电机学第4-6章

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电机学第六章同步电机

交流副励磁机（中频）
交流主励磁机（100Hz）
～
自励恒压器
可控整流器
～
不可控整流器
主发电机～
电流互感器
电压互感器
静止整流器励磁
电压调整器
优点：运行、维护方便，没有直流励磁机，使励磁容量得以提高，因而在大容量汽轮发电机中得到了广泛的应用。
缺点：存在电刷、集电环的滑动接触（薄弱环节）。
• 自励式主发电机发出的功率经静止整流器整流为直流，然后通过电刷和集电环通入到主发电机的励磁绕组中。
当ψ角为不同值的电枢反应
Ψ=00 Ψ=900 Ψ=-900 00<Ψ<900 -900<Ψ<00
位置 q轴 d轴 d轴 d、q轴 d、q轴
电枢反应性质交轴
直、去直、增交、直去交、直增
负载性质 R L C
R、L R、C
励磁磁动势和电枢磁动势的区别
基波波形
幅值大小
位置
转速
励磁磁动势
正弦波
恒定，由励磁电流决由转子位置决定由原动机的转速
Z
N
ns S
B
X
Fa
Y n s A相轴线 C Faq
电流超前电动势的向量图
FaqFacoψs 交磁
Fad Fa sin ψ 与Ff同向，对 d轴磁场有加强作用称之为助磁。
直轴电枢反应的影响 • 电机单机运行时，直轴电枢反应将直接影响端电压的大小。去磁时，端电压降低；助磁时端电压升高。
• 并网运行时，直轴电枢反应影响电机输出的无功功率。
D2 5 ~ 7 L2
• 励磁绕组为集中绕组
• 立式结构
• 阻尼绕组
水轮发电机的转子结构

第4章交流绕组—磁动势讲解

在空间的任何一点，磁动势的大小随时间按正弦规律变化。这种空间位置固定不动，但波幅的大小和正负随时间变化的磁动势称为脉振磁动势。
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基波磁动势表达式
f y1(t, ) Fy1 cos 幅值 Fy1 0.9NcIc sin t
基波磁动势沿气隙圆周有p个完整的正弦波，极对数为p 例如Z=12，p=2的三相单层绕组。q=1，每相有2个整距线圈。
3
将气隙圆周展开，得到磁动势沿圆周的空间分布波形如图所示。气隙圆周某点的磁动势表示由该定子磁动势所产生的气隙磁通通过该点气隙的磁压降。
磁动势波形为矩形波。当线圈电流i随时间按正弦规
律交变时，矩形波的高度为
Fy

Nci 2

2 2
NcIc
sin
t
矩形波的高度和正负随时间变化，变化的快慢取决于电流的频率。
fA3 Fm3 sin t cos 3 fB3 Fm3 sin( t 120 ) cos 3( 120 ) fC3 Fm3 sin( t 240 ) cos 3( 240 )
f3 fA3 fB3 fC3
Fm3[sin t sin( t 120) sin( t 240)]cos3 0
② 合成磁动势基波的转速与三相电流的频率和绕组的极对数有关；
③ 当某相电流达到最大值时，合成磁动势的波幅刚好转到该相绕组的轴线上；
④ 电流在时间上经过多少角度，合成磁动势在空间上转过相同的电角度；
⑤ 旋转磁动势由超前相电流所在的相绕组轴线转向滞后相电流所在的相绕组轴线。改变电流的相序，则旋转磁动势改变转向。
13
两个单层分布绕组产生的磁动势如上述分析，均为阶梯波。

电机学(辜承林)第4章交流电机绕组的基本理论

第四章交流电机绕组的基本理论 (169)4.1 交流绕组的基本要求 (169)4.2 三相单层绕组 (171)4.3 三相双层绕组 (173)4.4 在正弦分布磁场下的绕组电动势 (175)4.5 在非正弦分布磁场下电动势中高次谐波及其削弱方法 (179)4.5.1 感应电动势中的高次谐波 (179)4.5.2 削弱谐波电动势的方法 (180)4.6 单相绕组的磁动势 (181)4.6.1 p=1、q=1短距绕组磁动势 (182)4.6.2 p=1分布短距绕组的磁动势 (183)4.6.3 一般情况下的相绕组磁动势 (184)4.7 三相绕组的基波合成磁动势 (185)4.8 圆形和椭圆形旋转磁动势 (191)4.9 谐波磁动势 (192)4.10 交流电机的主磁通、漏磁通 (193)习题 (194)第四章交流电机绕组的基本理论交流电机主要分为同步电机和异步电机两类。

这两类电机虽然在励磁方式和运行特性上有很大差别，但它们的定子绕组的结构型式是相同的，定子绕组的感应电动势、磁动势的性质、分析方法也相同。

本章统一起来进行研究。

4.1 交流绕组的基本要求交流绕组的基本要求是：(1) 绕组产生的电动势(磁动势)接近正弦波。

(2) 三相绕组的基波电动势(磁动势)必须对称。

(3) 在导体数一定时能获得较大的基波电动势(磁动势)。

下面以交流绕组的电动势为例进行说明。

图4.1表示一台交流电机定子槽内导体沿圆周分布情况，定子槽数Z=36，磁极个数2p =4，已励磁的磁极由原动机拖动以转速了n 1逆时针旋转。

这就是一台同步发电机。

试分析为了满足上述三项基本要求，应遵守哪些设计原则?1. 正弦分布的磁场在导体中感应正弦波电动势以图4.1中N 1的中心线为轴线，在N 1磁极下的气隙中磁感应强度分布曲线如图4.2所示。

只要合理设计磁极形状，就可以使得气隙中磁感应强度呈正弦分布，即，旋转磁极在定子导体(例如13、14、15、16号导体)中的感应电动势为)(θb )(θb θB θb cos )(m =θcos )θ(m c lv B lv b e ==(4.1)式中，l 为导体有效长度，v 为磁极产生的磁场切割导体的线速度。

电机学第四章交流绕组的共同问题

第四章交流绕组的共同问题一、填空1. 一台50Hz 的三相电机通以60 Hz 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。

答：不变，变大，不变。

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。

答：脉振磁势，相等，相反，相等。

3. 有一个三相双层叠绕组，2p=4, Q=36, 支路数a=1，那么极距τ= 槽，每极每相槽数q= ，槽距角α= ，分布因数1d k = ，18y =，节距因数1p k = ,绕组因数1w k = 。

答：9，3，20°，0.96，0.98，0.944. ★若消除相电势中ν次谐波，在采用短距方法中，节距1y = τ。

答：νν1-5. ★三相对称绕组通过三相对称电流，顺时针相序（a-b-c-a ）,其中t i a ωsin 10=，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。

答：A 相绕组轴线处，B 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。

答：脉振磁势。

7. ★对称交流绕组通以正弦交流电时，υ次谐波磁势的转速为。

答：νsn8. 三相合成磁动势中的五次空间磁势谐波，在气隙空间以基波旋转磁动势的转速旋转，转向与基波转向，在定子绕组中，感应电势的频率为，要消除它定子绕组节距1y = 。

答：1/5,相反，f 1,45τ9. ★★设基波极距为τ，基波电势频率为f ，则同步电机转子磁极磁场的3次谐波极距为；在电枢绕组中所感应的电势频率为；如3次谐波相电势有效值为E 3，则线电势有效值为；同步电机三相电枢绕组中一相单独流过电流时，所产生的3次谐波磁势表达式为。

三相绕组流过对称三相电流时3次谐波磁势幅值为。

答：3τ，3f,0,3F cos3cos x t φπωτ,010. ★某三相两极电机中，有一个表达式为δ=F COS （5ωt+ 7θS ）的气隙磁势波，这表明：产生该磁势波的电流频率为基波电流频率的倍；该磁势的极对数为；在空间的转速为；在电枢绕组中所感应的电势的频率为。

电机学复习重点整理

第一章变压器1.变压器基本工作原理，基本结构、主要额定值变压器是利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能变换为另一种同频率且不同电压等级的交流电能的静止电气设备，它在电力系统，变电所以及工厂供配电中得到了广泛的应用，以满足电能的传输，分配和使用。

变压器的原理是基于电磁感应定律，因此磁场是变压器的工作媒介变压器基本结构组成：猜测可能出填空题或选择题三相变压器按照磁路可分为三相组式变压器和三相芯式变压器两类变压器的型号和额定值~考法：例如解释S9-1250/10的各项数值的含义2.变压器空载和负载运行时的电磁状况；空载电流的组成、作用、性质。

变压器一次侧接到额定频率和额定电压的交流电源上，其二次侧开路，这种运行状态称为变压器的空载运行。

变压器空载运行原理图、变压器一次绕组接交流电源，二次绕组接负载的运行方式，称为变压器的负载运行方式。

变压器负载运行原理图实际运行的电力变压器的磁路总是工作在饱和状态下。

通过磁化曲线推得的电流波形可以发现：空载电流（即励磁电流）呈尖顶波，除了基波外，还有较强的三次谐波和其他高次谐波。

；产生主磁通所需要的电流称为励磁电流，用m i 表示；同理产生主磁通的磁动势称为励磁磁动势，用 m F 表示。

变压器铁芯上仅有一次绕组空载电流0i 所形成的磁动势0F ，即空载电流0i 建立主磁通，所以空载电流0i 就是励磁电流m i ，即m 0i i = 同理，空载磁动势0F 就是励磁磁动势，即m 0F F =或m 101i N i N = 因为空载时，变压器一次绕组实际上是一个铁芯线圈，空载电流的大小主要决定于铁芯线圈的电抗和铁芯损耗。

铁芯线圈的电抗正比于线圈匝数的平方和磁路的磁导。

2121N N E E =因此，空载电流的大小与铁芯的磁化性能，饱和程度有密切的关系。

3. }4. 变压器变比的定义；磁动式平衡关系的物理含义，用此平衡关系分析变压器的能量传递；变压器折算概念和变压器折算方法，变压器基本方程组、等效电路和相量图在变压器中，一次绕组的感应电动势1E 与二次绕组的感应电动势2E 之比称为变比，用k 表示，即k =变压器负载运行时，作用于变压器磁路上111N I F •=和222N I F •=两个磁动势。

(完整版)《电机学》课后习题答案

《电机学》课后习题答案华中科技大学辜承林主编第1章导论1.1 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成？这些材料各有哪些主要特性？解：磁路：硅钢片。

特点：导磁率高。

电路：紫铜线。

特点：导电性能好，电阻损耗小. 电机：热轧硅钢片，永磁材料铁氧体稀土钴钕铁硼变压器：冷轧硅钢片。

1.2 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的？它们的大小与哪些因素有关？解：磁滞损耗：铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化，磁畴会不停转动，相互间产生摩擦，消耗能量，产生功率损耗。

与磁场交变频率f ，磁通密度B ，材料，体积，厚度有关。

涡流损耗：由电磁感应定律，硅钢片中有围绕磁通呈涡旋状的感应电动势和电流产生叫涡流，涡流在其流通路径上的等效电阻中产生的损耗叫涡流损耗。

与磁场交变频率f ，磁通密度，材料，体积，厚度有关。

1.3 变压器电动势、运动电动势产生的原因有什么不同？其大小与哪些因素有关？解：变压器电势：磁通随时间变化而在线圈中产生的感应电动势 4.44m EfN φ=。

运动电势：线圈与磁场间的相对运动而产生的e T 与磁密B ，运动速度v ，导体长度l ，匝数N 有关。

1.6自感系数的大小与哪些因素有关？有两个匝数相等的线圈，一个绕在闭合铁心上，一个绕在木质材料上，哪一个自感系数大？哪一个自感系数是常数？哪一个自感系数是变数，随什么原因变化？解：自感电势：由于电流本身随时间变化而在线圈内感应的电势叫自感电势。

d L e d t Lψ=-对空心线圈：L Li ψ= 所以die L L dt=-自感：2LL N N m m iiiLNi N φψ===∧=∧ Am l μ∧=所以，L 的大小与匝数平方、磁导率µ、磁路截面积A 、磁路平均长度l 有关。

闭合铁心µ>>µ0，所以闭合铁心的自感系数远大于木质材料。

因为µ0是常数，所以木质材料的自感系数是常数，铁心材料的自感系数是随磁通密度而变化。

华南理工大学电机学第四章思考题

4-1 把一台三相感应电动机用原动机驱动，使其转速n高于旋转磁场的转速sn，定子接到三相交流电源，试分析转子导条中感应电动势和电流的方向。

这时电磁转矩的方向和性质是怎样的？若把原动机去掉，电机的转速有何变化？为什么？【答】感应电动机处于发电机状态，转子感应电动势、转子有功电流的方向如图所示，应用右手定则判断。

站在转子上观察时，电磁转矩eT的方向与转子的转向相反，即电磁转矩eT属于制动性质的转矩。

若把原动机去掉，即把与制动性质电磁转矩eT平衡的原动机的驱动转矩去掉，电动机将在电磁转矩eT的作用下减速，回到电动机状态。

4-2 有一台三相绕线型感应电动机，若将其定子三相短路，转子中通入频率为1f的三相交流电流，问气隙旋转磁场相对于转子和相对于空间的转速及转子的转向。

【答】假设转子中频率为1f的交流电流建立逆时针方向旋转的气隙旋转磁场，相对于转子的转速为pfns160=；若转子不转，根据左手定则，定子将受到逆时针方向的电磁转矩eT，由牛顿第三定律可知，定子不转时，转子为顺时针旋转，设其转速为n，则气隙旋转磁场相对于定子的转速为nns-。

4-3三相感应电动机的转速变化时，转子所生磁动势在空间的转速是否改变？为什么？【答】不变。

因为转子所产生的磁动势2F相对于转子的转速为nsnpfspfns∆====1226060，而转子本身又以转速n在旋转。

因此，从定子侧观看时，2F在空间的转速应为()ssnnnnnn=+-=+∆，即无论转子的实际转速是多少，转子磁动势和定子磁动势在空间的转速总是等于同步转速sn，在空间保持相对静止。

4-4 频率归算时，用等效的静止转子去代替实际旋转的转子，这样做是否影响定子边的电流、功率因数、输入功率和电机的电磁功率？为什么？【答】频率归算前后，转子电流的幅值及其阻抗角都没有变化，转子磁动势幅值的相位也不变，即两种情况下转子反应相同，那么定子的所有物理量以及电磁功率亦都保持不变。

4-5三相感应电动机的定、转子电路其频率互不相同，在T形等效电路中为什么能把它们画在一起？【答】主要原因是进行了频率归算。

电机学-感应电机

重合
注意：时间相量与空间矢量之间的夹角没有物理意义。
A 相相轴 A 相时轴
Bm
Fm Im B ns
X
n
m Z
Fe A
C
Y
三相感应电动机空载时的时空相-矢量图
第四章感应电机
4.2.2 三相感应电动机的负载运行
第四章感应电机
感应电动机负载运行时的转子频率
• 负载运行时，感应电动机的转子以转速n旋转，低于同步
第四章感应电机
空载运行的定义：定子接到电压为U1、频率为f1的三相对称电源，电机轴上没有任何机械负载。
IA
IB
F1
IC
n≈ns，s ≈0 I2 ≈0，F2 ≈ 0 F1 ≈Fm
第四章感应电机
主磁通与漏磁通
空载磁通主磁通Φm 定子漏磁通Φ1σ
主磁通：基波旋转磁势产生的，与定、转子绕组相交链的磁通。
•接法：星形或三角形 •作用：电路部分
U1 V1 W1
U1
V1
W1
U1
V1
W1
W2 U2 V2
W2
U2
V2
W2
U2
V2
定子绕组形式
散嵌绕组
成型绕组
第四章感应电机
感应电机转子
转子：转子铁芯，转子绕组，转轴 • 转子铁芯：硅钢片叠压而成，外圆开槽， • 作用：磁路的一部分；用来安放转子绕组。
转子铁心
ns是发电机和电动机状态的分界点
第四章感应电机
电磁制动运行状态
n<0
N
+
ns fe Te n fe
S
外力拖着与转子反着磁场方向旋转
旋转磁场相对转子的旋转方向为逆时针

哈工大电机学教材答案

第一章磁路1-1磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？答：磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的导磁性能有关，计算公式为R =1，单位：兀匕1-2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？答：磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化，磁畴间相互摩擦引起的损耗。

经验公式P h二C h fB；V。

与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的体积及磁化强度有关；涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流（涡流），通过电阻产生的损耗。

经验公式p h' c Fe f 1.3B：G。

与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有关。

1-3图示铁心线圈，已知线圈的匝数N=1000,铁心厚度为0.025m （铁心由0.35mm的DR320硅钢片叠成），叠片系数（即截面中铁的面积与总面积之比）为0.93，不计漏磁，试计算：（1）中间心柱的磁通为7.5 10上Wb，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流；（2）考虑铁心磁位降时，产生同样的磁通量时所需的励磁电流。

解：寫磁路左右对称.可以从中间轴线分开，只考虑右半磁路的情况：铁心、气隙截面 A =A. = 0.025 1.25 10 - 0.93m2=2.9 10 - m2（考虑边缘效应时，通长在气隙截面边长上加一个气隙的长度；气隙截面可以不乘系数）气隙长度丨乂 = 2: =5 10 ^m铁心长度丨二7.5-1.25 卜 2 • 5 -1.25 -0.025 2cm =12.45 10 ^m①7 5汉10 °铁心、气隙中的磁感应强度 B = B 厂T =1.29T°2A 2X2.9 況10（1）不计铁心中的磁位降：B r 1 29气隙磁场强度H 7Am=1.0106A「m°血4兀心0='6 4磁势F| =F . = H .丨.=1.0 10 5 10 A =500 AF I电流I = 0.5 AN（2）考虑铁心中的磁位降：铁心中B =1.29T 查表可知：H =700 A m铁心磁位降F Fe=H 丨=700 12.45 10，A=87.15AF] =F • F Fe=500 A 87 .15 A =587 .15 AF|0.59 AN1-4图示铁心线圈，线圈A为100匝，通入电流1.5A，线圈B为50匝，通入电流1A，铁心截面积均匀，求PQ 两点间的磁位降。

电机学第6章特殊变压器讲义教材

3．分裂运行及分裂阻抗高压绕组开路，低压的一个分裂绕组对另一个分裂绕组运行时，称为分裂运行，
此时两个分裂绕组之间的短路阻抗（折算到高压侧）称为分裂阻抗 Z f 。
4．分裂系数
kf
Zf Zs
3~4
是分裂变压器的基本参数，既用来定性分析分裂变压器的特性，又作为设计指标。
第6章特殊变压器
三、等效电路
第6章特殊变压器
6.2 自耦变压器
一、结构特点与用途
结构特点: 低压绕组是高压绕组的一部分，一、二次绕组之间既有磁耦合，又有电联系。
U1U2为一次绕组，匝数为 N1 ； u1u2为二次绕组，匝数为 N2，又称为公共绕组； U1u1称为串联绕组，匝数为 N1-N2 。用途：用来连接两个电压等级相近的电力网，作为两电网的联络变压器；
第6章特殊变压器
6.3 分裂变压器
一、结构特点与用途
1．结构特点（以单相双分裂绕组变压器为例）
高压绕组由两条支路并联组成（并非分裂绕组）。
电路上彼此分离
低压绕组是
两个分裂绕组。
磁路上松散耦合
低压两个分裂绕组的特点: 结构相同、容量相等，两个绕组容量之和等于
高压绕组的额定容量，即分裂变压器的额定容量。
如绕组3发生短路 U3 0 I2 I3 忽略 I2
残余电压
U2 U0 Z1Z3Z3U1
1.75Zs (0.1251.75)Zs
U1
0.93U1
即使分裂系数取较小值 k f 3 U2 0.8U 61
通常发电厂要求残余电压不低于65％额定电压，因此，分裂变压器可以大大提高厂用电的可靠性。
双分裂绕组变压器实质上是三绕组变压器，二者等效电路及参数公式相同。
Z1

电机学答案第6章《同步电机》

第六章同步电机6．1 同步电机和异步电机在结构上有哪些区别？同步电机：转子直流励磁，产生主磁场，包括隐极和凸极异步电机：转子隐极，是对称绕组，短路，绕组是闭合的，定子两者都一样。

6．2 什么叫同步电机？怎样由其极数决定它的转速？试问75r/min 、50Hz 的电机是几极的？同步电机：频率与电机转速之比为恒定的交流电机601f pn =，16060507540f n P ⨯===（极）6．3 为什么现代的大容量同步电机都做成旋转磁极式？∵励磁绕组电流相对较小，电压低，放在转子上引出较为方便，而电枢绕组电压高，电流大，放在转子上使结构复杂，引出不方便，故大容量电机将电枢绕组作为定子，磁极作为转子，称为旋转磁极式。

6．4汽轮发电机和水轮发电机的主要结构特点是什么？为什么有这样的特点？气轮发电机：转速高，一般为一对极，min 3000r n =，考虑到转子受离心力的作用，为很好的固定励磁绕组，转子作成细而长的圆柱形，且为隐极式结构。

转子铁心一般由高机械强度和磁导率较高的合金钢锻成器与转轴做成一个整体，铁心上开槽，放同心式励磁绕组。

水轮发电机：n 低，2P 较多，直径大，扁平形，且为立式结构，为使转子结构和加工工艺简单，转子为凸极式，励磁绕组是集中绕组，套在磁极上，磁极的极靴行装有阻尼绕组。

6．6 为什么水轮发电机要用阻尼绕组，而汽轮发电机却可以不用？水轮发电机一般为凸极结构，为使转子产生异步转矩，即能异步起动，加阻尼绕组。

汽轮发电机一般为隐极结构，它起动时的原理与异步机相同，∴不必加起动绕组。

6．7 一台转枢式三相同步发电机，电枢以转速n 逆时针方向旋转，对称负载运行时，电枢反应磁动势对电枢的转速和转向如何？对定子的转速又是多少？对电枢的转速为n ，为定子的转速为0，方向为顺时针。

原因是：要想产生平均转矩，励磁磁势与电枢反应磁势必然相对静止，而现在励磁磁势不变。

∴电枢反应磁势对定子也是相对静止的，而转子逆时针转，∴它必须顺时针转，方能在空间静止。

电机学重点总结

知识点第一章：（以填空题、判断题、简答题为主）p13,p17,p30电机的定义（广义、侠义）电机的任务基本电磁定律（全电流定律、电磁感应定律、电磁力定律）铁磁材料特点，磁滞损耗、涡流损耗的产生机理、影响因素，产生条件磁路基本定律（磁路欧姆定律、磁路基尔霍夫第一/第二定律），定性分析交流磁路特点，磁化曲线分析（磁通与励磁电流的波形）变压器电动势产生原因与磁通之间的相位关系铁磁材料磁导率特点，磁饱和特性闭合磁路磁饱和时主磁通和励磁电流间的波形关系软硬磁材料区别，磁滞回线剩磁矫顽力磁导率铁耗，涡流损耗和磁滞损耗，产生原因及应对措施第二章：（以填空题、判断题、简答题为主）直流电机电枢绕组线圈感应电动势的交变性，直流电动势产生机理；直流电机电枢绕组虚槽数、换向片数、元件数、线圈数关系；第一节距、第二节距、合成节距、换向器节距含义；单叠绕组、单波绕组线圈绕制原则、支路数；电枢反应；感应电动势、电磁转矩的定义及计算；直流发电机、直流电动机的功率流；各种直流电机的特性曲线分析；直流电力拖动机组稳定运行条件；直流电动机的启动、调速与制动；直流电机转子线圈感应电动势的交变性及直流电动势产生机理空载磁场的产生原因及方向并励直流发电机自励条件及临界点电阻随转速的变化关系并励直流发电机，并励直流电动机等效电路及电磁功率计算直流电力传动系统稳定运行条件直流电机电枢反应定义，分类，产生条件及影响并励直流发电机和他励直流发电机外特性比较，拐弯现象解释第三章：（以填空题、判断题、简答题、计算大题为主）变压器的额定值定义；变压器的变比定义；变压器空载电流与励磁电流的关系；变压器的绕组折算方法、条件、折算前后物理量的对应关系；变压器等效电路图及各参数的含义；变压器参数测定（空载实验、短路实验）；标幺值的含义、各物理量的基值、标幺值的计算及相关物理量标幺值的等值关系；负载系数的含义；变压器电压变化率的计算；变压器效率的计算及其取最大值的条件；三相变压器的连接组判断；绕组连接法及磁路系统对空载电动势波形的影响；变压器并联运行的条件,并联时的容量计算；自偶变压器的容量；电压互感器、电流互感器的作用及其使用注意事项；变压器二次测额定电压定义变比计算变压器绕组折算后一二次侧感应电动势大小关系主磁通漏磁通区别和等效电路空载或短路实验测得损耗对应关系及参数求取并联运行理想条件和实际条件电压互感器电流互感器单项变压器外加电压与励磁电流波形关系连接组别判断3.49电压变化率，最大效率求解3.46并联变压器容量分配，最打输出容量计算3.52第四章：（以填空题、判断题、简答题为主）交流绕组感应电动势与励磁磁动势间时空变化规律；交流绕组槽距角、槽距电角、相带、极距、极相组的概念；单层绕组、双层绕组每相最大并联支路数；导体电动势、匝电动势、线圈电动势、线圈组电动势、相电动势的概念及计算；消弱谐波电动势的方法（短距绕组）；单相绕组磁动势、三相绕组基波合成磁动势性质；谐波磁动势的次数、转速；单相绕组通单相交流电，三相绕组通三相对称交流电产生的磁动势三相绕组基波磁动势转向与电流向序关系对称绕组消除3n次谐波短路绕组消除或削弱谐波时第一节距选择第五章：（以填空题、判断题、简答题、计算大题为主）异步电机的转子结构；同步转速、转差率的计算；异步电机的三种运行状态；异步电机额定值；异步电机工作原理；定子磁场和转子磁场相对静止关系；异步电机的绕组折算；转子绕组中感应电动势及电流的频率计算；异步电机的频率折算及其含义；异步电机的等效电路；异步电机的参数测定（空载实验、短路实现）；异步电机的功率流及相关功率之间的关系；异步电机的电磁功率计算（最大转矩、起动转矩）；异步电机电磁转矩的三种表达式；异步电机特性曲线分析；异步电机的启动特点；异步电机启动方法及相关计算；异步电机的制动及调速；异步电机定子磁场和转子磁场同步，转子和磁场异步异步电机三种运行状态及各种状态下功率流程异步电机铁耗的主要产生原因频率折算和绕组折算共同条件鼠笼型异步电机转子相数降压启动特点变频调速时保证磁通不变的方法异步电机功率流程，转子转速，转差率，转子频率，电磁转矩，效率，定子电流，Y三角形启动转矩或启动电流计算第六章：（以填空题、判断题、简答题、计算大题为主）同步电机的特点；同步转速的计算；同步电机的额定值；同步电机的运行原理；同步电机的电枢反应；隐极机、凸极机在磁路不饱和、饱和状态下的电磁关系（方程式、向量图）及相关计算；同步发电机的运行特性（空载特性、短路特性、零功率因数特性、外特性、调整特性）分析；保梯电抗、短路比的概念及对电机性能的影响；同步发电机的并联运行条件及方法；同步电机功率和转矩平衡方程；同步电机电磁功率的计算及含义；同步电机交轴电枢反应对机电能量转换的意义；同步电机静态稳定的条件；同步电机无功功率的调节和V形曲线分析；同步电动机无功调节及V性曲线；同步电动机的起动和调速；调相机的作用、机理和运行状态；步进电动机工作原理及步距角计算。

华中科技大学_电机学_第六章_同步电机(完美解析)概要

汽轮发电机完工后的定子
汽轮发电机转子加工
5
凸极同步电机
凸极同步电机的定子结构与隐极同步电机或异步电机的基本相同，所不同的只是转子结构。
凸极同步电机转子由磁极、励磁线圈、磁轭和阻尼绕组等部分构成。
6
凸极同步电机结构实物图
带阻尼绕组的凸极同步电机转子水轮发电机定子分段铁心
7
三、同步电机的励磁方式
21
双反应理论：
当处于任意位置且不计饱和时：
分解
I Fa
E Fad ad ad
E Faq aq aq
或
I
分解
I d Fad ad Ead
I q Faq aq Eaq
气隙合成磁场：
B
E E E E ad aq 0
U＝U Nφ，必须增加 If △AEF称为特性三角形，其中：
AE IX σ AF I f 为等效励磁电流
I 不变，特性三角形不变
33
四、外特性及电压调整率
n=nN、If=常数、cos =常数时， U= f (I) 的关系曲线称为外特性。电流 I 引起电压 U 变化的原因：定子漏阻抗压降影响电枢反应影响电压调整率：
34
五、同步发电机稳态参数的计算与测定方法
1. 由空载和零功率因数特性确定定子Xδ,Ifa(Ffa)
由空载与零功率因数特性两特性之间存在特性三角形的关系，确定Xσ, Ifa (Ffa)
IX σ Ffa
UN
磁路不饱和时， I X σ在线性段： 1）作直线OB； 2）过UN作直线平行于x轴，交零功率因素曲线于A'，取A'O'=AO 3）过O'作OB的平行线O'B'，三角形A' B' C'为所求的特性三角形。

电机学第6章三相异步电机的功率、转矩和运行性能

用化不大时，可以认为是常数。pFe+pad0可使以近似认为与磁密的平方成正比，因而习可近似认为与电压的平方成正比。故p'0 学与U12的关系曲线近似为一直线。供其延长线与纵轴交点即为机械损耗pmec。空载附加损耗相对较小，可仅以用其它试验将之与铁耗分离，也可根据统计值估计pad0，从而得到铁
习 TN为额定负载转矩
TN=PN/ΩN
供学 ③ 起动点：s=1 ，n=0，转子仅静止，Tem= Tst 。
sm
R2
R12 X1σ X 2σ 2
Tmax
4f1 R1
m1 pU12
R12
X1σ
X
2 σ
2
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起动转矩的几个重要结论
用 Tst
2πf1[(R1
pm1U 12 R2' R2' )2 ( X1σ
很低；
用
使 • 随着负载电流增大，输入电流中的有功分量也增大，功率因数逐渐升
高；
习 • 在额定功率附近，功率因数达到
最大值。
学
供 • 如果负载继续增大，则导致转子
漏电抗增大（漏电抗与频率成正比
仅），从而引起功率因数下降。
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五、效率特性
P2
用 P2 pcu1 pcu 2 pFe p pad
供学习使 Tem
Pem 1
m1 pU12
R2 s
2f1
R1
R2 s
2
X1σ
X
2 σ
2
仅 1. Tem与U12成正比。
2. f1↑→ Tem ↓。
3. 漏电抗Xk↑→ Tem↓。

电机学第四章交流电机绕组的基本理论

第四章交流电机绕组的基本理论
1. 三相交流绕组的结构；
2. 三相交流绕组产生的磁势分析；
3. 三相交流绕组产生的感应电势分析；是交流电机（感应电机和同步电机）的共同问题
4.1 交流绕组的基本要求
一、基本要求：
电气要求： 1、绕组产生的电动势（磁动势）接近正弦波 ---谐波分量少。 2、三相绕组的基波电动势对称 3、一定导体数下，产生尽可能大的基波电动势
从不过分消除基波和用铜考虑，应选尽可能接近于整距
• 均匀原则：每个极域内的槽数（线圈数）要相等，各相绕组在每个极域内所占的槽数应相等； • 对称原则：三相绕组的结构完全一样，但在电机的圆周空间互相错开120电角度。
•电势相加原则：线圈两个圈边的感应电势应该相加；线圈与线圈之间的连接也应符合这一原则。 • 如线圈的一个边在N极下，另一个应在S极下。
（2）、槽电动势的星形图
槽内导体感应电动势的相量图，亦称为槽电动势星形图。
600相带：如图
以A相位例，由于 q 3，故A相共有12个槽相带：每极下每相所占的区域。 A相带： 1、2、3线圈组（）与19、20、21（））
X相带：10、11、12 （
）与28、29、30（
将四个线圈组按照一定的规律连接，即可得到A相绕组。
二、相电动势和线电动势大小
交流绕组合成相电势:
E E E E
2 1 2 3 2 5
E 1 1 (
交流绕组线电势
星形
E 3 E 1
2 l1
) (
2
E 5 E 1
)
2
El E E
2 l5
3 E E
2 1 2 5
三角形

华中科技大学_电机学__第四章_交流电机绕组(完美解析)

将属于同一相的p个线圈组串、并联成一相绕组，并标记首尾端
◎ 并联支路数a：一相绕组中并联支路的个数，即因各个线圈组的感应电动势相等，可以采用串、并联方式将q个线圈组连接，形成a条并联支路。 ◎ 单层绕组每相最大并联支路数 amax = p
a=1
A1 A
X1
A2
X2 X
a=2
26
④ 画出三相绕组：
每极磁通 1
2

Bm1l
1 f 2
导体感应电动势
Ec1 2.22 f1
44
2. 线圈电动势与短距系数
线圈电动势有效值
y1 π E y1 N c Ec1 2 sin( ) 2
将一对极下属于同一相的某两个导体连接，构成一个线圈将一对极下属于同一相的q个线圈连接，构成一个线圈组

A1
X1
A2
X2
24
线圈组：每相绕组中，相邻的线圈串联在一起，称为一个线圈组。一个线圈组中的线圈个数为每极每相槽数q。线圈组线圈组
A1
X1
A2
X2
线圈
25
④ 构成一相绕组：
A相绕组整体右移120°得B相绕组，整体右移240 °得C相绕组
27
总结：单层叠绕组构造方法和步骤
画槽电动势星形图
分极分相:
将总槽数按极数均匀分开，N、S极相邻分布将每个极的槽数按三相均匀分开，三相在空间错开120°电角度
构成线圈和线圈组：
将一对极下属于同一相的某两个圈边连接，构成一个线圈将一对极下属于同一相的q个线圈连接，构成一个线圈组
构成一相绕组：
将属于同一相的2p个线圈组连成一相绕组，并标记首尾端根据并联支路数将线圈组串联、并联或串并联，均符合电势相加原则

电机学复习资料

电机学复习资料第一章基本电磁定律和磁路电机的基本工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律、磁路定律和电磁力定律等定律的基础上的，掌握这些基本定律，是研究电机基本理论的基础。

▲ 全电流定律全电流定律 ∑⎰=I Hdl l式中，当电流方向与积分路径方向符合右手螺旋关系时，电流取正号。

在电机和变压器的磁路计算中，上式可简化为∑∑=Ni Hl▲电磁感应定律①电磁感应定律 e=- dtd N dt d Φ-=ψ 式中，感应电动势方向与磁通方向应符合右手螺旋关系。

②变压器电动势磁场与导体间无相对运动，由于磁通的变化而感应的电势称为变压器电动势。

电机中的磁通Φ通常是随时间按正弦规律变化的，线圈中感应电动势的有效值为m fN E φ44.4=③运动电动势e=Blv④自感电动势 dt di Le L -= ⑤互感电动势 e M1=-dt di 2 e M2 =-dt di 1 ▲电磁力定律f=Bli▲磁路基本定律① 磁路欧姆定律Φ=A l Ni μ=mR F =Λm F 式中，F=Ni ——磁动势，单位为A ；R m =Al μ——磁阻，单位为H -1；Λm =lA R m μ=1——磁导，单位为H 。

② 磁路的基尔霍夫第一定律0=⎰sBds 上式表明，穿入（或穿出）任一封闭面的磁通等于零。

③ 磁路的基尔霍夫第二定律∑∑∑==m RHl F φ 上式表明，在磁路中，沿任何闭合磁路，磁动势的代数和等于次压降的代数和。

第二章直流电动机一、直流电机的磁路、电枢绕组和电枢反应▲磁场是电机中机电能量转换的媒介。

穿过气隙而同时与定、转子绕组交链的磁通为主磁通；仅交链一侧绕组的磁通为漏磁通。

直流电机空载时的气隙磁场是由励磁磁动势建立的。

空载时，主磁通Φ0与励磁磁动势F 0的关系曲线Φ0=f （F 0）为电机的磁化曲线。

从磁化曲线可以看出电机的饱和程度，饱和程度对电机的性能有很大的影响。

▲ 电机的磁化曲线仅和电机的几何尺寸及所用的材料有关，而与电机的励磁方式无关。

电机学知识点

3.直流电机由定子和转子两大部分组成，定子部分包括主磁极、机座、换向极、电刷装置、端盖等。转子部分包括转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器等。定子的作用是建立主磁场和进行机械固定。转子的作用是产生电动势，流过电流，产生电磁转矩。
4.直流电机的额定值
电机的额定值是电机长期运行时允许的各物理量的值。直流电机的额定值主要有额定功率、额定电压、额定电流、额定转速等。 •额定功率PN(kW)：额定运行状态下电机的输出功率。 •额定电压UN(V) ：额定运行状态下电机出线端的平均电压。
1）电枢绕组的节距
第一节距y1：每个元件的两个元件边在电枢表面的跨距，用虚槽数计算。
y1

Qu 2p

整数
式中： —小于1的分数。
第二节距y2：相串联的两个元件中，第一个元件的下层边与第二个元件的上层边在电枢表面上所跨的距离，用虚槽
数计算。
合成节距y：相串联的两个元件对应边在电枢表面上所跨
电机学
第一篇变压器第二篇直流电机第三篇交流电机的绕组电动势和磁动势第四篇同步电机第五篇异步电机
第一章变压器的用途、分类与结构
1.变压器的基本作用原理
变压器是根据__电__磁__感__应___原理，将一种电压等级的交流电能变换为同频率的另一种电压等级的的交流电能的静止电机。
2.变压器的主要额定值
第二章变压器的运行分析
1.变压器的磁场
为了便于研究，根据变压器内部磁场的实际分布和所起作用的不同，通常把磁通分为___主__磁__通___和_漏__磁__通____。
主磁通的性质和作用：主磁通沿铁心闭合，其磁路是一种非线性磁路，m与I0 呈非线性关系，主磁通在一、二次绕组中分别感应电势E1和E2，将电磁功率从一次绕组传递到二次绕组，起__传__递__能__量_______的作用。