电机学期末复习总结.docx

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1、电机学期末复习总结电机学期末复习材料 电机学期末复习材料 第三篇 交流电机理论的共同问题 1、同步电机的结构： 定子三相对称绕组，通入三相对称电流，产生一个旋转磁场。 转子直流励磁，是一个恒稳磁极。 极对数p与转速n之间的关系是固定的，为概念：一个磁极在空间所跨过的距离，用t来表示。 公式：t=pD2p=z 2p数：6、线圈电势与节距因数： 节距因yyky=cos(1-1)90=sin1901tt物理意义：表示了短距线圈电势的减少程度。 f=pn1 602、异步电机的结构： 定子三相对称绕组，通入三相对称电流，产生一个旋转磁场。 转子三相对称短路绕组，产生一个旋磁磁通。 3、电角度与机械角度：

2、 电角度：磁场所经历的角度称为电角度。 机械角度：转子在空间所经历的几何角度称为机械角度。 电角度=p机械角度 4、感应电势： 感应电势的频率：f=a21 分布因数：kq=aqsin2sinq物理意义：表示了分布绕组电势的减少程度。 绕组因数：kw=kykq 合成电势：E=4.44fNfmkw 槽距角：a=p360电角度 zz 2pm每极每相的槽数：q=一台三相同步发电机，f=50Hz，n=1000r/min，定子铁芯长l=40.5cm，定子铁芯内径D=270cm，pn1 60定子槽数z=72，y1=10槽，每相串联匝数N=144，磁通密度的空间分布波的表示式为B=7660sinxGs。试求：

3、绕组因数kw；每相感应电势的有效值。 - 1 - 感应电势的最大值：Em=Bmlv=pffm 每根导体感应电势的有效值：Ed=Em2=p2ffm=2.22ffm 5、极距： 电机学期末复习材料 7、消弱谐波电势的方法： 采用不均匀气隙，以改善气隙中磁场分布情况。 采用短距绕组。 采用分布绕组。 8、双层绕组与单层绕组： 双层绕组：指沿槽深方向有上、下两层线圈边的绕组。 单层绕组：指沿槽深方向只有一层线圈边的绕组。 9、画某相叠绕组展开图的一般步骤： 计算出槽距角、槽距 画出电势星图 画出某相叠绕组展开图 有一双层三相短距绕组，z=24，10、单相绕组的磁势： Ffcosxcoswt=11Ffc

4、os(x-wt)+Ffcos(x+wt)22单相磁势的特点是：磁势轴线在空间固定不动，而各点磁势的大小则随时间在变化，因此称为脉动磁势。 单相绕组所产生的脉动磁势可以分解成基波和一系列谐波，基波磁势的振幅为： Ff=0.9INkw p11、一个在空间按正弦律分布，且振幅随时间作正弦变化的脉动磁势，可以分解为两个以相同速率但向相反方向旋转的圆形旋转磁势。圆形旋转磁势的幅值为原有脉动磁势幅值的一半，圆形旋转磁势的转速为52p=4，y1=t。分别画出支路数6a=1和a=2的A相叠绕组展开图；算出绕组因数。 - 2 - n1=60f。当脉动磁势为最大值时，两个p旋转磁势正好转到相互重合的位置。 12、

5、三相绕组的磁势 电机学期末复习材料 fa(x,t)=Ffcosxcoswtfb(x,t)=Ffcos(x-120)cos(wt-120)fc(x,t)=Ffcos(x-240)cos(wt-240)应用三角恒等式写成： 主磁通：由定、转子绕组磁势所共同激励，并同时与定、转子绕组相匝链的磁通。 漏磁通：单独由定子绕组或者转子绕组磁势所激励，并分别与定子绕组或转子绕组相匝链的磁通。 11有一台三相同步发电机，f(x,t)=Fcos(x-wt)+Fcos(x+wt)aff22PN=6000kW，UN=6.3kV，11fb(x,t)=Ffcos(x-vt)+cos(x+wt-240)22cosjN=0

6、.8，2p=2，U接法，z=3611fc(x,t)=2Ffcos(x-wt)+2cos(x+wt-120)槽，N=72匝，q=6，y=15槽，1所以合成磁势： f=50Hz，I=IN。试求： 一相绕组所产生的基波磁势幅值； 三相绕组所产生的合成磁势的基波幅值及其转速。 有一台三相交流电机，2p=4，定子为双层叠绕组，z=36，y1=3f(x,t)=Ffcos(x-wt) 2当三相对称电流流过三相对称绕组时，三相合成的基波磁势是一个圆形旋转磁势。它主要特点是： 旋转磁势的转速为n1=60f，我们称基p波旋转磁势的转速n1为同步转速； 旋转磁势的轴线总是与电流达到最大值的那一相绕组的中心线相重合；

7、 旋转磁势的转向总是从超前电流的相转向滞后电流的相，因而只要改变电流的相序便可以改变磁势的旋转方向； 三相旋转磁势的幅值为单相脉动磁势最大幅值的3/2倍，其中1/2是由每相的脉动磁势分解为两个旋转磁势得来，3则是由三相相加而得到的。 13、主磁通与漏磁通： 7t，9每相串联匝数N=96，今在绕组中通入频率为50Hz、有效值为35A的对称三相电流，计算基波旋转磁势的幅值。 - 3 - 电机学期末复习材料 第四篇 感应电机 1、感应电机工作原理： 定子绕组所产生的旋转磁场，以转差率切割转子导体，于是在转子导体中感应电势，产生电流，转子导体中的电流与旋转磁场相作用而产生电磁转矩，使转子旋转。 2、“

8、感应”的含义： 必须异步，nn1，才能产生感应电势e2，有了感应电势，就能感生三相短路电流i2d， 空载Dn0 s0 e20f20nn1 4、感应电机的三种工作状态： 电动机运行 发电机运行 制动运行 0nn1 n1 0s1 s0 v这是形成旋磁F2。 3、转差率： 转差率是感应电机的一个基本变量，它表示了感应电机的各种不同运行情况。 5、感应电机的基本结构： 定子又称定子铁芯，由三相绕组组成，是一个机座。 转子又称转子铁芯，由三相短路绕组组成，是一个转轴。转子的结构分为： a.笼型转子：优点：转子结构简单，既无集电环又无绝缘，既省材料又制造方便，是一种经济耐用的电机，工业上应用广泛。 b.绕

9、线转子：可以通过集电环及电刷在转子回路中引s=Dnn1-n= n1n1在正常运行范围内，转差率的数值通常都是很小的。满载时，转子转速与同步转速相差并不大，而空载时，可以认为转子转速等于同步转速。 n Dn s e2=sE2f2=sf1入外加电阻，以改善电动机的启动和调速性能。缺点：转子绕组结构复杂，价格较贵，可靠性较差。 启动Dn=n1s=1 e2=E2f2=f1气隙励磁im2050%IN。 6、感应电机的额定值： 额定电压UN 额定电流IN n=0 运行0Dnn0s1e2=sE2f2=sf10nn1 - 4 - 电机学期末复习材料 额定功率PNPN=3UNINhNcosjN 额定转速nN 一

10、台三相感应电动机，其中E1=4.44f1N1kw1fm 转子侧；： 则U2=E2s-I2(R2+jsX2s)=0E2s=sE2=I2(R2+jsX2s) 得出：I2=PN=75kWUN=3000V，nN=975r/min，E2ssE2=；R2+jsX2sR2+jsX2sIN=18.5AE2s=4.44f2N2kw2fm=4.44sf1N2kw2fm=sE2cosjN=0.87，f=50Hz。试问：电动机的极数是多少？额定负载下的转差率s是多少？额定负载下的效率h是多少？ 有一台8极感应电动机，f2=nDnp=s1p=sf16060X2ss=2pf2L2=s2pf1L2=sX2Dn=n1-n=s

11、n1 v旋磁F2相对于转子本身的转速：n2=sn1=n1-n 相对于定子的转速：f=50Hz，额定转差率sN=0.043，试求同步转速；额定转速；n2+n=(n1-n)+n=n1 转子基波磁势的幅值：n=700r/min时的转差率；起动瞬间n=800r/min时的转差率；的转差率。 7、感应电机的电势平衡方程式： 定子侧： U1=-E1+I1(R1+jX1s)，- 5 - F2=0.9m2N2kw2I2 2p8、感应电机的磁势平衡方程式： 根据F1+F2=Fm，可以得出I1+m2N2kw2I2=Im m1N1kw19、感应电机的归算： 采用的方法：频率归算和绕组归算。 频率归算： 电机学期末复

12、习材料 因为sE2I2=，R2+js2sX所以集中绕组，因此感应电机的电势计算公式与变压器有些差别。 12、感应电动机的功率平衡方程式： I2=E2R2+jX2ss=E2R2+jX2s1-s+R2s输入功率：P1=m1I1jU1jcosj1 2定子功率：Pcu1=m1I1R1；绕组的归算： AI2的归算：I2=m2N2kw21I2=I2 m1N1kw1kiN1kw1E2=keE2 N2kw22PFe=m1ImRm 电磁功率：BE2的归算：E2=22PM=P1-Pcu1-PFe1=m1E2I2cosj2=m1I2R2sC阻抗的归算：R2=kekiR2； 转子功率：X2s=kekiX2s 10、感

13、应电机的T型等效电路： 22Pcu2=m2I2R2=m1I2R2=sPM 机械功率：2PW=PM-Pcu2=m1I21-sR2=(1-s)PMs基本方程式： 附加电阻1-sR2上的电功率就是电动机sU1=-E1+I1(R1+jX1s)R2E=I(+jX2s) 22sIm=I1+I211、感应电机与变压器的区别： 由于感应电机的转子是旋转的，因此转子中的电势频率不仅与电源频率有关，还决定于转子的转速，即与转差率有关，转差率是感应电机的基本变量； 感应电机气隙中的主磁场是旋转磁场，而变压器中是脉动磁场； 感应电机是分布短距绕组，而变压器则是所产生的机械功率PW 输出功率：P2=PW-PW+D 由上

14、式可以得出： SP=Pcu1+PFe+Pcu2+PW+D PM=P1-Pcu1-PFe=P2+PW+D+Pcu2 PW=PM-Pcu2=P2+PW+D 所以：h=P1SP=1- P2P1有一台绕线转子感应电动机，定、转子绕组均为三相。UN=380V，- 6 - 电机学期末复习材料 nN=1444r/min。f1=50Hz，每相参数：13、转矩平衡式和电磁转矩： 因为PW=P2+PD+W，所以T=T2+T0 基础公式：W=转矩： R1=0.4W，R2=0.4W，X1s=1W，X2s=1W，Xm=40W，Rm略去不计。定、转子绕组均为U联接，且有效匝数比为4。 求满载时的转差率； 绘出简化等效电路

15、； 求出I1、I2和Im； 满载时转子每相电势F2s的有效值和频率； 总机械功率。 有一台三相感应电机，2pn2pf=(rad/s) 60pT=PMm1E2I2cosj2m14.44f1N1kw1fmI2cosj2=CW1W12pf1/p因为 又I2=U1R2R1+2+(X1s+X2s)s以2m1I22所：T=R2Rm1U122s=1s2W1W1R2R1+2+(X1s+X2s)s根据上式，算出相应的电磁转矩作出转矩随转差率而变化的曲线，即T=f(s)曲线，它被称为感应电动机的机械特性。 临界转差率：PN=10kW，f1=50Hz，p=1。在额定运行下的各项损耗：定子铜耗SM=R2R1+(X1s

16、+X2s)22 矩：Pcu1=360W，铁耗PFe=330W，转子铜耗Pcu2=239W，机械损耗PW=340W，求此时的电磁功率、输入功率和转速。 - 7 - 最大转TMm1U121=AXW12R+R2+(X+X)211s2s1电机学期末复习材料 有一台三相感应电动机，PN=150kW，f=50Hz，2p=4。满载运行时，转子铜耗Pcu2=4.8kW，机械损耗和杂散损耗PW+PD+W=2.2kW，求此时的电磁转矩和输出转矩。 14、串电阻问题： 公式：SM=15、感应电动机的工作特性： 当负载发生变化时，电动机的转速、效率、功率因数、转矩及定子电流随输出功率而变化的曲线称为感应电动机的工作特

17、性。 16、感应电动机起动特性： 普通感应电动机起动性能的特点是：最初起动电流很大，最初起动转矩并不大。 解决起动问题： R2+RstR1+(X1s+X2s)22=1 或者：Rst=R1+(X1s+X2s)-R2 22有一台三相感应电动机，PN=17.2kW，f=50Hz，2p=4，UN=380V，IN=33.8A，定子绕组为U联接。每相参数：R1=0.228W，R2=0.224W，X1s=0.55W，A：绕线式：在转子回路内串入电阻起动。既能减小最初起动电流又能增大最初起动转矩。 B：笼型式：全压起动 降压起动 17、基本公式： X2s=0.75W。在额定运行下的各项损耗：Pcu1=784W

18、，PFe=350W，Pcu2=880W，PW+PD+W=280W；求额定运行时的电磁转矩；额定运行时的输出转矩；最大转矩；最初起动转矩；若使最初起动转矩等于最大转矩，转子中应串入多大的电阻？并画出特性曲线图。 - 8 - IstY1IYj1= ； st= ； IstD3IstDj3UstYTY11= ； st= UstDTstD33电机学期末复习材料 有一台三相感应电动机，p=2，有一台三相感应电动机，f=50Hz，2p=4，nN=1450r/min，PN=28kW，UN=380V，hN=90%，cosjN=0.88。定子绕组D联接。已知在额定电压下直接起动时，电网所供给的线电流是电动机额定电

19、流的5.6倍。今改用转子是绕线式，R2=0.02W，如维持电机转轴上的负载转矩为额定转矩，使转速下降到1000r/min，试求： 转子回路中要串入多大的电阻？ 此时转子电流是原来数值的几倍？ 有一台三相感应电动机，U-D法起动，求电网所供给的线电流。 17、感应电动机调速： 变极数调速：优点：便捷；缺点：有级调速。 变频调速：优点：平滑调速，范围广，效率高；缺点：需要变频变压装置。 变转差率调速：串入转子电阻。 18、转速公式：n=n1(1-s)=PN=155kW；p=2，转子是绕线式，转子每相电阻R2=0.02W。已知在额定负载下转子铜耗为2210W，机械损耗为2460W，杂散损耗为310W

20、，试求：此时的转速60f1(1-s) p及电磁转矩；若中的电磁转矩保持不变，而将转速降到1300r/min，应该在转子的每相绕组中串入多大电阻？此时19、明确一个概念：因为Rm1U122R2转子铜耗是多少？ 1sT=f2W1s R2R1+2+(X1s+X2s) s所以在恒转矩下，当T=T即- 9 - R2R2+Rp= ss所以I2=E2R2+jX2ss=E2R2+Rp+jX2ss电机学期末复习材料 20、单相感应电机 结构： 定子单相绕组； 转子鼠笼式 单相没有启动转矩，即没有自起动能力，但一经起动，两个方向均可自行运转，运转方向由初始外力决定。 重要概念：超前相电流转向滞后相电流。 主极的设

21、计原则：尽量使主磁通正弦。 标出下列电机的转速方向。 1、同步发电机的最大特点是： 转速n、频率f及极对数p与之间有严格不变的关系，即n=60f p2、同步发电机的构造： 定子：三相对称绕组，通入三相对称电流，产生一个旋转磁场。 转子：直流励磁，是一个恒稳磁极。 3、转子的分类： 凸极式：制造方便、机械强度较差，转动惯量大，适于低速的中小型电机中。 隐极式：制造复杂、机械强度很强，转动惯量小，适于高速的电机中。 ACBVCCAB第五篇 同步电机 凸极式 隐极式 4、冷却处理方式： 中、小电机采用空气冷却，通过风道，- 10 - 电机学期末复习材料 将热量带走。 大型电机采用氢冷却，但需注意爆炸

22、危险，需提供一套控制设备来保证外界空气不会渗入到电机内部。 5、同步电机的额定值： 额定电压UN 隐极因为定转子间气隙处处相等，所以磁路的磁导也处处相等，故 XS=Xd=Xq=Xa+Xs 凸极因为直轴的气隙小于交轴的气隙，所以XS为Xd、Xq： Xd=Xad+Xs；Xq=Xaq+Xs 额定电流IN 额定功率PN 发电机：PN=3UNINcosjN 电动机：PN=3UNINhNcosjN 额定功率SN=3UNIN 额定转速nN=8、隐极同步发电机的电势方程式和相量图 E0=U+Ia(Ra+jXs) y=tg-1Usinj+IaXsUcosj+IaRa9、凸极同步发电机的电势方程式和相量图 E0=

23、U+IaRa+j(IdXd+IqXq) 60fN py=tg-1Usinj+IaXqUcosj+IaRa6、电枢反应： 电枢反应的性质主要决定于空载电势10、重要公式： 纯阻性：Ia=E0和负载电流Ia之间的夹角y，也就是说，决定于负载的性质。 Ia与E0同相位，即y=0 Ia滞后E090电角度，即y=90 Ia超前E090电角度，即y=-90 任意角： E0Ra+jXs+RE0Ra+jXs+jXE0Ra+jXs-jXE0Ra+jXs+R-jX纯感性：Ia=纯容性：Ia=阻容性：Ia=有一台三相同步发电机，Ia=Id+Iq 其中Id=Iasiyn；Iq=Iacosy 推出：Fad=Fasiny

24、；Faq=Facosy 7、同步电抗值： PN=2500kW，UN=10.5kV，U接法，cosjN=0.8，作单机运行。已知同步电抗Xs=7.52W，电枢电阻可以忽略不计。每相的感应电势E0=7520V。求下- 11 - 电机学期末复习材料 列几种情况下的电枢电流，并说明其电枢反应的性质。 每相是7.52W的三相对称纯电阻负载； 每相是7.52W的三相对称纯电感负载； 每相是15.04W的三相对称纯电容负载； 每相是7.52-j7.52W的三相对称电阻电容性负载。 有一台三相绕线感应电动机，定子绕组为U接法，UN=380V。转子通入直流电流作为同步发电机运行f=50Hz。附：实物认知： 1、定子铁芯和绕组： 已知：定子绕组每对每极每相有效串联匝数为54匝，由实验测得它的同步电抗是30W，定子电阻可忽略不计。现在分下列几种情况接上三相对称负载： 每相负载是40W电阻； 每相负载是20W电阻串联20mF电容； 每相负载是20W电阻串联200mF电容； 每相负载是20W电阻串联0.1H电感。 - 12 - 2、定子铁芯 电机学期末复习材料 3、笼型转子 4、绕线型转子 - 13 -