华中科技大学电机学上总结.docx
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华中科技大学电机学上总结
《电机学（上）》总结
第一章导论
K电机的基本概念
电机：
依据电磁感应定律和电磁力定律实现机电能量或信号转换的电磁装置。
定子：
静止部分；转了：
旋转部分：
气隙：
铁芯与磁极之间的间隙
气隙中的磁场分布及英变化规律在能最转换过程中起决定性作用。
2、磁场基本量
3、磁路定律
全电流定律：
工//山=工以
kk
（1）
（2）
F1/
磁路欧姆定律…兀=5,磁路的磁阻：
七5
磁路的磁导：
A”,=竽
磁路的基氏第一定律：
工0=0
磁路的基氏第二定律：
工Hh=》F严工NJk
kJtk
4、
磁化曲线B=f（H）=/tH曲线（课本P16图L6）
非铁磁材料：
B=“o・H为直线,“0为常数，“0=4兀八旷比叫数值很小
铁磁材料，磁化曲线呈现非线性的饱和特性。
一般且〃斤不是常数。
饱和时，不饱和时可认为是常
5.
洪耗PfJPn=Ph+P、严厂B；VXD<2{fi"2~L6）,V为铁磁材料的体
积,
采用硅钢片可减小铁耗。
磁滞损耗与磁滞回线的而积成正比。
6.电感与互感
线圈（绕组）的电感厶=N认十铁芯线圈的电感要远大于同匝数的空心线圈
W个线圈（绕组）间的互感M=N\N4
第二章直流电机
1.直流电机的工作原理和基本结构
1.换向器式直流电机的工作原理:
直流电机电枢绕组所感应的电动势是极性交替变化的交流电动势,
换向器配合电刷的作用把交流电动势“换向"成极性恒定的直流电动势。
只耍电枢与主磁极空间相对那止，电刷两端所得电势即为直流电。
2、主要结构
定子
转子（电枢）
主磁极、机座、电刷、换向极
电枢铁心.电枢绕组、换向器
定子机座兼做定子主磁路的一部分，因其中磁场是固定不变的，故采用铸钢或厚钢板加工（无铁耗）
转子铁心因旋转，与气隙主磁场（空间静止）有相对切割运动，其间会有铁耗，故采用硅钢片叠成。
3.额定值
额定功率Pn三P、
电动机：
Pn=UnZn二、电枢绕组特点
1＞直流电机电枢绕组必为闭合绕组。
2、电刷的安放:
（1）原则：
正.负电刷间空载合成电势最大。
（2）位ffl：
应放在换向器的几何中性线上（与电枢几何中性线处的导体连通）
（3）组数：
恒等于电机极数2p3＞单耗绕组的并联支路数2a二电机极数2p。
4.电刷为电枢表面导体电流的分界线
5.电枢电流la二每条支路电流（即线圈电流）X并联支路数2a。
3.直流电机的磁场
空载磁场:
直流电机空载时的磁场称为空载磁场。
空载磁场仅由主磁极励磁磁动势（对应励磁电流If）单独建立。
了解空载气隙磁场大小沿电机气隙圆周的分布波形2、负载磁场:
（1）直流电机负载时的气隙磁场由励磁磁动势和电枢磁动势（对应电枢电流la）
共同建立。
（2）电枢磁场：
由电枢磁动势（或电枢电流）所单独建立
电枢磁动势和电枢磁场的轴线总是位于电刷对应于电枢表而上的位置。
当电刷位于儿何中性线时：
电枢磁动势和电枢磁场的轴线刚好位于电枢交轴
（与主极轴线相正交的位置），只产生交轴电枢磁动势和交轴电枢磁场。
当电刷偏离儿何中性线时：
电枢磁动势和电枢磁场的轴线也偏离电枢交轴,同时产生交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势（与主极轴线相平行的位置），相应地也同时产生交轴电枢磁场和直轴电枢磁场。
（3）直流电机电枢反应
负载时，电枢磁动势对主极磁场的影响为电枢反应。
交轴电枢反应：
由交轴电枢磁动势产生a、使气隙磁场分布波形发生畸变;
b.铁心饱和时呈去磁作用。
直轴电枢反应由直轴电枢磁动势产生，直轴去磁或直轴助磁。
四、电枢电动势与电磁转矩电枢电动势为正负电刷间电动势E"=上、^0・pF
60n
电磁转矩几严鴛如严“讥
0:
正负电刷间一个极面下的磁通S,【wb】
Cf=—C^n
N:
电枢绕组总导体数，"=总元件数Sx每元件匝数N、.x2
五、直流电机的基本方程和运行特性
1、按励磁方式分类：
他励/=/.,与Y无关串励/=/,=/,
（3）当E=U时，为原动机拖动空转的发电机或：
理想空转的电动机。
3、直流电动机基本平衡方程式：
（1）电势方程：
U=E+
（2）功率流程图
P
效率〃=#xlOO%当可变损耗等于不变损耗时，效率最大。
电磁功率：
化1=&仃=•G--发电机、电动机均适用
（3）转矩平衡方程:
T二血丁二空丁二”*+P斤+化dm一Q'--Q'°一
4、直流电动机工作特性〃=匕下，儿7；'"=/（引。
（1）并励电动机
4Jo~叽100%
转矩调整率：
"w很小，基本接近于恒速电动机
使用时.励磁绕组不得开路。
否则会“飞速”（有剩磁且空裁或轻裁时）,或停转产生电枢大电流（无剩磁或有剩磁但重载时）。
（2）串励电动机
转矩调整率：
△”=勺二彳1><1（）0%很大。
接近于恒功率电动机。
使用时，不得空载或轻载运行，否则会“飞速”
5、直流电动机的机械特性：
H=/（：
）
（1）并励电动机
数学描述：
“="一M+即UR，R
丘为串入电枢回路的调节电阻，用丁•改变机械特性的形状。
二0时为自然机械特性，尺H0为人工机械特性。
”并励电动机的〔I然机械特性接近于水平线，称为硬特性。
（2）串励电动机
数学描述喘75
6、电力拖动机组稳定运行的条件
稳定运行的条件及判据：
在电动机机械特性和负载总制动转矩机械特性
两条特性曲线的交点处，当兀）＜0或学＜孚时是稳定
dllaiia/ian
的；当A（m）=±（：
_兀）＞0或学＞芈时是不稳定的；当=时ananand/zanan
是稳定运行的极限。
只要电动机机械特性满足隘＜0,即是下降的机械特性，则能稳定运an
行。
六、直流电动机起动
1、电气性能要求：
起动电流小。
起动转矩大
2、起动方法
电枢回路串电阻起动：
巴+Kt
降压起动：
只降电枢端电压，而不能降励磁电压。
七、直流电动机调速
1、调速方法
JIR4R
由y丽一左討J呗调速方法有三种
（1）变0,即改变励磁磁场（改变励磁电流）调速
&i二;鴛;T本不变’经济性较好
（2）电枢回路串电阻调速
此调速方法最适用1：
他励电动机中，这样励磁磁场可不受电枢端电压的影响。
*2、调速计算题的求解:
对调速瞬间分析出发点是n不能突变，而新的稳态时分析出发点是转矩平衡!
3、改变电动机转向的方法
原理，电动机中”与：
同转向-故改变n方法・即改变7；e方向。
（1）将励磁绕组两端对调，即改变励磁电流方向
（2）将电枢绕组两端对调，即改变电枢电流方向。
此两种方向只能用其一，不可同时用，否则转向不变。
4、直流电动机的制动
电磁制动：
电磁力矩与转子转向相反，即为电磁制动。
常用的电磁制动方法：
（1）能耗制动
（2）反接制动（3）回馈制动
第三章变压器
一、结构、额定值
1、结构：
闭合铁心上套有不同匝数的绕组，采用闭住铁心以降低磁阻，减少励
磁电流，采用硅钢片以减小铁耗。
2、额定値
在三相中均为线值
单相：
SN=U=U’N=U=U".1三相：
s,=注意Y接法还是△接法0
U,N的定义：
在1次侧加额定电压时二次测的空载线电压。
2.基础理论
1、空载物理情况
e,=•Mde/drej=-N#①/<1/
■■
一％=・"3巾/击"】—io—Fq—%
0主磁通，同时与一、二次侧绕组相交链
0=4.43塔EJ塔W=邑
77网忑他°MjN：
pA2町N：
pAX„,
励磁电抗Xni=2兀fN：
罕，反映了主磁通的作用，对已制成的变压器一次侧漏电抗Xy=2兀网认0二次侧漏电抗X"=2HfN认"空载等效电路:
OI
变压器空我叶的等效电路
2、负载时
（1）正方向确定
（2）
（乙=R+JX归）
（Z：
=/?
：
+jXJ
基本方程式曙朋+柩及=盘-沟乙&乂换k
-鸟=紘
fA=Az,
（3）绕组折算
原则：
未折算侧各最均保持不变，电磁关系和能量关系也不变，使等效电
圧比为
[■=巴1-i
'N「k
E、=HE、=kEr
•M•*
R\=k-R.
■■
Rl=k%X—k%
（4）折算后基本方程映=-攻+险
=血一Az：
■■■■
"A
朋=紜
（5）等效电路
T型等效电路:
Z；
召
Z：
（6）参数测定
1空载试验
根据变床器的空载试验可以求得变比k、空载损耗g空载电流厶以及励
磁阻抗乙。
由丁•乙？
乙，可忽略Z,则有:
励磁阻抗ZnH
励磁电阻R/Pjl：
励磁电抗
注：
为了安全和方便,一般空载实验在低压方进行
2短路试验
根据变圧器的短路试验可以求得变圧器的负载损耗.短路阻抗乙O
短路电抗
注：
短路试验一般在高压方进行。
（7）标幺值
相电压、相电流标幺值:
在低圧侧加额定电压故空载试验;
在高压侧加短路电流厶N做短路试验。
计算大题常考公式:
注：
三相时心=
3、运行性能
（1）电斥变化率
定义：
一次侧绕组施加额定电床、负载大小△及其功率因数cos血一定时,二次侧空载电压氐与负载电压2之差与二次侧额定之比，通常用百分数表示。
=[（U'O-S）/“2JV]X100%=[（S川-S）/Sn]X100%=（l-S）xl00%
△U=0（R；cos%+X；sm込）X100%
g称为负载系数。
感性负载时,
容性负载时,
△〃〉0,二次侧端电压G随负载电流△的增大而下降;
△〃可能小于0,二次侧端电床可能随负载电流厶的增加而升高。
（2）效率
p
n=（A）xlOO%=（17•厂•旦_；—）xlOO%
匕0SwCos%+/i+0・/i/
_/；S\・cos輕
I；Sncos®+/J,+/；%
最大效率点：
当可变损耗等于不变损耗时。
三、三相变压器
c_ik53UM^
HP
三角形联接
2、时钟表示法
同名端确认法：
找平行的一.二次侧电压（注意联接组形式），看符号顺序
（同顺序、同名端），看箭头方向。
3、绕组连接法对空载电动势波形影响
Yy：
三相组式不能采用Yy连接
三相芯式可以釆用，0,3沿空气闭合（接近正弦波）
Dy：
igs不是止弦波（尖顶波人其他都是正弦波。
在芯式、组式都可用
Yd：
合成®大大减小，e接近正弦波。
4.并联运行（P151）
（1）并联运行最理想情况有:
1空载时，各台变压器二次测之间没有环流
2负载时.各台变圧器所承担的负载电流按它们的额定容最成正比地分配
3负载时，各变压器二次测电流同相位
（2）各台变压器必须具备下列三个条件:
1各台变压器一次侧与二次测线电压比相等;
2各台变床器的连接组标号相同
3各台变压器短路阻抗标幺值相等，且短路电阻与短路电抗之比也应相等。
4.不对称运行
1.对称分量法
把一组不对称的三相电圧或电流看成三组同频率的对称的电压或电流的叠加,
后者称为前者的对称分暈。
2、等效电路
3.序阻抗
OT-
Z”=Z#.=Z^o=Zr,z叶=乙
"L
三相组式：
z,„,==z,„_=z„?
z,
三相芯式：
Z十Z—jZJ乙
五、自耦变床器
特点:
（1）计算容量小于额定容最，体积小、材料少
（2）短路电流大，突然短路时电动力大，必须加强机械结构
（3）高压方的过电压会串入低压方绕组。
6.互感
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