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电机学概念以及公式总结

一、直流电机

A.主要概念

1.换向器、电刷、电枢接触压降2AUb

2.极数和极对数

3.主磁极、励磁绕组

4.电枢、电枢铁心、电枢绕组

5.额定值

6.元件

7.单叠、单波绕组

&第1节距、第2节距、合成节距、换向器节距

9.并联支路对数a

10.绕组展开图

11.励磁与励磁方式

12.空载磁场、主磁通、漏磁通、磁化曲线、每级磁通

13.电枢磁场

14.(交轴、直轴)电枢反应及其性质、几何中性线、物理中性线、移刷

15.反电势常数Ce、转矩常数Ct

16•电磁功率Pem

电枢铜耗“cua

励磁铜耗"cuf

电机铁耗pFe

机械损耗"mcc

附加损耗/窃

输出机械功率P2

可变损耗、不变损耗、空载损耗

17.直流电动机(DM)的工作特性

1&串励电动机的“飞速”或“飞车”

19.电动机的机械特性、自然机械特性、人工机械特性、硬特性、软特性

20.稳定性

21.DM的启动方法:

直接启动、电枢回路串电阻启动、降压启动

22.DM的调速方法:

电枢回路串电阻、调励磁、电爪

23.DM的制动方法:

能耗制动、反接制动、回馈制动

B.主要公式:

发电机:

Pn=UnIn(输岀电功率)

电动机:

Pn=UnInHn(输岀机械功率)

反电势:

电磁转矩:

―泌

2曲

直流电动机(DM)电势平衡方程:

U=E+IaRa=CE^n+IaRa

DM的输入电功率Pi:

P产UlW—yUIf=(£+/尼儿+UIf

=Ela+I;Ra+UIf=%+PCua+Pcuf

PX=打+Pcua+Pcuf

Pe,n=£+服+P,nec+Pad

DM的转矩方程:

Tem-T2-Ta=J—

DM的效率"討。

0%=舒S。

%十島)xWO%

他励DM的转速调整率:

An=也二匹x100%

DM的机械特性:

_S+Rj)_U忆+Rj

c®C&CeW

并联DM的理想空载转速n0:

2.变压器

A.主要概念

1

2

3

4

5

6

7

8

单相.三相:

变压器组.心式变压器;电力变压器、互感務:

干式.汕浸式变压器铁心柱、轨部

额泄容呈:

、一次侧、二次侧

高压绕组、低压绕组

空载运行,主磁通①、漏磁通①2及其区别,主磁路、漏磁路

空载电流、主磁通、反电动势间的相位关系,铁耗角

①、i、c正方向的规宦。

变比、二次侧空载电压、二次侧额定电压

励磁电抗X吓励磁电阻R叭一次侧漏电抗Xg、二次侧漏电抗X%

9.负载运行时变圧器的原理示意图

10.变压器的磁势平衡

11.绕组折算原则、折算方法、作用

12.功率因数滞后时的变压器相量图画法

13.T型等效电路、r型等效电路、简化等效电路

14.空载试验、短路试验的用途、注意事项

15.标幺值、基准的选择

16.(不同负载时的)电压变化率,短路阻抗、短路电阻、负载系数

17.效率最大值发生的条件

1&三相变压器的磁路:

组式、心式

19.三相变压器的电路:

星形连接、三角形连接

20.同名端、首端、尾端、中性点

21.联结组、联结组号、时钟表示法

22.Y.y联结组,D.d联结组务有6个偶数联结组号;

Y.d联结组,D.y联结组各有6个奇数联结组合

23.主磁通、励磁电流的波形问题

24.在三相变压器中,三次谐波电流通路的重要性,在不同磁路中的影响

25.变压器并联运行的三个理想条件

26.变压器并联运行的负载分配

27.电流互感器、电压互感器的用途,使用中的注意事项

2&对称分量法,正序、负序、零序,

29.变压器的正序、负序、零序电路,各序激磁阻抗的特点

30.单相对中点短路时,各序电流与短路电流的关系

B.主要公式

反电势:

片=4.4幼V]①m、£2=4-^2°m

磁势平衡方程:

和\+4=心人

折算前的变压器方程组(数学模型):

 

u2=i2zL

折算后的变压器方程组:

0严-£+也

U'VZ',

■■■■

/o=A+/,2

-匸LU„

u'2=i\z'L

电压变化率简化计算公式:

△U=0(R「cos02-Xk+sin02)X1OO%效率:

7=(1/"Q」宜匚一)x100%

瓯COS0++

联接组号=—油后于El。

的相角

330°

三、交流绕组

A.主要概念

1.对交流绕组的要求:

各相绕组空间对称,产生的反电动势基波尽可能大、幅值相等、相差120度电角度,尽可能接近正弦波

2.槽电势星形图及苴画法、槽距电角度、槽距机械角度

3.相带、120°相带、60°相带、每极每相槽数

4.三相单层绕组画法

5.线圈、节距人,极距,短距、长距、整距

6.并联支路数a、最大并联支路数a„珈

7.三相双层绕组画法

&每相串联匝数N

9.谐波磁场的转速、极对数

10•谐波电动势的绕组系数

11.谐波电动势的削弱方法

12•脉振磁动势

13.磁动势的空间矢量表示、矢量叠加

14.磁动势计算的短距系数、分布系数与电动势的相同

15.脉振磁动势、旋转磁动势、行波、驻波

16.圆形旋转磁动势、椭圆形旋转磁动势

17.对称的三相交流绕组,通对称的三相交流电流,产生一个合成的圆形旋转磁动势。

当哪相电流最大时,该合成圆形旋转磁动势的最大值位這,就同哪相的绕组轴线重合。

因此旋转的方向是依相序,从超前相的轴线转向滞后120。

的相的轴线,在转到下一个滞后120。

的相的轴线。

1&三相合成的谐波磁动势只有奇次谐波,没有偶次谐波。

19.交流电机的主磁通、漏磁通、槽漏磁通、端部漏磁通、谐波漏磁通、漏电抗

B.主要公式

1.反电势频率、转子转速、极对数的关系:

f=n/60/p

2.槽距机械角度:

am=360°/Z

3.槽距角:

g=p*360°/Z

4.每极每相槽数:

q=z/2pm

5.导体电动势:

Eu=2.222

6.短距系数:

kyi=sin(7T/2*yi/T)

7.线圈电动势:

Eyi=2Nc*Eci*kyi=4.44NcfOkyl

&分布系数:

sin型

-2

gsin冬

2

9.线圈组电动势:

Eqi=q*Evi*kqi=4.44q*Nc*f*0*kvi*kqi

10.绕组系数:

kNi=kyi%i

11.相绕组电动势:

E机=4・44川3禺(N为每相串联匝数)

12.

每相串联匝数:

13.

相绕组脉振磁动势幅值的最大值:

14.相绕组磁动势基波的表达式:

几I(人=心COS6=凡01sine/cos&

(其中e=o处为相绕组轴线)

15.相绕组磁动势中的y次谐波磁动势最大值、瞬时表达式:

_2>/2Nkn、,I_noNg/

几(f,°)=你舛sin初cosM

16.

三相合成磁动势基波的幅值

四、异步电机

A.主要概念

1.单相、三相异步电机,绕线、鼠笼转子,铸铝转子

2.异步电动机必须从电网吸收滞后的无功,用于励磁。

3.半闭口槽、半开口槽、开口槽

4.气隙

5.转差率s

6.异步电机的三种运行状态:

电动、制动、发电

7.感应电机

&堵转时的异步电机:

等效于一台短路的三相变压器(不过英主磁通是旋转的):

转子频率等于泄子频率:

左转子磁动势同步旋转、相对静I上:

磁势是平衡的(*+E=En)。

9.电动势变比、电流变比

10.定子电流的负载分屋1山、左子电流的励磁分呈:

Im(或1())。

11.转子旋转时,异步电机的左、转子磁场仍相对静止,磁动势仍平衡(尺+甩=丘)。

12.异步电机转子的频率折算。

13异步电机转子旋转时的T型等效电路、简化等效电路

14.相量图的画法

15.异步电机的空载试验、机械损耗的分离方法

16.异步电机的短路试验,同变压器短路试验的差别

17.笼型转子的相数等于导条(槽)数Z2,每相匝数等于1/2:

极对数等于泄子磁场的极对数。

1&异步电机的电磁功率等于传递到转子的功率:

总机械功率等于电阻/?

S(l-s)/s上的三相总功率。

19.异步电机的电磁转矩,等于电磁功率除以同步机械角速度,也等于机械总功率除以转子机械角速度。

20.异步电机的Tcm-S曲线

21.异步电机的最大电磁转矩发生在尺/%=J/^+g+X;』时。

22.过载倍数

23.在异步电动机的工作特性中,效率特性、功率因数特性有最大值。

24.异步电动机的起动方法:

直接起动;降压起动(串电抗器、自耦变压器、先星形后三角形);绕线式转子串电阻起动。

各种方法的特点。

25.异步电动机调速:

变极、变频(恒转矩、恒功率)、变转差率s(泄子串电抗器降压、绕线转子串电阻)

26.异步电动机的制动方法:

转速反向(楚子三相正接、转子电阻耗能)、正转反接(降速、刹车)、

回馈制动(位能将电动状态超速到发电状态)、能耗制动(建子接直流、转子电阻耗能)

27.单相电动机原理

B.主要公式:

2.同步转速:

3.转差率:

4.转子静止时的方程式(转子折算到左子后):

E;=igjx®h+i;

5.电动势变比人:

k严且=兰如,Ex=keEi

E?

MR”?

转子电动势:

E2s=^27rf2xN2kN2^m=sE2

转子漏电抗:

x2cs=2兀厶.、厶o=sX2c

转子相电流:

I2s=---^—

转子旋转时,频率折算后的方程式:

〃严-E+也E2=I2(RJS+jX2c)An訂+/;伙£=亿E}=-Lzm

9.转子旋转时,经频率、绕组折算后的方程式:

〃严弋+也'耳J;(尼/s+凶J

•••

/严几―/;^

&=耳E.=-izm

10.异步电动机的功率

总功率平衡:

P]=^em+"cu1+»Fc,

电磁功率平衡:

^em=〃cu2十^mec

机械功率平衡:

pmec=p2+pmec+pad

11・异步电机的电磁转矩:

12.最大电磁转矩:

13.过载倍数:

z:

M=rmax/rN

五、同步电机

A.主要概念

1.凸极同步电机、隐极同步电机

2.同步电机的励磁方式:

直流发电机励磁、静止整流装巻励磁、旋转整流装置励磁

3.冷却方式:

空气冷却、氢气冷却、水冷

4.励磁电流

5.同步电机的空载运行:

同步电机的磁化特性:

饱和系数怎。

6.主磁通①“和励磁电动势Eo的相位关系:

①。

是原因,E)是结果,前者超前后者9(T

7.同步电机的电枢反应:

电枢反应的性质:

电枢反应电抗,(直轴、交轴)同步电抗,

&凸极同步电机的双反应理论:

将电枢电流分解为Id和Iq分量,分别单独考虑它们的电枢反应作用。

9.气隙合成磁动势尺、气隙合成磁场民、气隙合成电动势

10.隐极同步发电机相量图的画法

H.同步发电机的空载特性,剩磁影响的校正

12.同步发电机的短路特性:

短路时左子只有直轴电流;电枢反应为纯去磁性质;磁路不饱和:

短路电流与励磁电流成正比;短路特性为一条直线。

13.零功率因数负载特性:

左子电流为纯直轴分量;电枢反应为纯去磁性质;磁路饱和:

与空载特性曲线相差一个特性三角形。

14.特性三角形:

可用于求定子漏电抗。

15.同步发电机的外特性:

U随I变化的规律,coscp不同,变化趋势不同。

16•电压调整率:

额泄励磁电流时,空载与额泄负载之间的端电压变化率。

17.利用零功率因数特性曲线、空载特性曲线、特性三角形求立子绕组漏电抗的方法。

1&同步电机中,利用短路特性、空载特性求直轴同步电抗Xd不饱和值的方法。

19.短路比

20.低转差法侧Xd和Xq不饱和值的方法。

21.同步发电机并联运行的条件:

并网的方法(准确同步法:

直接,交叉)

22.功角、功角特性、基本电磁功率、附加电磁功率

23.有功功率的调节,极限功率,静态稳左性,整步功率系数,过载能力Km,

24•无功功率的调节:

保持有功不变、U不变(垂直)时,调节励磁电流,则I的终点轨迹是水平线,E)的终点轨迹是垂直线。

25.V形曲线:

保持有功不变时,cos(p=l时为正常励磁,负载电流I最小;减小励磁电流,欠励,Eu降低,功率因数角超前(I超前电压),I将增加;增大励磁电流,过励,E)将增大,功率因数角滞后(I滞后电压),I也将增加。

26.同步发电机如何过渡到同步电动机或调相机

27.同步调相机的用途

2&同步发电机单相对中点稳态短路、两相之间稳态短路可以应用对称分量法分析。

29.稳态单相短路电流:

两相间短路电流:

三相短路电流=\:

L:

.=3:

E。

B.主要公式

I.功率

Pn=込Wncos%.(发电机)

Pn=4Un【ncos0\「〃n(电动机)

2.励磁电动势:

Eq=4.44/A^n1%

3.隐极电机负载运行(不饱和时):

气隙电动势:

E,=Ea+E0

宦子绕组总电动势平衡:

EQ+Ea+Ea=U+iRn

励磁电动势平衡:

E.=u+iRn+jixa+jixa=u+iRa+jixl

气隙电动势:

5.

&=1)点人+似曲似屮jix。

=u+iRn+jidxd+応凸极电机负载运行(考虑饱和时):

左子绕组总电动势:

工E=Ed+Eg+E严Ej+E°=U+IRa

6.电压调整率:

MJ=E、_Ug门00%

Uno

7.低转差法求Xd和Xq的不饱和值:

V—"mux

min

max

&功角特性:

〃迟"

sin&+

mU2

"y

—)sin2&Xd

 

 

Pcmmax

9.极限功率:

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