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。

i表示；

产生主磁通所需要的电流称为励磁电流，用

m

2

1

21N N

E E =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。

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。

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。 对于电力变压器，由于其一次侧绕组漏阻抗压降很小，负载时仍有

m 111fN 44.4E U φ=≈，故变压器负载运行时铁芯中与1E 相对应的主磁通•

m φ近似等

于空载时的主磁通，从而产生•

m φ的合成磁动势与空载磁动势近似相等，即

m 021F F F F ==+

m 1012211I N I N I N I N •

•••==+

变压器空载运行时的电压平衡方程

σσ110110111011Z I E I jX R I E U •

•

•

•

•

•

+-=++-=

折算仅仅是研究变压器的一种方法，它不应该改变变压器的电磁关系。因此折算前后变压器的磁动势，功率，损耗等都必须保持不变

当二次侧各量折算到一次侧时，凡单位为伏特的各物理量（电动势，电压等）的折算值等于其原来值乘k ；凡单位为欧姆的各物理量（电阻，阻抗等）折算值等于其原来值乘2k ；电流的折算值等于其原来的数值除以k

变压器基本方程组（必记）

变压器空载实验图

等效电路如下

变压器运行特性；外特性和效率特性，电压变化率及效率定义，变压器外特性和效率特性，影响变压器二次端电压及效率的因素

%

100P P 1

2

⨯=η

表征变压器运行性能的主要指标有两个: （1）外特性； （2）效率特性；

即电源电压和负载功率因数保持不变时， 二次侧输出电压和效率与负载电流的关系：

条件下

由于变压器一、二次侧绕组都有漏阻抗，当有负载电流流过时必然在这些漏阻抗上产生电压降，二次端电压将随负载的变化而变化。 电压变化率△u ％是指二次端电压将随负载变化的大小。 电压变化率表明了变压器运行时副边电压的稳定性。

变压器运行时，输出的有功功率与输入的有功功率的百分比称为变压器的效率。

感性负载 纯电阻负载 容性负载

效率表明了运行的经济性。

影响△U ％的因素 一是负载系数； 二是短路参数；

三是负载功率因数；

5.三相变压器绕组的连接方式、三相变压器连接组别的定义，三相变压器的标准连接组别，用相量图判断连接组别。

三相变压器绕组的连接方式主要是星形连接和三角形连接

一次绕组为星形联结时，用Y 表示； 二次绕组为星形联结时，用y 表示；

一次绕组为三角形联结时，用D 表示； 二次绕组为三角形联结时，用d 表示；

6.变压器并联运行条件。 理想并联运行的条件

（1）各变压器一、二次侧额定电压分别相等（变比相等）； （2）各变压器的连接组别必须相同；

（3）各变压器的短路阻抗标幺值要相等，阻抗角要相同。这决定负载合理分配 三个条件中，条件（2）必须严格满足， 条件（1）、（3）允许有一定误差。

交流电机绕组与磁动势

1）交流绕组电动势公式、三相对称绕组的基本知识及构成原理，

t ωαsin E 2lvsin B blv e '

1m 1===

%100⨯-=

s

s n n

n s

2）产生圆形旋转磁动势的条件

交流绕组的功能是产生感应电动势，产生感应电动势，产生磁动势和进行能量转换，为使其效率高，对交流绕组的要求是：

①在一定的导体数下，获得较大的基波电动势和基波磁动势； ②三相绕组的基波电动势和磁动势必须对称，即三相大小相等，相位互差120°，并且三相的阻抗也要相等；

③电动势和磁动势的波形尽可能接近正弦波形，幅值要大，谐波分量要小； ④绕组用铜量少，铜耗要小，工艺简单，便于安装检修，绝缘要可靠，机械强度高，散热条件要好；

3）三相绕组基波合成磁动势性质

三相对称绕组通入三相对称交流电流，产生合成基波磁动势为圆形磁动势。

三相异步电动机

三相异步电动机工作基本原理及基本结构和额负值、异步的含义、转差率的定义、计算转差率或由转差率求转速

三相异步电机的工作原理:三相对称绕组通往三相对称电流产生圆形旋转磁场。转子导体切割旋转磁场产生感应电动势和电流。转子电流与磁场相互作用产生电磁力，并形成电磁转矩，驱动电动机旋转，将电能转化为机械能。

异步电动机的转速总是低于同步转速，即两种转速之间总是存在差异，因此称为异步电动机

转差n ∆与同步转速s n 的比值称为转差率

2）铭牌上的主要额定值、异步

电动机额定功率定义