《電機學》復習資料(DOC)

1、電機學備考部分CHM電機的分類1. 1）機械能轉換為電功率-發(fā)電機2） 電功率轉換為機械能-電動機3） 電功率轉換為另一種形式的電功率-變壓器、交流機、變頻機、移相機4） 不以傳遞能量為主要職能，在電氣機械系統(tǒng)運行起調(diào)節(jié)、放大、控制2按電流種類：直流電機、交流電機3按原理和運動方式1）沒有固定同步速度-直流電機2）靜止設備-變壓器3） 作為電動機運行時，速度較同步速度?。蛔鳛榘l(fā)電機運行時，速度較同步速度大-異步電機4） 速度等于同步速度-同步電機5） 速度可以在寬廣的范圍內(nèi)隨意調(diào)節(jié)，可以從同步速度下調(diào)至同步速度以上-交流換向 器電機【同步速度指的是定子的旋轉磁場】電機的磁路和磁路定律r電在電機

2、中主要以路的形式出現(xiàn)，即由電機內(nèi)的線圈（或繞組）構成電機的電路磁在電機中是以場的形式存在，常把磁場簡化磁路處理1.電機的電磁基本理論1） 線圈中流過電流將產(chǎn)生磁場（右手螺旋），穿過線圈的磁通形成磁鏈，一個線圈通過單 位電流所產(chǎn)生的磁鏈為該線圈的電感。2） 線圈流過正弦交流電時，線圈電感常用相應的電抗表示X|=wl（w為交變頻率）（施加電壓f磁通磁路越大磁路越飽和 磁阻f電抗J）3） 電磁感應定律：若線圈中磁鏈發(fā)生變化，線圈感應出電動勢（線圈感應電動勢趨于阻礙 磁鏈變化）三變壓器1）標幺值 二實際值/基值（基值一般取額定值）2）測定參數(shù)空載實驗（計算勵磁電阻電抗，r1、x1很小可忽略）一般加壓于

3、低壓側，原因：空載實驗測得是勵磁電抗和電阻，勵磁電流大些才能測出，并且在低壓側操作比較安全短路實驗等效電路圖, R1X）IC7-1 I-VA- 1 I-WV-計算公式：zk=嚴rk= xk二.z2k _ r2kkIlkk|2kk一般加壓于高壓側，原因：短路實驗所測的是rk和Xk，所以勵磁電流要比較?。蝗艏釉诘蛪簜龋退?很大，而X2r2很小，避免大電流燒壞繞組。電路等效圖:計算公式：4二罟陰=黑ii很小，但I2也Eg1.P35例2-1三相參數(shù)測定三相SN= 2500kVA額定電壓60/6.3KV yd連接（1）高壓和低壓側的額定電壓和電流？（2）等效電路參數(shù)的歐姆值和標幺值，畫出近似等效電路圖

4、短路4800V24.06A26500W高壓側測空載6300V11.46A7700W低壓側測勵磁支路用導納表示數(shù)值和標幺值解：高壓側y接：U1Ni=60kV Uw低壓側d接：U2N2= U2N= 6.3kV（2）空載實驗在低壓側測（d接）U201 *20，6300VI201二UZo二等:陰二詁py.（功率指的是三相，所以求ra時需要除以3；阻抗指的是相的12 2值，對應電流需為相值）Xa二z0- ra（由于低壓側為副邊，需進行歸算）歸算到高壓側U1Nfhk =煩：.（k對應額定時的相值）Zm=kZ0rm=k陰X -k Xa標幺值：計算出各邊的基值（注意為額定的相值）3）電壓變化速率（體現(xiàn)運行性能

5、）U%二眷100100100U20U2 NU1N阻抗三角U1N1SN盲I1N1=I1N =3U1N1I -I20l20，飛短路實驗在高壓側U1Kl=4800/y接）U1K，罟11KI =11KJtZku1ki1kPki2xk=、z2k-r2k丫弋丫*Z。*rm2mXm電流滯后電壓：感性負載（電感使電流不能突變）電流超前電壓：容性負載（電容使電壓不能突變）O優(yōu)點：供電可靠，系統(tǒng)運行效率高，減少除投資，減少備用容量Y接：將三相末端連在一起，將它們首段引出A接：把一相的末端和另一相的首段連接起來O三相變壓器的連接組別：先確定EA、EB、EC的方向，然后根據(jù)同名端（異名端）確定Ea、Eb、Ec,最后根

6、據(jù)y接、厶接，確定及畫出EAB與Eab的位置/圖O并聯(lián)條件：額定電壓相等（變比相等or原副邊匝數(shù)相等）2有相同的連接組3短路阻抗標幺值相等（內(nèi)阻相等）若不滿足所帶來的影響：1變比不同（k允許誤差在0.5以內(nèi)）近似相等A、B兩點形成環(huán)流（環(huán)流存在，增大了空載損耗，即增大了變壓器損耗）2連接組不同（至少相差30）需絕對一致形成環(huán)流3內(nèi)阻不等（允許10%以內(nèi)）近似相等無法充分利用變壓器I Z1K=1二Z2K（負載系數(shù)與內(nèi)阻成反比，內(nèi)阻越小負載系數(shù)越大，越容易達到滿載；電阻越大負載系數(shù)越 小。）O計算公式（并聯(lián)運行時負載分配情況）XIXc4）變壓器的并聯(lián)（一次繞組接至共同的U1，二次繞組接至共同的U2

7、）U K一U2= I2ZK= I2! ZK負載系數(shù)每臺分配輸出功率1S +-S匸i土每臺功率比S今洛:Q 共壬恰壬TzUkEg2.P54題3-3運行負載分配1=1F 已主S = 1SN 2SN I6300/400V高壓短路250V /32A(1)該兩變壓器的短路電壓Uk各位多少?當該變壓器并聯(lián)運行，且供給總負載為1200kVA，問每臺變壓器各供給多少負載?(3)當負載增加時哪一臺先滿載？設任一臺變壓器不容許過載，問該兩臺變壓器并聯(lián)運行時 可供最大的負載是多少？設負載功率因數(shù)為1，當總負載為1200kW，求每臺變壓器二次繞組中的電流。電流分配:-u：* 內(nèi)阻越大，電流越小KISNI=1000KV

8、ASNI=1000KVA不容許任何一臺過載，下列兩組變壓器可供最大負載(1)當變壓器I的短路電壓為變壓器 二的短路電壓的90%，即ukI=0.9uk解：.S s亍.z：_Zk*-TZk二Uk由此可知Zki: Zk二=0.9:1(內(nèi)阻小先達到滿載)Eg3.P55題3-4并聯(lián)運行負載分配yd11SNI= 500KVASN二=1000KVA6300/400V300V/82A短路可求：zk給的額定值可求zb由(1)求出Zk,即可求負載系數(shù)S1SNI：2SN出另一個1,從而SHSNI2SN(4)純電阻Eg4(師補)解:(1)求Uk其實求的就是Zk,也就是UkUk二Uk二(2)(3)由可知較小負載，較小負

9、載先到達滿載，令其I2:I= S ST&旦-Uk兩臺變壓器并聯(lián)運行SN=6 3 0kJVA SN= 5 0 0kCVA連接組YyO短路阻抗：Zki*=0.07試計算：并聯(lián)組最大容量解：Zkjj = 0.0 7 5=3563kV不計阻抗角差別利用率最大輸出電流最大輸出電流I2NSm；3U2 NYy0I2N利用率SmSN1SN2Eg5.(師補)UlNU2N=356.3kVSN2二二5600kVAUSNv-3200kVAUKI=6.9%:廣35 Uk7*5%(1)試求輸出總量S =8000kVA,每臺分擔多少？(2)輸出最大容量？/計算第一題5)交流電機交流繞組同步電機的電樞繞組(定子繞組)

10、異步電機的定子、轉子繞組（1）三相對稱繞組的基本要求：三項繞組匝數(shù)相同，電角度 的基波、電動勢和磁動勢-分布繞組、短距助于消弱諧波2電角度描述的是磁極對數(shù)：1對磁極為3603相帶：一個磁極電角度為180，分三相，每相為60（2）三相單層繞組（鏈式繞組、同心式繞組）F06）同步電機：定子的旋轉磁場與轉子的旋轉磁場轉速相同F(xiàn)0轉子的直流場Fa定子交流場Fa功矩角：定子磁場與轉子磁場的角度0發(fā)電：=0補償機: 0電動E。空載電動勢：轉子單獨作用，切割定子繞組產(chǎn)生電動勢彳對稱負載時的電樞反應：去磁、助磁、交磁隱極式：磁極少、氣隙均勻、含有集電環(huán)1轉子結構凸極式：磁極多，氣隙不均勻類型隱極式凸極式定子鐵

11、芯、三相對稱繞組鐵芯、三相對稱繞組轉子磁極細長圓柱形矮胖凸極形狀轉子繞組分布集中氣隙均勻XdAXq速度離心力小-高速離心力大低速發(fā)電汽輪機（p=3）同步電機空載運行（If=1倶n =nN定子繞組開路）空載電動勢E。：轉子磁極單獨作用，切割定子繞組電樞電動勢Ea:定子繞組產(chǎn)生感應電動勢每極每相槽數(shù)q =2mp每個磁極對應的槽數(shù)（極距）相鄰兩槽的電角度n：360120 -對稱；能對稱負載電動勢： =E0Ea對稱負載的電樞反應O參數(shù):定子電流與空載電動勢夾角-內(nèi)功率因數(shù)二：定子電流與定子電壓的夾角-外功率因數(shù):定子電壓與Eo的夾角- 功矩角定子電流產(chǎn)生F：= N I*（Fa與I同相）1.1.與Eo同

12、相屮=0E：=j4.44fiNikwio電樞反應：交磁，既沒增加磁通也沒有減小磁通電機工作狀態(tài)：發(fā)電狀態(tài)負載性質(zhì)：純電阻2, =90電樞反應：直軸去磁電機工作狀態(tài)：空載-補償機負載性質(zhì)：純感性3：=180電樞反應：交磁電機工作：電動機負載性質(zhì)：純阻性4：=90電樞反應：助磁電機工作：空載負載性質(zhì)：純?nèi)菪訣g6.（師補）汽輪機PN=25000kW uN=10.5kVY接C O SN= 0.8（滯后）=2.13*ra=0每相空載電動勢Eo=7520v計算：電樞電流（大小、相位角）判斷電樞反應（1）每相7.52門純電阻（2）每相7.51純電感（3）每相15.04門純電容（4）每相7.52-j7.52

13、I、解:（J超前Eo 90）1N = 3UNC O STZb二 .Xs二XsZb(1)l-E_jXs設Eo=7520. 0*Jfr(2)IE設E0=75200jXsE(3)1_ x jXs設E。=7520 0(4)1_ x jXs設E。=7520. 04隱極式同步電機的分析方法 等效電路圖5凸極式同步電機分析方法等效電路圖：電壓平衡方程式電壓平衡方程式Eoj liraj(XaX)ra:內(nèi)阻，?？珊雎訶:漏磁通等效電抗Xa:電樞反應等效電抗同步發(fā)電機電抗：X = XaX向量圖Eo=EQ jld(Xd-Xq)同步電抗XsXaq- Xad向量圖Eg7.P243題12-3PN= 72500kW UN=

14、 10.5kVY接CO SN=0.8（滯后）水輪機xd=1 xq=0.554 ra=0試求額定負載下的空載電動勢E0和E0與I；的夾角。解：畫出凸極是的向量圖，根據(jù)向量圖求解Eg8.（師補）* 凸極xd=1.0 xq= 0.6ra= 0額定運行C O SN= 0.8（滯后）求E0畫向量標出各種角解: 短路比kk:kkfTXdJT過載能力端電壓氣隙勵磁匝數(shù)銅用量f（內(nèi)阻越小，壓降越小，對外供給電壓高，端電壓變化?。?）同步發(fā)電機在大電網(wǎng)上運行（1）并網(wǎng)條件相序一致：相序不一致至少差120，形成大壓差，產(chǎn)生環(huán)流解決方法：任意對掉兩根火線2電壓相等（幅值）：若大小不一，形成壓差（近似相等）解決方法：

15、自動調(diào)勵磁裝置3頻率相等：形成壓差（近似相等）解決方法：調(diào)節(jié)調(diào)速裝置4相位相等：形成壓差（近似相等）解決方法：等待（2）并網(wǎng)方法交叉接法P247XaXaqXad直軸電抗：Xd=XXad交軸電抗：Xq =X、. Xaq（嚴格相同）UEO.PMXSsinPss（比整功率）描述穩(wěn)定度的大小Pss = -?二旻COS：（Pss越大越穩(wěn)定）u與E夾角（電量，時間上相位角）F0與Fa夾角（磁量，空間上相位角）km（過載能力）Eg9.p251例13-1SN=353MVA IN=11320A UN=18000/YY接cos% =0.85（滯后）xs= 2.26（不飽和）ra= 0并在無窮大電網(wǎng)發(fā)電機額定運行求

16、：（1）不飽和的空載電動勢E0功角；N電磁功率PM（4）過載能力Km解:I Xsfl銅耗Rm二Eal汽輪發(fā)電機（3）隱極式同步電機的功角特性功率流程圖電磁損耗(1)根據(jù)直角三角形且額定運行U*=1 I*=1QQQE0*= (U*sI nNI*xs*)U*co svNE0 =Eo*UNgEo求出，可求屮，滬-0(3)PM =sin、(4)凸極式同步發(fā)電機的功角特性2EQU .U (Xd-Xq)p=Fem=可SI n2Xsi n2、Eg10.P253例13-211kv 8750kVA Y接 凸極式COSN=0.8(滯后)每相Xd=17門= 91 1嘉=0求：(1)同步阻抗標幺值(2)該機在額定運行

17、情況下的沖和E0(3)該機最大的電磁功率Pmax,km,S解：(1)求標幺值Zb(2)根據(jù)三角形，求出Id、2 Eo二Pem二EUsin、一聳獸sin2.宀求導宀僉縱，（5）有功功率調(diào)節(jié)Eg11.（師補）并網(wǎng)比較穩(wěn)定性(1)kk大穩(wěn)定還是小穩(wěn)定（越大越穩(wěn)疋）(2) 過勵穩(wěn)定還是欠勵穩(wěn)定（過勵穩(wěn)定）(3) 重載穩(wěn)疋還是輕載穩(wěn)疋（輕載穩(wěn)定）Eg12.（師補）水輪機PN=75000kW UN= 1380（VY接cosf =0.85（滯后）xd=1.05 Xq=0.65 ra= 0求：（1）輸出7500kW（額定），求E0*和S（2） 當輸出1500kW，發(fā)電機失磁，此時功角3為多少，這臺電機是否能穩(wěn)

18、定運行?解：(1)做法如eg10(2) P=P求尸判斷345 （是，則能穩(wěn)定）（6）無功調(diào)節(jié)隱極式：E0cos.】uQ - Ul sin二=uXs保持有功不變改變無功大小Km2= Pem二詈sin字sin2.2XdXq（電機失磁E= 0）根據(jù)三角形，求出Id、2 EoI二f（lf）正常If輸出全為有功C1）額定3Rm、Pss、kmIff T過勵T呈感性IfJ T欠勵T呈容性Eg13.P259例13-3汽輪額定運行cosN=0.8(滯后)同步電抗xs=1.0并在無窮大電網(wǎng)上(1)該機提供90%額定電流且有額定功率因數(shù)時，輸出有功功率和無功功率。 這時Eg,sEg16.（師補）E0不變Eg17.（師補）SN=3125iVA UN= 10.5kVY接cos9=0.8（滯后）xs= 7小ra- 0求:并網(wǎng)汽輪機f不小Pf3?QE0=?E