电机学总结.doc
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一、电机学共同问题
1. 空载、负载磁场、漏磁场的产生: 直流电机、变压器、异步电机、同步电机空载时的主磁场各是由什么产生的? 直流电机、变压器、异步电机、同步电机负载时的合成磁场各是由什么产生的? 漏磁场是如何产生的?何时有?何时无?
2. 磁势平衡方程、电枢反应问题 变压器、异步电机中,磁势平衡方程说明了什么? 直流电机、同步电机中,电枢反应的物理意义是是什么? 磁势平衡和电枢反应有何联系?
3. 数学模型问题: I. 直流电机: u = E + I ×ra (+ 2∆U b )(电动) E = u + I ×ra (+ 2∆U b )(发电)
E = C E Φ n C E = PN a /60/a T E = C M Φ I a C M = PN a /2π/a
其中N a 上总导体数
II. 变压器: 折算前1
1
1
1
2222120121022/m L
U E I Z
U E I Z I I k I E kE E I Z
U I Z ⎧=-+⎪=-⎪⎪+=⎪⎨=⎪⎪-=⎪
⎪=⎩&&&&&&&&&&&&&&& 折算后
1111
2222012121022'''''''''m L
U E I Z U E I Z I I I E E E I Z
U I Z ⎧=-+⎪=-⎪⎪=+⎪⎨=⎪⎪-=⎪⎪=⎩&&&&&&&&&&&&&&&
III. 异步电机:f 折算后()1
1
11
2222σ012121m m //i e U E I Z
E I R s jX I I I k E k E E I Z ⎧=-+⎪=+⎪⎪=+⎨⎪=⎪⎪=-⎩
&&&&&
&&&&&&& w 折算后()1
1
11
2
222σ102
12
10m
/j U E I Z
E I R s X I I I E E E I Z ⎧=-+⎪''''=+⎪⎪'=-⎨⎪'=⎪⎪=-⎩&&&&&
&&&
&&
&&
未折算时 ()1111
22222201212221m m , , s s s s s e s U E I Z E I R jX X sX F F F E k E E sE E I Z σσσ
⎧=-+⎪=+=⎪⎪=+⎨⎪==⎪⎪=-⎩
&&&
&&
r
r r &&
&&
IV . 同步电机:0()a d ad q aq
a d d q q
E U I R jX jI X jI X U IR jI X jI X σ=++++=+++&&&&&&&&&(凸极机、双反应理论)
0()a a
a
t
E U I R jX jIX U
IR jIX σ=+++=++&&&&&&&(隐极机)
4. 等效电路:
I. 直流电动机:
II. 变压器:
III.异步动机:
IV. 同步发电机:
隐极机
5.相量图及其绘制
I.直流电机:
(无)
II.变压器:
6.异步电机:
IV.同步电机
隐极机(不计饱和)
共同的概念 直流电机独有 交流电机独有
单层、双层绕组 叠绕组、波绕组 y 1、y 2、y
短距、长距、整距 集中、分布
换向器节距y k 电刷 电刷移位 几何中性线 物理中性线 绕组系数:111N y q k k k = 短距系数:1
1sin
90y y k τ=︒
分布系数:1
11
sin 2sin 2
q q k q αα=
分数槽绕组
单一闭合回路 并联支路对数a 三相星形、三角形 并联支路数a 主磁场、漏磁场、励磁磁场
圆形旋磁: 椭圆旋磁: 脉振磁场: 磁场旋转速度:60f
n p
=
直流电动势:
60E a E E C n pN C a
=Φ=
(N a 为电枢总导体数、a 为并联支路对数)
交流电动势: 14.44N E fNk =Φ
(N 为每相串联匝数)
直流磁动势:
()/a a a a
F x Ax A N i D π==
(无移刷时的情况。x 以磁极中心为起点,A 为电负荷)
2
aq F A
τ=
()
2aq ad F A b F Ab ββτ⎧
=-⎪⎨
⎪=⎩
(移刷β 电角度时)
交流磁动势:
110.9
N Nk I
F p ϕ= (单相脉振幅值,N 为每相串联匝数,I 为相电流有效值)
11 1.35
N Nk I
F p
= (三相旋转磁动势幅值)
7. 电磁转矩(功率)
I.
直流电机: /2em M a
M a T C I C pN a
π=Φ=
II. 变压器: 1122N N N N N S U I U I ==
(单相)
11N N N S I
(三相)
III. 异步电机:
11cos N N N N N P I U ϕ 22
12
em R P m I s
''= 2cu em p sP = (1)mec em P s P =-
1
mec em em m P P T ==
ΩΩ
2
21122
2111
122[()()]em
em R m pU P s
T R f R X X s
σσπ'=
='Ω'+++
(忽略激磁支路而得)
最大电磁转矩发生的位置为:2222
112
(
)()m
R R X X s σσ''=++,即在忽略激磁支路后,当等效电路中的转子电阻值R ’2/s m 等于电路的其余元件的阻抗之和时,异步电机电磁转矩达到最大值。 IV .同步电机:
201111
sin ()sin 22em d q d
mE U mU P X X X θθ=+-
(凸极机)