电机课后答案要求上

认识电一、电机的概念与电机是借助于电磁原理（原理）工作的能量转换（功能）认识电一、电机的概念与电机是借助于电磁原理（原理）工作的能量转换（功能）设备变压器：是利用电磁原理将交流电能转换成同频但电压等级不同的交流电能的60（转速nn1（转速nn1同步速），实际中以同步速）p电动机：是利用电磁原理将电能转换成机械能的设备。它可分成直流电动机与交流电动机（转速nn1同步速）二、电机的损耗、发热与冷电机是能量转换设备而非能源，所以应该用单位时间内转换的能量即功率来度量。其中，位时间内输入电机的能量称为输入功率，用P1表示；单位时间内电机输出的能量称为输出功率，用ΔP或p表示，即有ΔPP1P2，功率损耗乘用P2表示。P1与P2作时间就是能量损耗，这两种损耗通常不加区分地统称为电机的损耗。P2与P1的比值称为1效功率损同步电异步电异步发同步发三、条主磁路和与它相匝链的两条或两条以上电路组成。电主磁电机的损耗主三、条主磁路和与它相匝链的两条或两条以上电路组成。电主磁电机的损耗主要产生在其电磁结构部件中，即绕组的铜电2电1会产生数量不大但难于精确计算的附加损p转动部件中还会产生摩擦损耗，称为主磁YCAX漏磁ZB0-2的磁极铁心也要用厚度为1~3mm的厚钢片叠装。（2）绕2和漏磁路（通）的影响，即主电动势e（主磁通感应的电动势）和漏电动势e（漏磁通感应的电riIeuUUEa(b)直流电枢绕(a)交流绕(c)励磁绕0–3和漏磁路（通）的影响，即主电动势e（主磁通感应的电动势）和漏电动势e（漏磁通感应的电riIeuUUEa(b)直流电枢绕(a)交流绕(c)励磁绕0–3一次电二次电定子电转子电(a)变压器电(b)异步电动机0–460p⑵异步电动机——转速n同步速1360p⑶同步电机——转速n同步速1rII电动发电电动发电EUZUERLaL励磁电励磁电电枢电电枢电(c)同步电60p⑶同步电机——转速n同步速1rII电动发电电动发电EUZUERLaL励磁电励磁电电枢电电枢电(c)同步电机电(d)直流电机四、磁4AEBFCH⑴磁通；另有很小一部分仅与该绕组自身匝⑴磁通；另有很小一部分仅与该绕组自身匝A⑶磁场强度0为真空导磁率，其值为0=4π-7/m。一般材料的导磁性与真空相当，即其r≈1；铁磁材料的r值约在几十到数百万。以上三个物理量满足关系式：BH围的通常是一个电流为iNFNi。⑹磁压降Um：UmHl⑺磁阻RmRm⑻磁导Λ：磁阻的倒数， l异步电动机中的互感电抗为励磁电抗xm；同步电机中的互感电抗为电枢反应电抗xa。mmnlHdl=HjljUMjIk式中：I为流过线圈的直流电流大小或交流电流的有效值，相应地，闭合磁路中截面相同的各段⑴求各段磁路的截面积Aj和长度lj，其中lj通常取该段磁路的平均长度5漏磁主磁⑵求各段磁路的磁密Bj=Φ Hjlj。如该段为空气隙，则磁场强度Hδ=Bδ⑵求各段磁路的磁密Bj=Φ Hjlj。如该段为空气隙，则磁场强度Hδ=Bδμj mm⑷求各段磁路的总磁动势FHjljRMjNIⅡ、如已知电流I求磁通，则方法是：0-电磁类比关6电磁NS而内部则相反，是一条闭合曲线，RlRm电导GR i U全电流定律Hl U Um要点：磁路及其主要物理量的含义、符号、单位；磁路基本定律及在电机中的表达式；磁路计算方法五、电机的基本作用原理——电磁原理（包括以下两条要点：磁路及其主要物理量的含义、符号、单位；磁路基本定律及在电机中的表达式；磁路计算方法五、电机的基本作用原理——电磁原理（包括以下两条e一般说来，磁链是时间和位置的函数，即f(x,ted(dx)( 式中前一项称为运动电动势，后一项称为变压器电动势msint穿越绕组的全部N线匝，其磁链N在绕组中产生变压器电动势。电动势的小为eNddtBev0–5动势的大小为eBlv，方向用右手定则确定。7leFBBeeFF(b)(a)左手定则确载流导体在磁场中受到的电磁8FBBeeFF(b)(a)左手定则确载流导体在磁场中受到的电磁8第一部变压TV一、变压器的结构（要掌握各部件的组成、作用、要求第一部变压TV一、变压器的结构（要掌握各部件的组成、作用、要求这部分是变压器工作的核心部件，包括绕组和铁心⑴铁心：铁心通常是用0.35mm0.5mm厚的硅钢片（为了减小铁耗叠压而成的闭合框体，绕组作用是导电并产生磁场，同时感应电动势，并通过磁场耦合把电能从一次侧传递到二输入电能（或接电源）的绕组称为一次绕组，该侧称为一次侧；输出电能（或接负载）高压绕低压绕1−19 对变压器，一次电压高于二次电压的称为降压变压器；而一次电压低的称为升压变压器二、变压器的额定值及其相互关SNkVA对变压器，一次电压高于二次电压的称为降压变压器；而一次电压低的称为升压变压器二、变压器的额定值及其相互关SNkVA；基本含义S1NS2N（2）一次额定电压U1N，单位V或kV；一次额定电流I1N，AU2N，它指一次为额定电压下的二次开路电压，即U2NU20|U1U1NI20 SNU1NI1NU2 SN3U11I2ABCABCNABCABCXYZXYZXYZXYZ1−2Y（星形）连接：将三个（相）绕组的尾端连在一起，连接点称为中性点，中性点出线称二次额定容3倍相电流；YA（U1X（U2a（u1（u2端用x、y、z表示。注意对三相变压器，额定电流和额定电压均指线值，但是变压器的基本方程和等效次侧的额定相电流I1NI2N和额定相电压U1N、U2N可分别用下式求出，即U3I3对Y接线的3倍相电流；YA（U1X（U2a（u1（u2端用x、y、z表示。注意对三相变压器，额定电流和额定电压均指线值，但是变压器的基本方程和等效次侧的额定相电流I1NI2N和额定相电压U1N、U2N可分别用下式求出，即U3I3对Y接线的侧： 、 对Δ接线的侧 三、变压器主要物理量及其惯例正方u1或U1：其大小和方向都是给定II12iI：它由电压U111E1–3N1d一F1e1e电d2L 2 F2 e2N⑷输出电压u2U，它是变压器整个工作过程的最终结果，与成非关联方向二次漏磁通2：由二次电流i2产⑷输出电压u2U，它是变压器整个工作过程的最终结果，与成非关联方向二次漏磁通2：由二次电流i2产生并与之成右手螺旋方向四、变压器的运行一次：UEEIrEI(rjx 1 1 E二次：UE IrEI(rjx 2 2 一次电二次电 e di1] jIjI ， L为一次绕组漏磁电抗（一次 安培环路定律Hdlil电机中的形式HjljF0N1I0F1(N1I1F2(N2I2。这就是磁动势平衡，即有N1I0N1I1N2变比方程：设sint，即m0，mm2 由式e1N1dt和式e2N2dtj01j190EjN2 904.44fN90、E4.44fN90m1111222大小：E14.44由式e1N1dt和式e2N2dtj01j190EjN2 904.44fN90、E4.44fN90m1111222大小：E14.44fN1m、E24.44fN2mE1E2滞后90相位，即感应电动势滞后应的磁通90。K xmU1E1I1(r1jx1)E1U2E2I2(r2jx2)E2I2N1I1N2KEI(rjx 0 式中Z1r1jx1z1r1 r2x2Zr IZ可忽略不计，即UE、UE1 2 U1E14.44（U1U1E1E1E1K。，空载电流I可忽略，即NINI0，于是可得K ，01 2N 2 区别，即有N2N1K1，则可得折算关系：E2KE2E1因为主磁通不变I FNIFNI2 2 2K激磁电激磁电rK2r，xK ，ZK2ZI2(r2jx2I2r2jx2) 2 2L ④UKU（UEI(rjxKEI2rK2r，xK ，ZK2ZI2(r2jx2I2r2jx2) 2 2L ④UKU（UEI(rjxKEI2K2rjx 2 2K I 2I1rmE1xm1–6变压器近似五、变压器的参1．空载试验：测量p0（空载损耗、I0（空载电流、U0（外加试验电压利用试验计算励磁阻抗rm、xm（如下|Z|UK| Z| K|Z0 |Z1Zm||Zm|KIKr rrp/I2rr K IKx|Z0|2r2 xxm 0x r2 试验数据计算短路阻抗rk、xk（如上）和短路电压百分数Uk%。%I1NKUU0U0测量值/3，I0=I0测量值，p0=p0测量值/3；UKUK测量值/3，IK=IK测量值，pK=pK测量值UEI(rjx 2 I0I1EEI(rjx 0 I0=I0测量值，U0U0测量值/3，p0=p0测量值/3；UKUK测量值，IK=IK测量值/3，pK=pK测量值/3xx* 六、变压器的运行1．电压变化率UUI0=I0测量值，U0U0测量值/3，p0=p0测量值/3；UKUK测量值，IK=IK测量值/3，pK=pK测量值/3xx* 六、变压器的运行1．电压变化率UUU** U2IIS 2．效率ηI2rK2(IrK)2pCupCu1绕组电阻损耗1I。 kB2f1.3，这里kmm1 4.44fN1pFeSN SNcos22pKN⑶当mpI1B：额定相电I2B：额定相电I2B=KU1B：额定相电U2B：额定相电U1B=K Z1B=K2SBS1BSNScos2 【例】Y,d接法的三相变压器，SN=100kVA，U1N/U2N=10/0.4kV。在低压侧测得空载试验数据⑴折算到高压侧的励磁阻抗rm、xm和短路阻抗rK、xK，并画出近似等效电路 一次额定电流 3U1N一次额定相电压 5773.5V33UU10/10001B一次阻抗基准值I10/SN 二次额定电流3SNScos2 【例】Y,d接法的三相变压器，SN=100kVA，U1N/U2N=10/0.4kV。在低压侧测得空载试验数据⑴折算到高压侧的励磁阻抗rm、xm和短路阻抗rK、xK，并画出近似等效电路 一次额定电流 3U1N一次额定相电压 5773.5V33UU10/10001B一次阻抗基准值I10/SN 二次额定电流3250/383.33A二次额定相电流33二次额定相电压U2NU2N400V4.83二次阻抗基准值250/ 1； 7.22空载试验数据的相值：U400V或U* 0 或I 0.05，500W或p **00 N短路试验数据的相值：UKUK 288.86V或UUK5000.05*K pK I 5.77A或I*IKI1N1， pK1333.3W或p* 4 K 3 K N28.7751或r0励磁电阻m(7.22/1励磁阻抗 95.9585或0mmI7.22/022励磁电抗xr 95.958528.7751或x 222mmmmmmK=(10/3*r=K2×28.7751=5995Ω或rmZmm*x=K2×91.5425=19071Ω或x=xmZmm*z=K2×95.9585=19991.4Ω或z=zmZmm短路电阻rK40或r kk K=(10/3*r=K2×28.7751=5995Ω或rmZmm*x=K2×91.5425=19071Ω或x=xmZmm*z=K2×95.9585=19991.4Ω或z=zmZmm短路电阻rK40或r kk 288.6850或 0.05UKKKII1K短路电抗xK r250240230Ω或xz2KK 1、cos20.8、sin20.6电压变化率U(r*cosx*sin1(0.040.80.030.06 SN 100k 0.9357效率SNcos22pKN 110k0.84k七、单相变压器的空载电流 和时i0为尖顶波，见图2–3主磁通波磁化曲激磁电流波2−3影响空载电流大小的因素有电源电压和频率、一次线圈匝数、铁心的磁导率与尺寸分析过B第二，H分析过B第二，H ，即与（3）铁心材料Fe有Bm即与（4）AmA m14.441解答过⑴首先用式U1E14.44fN1m分析铁心中主磁通Φm变化情况⑵再用式BA分析磁密B变化情况。B还影响铁耗 kB 2mm m ⑶然后用式BmHm和变压器空载特性（也称磁化曲线分析磁路中磁场强度Hm和导磁率μ变化情况。三者关系为：BmHm增大而μ减小Bm减小(↓)Hm减小而μ⑷最后依据磁路计算式FmN1I0mHml确定激磁电流I0m⑸以上结论还可用于分析铁耗、绕组铜耗pu、激磁电阻m和激磁电抗xmFe八、三相变y、yn、d表示。a、b、ci）（+）（钟点数）ABC【解】画出高压侧电压三角形如图中ABC；然后在ABC对应的位置按照同名端标出低Aa ZxyzOo第三步：以作为分oa作为时针，bcCBabca、b、ci）（+）（钟点数）ABC【解】画出高压侧电压三角形如图中ABC；然后在ABC对应的位置按照同名端标出低Aa ZxyzOo第三步：以作为分oa作为时针，bcCBabcAABCc ZzxyOoabCBcabAABC定钟点数，即组别号。所以连结组为Y,y2。 ZcaOyzxoCBbbca情况三：Y,d接2（3（情况三：Y,d接2（3（ABCA ZaxyzocObCBabc压器磁路饱和，即磁化曲线U0=f(i0)欠（低于）线性，此外还有电路原因和磁路原因九、变压器并联各变压器的负载与其容量成正比，即要求负载系数ij。这里i,j为台号，并且ij。根本原额定电压相同，通常指变比相同连接组别相同短路电压百分数相同或短路阻抗标幺值相同短路阻抗角相同KiK的额定电流，因此实际允许变比有误差，但是要求K0.5%。环流的方向是由变比小的变S2Sj2ni额定电压相同，通常指变比相同连接组别相同短路电压百分数相同或短路阻抗标幺值相同短路阻抗角相同KiK的额定电流，因此实际允许变比有误差，但是要求K0.5%。环流的方向是由变比小的变S2Sj2ni S22ni式中：S2——并联变压器的总负载 ——各台变压器的额定容量 ——各台变压器的短路SNi十、变压器过渡设u1 2U1Nsin(ttik 2IKsin(t-k) 2IKsin(-ktan1xk90——短路阻抗角；Lk krkkkKiK z r2x2k tz r2x2k tTik() 2IKsin(18090) 2IK(1exk)imax2(2IK2即在电压过0瞬间发生短路，短路后经过半个周期电流达到最大值（最大值的条件ik 2IKsin(t-180⑴危害：绕组过热；绕组机械（结构）损十一、特殊变压IU1N或I*1——稳态短路电 第二部交流绕组及其电动势与磁相互间的连接规律完全相同，三相彼此相差120电角度，从而构成对称绕组。一、交流绕组技定子槽数Q1：它是一个给定子相数m1第二部交流绕组及其电动势与磁相互间的连接规律完全相同，三相彼此相差120电角度，从而构成对称绕组。一、交流绕组技定子槽数Q1：它是一个给定子相数m1=3槽口绝上层线圈槽绝下层槽(a)单层绕(b)双层4．电机极距 25．每极每相槽数qQ12 p个周期。绕组属于电气元件，因此要用电角度表示。机极距τ极距y由每极每相槽数q和绕组型式决定。叠绕组q为任意y1；交叉式绕组的q33个串联线圈中，2y1y2y是给定值，它通常小于电机极距，制成短距绕组，目的是抑制谐波。边(槽部分边y引出qQ1p3603602 9．并联支路数指从一相绕组的一个出线端看进去的分支路数qQ1p3603602 9．并联支路数指从一相绕组的一个出线端看进去的分支路数。事实上，一相绕组有若干个电动势大小和二、交流绕组展开图及其画第一步：确定绕组技术数据，共9个（56个。均匀地画出Q1(=24)个槽（在连接时作为线圈的边并对它们顺序编号Q1个槽分成三相。做法是42组的各槽属于C相。AZBXCYAZBXCY134567891011121314151617181920212223AZBXCYAZBXCY134567891011121314151617181920212223NSNSττττAZBXCYAZBXCY13457891011121314151617181920212223NSSNSSa（=1n磁极旋n BXCYAZBXCY1234567891234567891011121314151617181920212223NSNSττττAZBXCYAZBXCY13457891011121314151617181920212223NSSNSSa（=1n磁极旋n BXCYAZBXCY1234567891234567891011121314151617181920212223AXZBCXY头相连；并联：将N头与N头相连、S头与S头相连n磁极旋转n1234578912345789N反串SN反串SNNNSSNSN NSAXAXSS12345679NSNSNSNAX12345689SNNSNNASSXN N12345789SNSNSSNNSSNNAX三、交流绕组的⑴大小：E14.44fKw1N1,单位V。——每极基波磁通；N1——串联fpn,Hz。nSS12345679NSNSNSNAX12345689SNNSNNASSXN N12345789SNSNSSNNSSNNAX三、交流绕组的⑴大小：E14.44fKw1N1,单位V。——每极基波磁通；N1——串联fpn,Hz。n⑴大EN1，单位Vff，单位HzKdKp——次谐波绕组系数，2k11,3,5,7,9„；⑴大EN1，单位Vff，单位HzKdKp——次谐波绕组系数，2k11,3,5,7,9„；注意Kwsin 2sin(30)——qsin qsin22sin90——3当y1时，消除y45y67y5576大小EE2E2 Y接法：相电动势EE2E2E2E2 线电动势EL3(E2E2E2E2E2 E2E2 线电动势EE2E2E2E2 L四、交流绕组的设三相对称电流：iA 2Isint，iB2Isin(t120)，iC2Isin(t120对单层F FsinAF Fsin(x2)sin(t2 3F Fsin(x2)sin(t2C 3——第次谐波脉振磁动势的幅值；2k1，k⑴基波合成磁动F FsinAF Fsin(x2)sin(t2 3F Fsin(x2)sin(t2C 3——第次谐波脉振磁动势的幅值；2k1，k⑴基波合成磁动fA11Fm1sin(t)1Fm1sin(22fB11Fm1sin(t) 1t)22fC11Fm1sin(t)1Fm1sin(t22f1fA1fB1fC13Fm1sin(2Fm1Fcos(xt12①幅值（转动半径）m1F，即基波脉振幅值的m12260p）；12 F，即ν谐波脉振幅值的m1倍；转速nn1；转向与基波相同m1222②6k1xt。其F F，即ν谐波脉振幅值的m1倍；转速nn1；转向与基波相反m122③6k3次合成磁动势F0同步 0.9kwN1 第三部异步电一、异步电动机ApS旋转的磁场（N、C 1F第三部异步电一、异步电动机ApS旋转的磁场（N、C 1F着旋转磁场方向以转速nAXne(iFZBNnn1n，含义：旋转磁场（定子、转子磁场相对静止，即都是同步速）⑴⑵⑶转差率与电机工作状态的关系：对电动机，0s1，通s约为百分之几，n、n1、制动状态下，s1n1M与n反方向，⑴额定值PN、UN、IN、ηN、nN、cosNPNPNP2NP1N3UNINcosNPNP1NN3UNINcosNN⑵堵转电流（又称起动电流）倍Ist/IN；堵转转矩（又称起动转矩）倍数Mst/MN二、异步电动机①转差为f2sf1，f1即电源频率fEI /s)② 22 20r/sx22 2s2r2(sx222为f2sf1，f1即电源频率fEI /s)② 22 20r/sx22 2s2r2(sx222mk kIm10.9kw1N1I w1p2w1pI1③ 202p122kw11N1设kekI2m1kw11N1，i1rkkrxkk 2ei e 2 ei关系可得异步电动机折算后的基本方程如下 EI(rjx1 1 EI(2jx2σ sEEI(rjx 0 5I1rm1sE1sxmsr2s模拟电电流变电动势电压变频率折定子频转子频由等效电路可得下述结论流I2都越大。I2=0I1最小且比空载电流I0还小由等效电路可得下述结论流I2都越大。I2=0I1最小且比空载电流I0还小，二、异步电动机1 mI2r mI2rP1是电功率，它克 11 10r m 2 120 1s(1 mI2rPms)PM内机2 1 12sp0ppad后从轴 P2。这里ppad。P2MPMP1mU1I11p0ppmI mI2 mI2 0 1附加损机械损功输空载损内机械转子铜率电磁铁心损定子铜输入功总功率平衡关系：P1P2p 这里ppCu1pFepCu2p0为总损耗。机械功率平衡关系：PP2p0两个重要功率关系P1s)Pem和pCu2三、异步电动机的转矩及转MP9.55P9.55P总功率平衡关系：P1P2p 这里ppCu1pFepCu2p0为总损耗。机械功率平衡关系：PP2p0两个重要功率关系P1s)Pem和pCu2三、异步电动机的转矩及转MP9.55P9.55Pn9.55M2P29.55P2；其中额定负载转矩NnM09.55p0nMM2M0MLML四、异步电动机的M-s曲(1PempPem，把电磁功率Pem由于M(1 1/ pmkCMI1w12 221 pm1kw1N1——电机转矩常数M2r2222pm2pm21s11sM (xx)222 s①额定运行点电机稳定运行，电磁转矩M与静负载转矩ML=MN+M0平衡空载转负载转电磁转s2；mr2(x 1f[rr2(xx)24 1可见Mmax与转子电阻r2无关，而与外加s2；mr2(x 1f[r