电机学总复习要点大全资料

Z
* 1
Z1 Z 1b
Z 1I1N U 1N
Z
* 2
Z2 Z 2b
Z 2I2N U 2N
R
* 1
R1 Z 1b
R1I1N U 1N
R
* 2
R2 Z 2b
R2I2N U 2N
X
*
1
X 1 Z 1b
X 1 I 1 N U 1N
X
*
2
X 2 Z 2b
X 2 I 2 N U 2N
标幺值的优点1
▲便于分析与比较
要取决于电源电压的大
则： e1 2E1sin t
小与波形。
故： 1 N1
e1dtN 11
2E1sin tdtmcost
其中 ： m
2E1
N1
22fE N11 4.4U41fN1
或者E： 1 4.44fN1m
变压器铁心的导磁性能
U 1E 14.4f4N 1 m
当U1=C 时：f 或 N1↗ → Φm↘ →饱和度↘ → μFe↗ 当 f=C 时：U1↗ → Φm↗ →饱和度↗ → μFe↘
N1
d
dt
变压器的工作原理
二次侧（副绕组）：接负载侧，即输出电能侧。与 一次侧产生的磁通交链，进而产生感应电势 。实现电
能在不同电压等级之间的传递。e2
N2
d
dt
Φ0
i10→N1i10→φ→e1、e2
i1
e1 u1 N1
u1 N1
A
u1
e1
e2 u2 N2
u2 N2
X
i2 a
e2
u
x
由于感应电动势的大小与绕组的匝数成正比，因此在 一次侧电压不变的情况下，改变原、副绕组的匝数比即 可改变二次侧输出电压，变压器因此得名。
不改变变压器的物理本质； 不改变能量传递关系与大小；
不改变电动势平衡关系、磁动 势平衡关系、能量平衡关 系……
绕组归算的物理概念
在二次侧，用一个匝数 为N1的等效绕组，来代 替匝数为N2的实际绕组。
二次绕组归算公式
E '2 k E 2
归算值
U '2 k U 2
实际值
I '2
1 k
外特性
定义：变压器对外的伏安特性。
我们的希望：
U2N U2
I2 O
工程实际：
U20 U2 U2
I2
O
I2N
为了反映负载电 压随负载电流大 小的变化，引入 电压调整率。
u＝ U 2 U 0 2N U 210% 0 1U 2 *
为了供电稳定， 希望Δu越小越 好。
电压调整率的内涵
u R k * co 2 X s k * si 2n 要求：
变压器的额定值
单相 S N U 1 ： N I1 N U 2N I2N
三相 S N3 ： U 1 N I1 N3 U 2N I2N
S N 3 U 1 N I 1 N 3 U 2 N I 2 N
A Y U N U N
X C
B Z
I
N
3I N
B
A
U N 3U N
ZY
X
CI N I N
V 磁动势：F=NI
A
电压降：U
V
电阻：R=l/△A
Ω
电导：G =1/R
S
欧姆定律：E=IR
基尔霍夫第一定律：ΣI=0
磁压降：ΦRm=Hl
A
磁阻： Rm=l/μA
H-1
磁导：Λm=1/Rm
H
欧姆定律：F=ΦRm
基尔霍夫第一定律：ΣΦ=0
基尔霍夫第二定律：ΣE=ΣU 基尔霍夫第二定律：ΣF=ΣΦRm=ΣHl
u 5%
1.与负载的大小有关；
U2*
容性
2.与变压器的内部参数有关； 1
3.与负载的性质有关。
O
•
•
•
I '2 U '2
U '2
•
φ2=0:阻性
I '2
φ2>0:感性
•
I '2
φ2<0:容性
阻性 感性
1 β=I2*
•
U '2
效率的计算
P P 1 2 1 S NcP 0 o 2 s2 P P 0 k N2P kN f
电磁关系总结
磁动势 磁通
N1i1
φ1σ
N1im
φ
N2i2
φ2σ
感应电动势
e1 L1
di1 dt
一 次
e1
N1
d
dt
绕 组
e2
N2
d
dt
二 次
e2
L2
di2 dt
绕 组
基本方程式
数学模型
•
•
•
•
•
U 1 I 1 R1 jX 1 E 1 I 1 Z 1 E 1
•
•
•
•
•
E 2 I 2 R2 jX 2 U 2 I 2 Z 2 U 2
I1N U1N
uk
同理：Rk* ukr，Xk* ukx
短路实验时，
如果加额定电流：
I
* k
I
* 1
N
1
Z
* k
U
* k
I
* k
U
* k
R
* k
P
* k
I
2 k
*
P
* k
标幺值的优点3
▲无需归算
例 1 ： U'2U 2
同一物理量， U'* 2U U 1 'b 2U k1U N 2U 1 U N2 /kU U 22 NU U 2 2 bU 2 *
2.5 等效电路参数的测定
开路试验
短路试验
开路试验
试验目的
确定变比k、激磁阻抗Zm等参数。
试验方法
低压侧加电压，高压侧开路。
短路试验
试验目的
确定短路阻抗Zk 等参数。
试验方法
高压侧加电压，低压侧短路。
阻抗电压（短路电压）
定义：在短路试验中，使短路电流达到额定电流 时，一次侧加的电压。
磁化曲线
随着电流增加： H会增加， 饱和程度增加， μFe减小； Rm增大； 导磁性能降低。
铁心损耗
磁滋损耗： ph fV HdB
ChfBm nV，n1.6～2.3 涡流损耗： pe Ce2f2Bm 2V
铁心损耗： p F ep hp e C Ffe 1 .3 B m 2 G
变压器
1. 理解变压器的工作原理和额定值含义； 2. 掌握变压器空载运行的电磁过程，感应 主电动势和漏电动势的含义和表达式；电 抗的一般表达式以及与参数关系； 3. 变比含义；空载电流大小和波形与铁心 磁路饱和程度的关系。
尖顶波的磁化电流
,i
i
饱和程度越大，磁化电
流畸变越厉害。
1 i 1
O
t1 90
180 t
激磁阻抗的特点
注意：不是磁阻！
激磁电阻Rm：表征铁心损耗大小的Z一m个等R 效m参数jXm
激磁电抗Xm：表征铁心磁化性能高低的一个φ 等效参数 Rm = pFe/Im2 = f(μFe)， Xm = f(μFe)
记为：UkN=I1NZk(75°) 阻抗电压通常以百分值表示，即：
阻抗电压(短路电压)：uk
I1N Zk75 U1N
100%
电阻电压(有功分量)：ukr
I1N Rk75 U1N
100%
电抗电压(无功分量)：ukx
I1N Xk U1N
100%
uk uk2r uk2x
基本概念
相对值
定义：标幺值＝实际值
其中：pFe ≈ Cfe f1.3 Bm2 G
O
i
当f=C、U1↗时： φm↗ → Bm↗ → pFe↗↗ → Im2↗↗↗↗
μFe↘ → → Rm↘
Xm↘
变压器
4. 理解负载运行时电磁过程，掌握其磁 动势和电动势平衡方程。 5. 理解折算的原则和方法，各个物理量 折算的关系以及折算后变压器方程组。 6. 掌握变压器T等效电路、近似T型和简 化等效电路图以及适用范围。
基值
基值的选取：取各物理量 的额定值。
基值的选取
基值
一次测
二次侧
电压 电流
U1b＝U1N I1b＝I1N
U2b＝U2N I2b＝I2N
U
* 1
U1 U 1N
,
I
* 1
I1 I1N
U
* 2
U2 U 2N
,
I
* 2
I2 I2N
阻抗的基值
一次侧： 二次侧：
Z 1b
U 1N I1N
Z 2b
U 2N I2N
变压器的工作原理
电磁感应原理
把一种电压的交流电能转变成频率相同的另一种电压 的交流电能
两个相互绝缘的绕组套在一个共同的铁心上，它们之 间只有磁的耦合，没有电的联系。
一次侧（原绕组）：通入交流电流侧，即吸收电能侧。 一次侧通入电流产生交变磁通，进而感应电动势 。
i10→N1i10→φ→e1
e1
XYZ N
ax
abc
xyz n
Am Xm Am Bm Cm Xm Ym Zm Nm
三相变压器的联结组
反映三相变压器高、低压绕组线电压（或线电动势） 之间的相位关系，以此解决一次绕组与二次绕组之 间线电压相位的改变问题。
变压器
三相变压器的连接组别
作图和判断步骤：
①先画出高压线圈的位形图B；
②便于比较，将A,a连成等电位点； ③画出低压侧的位形图（a,x；b,y ；cz等）； ④将AB,ab连线，得出结论EAB,12点，Eab多少？
磁动 F 势 Hl： BllAkN 1ikN（ i 安 A ） 匝，
磁阻 R mlA ： (1/亨利 H 1)； ， 电 R 阻 lA （： 欧 ） 姆，
磁路欧姆定律：
F
Rm
m
Φ
Rm F
磁路与电路的对比
电路
磁路
基本物理量及表达式 单位 基本物理量及表达式 单位
电流：I
A 磁通：Φ
Wb
电动势：E
感应电动势、电压比
e1N 1d d， t e2N 2d dt
电压平衡方程式
u1 i10R1 e1 u20 e2 N2
i10R1
d
dt
N1
d
d
dt N1 dt
变 比
匝比
u1 e1 N1 k u20 e2 N2
电势比 电压比
主磁通
设：电源电压主为 磁通正 的大小弦 与波形波 主
-·U’2
•
•
U1 I m Zm
1
90
2
•
U '2
•
•
I '2 Rk
•
I1
I '2
•
j I '2 Xk
变压器
7.熟练掌握变压器空载实验和短路实验的原 理及其参数的计算方法。 8.掌握短路电压（阻抗电压）的物理含义及 其对变压器性能的影响。 9. 标幺值的含义以及变压器基准值的选取， 注意变压器中折算和标幺值之间的联系，短 路阻抗的标幺值＝短路电压
U U1N
U*
例2：接，Il I
Il*
Il IN
3I 3IN
I IN
I*
例 3：三相对P称 3P 系统，
P*P3UIcosUIcosP
SN 3UNIN
UNIN
SN
P *
变压器
10.理解变压器电压调整率的含义以及表达式 （负载大小、短路阻抗标幺值和负载性质）。 11.掌握变压器的损耗含义和效率表达式以及 和参数关系（效率与负载大小、性质和空载、 短路损耗有关），理解效率最大值的含义。 12.理解三相变压器联结组别含义和时钟表示 法，能掌握根据绕组联结图判断其联结组别， 也能根据联结组别画出变压器联结组图。
例2归：算R'2前 R后2 标幺值相等。
R'*2
R'2 Z1b
k 2R2
I1N U1N
R2
U1N I1N U1N / k 2
R2
U2N I2N U22N
R2
I2N U2N
R2 Z2b
R2*
标幺值的优点4
▲三相系统的线、相标幺值相等
例1：Y接， Ul U
Ul*
Ul UN
3U 3UN
电机学总复习要点大全资料
12.04.2021
生产计划部
本节主要内容
复习的方法 重点复习内容 作业题讲解
复习的方法
细读教材 在理解的基础上，重点掌握基本概念、
基本原理和基本方法 掌握布置的作业 掌握讲过的补充题 查阅一些电机学习题解参考书 积极参加考前答疑
提醒
以下列举的复习内容，要求同学们 在全面复习本学期所学知识的基础 上，重点掌握，但不保证只考这些 内容。
当
d d
0，即
2 PkN ＝ P0时，
m
P0 0.5～ 0.6 PkN
可变损耗等于不 变损耗时，效率 达到最大。
＝ max
1
2 P0
m S N cos 2 2 P0
绕组首末端标志
绕组 名称
高压 绕组 低压 绕组 中压 绕组
单相变压器 首端 末端
三相变压器
首端
末端
中点
AX
ABC
I2
Z '2 k 2 Z 2
变压器三种等效电路
对应的基本方程式和相量图
·I1 · · Rm
U1 Im Xm
· Rk -I’2
Xk
· · E1 =E’2 Γ型等效电路 Z’L
•
•
•
•
U 1 E1 E'2 I m Zm
•
•
•
U 1 U '2 I '2 Zk•Im•••
I 1 I m I '2
与变压器容量大小无关
Zk* 0.03～0.1 I0* 0.02～0.05
各物理量额定值的标么值为1
I1 * N U 1 * N I2 * N U 2 * N 1
标幺值的优点2
▲简化计算
PN*
PN SN
SN cos
SN
cos
QN*
QN SN
SN sin
SN
sin
Zk*
Zk Z1b
Zk
•
•
•
E 1 I m Rm jX m I m Z m
•
•
•
N1 I1 N2 I 2 N1 I m
•
•
E 1 k E 2 ， k N 1 / N 2
为什么要进行绕组归算
将物理模型简化为数学模型； 将复杂的电磁藕合问题简化为单纯
的电路问题； 化难为易，便于分析与求解。
绕组归算的原则
重点复习内容
电路、磁路 变压器 直流电机 交流电机一般理论 感应电机 同步电机
电路
线值与相值的关系
额定值的含义及其相互联系 （UN、IN、PN）
交流电路的复数运算
磁路
铁磁材料的磁阻 磁路欧姆定律 磁化曲线
磁路基本定律
磁路欧姆定律 (Ohm’s Law)
N
lHdl ik k1