电机学复习大纲(第四版)

《电机学》复习大纲
第一篇 变压器
1. 单相、三相变压器的额定数据。

注意三相额定电压、电流均为线值，与绕组联结有关。

2. 变压器的基本工作原理。

各物理量正方向的规定，主磁通与漏磁通、空载与负载、主磁通感应电动势与漏磁通感应电动势、电流与对应电抗的乘积代替感应电动势、几个电抗的大小与哪些物理量有关，是否为常数。

3. 变比的概念：一、二次侧相电压之比；磁动势平衡关系式推导一、二次侧电流的关系，用于解释副边电流增大时原边电流跟着增大的现象。

4. 变压器的等效电路、方程式（空载、负载）、相量图及功率关系（功率流图），空载与负载时功率因数的大小。

折合算法的原则：保持二次侧磁动势不变，功率不变。

掌握参数的折算关系（副边往原边折算）：电压及电动势的折算值乘K ，电流的折算值除K ，阻抗的折算值乘K 2，功率不折算（原边往副边折算同样掌握）。

5. 运用公式m m X I fN E U 0111444≈Φ≈≈.分析问题。

l s fN N X m m μπω21212=Λ=
6. 单相、三相变压器的励磁电流波形在磁路饱和与不饱和两种情况下对主磁通或电动势波形的影响。

注意：在电机学中如不作任何说明均需考虑饱和。

三相变压器可从电路系统和磁路系统进行分析，即Y 接法不能流通三次谐波电流，而D 接法可以；心式变压器不能流通三次谐波磁通，而组式变压器可以。

结论：Y/y 接法不能用于组式变压器，只要有一方接成D 接法则对运行有利。

7. 掌握标幺值的的计算，关键是基值的选取，基值为对应参数的额定值。

8. 变压器的参数测定，即短路试验和空载试验，分别在哪侧做，空载损耗主要为铁耗及短路损耗主要为铜耗的理解，掌握由试验得到各参数的计算方法。

注意：如果为三相变压器，试验所测电压、电流及功率分别为线电压、线电流和三相总功率，应先计算得到对应相值，接下来即可计算得到各相参数。

9. 短路电压与短路阻抗的概念及关系，K K Z U =，短路阻抗大好还是小好（从限制短路电流和电压稳定两个方面综合考虑）。

10. 变压器的运行性能：电压调整率（外特性）和效率。

电压调整率计算，与供电稳定的关系，)sin cos (22ϕϕβK K X R U +=∆，负载系数21I I ==β，不同负载对电压调整率的影响；效率的计算，铁耗等于铜耗，即KN
m p p 0=β时效率最大。

11. 三相变压器联结组号的判别—时钟法，掌握用相量图由电路连接图判别联结组号及由联结组号画出相量图。

12. 变压器并联运行的条件：联结组号相同、变比相等、短路阻抗标幺值相等。

并联运行变压器的负载分配：并联运行的各台变压器的负载系数与短路阻抗标幺值成反比。

第二篇 直流电机
1. 直流发电机和电动机的工作原理，运行可逆，两种状态下电磁转矩的性质，E a 与I a 的关系；掌握运行状态的判别方法；电机的励磁方式；会用左手定则判定电机的电磁力或电磁转矩的方向及右手定则判定电机感应电动势或电枢电流的方向。

2．直流电机中换向器及电刷的作用，电枢绕组中的电流及电动势性质，电刷两端呢？电刷的放置位置（实际、简化画法）。

3. 叠绕组与波绕组的特点、应用场合及区别。

某组电刷故障或某个元件断线对电机支路电流和电动势的影响。

4. 几何中性线、物理中性线及磁极轴线的概念，直轴、交轴及电枢反应的概念，电刷的放置位置对电枢反应性质的影响，会判定电动机或发电机电刷偏离几何中性线时电枢反应的性质和作用；掌握主磁极的磁密的波形，电枢磁动势和磁密的波形。

5. 直流并励发电机的自励条件，学会用建压曲线和场阻线分析电机的自励过程及不能自励的原因和解决办法。

6. 直流发电机的外特性，并励和他励两种励磁方式哪种外特性更硬，为什么？
7. 不同励磁方式的直流电动机工作特性，串励电机轻载或空载易飞车，励磁故障对电机的影响，直流电机的起动方法及目的，如何改变电动机的转向。

8. 直流电机的功率流图及电磁功率的计算，a a M I E P =。

9. 直流电机的几个基本方程：
（1）电压平衡方程式：a a a R I E U +=（电动机）；a a a R I U E +=（发电机）
（2）转矩平衡方程式：20T T T +=（电动机）；T T T +=01（发电机）
（3）功率平衡方程式：20P p P M +=（电动机）；M P p P +=01（电动机）；
（4）励磁回路方程式：f f f R U I /=
（5）感应电动势及电磁转矩的计算式：n C E e a Φ=，a t I C T Φ=，e t C C 559.=
（6）转矩与功率的关系：Ω=x x T P ，x
x x n P T 559.=，注意单位：功率为w ，转速为r/min 。

学会用以上方程分析有关直流电机的思考题和计算题。

第三篇 交流电机的绕组电动势和磁动势
1. 交流电机采用的绕组：双层、分布、短距、Y 接法，目的为削弱高次谐波感应电动势和磁动势，而对基波的削弱很少。

2. 掌握基本概念：电角度与机械角度、槽距角α、每极每相槽数q 、相带、线圈组、节距y 1、同步速n 1。

3. 基波和谐波每相电动势的计算：1111444Φ=dp k fN E .φ，ννφννΦ=dp k fN E 144
4.。

其中，1N 为每相串联匝数，双层绕组a
pqN N k 21=
；1dp k 和νdp k 分别为基波和谐波绕组因数，111p d dp k k k =，νννp d dp k k k =。

4. 掌握不同情况的磁动势波形及特点：线圈通入直流电流，线圈通入交流电流，三相对称绕组通入三相对称交流电。

5. 双层短距绕组单相基波磁动势（以A 相为例）及三相合成基波磁动势的数学表达式：单相αωφcos cos t F f K 11=，三相)cos(t F f K ωα-=1123，其中p
Ik N F dp K 11190.=为基波磁动势的最大振幅，注意I 为相电流，1N 为每相串联匝数。

6. 掌握时轴和相轴的概念，掌握脉振磁动势和旋转磁动势的特点，特别是最大振幅的位置，学会用解析法分析如何由脉振磁动势得到合成磁动势。

7. 圆形旋转磁动势和椭圆形旋转磁动势产生的条件和特点，圆形旋转磁场转速方向（即同步速）的及计算公式，如何改变其转速方向：转速方向与电流相序有关。

8. 如何选择短距削弱高次谐波电动势和磁动势：若要削弱ν次谐波，选择ν
ντ11-==
y y 。

第四篇 异步电机 1. 掌握异步电动机的基本工作原理、额定数据、同步速及转差率的概念，如何由电机额定转速求解转差率和极对数，掌握异步电机的三种工作状态（发电机、电动机、电磁制动）的判别方法：根据转差率的大小判别。

2. 同容量的异步电动机的励磁电流为何比变压器的大，转子频率与定子频率的关系，定转子感应电动势的计算。

3. 异步电动机励磁磁动势、定子磁动势、转子磁动势的特点（幅值、转速、转向、幅值位置）及关系；绕组折算和频率折算；正常运行时的等效电路、基本方程式、等效电路各参数的物理意义，功率因数的计算及相关因素，等效电路中每个电阻所代表的功率，电磁功率、转子铜耗及总机械功率三者的关系。