重庆大学电机学答案ppt课件
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电机学第3章1.pptchap3
第四节
变压器的并联运行
变压器并联运行的意义 应具备的条件 并联运行负载分配的实用计算公式
一.变压器并联运行
将两台或多台 变压器的一次 绕组接在公共 母线上，二次 绕组同时对负 载供电(接在公 共的负载上)
二.变压器并联运行的意义
(1)适应用电量的增加——随着负载的发展，必 须相应地增加变压器容量及台数。 (2)提高运行效率——当负载随着季节或昼夜有 较大的变化时、根据需要调节投入变压器的台 数。 (3)提高供电可靠性——允许其中部分变压器由 于检修或故障退出并联。
E3 4.44 f3 Nm3
二、三相铁芯式Y，y连接
三次谐波电流不能流通以及有三次谐波磁通存在
磁路特点： 三相铁芯式变压器的三相磁路彼此相关， 各相的三次谐波磁通在时间上是同相位
三次谐波磁通的路径 •三相铁芯式变压器可以接成Y，y ——铁芯周围的油、油箱壁和部分铁轭
•三次谐波磁通经过油箱壁，在其中感应电势， 特点：磁阻较大，三次谐波磁通及其三次谐波电势很小
三.理想的并联运行条件
内部不会产生环流——空载时，各变压器之间无环 流,以避免环流铜耗 使全部装置容量获得最大程度的应用——在有负载 时，各变压器所分担的负载电流应该与它们的容 量成正比例。即负载电流按容量比分配. 每台变压器所分担的负载电流均为最小——各变 压器的负载电流都应同相位，则总的负载电流是 各负载电流的代数和。当总的负载电流为一定值 时。每台变压器的铜耗为最小，运行经济。
目的：避免在并联变压器所构成的回路中产生环流
负载电流与容量成正比例 分析 各变压器应有相同的短路电压
1。由于连接组相同，变比一致，可 使用并联电路的分流计算方法
《电机学完整》课件
直流电机控制精度高，响应速度快，适用于需要精确控制速度的场合。
直流电机控制精度高，响应速度快，因此适用于需要精确控制速度的场合，如数控机床、机器人等。同时，直流电机也具有较好的过载能力和启动性能。
总结词
通过改变交流电机的输入电源频率、电压或相位，实现对交流电机启动、制动、调速的目的。
总结词
交流电机结构简单、价格便宜、维护方便，适用于大规模生产和应用。
交流电机是指输入交流电能，输出机械能的电机。
根据工作原理的不同，交流电机可以分为异步电机和同步电机两大类。
交流电机具有结构简单、维护方便、可靠性高等优点，因此在电力、冶金、化工等领域得到广泛应用。
电机的运行原理
直流电机的基本结构
01
直流电机由定子和转子组成，定子包括主磁极和励磁绕组，转子包括电枢绕组和换向器。
专业保养
可能是电源问题、电机内部故障或负载过大。需要检查电源、电机和负载情况，找出具体原因并解决。
启动困难
可能是电机过载、通风不良或润滑不足。需要检查电机的运行状态、通风情况以及润滑情况，找出具体原因并解决。
过热
可能是电机内部有故障、轴承损坏或机械不平衡作原理
02
当直流电流通过励磁绕组时，主磁极产生磁场；当电枢绕组中有电流通过时，受到磁场的作用而产生电磁转矩，从而使转子转动。
直流电机的调速与控制
03
通过改变输入到电枢绕组的电流大小或方向，可以调节直流电机的转速或转向。
交流电机分为异步电机和同步电机，异步电机主要由定子和转子组成，同步电机还包括励磁绕组和集电环。
详细描述
交流电机结构简单、价格便宜、维护方便，因此在大规模生产和应用中得到广泛应用。同时，交流电机也具有较高的效率和可靠性。
直流电机控制精度高，响应速度快，因此适用于需要精确控制速度的场合，如数控机床、机器人等。同时，直流电机也具有较好的过载能力和启动性能。
总结词
通过改变交流电机的输入电源频率、电压或相位，实现对交流电机启动、制动、调速的目的。
总结词
交流电机结构简单、价格便宜、维护方便，适用于大规模生产和应用。
交流电机是指输入交流电能，输出机械能的电机。
根据工作原理的不同，交流电机可以分为异步电机和同步电机两大类。
交流电机具有结构简单、维护方便、可靠性高等优点，因此在电力、冶金、化工等领域得到广泛应用。
电机的运行原理
直流电机的基本结构
01
直流电机由定子和转子组成，定子包括主磁极和励磁绕组，转子包括电枢绕组和换向器。
专业保养
可能是电源问题、电机内部故障或负载过大。需要检查电源、电机和负载情况，找出具体原因并解决。
启动困难
可能是电机过载、通风不良或润滑不足。需要检查电机的运行状态、通风情况以及润滑情况，找出具体原因并解决。
过热
可能是电机内部有故障、轴承损坏或机械不平衡作原理
02
当直流电流通过励磁绕组时，主磁极产生磁场；当电枢绕组中有电流通过时，受到磁场的作用而产生电磁转矩，从而使转子转动。
直流电机的调速与控制
03
通过改变输入到电枢绕组的电流大小或方向，可以调节直流电机的转速或转向。
交流电机分为异步电机和同步电机，异步电机主要由定子和转子组成，同步电机还包括励磁绕组和集电环。
详细描述
交流电机结构简单、价格便宜、维护方便，因此在大规模生产和应用中得到广泛应用。同时，交流电机也具有较高的效率和可靠性。
电机学学习课件教学课件PPT直流电动机
Electrical Machinery
一、基本方程式
（1）电流方程 （2）电势平衡式
I I f Ia
U
I
Te,n
If Ia
Ea Ra
Rf
电枢回路： U Ea Ia (Ra R )
励磁回路：
U I f Rf
U > Ea
重要的转速公式
n U Ia (Ra R ) Ce
School of Electrical and Engineering , Jiangsu University
Electrical Machinery
人为特性的几点补充
（1）考虑电枢反应时，会使机械特性上翘。影响稳定 性。通过补偿绕组改善。
（2）机械特性的确定。特殊点（n0，0），（nN，TN)
（3）通过电机的数据铭牌估算机械特性
n0
UN Ce N
,
Ce N
EaN nN
UN
I N Ra nN
School of Electrical and Engineering , Jiangsu University
Te CT
Ra
n
U Ce
Ra CeCT 2
Te
n
可得
Ra CeCT 2
机械特性是稍下降的直线， 计及饱和， 成为水平或上翘。
Te
School of Electrical and Engineering , Jiangsu University
Electrical Machinery
硬特性:从并励电动机转速随所需电磁转矩的增加而 稍有变化。
Electrical Machinery
电枢回路串电阻的人为机械特性
电枢串电阻人为特性的特点： （1）理想空载转速n0与固有机械特性的n0相同；
一、基本方程式
（1）电流方程 （2）电势平衡式
I I f Ia
U
I
Te,n
If Ia
Ea Ra
Rf
电枢回路： U Ea Ia (Ra R )
励磁回路：
U I f Rf
U > Ea
重要的转速公式
n U Ia (Ra R ) Ce
School of Electrical and Engineering , Jiangsu University
Electrical Machinery
人为特性的几点补充
（1）考虑电枢反应时，会使机械特性上翘。影响稳定 性。通过补偿绕组改善。
（2）机械特性的确定。特殊点（n0，0），（nN，TN)
（3）通过电机的数据铭牌估算机械特性
n0
UN Ce N
,
Ce N
EaN nN
UN
I N Ra nN
School of Electrical and Engineering , Jiangsu University
Te CT
Ra
n
U Ce
Ra CeCT 2
Te
n
可得
Ra CeCT 2
机械特性是稍下降的直线， 计及饱和， 成为水平或上翘。
Te
School of Electrical and Engineering , Jiangsu University
Electrical Machinery
硬特性:从并励电动机转速随所需电磁转矩的增加而 稍有变化。
Electrical Machinery
电枢回路串电阻的人为机械特性
电枢串电阻人为特性的特点： （1）理想空载转速n0与固有机械特性的n0相同；
电机学第1章1.ppt
3
2021/4/6
3、电机的发展
◇电机的发展:三个时期(1)直流电机形成(2)交流电机的
形成(3)电机理论、设计和制造工艺完善
▪ 电机的发展初期主要是直流电机的发展
▪ 电磁感应定律的发现——1831年法拉第电磁感应 定律
▪ 1833年后制成一台旋转磁机式直流发电机 ▪单相交流电的应用——远距离传输 ▪ 三相交流电的应用——解决电机启动问题
30
2021/4/6
感谢您的阅读收藏，谢谢！
2021/4/6
31
– 绝缘材料
27
2021/4/6
电路与磁路的类比
+ U
-
I R
+ F
-
Φ Rm
28
2021/4/6
概念思考
为什么说发电机和电动机的作用可以同时存在 于一台电机中，但又不能同时既是发电机又是 电动机
从能量传递，力的性质等方面考虑
29
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作业
1-1,1-4,1-8 (1-5，1-6)
4
2021/4/6
◇．电机的近代发展及趋势
▪ 单机容量不断增加——机组容量大时，单位容量的用料 （省）、损耗（小）、造价（低）
如汽轮发电机：
1900
5MVA
1956水内冷 208MVA
1920
25MVA 1960
320MVA
1937空气冷却 100MVA 目前
>1000MVA
氢气冷却 150MVA
9
2021/4/6
磁通连续性原理
由于磁感应线是闭合的，因此对任意封闭曲面 来说，进入该闭合曲面的磁感应线，一定等于 穿出该闭合曲面的磁感应线。如规定磁感应线 从曲面穿出为正，穿入为负，则通过任意封闭 曲面的磁通量总和必等于零
《电机学经典习题》PPT课件
Sm 10965 97.04% S1 S2 6300 5000
精选课件ppt
2
[补] 有两台变压器并联运行,已知它们的联结组号相同,变比相同.S1n=1000kVA, S2n=1250kVA,短路阻抗标幺分别是:0.06和0.07. 回答下列问题并说明理 由：
（1）哪台变压器负担的容量的绝对数量大？ （2）不断增大总的负载，哪台变压器先达满载？
1
两台变压器并联运行，U1N/U2N=35/6.3kV,联结组都是Yd11,额定容量：S1=6300kVA, S2=5000kVA,短路阻抗标幺值分别为0.07、0.075，不计阻抗角差别。求并联组最大容量、最
大输出电流、利用率。
解：由于变压器1短路阻抗的标幺值小，先达到满载，令
1 1
故有
1 2
2,某工厂由于生产发展，用电量由500kVA增加到800kVA，原有的变压器SN=560kVA ，U1N/U2N=6300/400V,yyn0连接组，uk=5%;.今有三台备用变压器，如下： 变压器1：SN1=320kVA,U1N/U2N=6300/400V, yyn0连接组，uk=5%; 变压器2：SN1=240kVA,U1N/U2N=6300/400V, yyn0连接组，uk=5.5%; 变压器3：SN1=320kVA,U1N/U2N=6300/400V, yyn0连接组，uk=5.5%. 试求： 在不允许任何一台变压器过载的情况下，选哪一台变压器进行并联运行最合适？ 如果负载再增加，要用三台变压器并联运行，再增加哪一台合适？这时最大负载容 量是多少?各变压器的负载程度如何？px179
【补】两台完全一样的单相变压器，一台铁心中没有剩磁，另一台有剩磁。当它们分 别空载合闸时，都产生了冲击电流。问在最极端的情况下，哪台变压器的冲击 电流的幅值更大些？
电机学教程.ppt
• 2．按速度
* 变压器 n=0 * 同步电机 n=同步速度n0 * 异步电机 n≠n0 , 但接近同步速n0 * 直流电机 n不定
3．按电流性质
• 直流电机
* 直流发电机 * 直流电动机
• 交流电机
* 交流电动机 * 交流发电机 * 变压器
第二节 电机的电磁基本理论
电机中的三大物理量: 电、磁、机械 （机电能量转换）
– e = BLv
– 方向: 参考右手定则
十一、电磁力、电磁转矩
• （1）电磁力
•
通电导体在B中受的力 F=BIL
• （2）电磁转矩
T F r BLir
十二、电机的可逆性
• 同一电机既可做发电机又可做电动机。 • 发电机与电动机即有感应电势又有电磁
力，只是形式不同，今后课程中注意体 会。
– 软磁材料：Hc小，易被磁化，也易消失――电机中 多用之
– 硬磁材料：Hc大，与上相反，做永磁材料，如永久 磁铁
• 3 基本磁化曲线
• 通不同电流形成不同的B-H曲线的各顶点的连线
例：
• 图(a)为硅钢片叠成的磁路（尺寸的单位：mm），图(b) 所示为硅钢片的磁化曲线，励磁线圈有1000匝。求当 铁芯中磁通为1×10－3Wb时，励磁线圈中的电流为多 少？
•
M 21
同理，
21
I1
N221 N2 F1 / Rm
I1
I1
M12
N1 N 2 Rm
N1 N 2
N2 I1
N1I1 Rm
N1 N 2 Rm
N1N2
• 其中：Rm称两线圈间的磁阻，Λ 为磁导。
• （三）漏磁通、漏磁链、漏电感
* 变压器 n=0 * 同步电机 n=同步速度n0 * 异步电机 n≠n0 , 但接近同步速n0 * 直流电机 n不定
3．按电流性质
• 直流电机
* 直流发电机 * 直流电动机
• 交流电机
* 交流电动机 * 交流发电机 * 变压器
第二节 电机的电磁基本理论
电机中的三大物理量: 电、磁、机械 （机电能量转换）
– e = BLv
– 方向: 参考右手定则
十一、电磁力、电磁转矩
• （1）电磁力
•
通电导体在B中受的力 F=BIL
• （2）电磁转矩
T F r BLir
十二、电机的可逆性
• 同一电机既可做发电机又可做电动机。 • 发电机与电动机即有感应电势又有电磁
力，只是形式不同，今后课程中注意体 会。
– 软磁材料：Hc小，易被磁化，也易消失――电机中 多用之
– 硬磁材料：Hc大，与上相反，做永磁材料，如永久 磁铁
• 3 基本磁化曲线
• 通不同电流形成不同的B-H曲线的各顶点的连线
例：
• 图(a)为硅钢片叠成的磁路（尺寸的单位：mm），图(b) 所示为硅钢片的磁化曲线，励磁线圈有1000匝。求当 铁芯中磁通为1×10－3Wb时，励磁线圈中的电流为多 少？
•
M 21
同理，
21
I1
N221 N2 F1 / Rm
I1
I1
M12
N1 N 2 Rm
N1 N 2
N2 I1
N1I1 Rm
N1 N 2 Rm
N1N2
• 其中：Rm称两线圈间的磁阻，Λ 为磁导。
• （三）漏磁通、漏磁链、漏电感
《电机学课件》PPT课件
• 难点：电磁关系，磁动势，旋转磁场。
• 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电 机学》，中国电力出版社
• 参考书：汪国梁主编《电机学》
05.12.2020
.
12
《电机学》（二）课程简介
• 课程名称： 中文名称：电机学（二） • 英文名称：Electrical Machinery （Part 2） • 教学对象：电气工程类专业、本科 • 课程定位：《电机学》是本专业的一门主要技
• 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电 机学》，中国电力出版社
•
Stephen J.Chapman, Electric Machinery
Fundamentals, McGRAW-HILL International
Editions
• 参考书：汪国梁主编《电机学》 返回
05.12.2020
.
15
变压器图片、图形、动画
变压器的空载运行 变压器运行特性 三绕组变压器 三绕组变压器向量图 变压器外特性 TR三次谐波磁通路径 YYN变压器组中性点浮动 三相变压器组铁芯磁通波形 相量图
变压器参数测定 变压器暂态运行 自耦变压器 互感器 对称分量合成 变压器并联运行 T形电路 三相变压器
05.12.2020
术基础课，定位为：
* 电气工程的基础 * 电力系统的核心
• 课程特点：课程特点是概念多、理论性强，与 工程联系密切。
05.12.2020
.
13
《电机学》（二）课程简介
主要内容：本课程主要讲述：同步电机的结构， 工作原理、运行等到方面的内容。具体为：
❖同步电机的基本理论与运行特性 ❖同步发电机在大电网上运行 ❖同步发电机不对称运行 ❖同步发电机的突然短路。
• 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电 机学》，中国电力出版社
• 参考书：汪国梁主编《电机学》
05.12.2020
.
12
《电机学》（二）课程简介
• 课程名称： 中文名称：电机学（二） • 英文名称：Electrical Machinery （Part 2） • 教学对象：电气工程类专业、本科 • 课程定位：《电机学》是本专业的一门主要技
• 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电 机学》，中国电力出版社
•
Stephen J.Chapman, Electric Machinery
Fundamentals, McGRAW-HILL International
Editions
• 参考书：汪国梁主编《电机学》 返回
05.12.2020
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变压器图片、图形、动画
变压器的空载运行 变压器运行特性 三绕组变压器 三绕组变压器向量图 变压器外特性 TR三次谐波磁通路径 YYN变压器组中性点浮动 三相变压器组铁芯磁通波形 相量图
变压器参数测定 变压器暂态运行 自耦变压器 互感器 对称分量合成 变压器并联运行 T形电路 三相变压器
05.12.2020
术基础课，定位为：
* 电气工程的基础 * 电力系统的核心
• 课程特点：课程特点是概念多、理论性强，与 工程联系密切。
05.12.2020
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13
《电机学》（二）课程简介
主要内容：本课程主要讲述：同步电机的结构， 工作原理、运行等到方面的内容。具体为：
❖同步电机的基本理论与运行特性 ❖同步发电机在大电网上运行 ❖同步发电机不对称运行 ❖同步发电机的突然短路。
电机学(第二版)完整版答案
电机学（第2版）主编：张广溢 郭前岗 重庆大学出版社 课后习题答案 凌风破浪 收集整理 2012/9/19绪 论Δ0-1 电机和变压器的磁路常用什么材料制成，这类材料应具有哪些主要特性？0-2 在图0-3中，当给线圈N 1外加正弦电压u 1时，线圈N 1 和 N 2 中各感应什么性质的电动势？电动势的大小与哪些因素有关？ 0-3 感应电动势=e dtd ψ-中的负号表示什么意思？ Δ0-4 试比较磁路和电路的相似点和不同点。
0-5 电机运行时，热量主要来源于哪些部分？为什么用温升而不直接用温度表示电机的发热程度？电机的温升与哪些因素有关？0-6 电机的额定值和电机的定额指的是什么？ 0-7 在图0-2中，已知磁力线l的直径为10cm ，电流I 1 = 10A ，I 2 = 5A ，I 3 = 3A ，试求该磁力线上的平均磁场强度是多少？∨0-8 在图0-9所示的磁路中，线圈N 1、N 2中通入直流电流I 1、I 2，试问： （1） 电流方向如图所示时，该磁路上的总磁 动势为多少？ （2） N 2中电流I 2反向，总磁动势又为 多少？（3） 若在图中a 、b 处切开，形成一空气隙δ，总磁动势又为多少？图0-9 习题0-8附图（4） 比较1、3两种情况下铁心中的B 、H 的 相对大小，及3中铁心和气隙中H 的相对大小？解：1）22111N I N I F -= 2）22112N I N I F +=3）221113N I N I F F -==不变4）由于31F F =，而31m m R R <<，所以31φφ>>，31B B >>，31H H >>。
在3）中，δB B Fe =，由于0μμ>>Fe ，所以0μμδδB H B H Fe Fe Fe =<<=∨0-9 两根输电线在空间相距2m ，当两输电线通入的电流均为100A 时，求每根输电线单位长度上所受的电磁力为多少？并画出两线中电流同向及反向时两种情况下的受力方向。
电机(重大版)9-18章课后习题讲解学习
电机(重大版)9-18章课后习题第9章9.1 转子静止与转动时，转子边的电量和参数有何变化？ 答 当转子转动时，转子电流的有效值为σσ2222222jsx r E s jx r E I s s s+=+=转子电流的频率s f n nn pn n n p pn f 11111226060)(60=-=-==相应的转子绕组中的电动势为 22sE E s =，转子漏抗为σσ22sX s X =，和静止时相比，转子转动时的参数和转差率成正比。
9.2 感应电动机转速变化时，为什么定、转子磁势之间没有相对运动？答 设定子旋转磁动势1F 相对于定子绕组的转速为1n ，因为转子旋转磁动势2F相对于转子绕组的转速为12sn n =。
由于转子本身相对于定子绕组有一转速n ，为此站在定子绕组上看转子旋转磁动势2F的转速为n n +2。
而111112n n n n nn n sn n n =+-=+=+，所以，感应电动机转速变化时，定、转子磁势之间没有相对运动。
9.3 当感应电机在发电及制动状态运行时，定、转子磁势之间也没有相对运动，试证 明之．答 设定子旋转磁动势1F 相对于定子绕组的转速为1n ，因为转子旋转磁动势2F相对于转子绕组的转速为12sn n =。
由于转子本身相对于定子绕组有一转速n，为此站在定子绕组上看转子旋转磁动势2F的转速为n n +2。
而111112n n n n nn n sn n n =+-=+=+，该式不论转差率为何值时均成立。
只不过当感应电机在发电状态运行时1n n >时，11n nn s -=为负，2F 的转向与定子旋转磁动势1F的转向相反；当感应电机在制动状态运行时，电动机转子的转向与的与定子旋转磁动势1F转向相反，s ＞1。
所以，当感应电机在发电及制动状态运行时，定、转子磁势之间也没有相对运动。
9.4用等效静止的转子来代替实际旋转的转子，为什么不会影响定子边的各种量数？定子边的电磁过程和功率传递关系会改变吗？答 我们知道异步电动机定、转子之间没有电路上的联结，只有磁路的联系，这点和变压器的情况相类似。
重庆大学_电机学之感应电机试题.ppt
第(1)(试2)问 求机:的按⑴额负照定载前功时次率电因讲动数机的和5的效转1率速4的;、⑶方定最法 子大电转求流矩解和Tm电ax磁、转起矩动;转⑵矩电 下面讲第Tst(和3)起问动电流Ist。设发生最大转矩时,定转子漏抗为上述
给定值的90%，起动时为给定值的80%。
13
发生最大转矩时： c 1 X1 1 0.55 90% 1.0268
子电流也会增大。
物理过程：当感应电动机轴上所带负载增大的瞬间，电动机的电磁转矩 小于负载转矩，使得电动机的转速下降，随着转速的下降，转子导体切 割气隙旋转磁场的磁力线的速度将增加。转子绕组的感应电动势和感应 电流也将相应的增加。转子电流的增加将使定子电流增大，此时，电动 机将会从电网中吸收更多的电能。而且转子电流的增加将使电动机的电 磁转矩增大，当新的电磁转矩与增大后的负载转矩相等时，电动机转速
14
起动时： c 1 X1 1 0.55 80% 1.0238
Xm
18.5
Tst
m1 p
2f1
R1
cR2
U12N R2
2 X1
cX 2
2
32
2
380 3 0.224
23.14 50 0.228 1.0238 0.224 2 0.55 0.8 1.0238 0.75 0.82
R2
R 不变 s
又因为 R2 R2 R
s
s
所以：I 2 I 2,即调速前后转子电流不变
18
5-26有一台三相四极的绕线型感应电动机,额定转速
nN=1485r/min,转子每相电阻R2=0.012Ω,设负载转矩保持为额
定值不变,今欲把转速从1485r/min下调到1050r/min,问转子每相
给定值的90%，起动时为给定值的80%。
13
发生最大转矩时： c 1 X1 1 0.55 90% 1.0268
子电流也会增大。
物理过程：当感应电动机轴上所带负载增大的瞬间，电动机的电磁转矩 小于负载转矩，使得电动机的转速下降，随着转速的下降，转子导体切 割气隙旋转磁场的磁力线的速度将增加。转子绕组的感应电动势和感应 电流也将相应的增加。转子电流的增加将使定子电流增大，此时，电动 机将会从电网中吸收更多的电能。而且转子电流的增加将使电动机的电 磁转矩增大，当新的电磁转矩与增大后的负载转矩相等时，电动机转速
14
起动时： c 1 X1 1 0.55 80% 1.0238
Xm
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R1
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23.14 50 0.228 1.0238 0.224 2 0.55 0.8 1.0238 0.75 0.82
R2
R 不变 s
又因为 R2 R2 R
s
s
所以：I 2 I 2,即调速前后转子电流不变
18
5-26有一台三相四极的绕线型感应电动机,额定转速
nN=1485r/min,转子每相电阻R2=0.012Ω,设负载转矩保持为额
定值不变,今欲把转速从1485r/min下调到1050r/min,问转子每相
《电机学完整》课件
近年来，随着电力电子技术、控制理 论和信息技术的发展，电机学不断涌 现出新的理论和技术，如永磁同步电 机、开关磁阻电机和智能电机等。
02
电机类型与工作原理
Chapter
直流电机
直流电机是指依据电磁感应定律实现 电能转换或传递的一种电磁装置。
直流电机有定子和转子两大部分组成 ，定子上有励磁绕组，转子上有励磁 极，励磁极上有铁心。
未来电机技术的前景展望
新型电机材料
随着新材料技术的发展，新型电机材料如碳纤维、纳米材料等将为 电机的发展带来新的机遇和挑战。
数字化电机
数字化电机的应用将进一步提高电机的性能和可靠性，实现更加智 能化的控制和管理。
新能源电机
随着新能源技术的不断发展，新能源电机如太阳能电机、风力电机等 将得到广泛应用，为可再生能源的开发利用提供有力支持。
集成化
集成化电机能够减小体积、降低 成本，提高电机的可靠性和稳定 性，满足各种小型化设备的需求 。
01 02 03 04
智能化
随着人工智能和物联网技术的发 展，电机的智能化成为新的发展 方向，能够实现远程监控、故障 诊断等功能。
可持续性
随着环保意识的提高，电机的可 持续性发展成为重要挑战，需要 研发更加环保、节能的电机技术 。
步进电机有多种类型，如永磁式、反应式和混合式等， 每种类型都有其特点和适用范围。
步进电机的工作原理基于磁阻效应，即当磁场改变方向 时，铁心会因为磁阻的变化而产生旋转力矩。
步进电机的转速与输入脉冲频率和电机极数有关，可以 通过调节输入脉冲频率来控制电机的旋转速度。
03
电机设计与制造
Chapter
电机设计基础
01
03
交流电机的转速与电源频率、磁极对数和电机极数有 关，其计算公式为：n=60f/p，其中f为电源频率，p
02
电机类型与工作原理
Chapter
直流电机
直流电机是指依据电磁感应定律实现 电能转换或传递的一种电磁装置。
直流电机有定子和转子两大部分组成 ，定子上有励磁绕组，转子上有励磁 极，励磁极上有铁心。
未来电机技术的前景展望
新型电机材料
随着新材料技术的发展，新型电机材料如碳纤维、纳米材料等将为 电机的发展带来新的机遇和挑战。
数字化电机
数字化电机的应用将进一步提高电机的性能和可靠性，实现更加智 能化的控制和管理。
新能源电机
随着新能源技术的不断发展，新能源电机如太阳能电机、风力电机等 将得到广泛应用，为可再生能源的开发利用提供有力支持。
集成化
集成化电机能够减小体积、降低 成本，提高电机的可靠性和稳定 性，满足各种小型化设备的需求 。
01 02 03 04
智能化
随着人工智能和物联网技术的发 展，电机的智能化成为新的发展 方向，能够实现远程监控、故障 诊断等功能。
可持续性
随着环保意识的提高，电机的可 持续性发展成为重要挑战，需要 研发更加环保、节能的电机技术 。
步进电机有多种类型，如永磁式、反应式和混合式等， 每种类型都有其特点和适用范围。
步进电机的工作原理基于磁阻效应，即当磁场改变方向 时，铁心会因为磁阻的变化而产生旋转力矩。
步进电机的转速与输入脉冲频率和电机极数有关，可以 通过调节输入脉冲频率来控制电机的旋转速度。
03
电机设计与制造
Chapter
电机设计基础
01
03
交流电机的转速与电源频率、磁极对数和电机极数有 关，其计算公式为：n=60f/p，其中f为电源频率，p
电机学第二章PPT课件
功用： 是磁路的一部分；转
子槽中放置绕组
特点： 电枢旋转时被交变磁化，所以转子铁心中有铁耗。
（2）电枢绕组
功用： 感应电势，流过电流，产生电
磁力和电磁转矩，是电机能 够实现能量转换的核心部件。
构成： 由绝缘导线绕成线圈，各线圈以一定的规律焊接
在换向片上而连成一个整体。
（3）换向器
功用： 把电枢绕组内部的交流电势用
导 体 中 感 应 电 势 的 方 向： ab导 体 ：b a cd导 体 ：d c
e Blv
式中：B —导体所在处的气隙密磁度通 l — 导体的有效长度 v — 导体的线速度
v 2Rn
60
e B
2.当电枢旋转e时 随， 时间的变化规 B沿 律与 气隙的分布规律相同
规定： 从电枢进入磁极的磁
机械换接的方法转换为直流 电势。
构成： 换向器由多片彼此绝缘的换向
片组成。
§2.1.3 直流电机的额定值
一、什么是额定值？
电机生产厂家根据设计和试验数据，确定的电机 在额定运行工况时的物理量，如电压、电流、 功率、转速等等。
二、有哪些额定值？
1.额定电UN压 ，单位V） （
2.额 定 电IN， 流单 位 为 A）（
三、元件的形状与放置
1.直流电枢绕组的构成 电枢绕组是由结构形状相同的绕组元件（简称元 件）构成。
2.什么是元件？ 指两端分别与两片换向片连接的单匝或多匝线圈。
元件边: 每个元件两个放在槽中切割磁力线感应电动势 的有效边
端接:组元件在 电枢表面槽中的嵌 放，每个元件的一 个元件边放在某一 槽的上层另一个元 件边则放在另一个 槽的下层。
3.额定功 PN，率 单位 W或k为 W (指输出功率） 4.额 定 转 nN，速 单 位 r m为 in
子槽中放置绕组
特点： 电枢旋转时被交变磁化，所以转子铁心中有铁耗。
（2）电枢绕组
功用： 感应电势，流过电流，产生电
磁力和电磁转矩，是电机能 够实现能量转换的核心部件。
构成： 由绝缘导线绕成线圈，各线圈以一定的规律焊接
在换向片上而连成一个整体。
（3）换向器
功用： 把电枢绕组内部的交流电势用
导 体 中 感 应 电 势 的 方 向： ab导 体 ：b a cd导 体 ：d c
e Blv
式中：B —导体所在处的气隙密磁度通 l — 导体的有效长度 v — 导体的线速度
v 2Rn
60
e B
2.当电枢旋转e时 随， 时间的变化规 B沿 律与 气隙的分布规律相同
规定： 从电枢进入磁极的磁
机械换接的方法转换为直流 电势。
构成： 换向器由多片彼此绝缘的换向
片组成。
§2.1.3 直流电机的额定值
一、什么是额定值？
电机生产厂家根据设计和试验数据，确定的电机 在额定运行工况时的物理量，如电压、电流、 功率、转速等等。
二、有哪些额定值？
1.额定电UN压 ，单位V） （
2.额 定 电IN， 流单 位 为 A）（
三、元件的形状与放置
1.直流电枢绕组的构成 电枢绕组是由结构形状相同的绕组元件（简称元 件）构成。
2.什么是元件？ 指两端分别与两片换向片连接的单匝或多匝线圈。
元件边: 每个元件两个放在槽中切割磁力线感应电动势 的有效边
端接:组元件在 电枢表面槽中的嵌 放，每个元件的一 个元件边放在某一 槽的上层另一个元 件边则放在另一个 槽的下层。
3.额定功 PN，率 单位 W或k为 W (指输出功率） 4.额 定 转 nN，速 单 位 r m为 in
电机(重大版)9-18章课后习题
张广溢《电机学》习题解答第9章9.1 转子静止与转动时，转子边的电量和参数有何变化？答当转子转动时，转子电流的有效值为IE sE2s 22 s r jsxr jx2 2 s 22转子电流的频率pn p ( n n ) pn n n2 1 1 1f f 1 s260 60 60 n1相应的转子绕组中的电动势为E2s sE2 ，转子漏抗为X2 s sX2 ，和静止时相比，转子转动时的参数和转差率成正比。
9.2 感应电动机转速变化时，为什么定、转子磁势之间没有相对运动？答设定子旋转磁动势F1 相对于定子绕组的转速为n，因为转子旋转磁动势1 F 相对于转2子绕组的转速为n2 sn1 。
由于转子本身相对于定子绕组有一转速n，为此站在定子绕组上看转子旋转磁动势F2 的转速为n n2 。
而n n1n2 n sn n n n n1 1 1n1，所以，感应电动机转速变化时，定、转子磁势之间没有相对运动。
9.3 当感应电机在发电及制动状态运行时，定、转子磁势之间也没有相对运动，试证明之．答设定子旋转磁动势F1 相对于定子绕组的转速为n，因为转子旋转磁动势1 F 相对于转2子绕组的转速为n2 sn1 。
由于转子本身相对于定子绕组有一转速n ，为此站在定子绕组上看转子旋转磁动势F2 的转速为n n2 。
而n n1n2 n sn n n n n1 1 1n1，该式不论转差nn1s率为何值时均成立。
只不过当感应电机在发电状态运行时n n1 时，n为负，F2 的转1向与定子旋转磁动势F1 的转向相反；当感应电机在制动状态运行时，电动机转子的转向与的与定子旋转磁动势F1 转向相反，s＞1。
所以，当感应电机在发电及制动状态运行时，定、转子磁势之间也没有相对运动。
9.4 用等效静止的转子来代替实际旋转的转子，为什么不会影响定子边的各种量数？定子边的电磁过程和功率传递关系会改变吗？答我们知道异步电动机定、转子之间没有电路上的联结，只有磁路的联系，这点和变压器的情况相类似。
电机学电子教案、习题解答17第17章 直流电机的运行-PPT文档资料
17.3 直流电动机的机械特性
指 U 为常值时，转速与电磁转矩之间的关系，即 、 I 、 ( R R ) f a s
n f ( T ) em
一、机械特性表达式
由 U E I （ ＋ R ) a aR a s 转速特性
E n T C I em T a 可得 a C e
E U I ( R R ) a a a s n C C e e
3．励磁回路电阻 R f 小于临界电阻 R cr 空载特性 U If ) 0 f( 励磁电阻线 U 0 R f If 二者交点为空载稳定运行点
Rf Rcr ,励磁电阻线斜率& R cr ,电压不稳定； Rf R cr 不能建立电压。
第17章 直流电机的运行
p ad 取输出功率的（0.5~1）%。
3．输入、输出、电磁功率
输入功率
P1
P2
发电机：指转轴上输入的机械功率； 电动机：指电源输入的电功率 P 1 UI 发电机：指电枢两端输出的电功率 P 2 UI 电动机：指转轴输出的机械功率。
输出功率 电磁功率
Pem 指电机内部的电功率和机械功率相互转换的功率。
n f ( T ) em
R U n N a 2T n T em 0 em C C C e N e T N
并保持转速为额定转速。调节励磁电流， 可以测取整个磁滞回线，取平均曲线，作为电机的空载特性。 由于磁路有剩磁，在If = 0 时，有一个不大的剩磁电压，约为额定电压2%~4%。
第17章 直流电机的运行
二、外特性
指
I f I fN 时，U f (I) n nN，
外特性是一条略带下垂的曲线。
掌握直流电动机的起动、调速及反转的原理及方法。
指 U 为常值时，转速与电磁转矩之间的关系，即 、 I 、 ( R R ) f a s
n f ( T ) em
一、机械特性表达式
由 U E I （ ＋ R ) a aR a s 转速特性
E n T C I em T a 可得 a C e
E U I ( R R ) a a a s n C C e e
3．励磁回路电阻 R f 小于临界电阻 R cr 空载特性 U If ) 0 f( 励磁电阻线 U 0 R f If 二者交点为空载稳定运行点
Rf Rcr ,励磁电阻线斜率& R cr ,电压不稳定； Rf R cr 不能建立电压。
第17章 直流电机的运行
p ad 取输出功率的（0.5~1）%。
3．输入、输出、电磁功率
输入功率
P1
P2
发电机：指转轴上输入的机械功率； 电动机：指电源输入的电功率 P 1 UI 发电机：指电枢两端输出的电功率 P 2 UI 电动机：指转轴输出的机械功率。
输出功率 电磁功率
Pem 指电机内部的电功率和机械功率相互转换的功率。
n f ( T ) em
R U n N a 2T n T em 0 em C C C e N e T N
并保持转速为额定转速。调节励磁电流， 可以测取整个磁滞回线，取平均曲线，作为电机的空载特性。 由于磁路有剩磁，在If = 0 时，有一个不大的剩磁电压，约为额定电压2%~4%。
第17章 直流电机的运行
二、外特性
指
I f I fN 时，U f (I) n nN，
外特性是一条略带下垂的曲线。
掌握直流电动机的起动、调速及反转的原理及方法。
重庆大学电机学答案PPT课件
F N1I1 N 2I 2
③总磁动势同第①种情况。由于气隙中的磁阻较大， 磁压降主要在气隙中。
10
第10页/共51页
④比较①、③两种情况下铁心中 B和H的大小。
在第③种情况下，由于磁路中存在气 隙，磁路的磁阻比第①种情况下大， 而磁动势没变，所以磁通减小，铁 心中的B和H都比第①种情况下'2 , k
'
1,
N1
N
'2
•
•
•
••
•
• 归N算1 I1方 N法2 I 2： N我1 I m们可以将二I 1次 I侧'2 等 I效m 为用一个与一次
侧匝数N1相同的绕组来等效替代。归算以后，两
18
第18页/共51页
2-5 利用T型等效电路进行实际问题计算时，算出的 一次和二次侧电压、电流和损耗、功率是否均为实 际值，为什么？
17
第17页/共51页
2-4 在导出变压器的等效电路时，为什么要进行 归算？归算是在什么条件下进行的？
• 答：归算原因：将复杂的电磁耦合问题简化为单纯 的电路问题；把没有直接联系的一次和二次绕组， 在电路上连接起来；得到等效电路，便于分析与求 解。
• 归算条件：折算前后，变压器的电磁效应不改变；
变压器的功率大小也不改变 ；变压器的物理本质也
空载试验电压加在低压侧所以空载试验电压加在低压侧所以折算到高压侧折算到高压侧第33页共51页34短路试验电压加在高压侧所以短路试验电压加在高压侧所以题设归算后一次和二次侧绕组的电阻相等漏抗也相等所以题设归算后一次和二次侧绕组的电阻相等漏抗也相等所以第34页共51页3522用标幺值表示时近似等效电路的参数用标幺值表示时近似等效电路的参数第35页共51页3633负载功率因数为负载功率因数为0808滞后时变压器额定电压调整率滞后时变压器额定电压调整率和额定效率
③总磁动势同第①种情况。由于气隙中的磁阻较大， 磁压降主要在气隙中。
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④比较①、③两种情况下铁心中 B和H的大小。
在第③种情况下，由于磁路中存在气 隙，磁路的磁阻比第①种情况下大， 而磁动势没变，所以磁通减小，铁 心中的B和H都比第①种情况下'2 , k
'
1,
N1
N
'2
•
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• 归N算1 I1方 N法2 I 2： N我1 I m们可以将二I 1次 I侧'2 等 I效m 为用一个与一次
侧匝数N1相同的绕组来等效替代。归算以后，两
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第18页/共51页
2-5 利用T型等效电路进行实际问题计算时，算出的 一次和二次侧电压、电流和损耗、功率是否均为实 际值，为什么？
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第17页/共51页
2-4 在导出变压器的等效电路时，为什么要进行 归算？归算是在什么条件下进行的？
• 答：归算原因：将复杂的电磁耦合问题简化为单纯 的电路问题；把没有直接联系的一次和二次绕组， 在电路上连接起来；得到等效电路，便于分析与求 解。
• 归算条件：折算前后，变压器的电磁效应不改变；
变压器的功率大小也不改变 ；变压器的物理本质也
空载试验电压加在低压侧所以空载试验电压加在低压侧所以折算到高压侧折算到高压侧第33页共51页34短路试验电压加在高压侧所以短路试验电压加在高压侧所以题设归算后一次和二次侧绕组的电阻相等漏抗也相等所以题设归算后一次和二次侧绕组的电阻相等漏抗也相等所以第34页共51页3522用标幺值表示时近似等效电路的参数用标幺值表示时近似等效电路的参数第35页共51页3633负载功率因数为负载功率因数为0808滞后时变压器额定电压调整率滞后时变压器额定电压调整率和额定效率
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R1 F2
R3
F N i 50 1 50 （ A ） 2 2 2
R4
D
P
F 2 F （ l l l ） P Q 2 P D D C C Q （ l l l l ） P Q Q C C D D P 5 0 0 . 5 5 3 9 . 2 （ 9A ） 0 . 7
答：①总磁动势为
F N N I I 1 2 1 2
②I2反向后总磁动势为
i1
C
20cm
Q
i2
F 1 N 1i1 100 1.5 A 150 A F 2 N 2i 2 50 1.0 A 50 A
因为磁动势 F1 大于 F2，故磁通的方向和 F1 同向，根据磁路的欧姆定律有 F1 F2 F1 F2 150 50 300 wb 11 14 Rm RPDCQ 14 R m Rm Rm Rm 3 3 300 R F Rm 50 71.43 A m 2 F PQ 14 Rm
当两个电流同时作用时，
F F F P Q P Q 1 P Q 2
8
3 2 . 1 4 3 9 . 2 9 7 1 . 4 （ 3A ）
电机学习题课
补充1
Electric Machinery
说明直流磁路和交流磁路的不同点。
直流磁路中磁通恒定，而交流磁路中磁通随时 间交变，进而会在激磁线圈内产生感应电动势； 直流磁路中无铁心损耗，而交流磁路中有铁心 损耗。
9
电机学习题课
Electric Machinery
补2 在下图中，当给线圈外加正弦电压u1时，线圈内为什么会 感应出电势？当电流i1增加和减小时，分别算出感应电势的实 际方向。
答：在W1中外加u1时在 W1 中产生交变电流i1， i1 在W1中产生交变磁通ф， ф通过W2在W2中和W1中均 产生感应电势e2和e1 ， 当i1增加时e1从b到a， e2从d 到c，当i1减少时 e1从a到b， e2从c 到d。
F 1 F lPQ P Q 1 （ lPQ lQC lCD lDP） 1500.15 32.14 （ A ） （ 0.150.2 ） 2
R4
P
7
电机学习题课
C
Electric Machinery
Q
R2
当 i 单 独 作 用 时 2
由 FH l 和 F H l 2 2 P Q 2 2 P Q
1-8 如图所示铁心线圈，线圈A为100匝，通入电流1.5A，线 圈B为50匝，通入电流1.0A，铁心截面积均匀，求PQ两点间 的磁位降。
解一：材料的磁阻与长度成正比，设 PQ 段的磁阻为 RPQ Rm ，则左边支路 PCDQ
l PDCQ 20 2 15 11 Rm 3 Rm 15 的磁阻为 l PQ R m
1-2 磁路的基本定律有哪几条？当铁心磁路上有几个磁动势 同时作用时，磁路计算能否用叠加原理，为什么？
磁路的基本定律有：磁路的欧姆定律、磁路的基尔霍夫第一定律 和基尔霍夫第二定律 。 当铁心磁路上有几个磁动势同时作用时，分为两种情况考虑：当 铁心不饱和时，可以采用叠加原理; 当铁心饱和时，因为磁路是 非线性的，存在饱和现象,磁化曲线不再是一条直线，磁导率是变 化的，H和B呈非线性关系，故不能采用叠加原理。
10
电机学习题课
Electric Machinery
补3 右图为一矩形铁心构成的磁路，两线圈分别接在直流电 源上，并已知I1、I2、N1、N2，请回答下列问题：
① 总磁动势是多少？回路上的磁压降是多少？ ② 若I2反向，总磁动势是多少？ ③ 若在a、b处切开形成一空气隙，总磁动势是多少？ 此时回路l上的磁压降主要在铁心中还是气隙中？ ④ 比较①、③两种情况下铁心中B和H的大小。 ⑤ 比较第③种情况下铁心和气隙中B和H的大小。
重庆大学电机学答案
Rm R m
电机学习题课
ll A A
Electric Machinery
1-1 磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？
Rm
L A
其中：µ 为材料的磁导率；L为材料的导磁长度；A 为磁路的导磁面积。磁阻的单位为 A／Wb 或 1/H。
2
电机学习题课
Electric Machinery
B
φ
O
H
O
i
3
电机学习题课
Electric Machinery
1-3基本磁化曲线与起始磁化曲线有何区别？磁路计 算时用的是哪一种磁化曲线？
起始磁化曲线是将一块从未磁化过的铁磁材料放入磁场中进行磁化， 所得的B=f（H）曲线； 基本磁化曲线是对同一铁磁材料，选择不同的磁场强度进行反复磁化， 可得一系列大小不同的磁滞回线，再将各磁滞回线的顶点连接所得的 曲线。二者区别不大。 磁路计算时用的是基本磁化曲线。
2 2 2 p C f B V e e m
铁心损耗 磁滞损耗和涡流损耗加在一起称为铁心损耗（简称铁耗）。其 大小与铁心材料的性质有关，并与交变频率f的1.3次方、磁路最大磁密 Bm的平方以及铁心重量G成正比。
1 . 3 2 p Cf B G F e F e m
5
电机学习题课
Electric Machinery
4
电机学习题课
Electric Machinery
1-4 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的？ 它们各与哪些因素有关？
磁滞损耗 是由于B交变时，磁畴之间反复摩擦，消耗能量而产生的。它 与交变频率f成正比，与磁密幅值Bm的α次方成正比。
p Cf h h BV m
涡流损耗 是由于通过铁心的磁通ф发生变化时，在铁心中产生感应电势， 再由这个感应电势引起电流（涡流）而产生的电损耗。它与交变频率f的 的平方和Bm的平方成正比。
A
D
B
P
C
R2
15cm
Q
R1 F1
D
R3 F2
P
R4
6
电机学习题课
Electric Machinery
解二：本题未涉及磁通和磁密的计算问题，可采用叠加原理 进行求解。
当i1单独作用时
C
Байду номын сангаас
R2
Q
F N i 100 1 . 5 15 （ A ） 1 1 1
R1 F1
D
R3
由 FH 1 l 和 F H l 1 P Q 1 1 P Q