁场对主磁场场的影响称为为电枢反应。（3）电枢反应应的性质（交交磁、去磁或或助磁），取取决于电枢磁磁场与主磁场场的相对位置置。定、转子子磁场的相对对位置可通过过励磁电势与与电枢电流之之间的相位差差角来反映。称为为内功率因数数角。2.隐极机的的同步电抗（1）同步发电电机有负载时时，定、转子子之间的气隙隙中存在着两两个旋转磁场场，当不考虑虑磁路饱和的的影响时，可可把定子绕组组中的感应电电动势看成是是由转子和定定子这两个旋旋转磁场分别别感应的电动动势之和。其其中，一个是是由励磁磁通通感应的励磁磁电势，另一一个是由电枢枢反应磁通感感应的电枢反反应电动势，不不计磁路饱和和的影响时，电电枢反应磁通通正比于电枢枢电流，而正比于，所以以在大小上与与成正比，而而在相位上滞滞后于900，也就是滞滞后900，可表示为为，式中称为电电枢反应电抗抗。（2）电枢反应应电抗的大小小表示一个单单位的电枢电电流所能产生生的电枢反应应电动势。单单位电流产生生的电枢反应应磁场愈强，则则感应产生的的电枢反应电电动势愈大。因因此，电枢反反应电抗的大大小可以说明明电枢反应的的强弱，也就就是说明电枢枢反应磁场(由三相电流流共同产生)对定子一相相电路的影响响。从物理本本质来看，相相当于变压器器中的励磁电电抗。（3）为了反映映定子三相对对称电流产生生的电枢反应应磁通和各相相漏磁通，在在定子一相绕绕组个感应产产生的全部电电动势，可用用—个总的电抗抗压降来表达达，而这个总总的电抗，就就是同步电抗抗，即。所以，同同步电抗是表表征电枢反应应磁场和定子子漏磁场共同同对各相电路路的作用的一一个综合参数数。它反映了了三相对称电电流所产生的的总磁场各相相电路的影响响。3.同步发电电机的的电势势平衡方程式式和相量图这一部分都是要要求掌握的重重点。4.同步发电电机的并网运运行的条件同步发电机是旋旋转的，它的的转速会影响响频率；励磁磁电流的大小小会影响电压压；并且还有有相序和相位位问题。投入入并联运行时时，牵扯到一一系列的调节节操作(术语称为“整步”)，比变压器器并入电网要要复杂得多，条条件也更严格格。因此，同同步发电机投投入电网并联联运行时，要要满足以下条条件：（1）发电机的的电压和电网网电压大小相相等。（2）发电机的的电压和电网网电压相位相相同。（3）发电机的的频率和电网网频率相等。（4）发电机电压的相序和电网电压相序相同。如果并联时不符符合上述条件件，就称为非非同期并联。非非同期并联时时可能产生很很大的冲击电电流，严重损损坏电机及有有关的电气设设备。因此发发电机并联运运行时要进行行整步。5.同步发电电机的功角特特性同步电电机稳态的功功角特性是指指同步发电机机接在电网上上稳定运行时时，发电机的的电磁功率与与功率角的关关系。功率角角是研究同步步发电机的重重要参数，它它决定同步发发电机并联运运行时的输出出功率；功率率角反映转子子的空间位置置。通过功率率角可说明同同步电机的机机—电有功能量量变化的电磁磁关系。6.有功功率率的调节要想增加输出的的有功功率，必必须增加来自自原动机的输输入功率，同同时功率角也也增大。减小小有功功率的的调节过程与与此相反。可可自行分析。7.无功功率率的调节、U形曲线（1）发电机输输出感性无功功时，电枢反反应是去磁的的，将使电压压降低影响电电网电压。所所以无功会比比较明显地的的影响电压。无无功不足，将将使电压过低低，对于同步步发电机来说说调节无功功功率就需调节节励磁电流。（2）同时应明明确的是，调调节无功功率率对有功功率率不会有影响响，这从能量量守恒来看不不难理解。但但是，调节有有功功率时，由由于功率角变变化厂，不仅仅有功功率发发生变化，无无功功率也将将发生变化。（2）所谓U形形曲线，是指指在有功功率率保持不变的的前提下，定定子电流与励励磁电流的关关系曲线，即即。该曲线形形状像字母“U”，因而得名名。由此可知，对应应于每一个给给定的有功功功率．调节励励磁电流使时时，定子电流流有最小值。这这时，无论增增大或减小励励磁电流都将将使定子电流流增大，所以以，恒功率、变变励磁时，定定子电流和励励磁电流的关关系是U形曲线，将将不同有功功功率时的U形曲线最低低点连起来，就就得到一条向向右顷斜的、的曲线，这说明当输出的有功功率增大时，为了保正，必须相应的增加励磁电流。在这条虚线的右侧，发电机处于过励状态，功率因数是滞后的，既输出有功功率，又输出感性的无功功率；虚线的左侧．发电机处于欠励状态，功率因数是超前的，既送出有功功率，又送出容性无功功率(吸收感性大功功率)。七、自学进度及及各章节学时时安排自学周数20周周，每周保证证不少于4～5学时，总计88学时。在自自学过程中，除除了保证时间间外一定要做做练习，独立立完成布置的的作业分两次次寄回学校。最最好将各章后后面的有关习习题及所介绍绍参考书上的的有关习题也也做一下。只只有通过练习习才能达到对对所学内容理理解、消化的的目的，进而而掌握它。各各章节学时安安排如下（不不包括作业学学时）。自学进度表周次学时内容学习要求求作业121-1直流电电机的工作原原理1-2直流电电机的结构和和额定数据掌握直直流电机的工工作原理、铭铭牌数据的计计算、电枢绕绕组展开图的的画法。P331-31--41-621-3直流电电机的电枢绕绕组221-4直流电电机的磁场1-5直流电电机的电磁转转矩的电枢感感应电势掌握电电磁转矩和电电枢电势的计计算，发电机机电势、功率率、转矩平衡衡方程式，并并励直流发电电机自励条件件。P331-71--1121-6直流发发电机321-7直流电电动机掌握电动机的电电势、功率、转转矩平衡方程程式、工作特特性。P431-1211-131-1521-8直流电电机的换向422-1电力拖拖动系统的动动力学2-2生产机机械的负载转转矩特性掌握直直流电动机的的机械特性表表达式、直流流电动机的运运动方程式。P622－62--72-82--1022-3他励直直流电动机的的机械特性522-4他励直直流电动机的的起动2-5他励直直流电动机的的制动掌握直直流电动机的的调速方法。了了解起动和制制动方法P622-1122-132-1422-6他励直直流电动机的的调速623-1变压器器的主要类别别3-2变压器器的主要部件件3-3变压器器的额定值变压器器额定值的计计算。P7