电机原理与拖动复习提纲

试题类型一、填空题二、单项选择题三、简答画图题四、计算题第1章绪论一、基本物理量1．按电机供电电源的不同，可以分为直流电机和交流电机两大类。

2．把穿过某一截面S 的磁力线根数被称为磁通量 。

在均匀磁场中，把单位面积内的磁通量称为磁通密度B。

磁场强度H是用来计算导磁材料中的磁场引入的物理量。

☆理解B和H的关系和物理意义。

3．非导磁材料，比如：铜、橡胶和空气等，具有与真空相近的导磁率，因此在这些材料中，磁场强度H与磁通密度B的关系是线性的。

在导磁材料中，磁场强度H与磁通密度B的关系不是线性的。

4．磁通与电压之间存在如下关系：1）如果在闭合磁路中磁通随时间而变化，那么将在线圈中感应出电动势；2）感应电动势的大小与磁通的变化率成正比。

5．电机作为一种机电能量转换装置能够将电能转换为机械能，也能将机械能转换为电能。

由于机械系统和电气系统是两种不同的系统，其能量转换必须有一个中间媒介，这个任务就是由气隙构成的耦合磁场来完成的。

6.铁心中的磁滞损耗和涡流损耗之和为铁心损耗。

二、磁路的基本定律1．安培环路定理（或称全电流定理）在磁路中沿任一闭合路径L ，磁场强度H 的线积分等于该闭和回路所包围的总电流即：⎰∑=⋅li dL H电流的参数方向与闭合路径方向符合右手螺旋关系取正号，反之为负.若沿长度L 。

磁路强度H 处处相等，且闭和回路所包围的总电流是由通过I 的N 匝线圈提供，则上式可写成：HL=Ni2．磁路的欧姆定律若铁心上绕有通有电流I 的N 匝线圈，铁心的截面积为A ，磁路的平均长度为L ，材料的导磁率为μ，不计漏磁通，且各截面上的磁通密度为平均并垂直于各截面则：⎰=⋅=ΦBA dA BLA L BHl Ni μμΦ===m R FA L Ni ==Φ∴μm R F Φ=∴ A l R m μ=上式m R F Φ=称为磁路的欧姆定律，与电路欧姆定律形式上相似。

注：磁阻Rm 与电阻R 对应，两者的计算公式相似，但铁磁材料的磁导率μ不是常数，所以Rm 不是常数。

第2章 电力拖动系统动力学1．电力拖动系统一般由电动机、生产机械的传动机构、工作机构、控制设备和电源组成，通常又把传动机构和工作机构称为电动机的机械负载。

☆2．电力拖动运动方程的实用形式为由电动机的电磁转矩T e与生产机械的负载转矩T L 的关系：1）当T e = T L 时， d n /d t = 0，表示电动机以恒定转速旋转或静止不动，电力拖动系统的这种运动状态被称为静态或稳态； 2）若T e ＞T L 时， d n /d t ＞0，系统处于加速状态； 3）若T e ＜T L 时， d n /d t ＜0，系统处于减速状态。

也就是一旦 d n /d t ≠ 0 ，则转速将发生变化，我们把这种运动状态称为动态或过渡状态。

3．生产机械的负载转矩特性：☆4．会用机械特性图分析电力拖动系统是否稳定运行，以及工作点的变化轨迹。

第3章 直流电机原理1．直流电动机主要由定子、转子、电刷装置、端盖、轴承、通风冷却系统等部件组成。

定子由机座、主磁极、换向极、电刷装置等组成。

转子（又称电枢）由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成。

☆直流电机铭牌数据的意义tn GD T T d d 3752L e =-2．直流电机的绕组：单叠绕组、单波绕组。

3．极距、绕组的节距（第一节距）的概念和关系。

☆4．单叠绕组把每个主磁极下的元件串联成一条支路，因此其主要特点是绕组的并联支路对数a等于极对数p。

单波绕组把同一主磁极下的元件串联成一条支路。

5.直流电机的励磁方式：☆并励、串励如何改变电动机的转向。

☆6.直流电机的电枢电压方程和电动势：直流电机电磁转矩7. 直流电动机功率方程ΦnCEea=aTeΦICT=pPPppppPppPPP∑∆+=+∆+∆+∆+∆=+∆+∆=+=22addmFeCuemCuaCufaf1aaaIREUa+=8. 他励直流电动机的机械特性☆9. 人为机械特性☆（1）改变电枢电压一组平行曲线 （2）减小每极气隙磁通特性曲线倾斜度增加，电动机的转速较原来有所提高，整个特性曲线均在固有机械特性之上（3）电枢回路串接电阻 n 0=Const ；R 越大，曲线越倾斜e0e2T e a e a e a a a )(T n T ΦC C R R ΦC U ΦC R R I U n β-=+-=+-=10.直流电动机励磁回路连接可靠，绝不能断开一旦励磁电流I f = 0，则电机主磁通将迅速下降至剩磁磁通，若此时电动机负载较轻，电动机的转速将迅速上升，造成“飞车”；若电动机的负载为重载，则电动机的电磁转矩将小于负载转矩，使电机转速减小，但电枢电流将飞速增大，超过电动机允许的最大电流值，引起电枢绕组因大电流过热而烧毁。

☆典型例题：P58 例题3-9第4章他励直流电动机的运行1.他励直流电动机的启动☆☆为什么启动电流很大。

（1）电枢回路串电阻启动（2）减压起动2.他励直他励直流电动机的调速调速范围、静差率、平滑性 （1）串电阻调速 eTΦC C R R ΦC U n 2NT e a N e N +-=特点：1）实现简单，操作方便；2）低速时机械特性变软，静差率增大，相对稳定性变差；3）只能在基速以下调速，因而调速范围较小，一般D ≤2；4）由于电阻是分级切除的，所以只能实现有级调速，平滑性差；5）由于串接电阻上要消耗电功率，因而经济性较差，而且转速越低，能耗越大。

（2）调电压调速特点是：1）由于调压电源可连续平滑调节，所以拖动系统可实现无级调速；2）调速前后机械特性硬度不变，因而相对稳定性较好；3）在基速以下调速，调速范围较宽，D可达10~20；4）调速过程中能量损耗较少，因此调速经济性较好；5）需要一套可控的直流电源。

（3）弱磁调速特点：1）由于励磁电流I f<< I a，因而控制方便，能量损耗小；2）可连续调节电阻值，以实现无级调速；3）在基速以上调速，由于受电机机械强度和换向火花的限制，转速不能太高，一般约为（~）n N，特殊设计的弱磁调速电动机，最高转速为（3~4）n N，因而调速范围窄。

3.他励直流电动机的制动☆常用的电气制动方法有能耗制动、反接制动、回馈制动三种。

（1）能耗制动A 能耗制动过程B能耗制动运行状态(2)反接制动A电枢反接制动eNTNeeba TΦCΦCRRn+-=aNeeba IΦCRRn+-=aNNebRIUR-≥λ2UB 倒拉反接制动(3)回馈制动 A 正向回馈制动e2NT e rba N e N T ΦC C R R ΦC U n +--=e2NT e rba N e N T ΦC C R R ΦC U n +-=NNrb 2I U R λ≥在调压调速系统中，电压降低的幅度稍大时，会出现电动机经过第二象限的减速过程电动车下坡时，将出现正向回馈制动运行B 反向回馈制动运行反接电源电压，带位能性负载。

6 他励直流电动机的四象限运行☆典型例题：P73 例题4-2（他励直流电动机 电动运行） P88 例题4-7（他励直流电动机 制动） P55例题3-7（并励直流电动机）提示：不一定按课本例题方法，关键是利用机械特性方程式求解：eT ΦC C R R ΦC U n 2NT e a N e N +-=第5章 变压器1．变压器的基本原理与结构 变压器的主要组成是铁心和绕组☆2.变压器的额定参数额定电压U 1N 和U 2N 额定电流I 1N 和I 2N 额定容量 S N 变比k 注意：变比k 是相电压之比。

单相变压器 三相变压器3. 一次、二次绕组感应电动势☆1m E 4.44f N Φ=k N N E E U U ===2121211N1N 2N 2N N I U I U S ==N11N N 2N 2N 33I U I U S ==m212m111 4.44 j 4.44 j ΦN f EΦN f E -=-=4. 变压器负载时的基本方程式和等效电路☆5. 绕组折算和“T”型等效电路☆将变压器二次绕组折算到一次绕组时，电动势和电压的折算值等于实际值乘以电压比k ，电流的折算值等于实际值除以k ，而电阻、漏电抗及阻抗的折算值等于实际值乘以 k 2。

这样，二次绕组经过折算后，变压器的基本方程式变为⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫==-=-=+-=+=L 2221f 0122221111221101Z I U kE E Z I E Z I E U Z I E U I N I N I N ⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫''=''=-=''-'='+-='+=L 2221f0122221111210Z I U E E Z I E Z I E U Z I E U I I I分析变压器内部的电磁关系可采用三种方法：基本方程式、☆等效电路和相量图。

☆6. 变压器的参数测定(1) 空载试验调压器TC加上工频的正弦交流电源，调节调压器的输出电压使其等于额定电压U1N，然后测量U1、I0、U20及空载损耗P0☆由于空载电流I0很小，绕组损耗I02R很小，所以认为变压器空载时的输入功率P 0 完全用来平衡变压器的铁心损耗，即 P 0 ≈ Δp Fe 。

励磁阻抗 励磁电阻励磁电抗电压比(2)短路试验短路试验时， 用调压器TC 使一次侧电流从零升到额定电流 I 1N ，分别测量其短路电压 U sh 、短路电流 I sh 和短路损耗P sh ，并记录试验时的室温θ（℃）。

由于短路试验时外加电压很低，主磁通很小， 所以铁耗和励磁电流均可忽略不计，这时输入的功率（短路损耗）P sh 可认为完全消耗在绕组的电阻损耗上，即 P sh ≈Δp Cu 。

由简化等效电路，根据测量结果，取 I sh ＝ I 1N 时的数据计算室温下的短路参数。

短路阻抗 短路电阻010f I U Z Z =≈2020Fe f I P I p R ≈∆=201U U k ≈2f 2f f R Z X -=1Nsh sh sh sh I U I U Z == 21Nsh2sh Cu sh I P I p R ≈∆=短路电抗☆8.三相变压器绕组的联结法☆9.三相变压器联结组的判断方法☆10. 三相变压器的并联运行2sh2shshRZX-=变压器并联运行时有很多的优点：☆1）提高供电的可靠性。

2）提高运行的经济性。

3）可以减小总的备用容量。

变压器并联运行的理想情况是：☆☆1）空载时并联运行的各台变压器之间没有环流；2）负载运行时，各台变压器所分担的负载电流按其容量的大小成比例分配，使各台变压器能同时达到满载状态，使并联运行的各台变压器的容量得到充分利用；3）负载运行时，各台变压器二次侧电流同相位，这样当总的负载电流一定时，各台变压器所分担的电流最小；如果各台变压器的二次侧电流一定，则承担的负载电流最大。