電機學期末復習總結(jié)

1、電機學期末復習材料電機學期末復習材料第三篇 交流電機理論的共同問題1、同步電機的結(jié)構(gòu)：定子三相對稱繞組，通入三相對稱電流，產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子直流勵磁，是一個恒穩(wěn)磁極。極對數(shù)p與轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系是固定的，為2、異步電機的結(jié)構(gòu)：定子三相對稱繞組，通入三相對稱電流，產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子三相對稱短路繞組，產(chǎn)生一個旋磁磁通?！救鄬ΨQ：空間上差120度電角度；時序上差120度電角度。】3、電角度與機械角度：電角度：磁場所經(jīng)歷的角度稱為電角度。機械角度：轉(zhuǎn)子在空間所經(jīng)歷的幾何角度稱為機械角度。電角度機械角度4、感應(yīng)電勢：感應(yīng)電勢的頻率：感應(yīng)電勢的最大值：（）每根導體感應(yīng)電勢的有效值：5、極距：概念：

2、一個磁極在空間所跨過的距離，用來表示。（了解整距、短距、長距）公式：6、線圈電勢與節(jié)距因數(shù)：節(jié)距因數(shù)：物理意義：表示了短距線圈電勢的減少程度。分布因數(shù)：物理意義：表示了分布繞組電勢的減少程度。繞組因數(shù)：合成電勢：槽距角：電角度每極每相的槽數(shù)：【練習1】一臺三相同步發(fā)電機，定子鐵芯長，定子鐵芯內(nèi)徑，定子槽數(shù)，槽，每相串聯(lián)匝數(shù)，磁通密度的空間分布波的表示式為。試求：（1）繞組因數(shù)；（2）每相感應(yīng)電勢的有效值。7、消弱諧波電勢的方法：采用不均勻氣隙，以改善氣隙中磁場分布情況。采用短距繞組。采用分布繞組。8、雙層繞組與單層繞組：雙層繞組：指沿槽深方向有上、下兩層線圈邊的繞組。單層繞組：指沿槽深方向只有

3、一層線圈邊的繞組。9、畫某相疊繞組展開圖的一般步驟：計算出槽距角、槽距畫出電勢星圖（注意單層繞組、雙層繞組）畫出某相疊繞組展開圖（注意支路數(shù)）【練習2】有一雙層三相短距繞組，。（1）分別畫出支路數(shù)和的A相疊繞組展開圖；（2）算出繞組因數(shù)。10、單相繞組的磁勢（脈動磁勢）：單相磁勢的特點是：磁勢軸線（即磁勢幅值所在的位置）在空間固定不動，而各點磁勢的大小則隨時間在變化，因此稱為脈動磁勢。單相繞組所產(chǎn)生的脈動磁勢可以分解成基波和一系列諧波，基波磁勢的振幅為：11、一個在空間按正弦律分布，且振幅隨時間作正弦變化的脈動磁勢，可以分解為兩個以相同速率但向相反方向旋轉(zhuǎn)的圓形旋轉(zhuǎn)磁勢。圓形旋轉(zhuǎn)磁勢的幅值為原

4、有脈動磁勢幅值的一半，圓形旋轉(zhuǎn)磁勢的轉(zhuǎn)速為。當脈動磁勢為最大值時，兩個旋轉(zhuǎn)磁勢正好轉(zhuǎn)到相互重合的位置。（即：一個脈動磁勢可以分解為大小相等，轉(zhuǎn)向相反的兩個旋轉(zhuǎn)磁勢。）12、三相繞組的磁勢（旋轉(zhuǎn)磁勢） 應(yīng)用三角恒等式寫成：所以合成磁勢：當三相對稱電流流過三相對稱繞組時，三相合成的基波磁勢是一個圓形旋轉(zhuǎn)磁勢。它主要特點是：旋轉(zhuǎn)磁勢的轉(zhuǎn)速為，我們稱基波旋轉(zhuǎn)磁勢的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速；旋轉(zhuǎn)磁勢的軸線總是與電流達到最大值的那一相繞組的中心線相重合；旋轉(zhuǎn)磁勢的轉(zhuǎn)向總是從超前電流的相轉(zhuǎn)向滯后電流的相，因而只要改變電流的相序（即改變?nèi)嚯娫吹娜我鈨蓚€接頭）便可以改變磁勢的旋轉(zhuǎn)方向；三相旋轉(zhuǎn)磁勢的幅值為單相脈動磁勢最

5、大幅值的3/2倍，其中1/2是由每相的脈動磁勢分解為兩個旋轉(zhuǎn)磁勢得來，3則是由三相相加而得到的。13、主磁通與漏磁通：主磁通：由定、轉(zhuǎn)子繞組磁勢所共同激勵，并同時與定、轉(zhuǎn)子繞組相匝鏈的磁通。漏磁通：單獨由定子繞組或者轉(zhuǎn)子繞組磁勢所激勵，并分別與定子繞組或轉(zhuǎn)子繞組相匝鏈的磁通。【練習3】有一臺三相同步發(fā)電機，接法，槽，匝，槽，。試求：（1）一相繞組所產(chǎn)生的基波磁勢幅值；（2）三相繞組所產(chǎn)生的合成磁勢的基波幅值及其轉(zhuǎn)速?！揪毩?】有一臺三相交流電機，定子為雙層疊繞組，每相串聯(lián)匝數(shù)，今在繞組中通入頻率為、有效值為35A的對稱三相電流，計算基波旋轉(zhuǎn)磁勢的幅值。第四篇 感應(yīng)電機1、感應(yīng)電機工作原理：定子

6、繞組所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場，以轉(zhuǎn)差率切割轉(zhuǎn)子導體，于是在轉(zhuǎn)子導體中感應(yīng)電勢，產(chǎn)生電流，轉(zhuǎn)子導體中的電流與旋轉(zhuǎn)磁場相作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。2、“感應(yīng)”的含義：必須異步，才能產(chǎn)生感應(yīng)電勢，有了感應(yīng)電勢，就能感生三相短路電流，這是形成旋磁。3、轉(zhuǎn)差率：轉(zhuǎn)差率是感應(yīng)電機的一個基本變量，它表示了感應(yīng)電機的各種不同運行情況。（）在正常運行范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)差率的數(shù)值通常都是很小的。滿載時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速相差并不大，而空載時，可以認為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速。啟動運行空載4、感應(yīng)電機的三種工作狀態(tài)：電動機運行發(fā)電機運行制動運行5、感應(yīng)電機的基本結(jié)構(gòu)：定子又稱定子鐵芯，由三相繞組組成，是一個機座。轉(zhuǎn)子又稱轉(zhuǎn)子鐵芯

7、，由三相短路繞組組成，是一個轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分為：a.籠型轉(zhuǎn)子：優(yōu)點：轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，既無集電環(huán)又無絕緣，既省材料又制造方便，是一種經(jīng)濟耐用的電機，工業(yè)上應(yīng)用廣泛。b.繞線轉(zhuǎn)子：可以通過集電環(huán)及電刷在轉(zhuǎn)子回路中引入外加電阻，以改善電動機的啟動和調(diào)速性能。缺點：轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)復雜，價格較貴，可靠性較差。氣隙勵磁。6、感應(yīng)電機的額定值：額定電壓（線電壓）額定電流（線電流）額定功率（在額運時，電機的輸出功率，對電動機而言，就是轉(zhuǎn)軸上所消耗的機械功率。）額定轉(zhuǎn)速【練習5】一臺三相感應(yīng)電動機，。試問：（1）電動機的極數(shù)是多少？（2）額定負載下的轉(zhuǎn)差率s是多少？（3）額定負載下的效率是多少？【練習6】有一臺8

8、極感應(yīng)電動機，額定轉(zhuǎn)差率，試求（1）同步轉(zhuǎn)速；（2）額定轉(zhuǎn)速；（3）時的轉(zhuǎn)差率；（4）時的轉(zhuǎn)差率；（5）起動瞬間的轉(zhuǎn)差率。7、感應(yīng)電機的電勢平衡方程式：定子側(cè)： ，其中 轉(zhuǎn)子側(cè)： ；則得出：； 旋磁相對于轉(zhuǎn)子本身的轉(zhuǎn)速：相對于定子的轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)子基波磁勢的幅值：8、感應(yīng)電機的磁勢平衡方程式：根據(jù)，可以得出9、感應(yīng)電機的歸算：采用的方法：頻率歸算和繞組歸算。（歸算是一種等效的計算方法，替代原轉(zhuǎn)子的等效轉(zhuǎn)子均是虛擬的。）頻率歸算：因為，所以繞組的歸算：A的歸算：B的歸算：C阻抗的歸算：；10、感應(yīng)電機的T型等效電路：基本方程式：11、感應(yīng)電機與變壓器的區(qū)別：由于感應(yīng)電機的轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)的，因此轉(zhuǎn)子中的電勢

9、頻率不僅與電源頻率有關(guān)，還決定于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，即與轉(zhuǎn)差率有關(guān)，轉(zhuǎn)差率是感應(yīng)電機的基本變量；感應(yīng)電機氣隙中的主磁場是旋轉(zhuǎn)磁場，而變壓器中是脈動磁場；感應(yīng)電機是分布短距繞組，而變壓器則是集中繞組，因此感應(yīng)電機的電勢計算公式與變壓器有些差別。12、感應(yīng)電動機的功率平衡方程式：輸入功率：定子功率：；電磁功率：轉(zhuǎn)子功率：機械功率：附加電阻上的電功率就是電動機所產(chǎn)生的機械功率輸出功率：由上式可以得出：所以：【練習7】有一臺繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機，定、轉(zhuǎn)子繞組均為三相。，。每相參數(shù)：，略去不計。定、轉(zhuǎn)子繞組均為聯(lián)接，且有效匝數(shù)比為4。（1）求滿載時的轉(zhuǎn)差率；（2）繪出簡化等效電路；（3）求出、和；（4）滿載時轉(zhuǎn)子

10、每相電勢的有效值和頻率；（5）總機械功率?！揪毩?】有一臺三相感應(yīng)電機，。在額定運行下的各項損耗：定子銅耗，鐵耗，轉(zhuǎn)子銅耗，機械損耗，求此時的電磁功率、輸入功率和轉(zhuǎn)速。13、轉(zhuǎn)矩平衡式和電磁轉(zhuǎn)矩：因為，所以基礎(chǔ)公式：轉(zhuǎn)矩：又因為所以：根據(jù)上式，算出相應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩作出轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)差率而變化的曲線，即曲線，它被稱為感應(yīng)電動機的機械特性。臨界轉(zhuǎn)差率：最大轉(zhuǎn)矩：【練習9】有一臺三相感應(yīng)電動機，。滿載運行時，轉(zhuǎn)子銅耗，機械損耗和雜散損耗，求此時的電磁轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩。14、串電阻問題：公式：或者：【練習10】有一臺三相感應(yīng)電動機，定子繞組為聯(lián)接。每相參數(shù)：，。在額定運行下的各項損耗：，；求（1）額定運行時的電

11、磁轉(zhuǎn)矩；（2）額定運行時的輸出轉(zhuǎn)矩；（3）最大轉(zhuǎn)矩；（4）最初起動轉(zhuǎn)矩；（5）若使最初起動轉(zhuǎn)矩等于最大轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子中應(yīng)串入多大的電阻？并畫出特性曲線圖。15、感應(yīng)電動機的工作特性：當負載發(fā)生變化時，電動機的轉(zhuǎn)速、效率、功率因數(shù)、轉(zhuǎn)矩及定子電流隨輸出功率而變化的曲線稱為感應(yīng)電動機的工作特性。（感應(yīng)電動機應(yīng)避免長期在低負載下運行）16、感應(yīng)電動機起動特性：普通感應(yīng)電動機起動性能的特點是：最初起動電流很大，最初起動轉(zhuǎn)矩并不大。解決起動問題：A：繞線式：在轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串入電阻起動。既能減小最初起動電流又能增大最初起動轉(zhuǎn)矩。B：籠型式：全壓起動（適于小電機） 降壓起動（對起動要求不高）17、基本公式： ；

12、； ； 【練習11】有一臺三相感應(yīng)電動機，。定子繞組聯(lián)接。已知在額定電壓下直接起動時，電網(wǎng)所供給的線電流是電動機額定電流的5.6倍。今改用法起動，求電網(wǎng)所供給的線電流。17、感應(yīng)電動機調(diào)速：變極數(shù)調(diào)速：優(yōu)點：便捷；缺點：有級調(diào)速。變頻調(diào)速：優(yōu)點：平滑調(diào)速，范圍廣，效率高；缺點：需要變頻變壓裝置。變轉(zhuǎn)差率調(diào)速：串入轉(zhuǎn)子電阻（只適用于繞線式的異步電動機）。18、轉(zhuǎn)速公式：19、明確一個概念：因為所以在恒轉(zhuǎn)矩下，當即所以【練習12】有一臺三相感應(yīng)電動機，轉(zhuǎn)子是繞線式，如維持電機轉(zhuǎn)軸上的負載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)速下降到，試求：（1）轉(zhuǎn)子回路中要串入多大的電阻？（2）此時轉(zhuǎn)子電流是原來數(shù)值的幾倍？【練習

13、13】有一臺三相感應(yīng)電動機，；，轉(zhuǎn)子是繞線式，轉(zhuǎn)子每相電阻。已知在額定負載下轉(zhuǎn)子銅耗為2210W，機械損耗為2460W，雜散損耗為310W，試求：（1）此時的轉(zhuǎn)速及電磁轉(zhuǎn)矩；（2）若（1）中的電磁轉(zhuǎn)矩保持不變，而將轉(zhuǎn)速降到，應(yīng)該在轉(zhuǎn)子的每相繞組中串入多大電阻？此時轉(zhuǎn)子銅耗是多少？20、單相感應(yīng)電機結(jié)構(gòu)：定子單相繞組； 轉(zhuǎn)子鼠籠式單相沒有啟動轉(zhuǎn)矩，即沒有自起動能力，但一經(jīng)起動，兩個方向均可自行運轉(zhuǎn)，運轉(zhuǎn)方向由初始外力決定。重要概念：超前相電流轉(zhuǎn)向滯后相電流。（接有電容相即為超前相）主極的設(shè)計原則：盡量使主磁通正弦?！揪毩?4】標出下列電機的轉(zhuǎn)速方向。 第五篇 同步電機1、同步發(fā)電機的最大特點是：

14、轉(zhuǎn)速n、頻率f及極對數(shù)p與之間有嚴格不變的關(guān)系，即2、同步發(fā)電機的構(gòu)造：定子（硅鋼片疊裝）：三相對稱繞組，通入三相對稱電流，產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子（普通鋼片）：直流勵磁，是一個恒穩(wěn)磁極。3、轉(zhuǎn)子的分類：凸極式：（4極）制造方便、機械強度較差，轉(zhuǎn)動慣量大，適于低速的中小型電機中。（水輪發(fā)電機）隱極式：（2極）制造復雜、機械強度很強，轉(zhuǎn)動慣量小，適于高速的電機中。（汽輪機） 凸極式 隱極式4、冷卻處理方式：中、小電機采用空氣冷卻，通過風道，將熱量帶走。大型電機采用氫冷卻，但需注意爆炸危險，需提供一套控制設(shè)備來保證外界空氣不會滲入到電機內(nèi)部。5、同步電機的額定值：額定電壓（線電壓）額定電流（線電流）

15、額定功率發(fā)電機：電動機：額定功率額定轉(zhuǎn)速6、電樞反應(yīng)：電樞反應(yīng)的性質(zhì)主要決定于空載電勢和負載電流之間的夾角，也就是說，決定于負載的性質(zhì)。與同相位，即（此時的電勢是純做功）滯后90電角度，即（此時的電勢磁勢稱為直軸去磁電樞磁勢）超前90電角度，即（此時的電勢磁勢稱為直軸增磁電樞磁勢）任意角：（定子量在d與q軸分解） 其中；推出：；7、同步電抗值：隱極因為定轉(zhuǎn)子間氣隙處處相等，所以磁路的磁導也處處相等，故凸極因為直軸的氣隙小于交軸的氣隙，所以為、：；8、隱極同步發(fā)電機的電勢方程式和相量圖9、凸極同步發(fā)電機的電勢方程式和相量圖10、重要公式：純阻性：純感性：純?nèi)菪裕鹤枞菪裕骸揪毩?5】有一臺三相同步發(fā)電機，接法，（滯后），作單機運行。已知同步電抗，電樞電阻可以忽略不計。每相的感應(yīng)電勢。求下列幾種情況下的電樞電流，并說明其電樞反應(yīng)的性質(zhì)。（1）每相是的三相對稱純電阻負載；（2）每相是的三相對稱純電感負載；（3）