(完整word版)華中科技大學電機學(上)總結(jié)

1、電機學（上）總結(jié)第1章 導論1、 電機的基本概念電機：依據(jù)電磁感應定律和電磁力定律實現(xiàn)機電能量或信號轉(zhuǎn)換的電磁裝置。定子：靜止部分；轉(zhuǎn)子：旋轉(zhuǎn)部分；氣隙：鐵芯與磁極之間的間隙氣隙中的磁場分布及其變化規(guī)律在能量轉(zhuǎn)換過程中起決定性作用。2、 磁場基本量 3、 磁路定律（1） 全電流定律：（2） 磁路歐姆定律：， （3） 磁路的基氏第一定律：（4） 磁路的基氏第二定律：4、 磁化曲線（課本P16 圖1.6） 非鐵磁材料：， 鐵磁材料，磁化曲線呈現(xiàn)非線性的飽和特性。 一般，且不是常數(shù)。飽和時，。不飽和時可認為是常數(shù)5、 鐵耗：，V為鐵磁材料的體積， 采用硅鋼片可減小鐵耗。磁滯損耗與磁滯回線的面積成正比

2、。6、 電感與互感 線圈（繞組）的電感。鐵芯線圈的電感要遠大于同匝數(shù)的空心線圈的電感。 兩個線圈（繞組）間的互感第2章 直流電機1、 直流電機的工作原理和基本結(jié)構(gòu)1、 換向器式直流電機的工作原理： 直流電機電樞繞組所感應的電動勢是極性交替變化的交流電動勢， 換向器配合電刷的作用把交流電動勢“換向”成極性恒定的直流電動勢。 只要電樞與主磁極空間相對靜止，電刷兩端所得電勢即為直流電。2、 主要結(jié)構(gòu) 定子 轉(zhuǎn)子（電樞） 主磁極、機座、電刷、換向極 電樞鐵心、電樞繞組、換向器 定子機座兼做定子主磁路的一部分，因其中磁場是固定不變的，故采用鑄鋼或厚鋼板加工（無鐵耗） 轉(zhuǎn)子鐵心因旋轉(zhuǎn)，與氣隙主磁場（空間靜

3、止）有相對切割運動，其間會有鐵耗，故采用硅鋼片疊成。3、 額定值 額定功率 發(fā)電機： 電動機：2、 電樞繞組特點1、 直流電機電樞繞組必為閉合繞組。2、 電刷的安放：（1） 原則：正、負電刷間空載合成電勢最大。（2） 位置：應放在換向器的幾何中性線上（與電樞幾何中性線處的導體連通）（3） 組數(shù)：恒等于電機極數(shù)2p3、 單疊繞組的并聯(lián)支路數(shù)2a=電機極數(shù)2p。4、 電刷為電樞表面導體電流的分界線5、 電樞電流Ia=每條支路電流（即線圈電流）并聯(lián)支路數(shù)2a。3、 直流電機的磁場1、 空載磁場： 直流電機空載時的磁場稱為空載磁場。空載磁場僅由主磁極勵磁磁動勢（對應勵磁電流If）單獨建立。 了解空載氣

4、隙磁場大小沿電機氣隙圓周的分布波形2、 負載磁場：（1） 直流電機負載時的氣隙磁場由勵磁磁動勢和電樞磁動勢（對應電樞電流Ia）共同建立。（2） 電樞磁場：由電樞磁動勢（或電樞電流）所單獨建立 電樞磁動勢和電樞磁場的軸線總是位于電刷對應于電樞表面上的位置。當電刷位于幾何中性線時：電樞磁動勢和電樞磁場的軸線剛好位于電樞交軸（與主極軸線相正交的位置），只產(chǎn)生交軸電樞磁動勢和交軸電樞磁場。當電刷偏離幾何中性線時：電樞磁動勢和電樞磁場的軸線也偏離電樞交軸，同時產(chǎn)生交軸電樞磁動勢和直軸電樞磁動勢（與主極軸線相平行的位置），相應地也同時產(chǎn)生交軸電樞磁場和直軸電樞磁場。（3） 直流電機電樞反應負載時，電樞磁動

5、勢對主極磁場的影響為電樞反應。交軸電樞反應：由交軸電樞磁動勢產(chǎn)生a、使氣隙磁場分布波形發(fā)生畸變； b、鐵心飽和時呈去磁作用。直軸電樞反應：由直軸電樞磁動勢產(chǎn)生，直軸去磁或直軸助磁。4、 電樞電動勢與電磁轉(zhuǎn)矩電樞電動勢為正負電刷間電動勢 電磁轉(zhuǎn)矩 ：正負電刷間一個極面下的磁通量，【W(wǎng)b】 N:電樞繞組總導體數(shù)， 五、直流電機的基本方程和運行特性1、按勵磁方式分類：他勵 串勵 并勵：發(fā)電機 電動機 2、直流電機運行方式的判別及運行特點（1）當E>U時，為發(fā)電機運行： （2）當E<U時，為電動機運行：（3）當E=U時，為原動機拖動空轉(zhuǎn)的發(fā)電機或；理想空轉(zhuǎn)的電動機。3、直流電動機基本平衡方

6、程式：（1）電勢方程： （2）功率流程圖 當可變損耗等于不變損耗時，效率最大。電磁功率： （3）轉(zhuǎn)矩平衡方程： 4、直流電動機工作特性。（1）并勵電動機轉(zhuǎn)矩調(diào)整率：很小，基本接近于恒速電動機使用時，勵磁繞組不得開路。否則會“飛速”（有剩磁且空載或輕載時），或停轉(zhuǎn)產(chǎn)生電樞大電流（無剩磁或有剩磁但重載時）。（2）串勵電動機轉(zhuǎn)矩調(diào)整率：很大。接近于恒功率電動機。使用時，不得空載或輕載運行，否則會“飛速”5、直流電動機的機械特性： （1）并勵電動機數(shù)學描述：Rj為串入電樞回路的調(diào)節(jié)電阻，用于改變機械特性的形狀。Rj =0時為自然機械特性，Rj0為人工機械特性。 Ø 并勵電動機的自然機械特性接

7、近于水平線，稱為硬特性。（2）串勵電動機數(shù)學描述6、電力拖動機組穩(wěn)定運行的條件穩(wěn)定運行的條件及判據(jù)：在電動機機械特性和負載總制動轉(zhuǎn)矩機械特性兩條特性曲線的交點處，當時是穩(wěn)定的；當時是不穩(wěn)定的；當時是穩(wěn)定運行的極限。只要電動機機械特性滿足，即是下降的機械特性，則能穩(wěn)定運行。六、直流電動機起動1、電氣性能要求：起動電流小。起動轉(zhuǎn)矩大2、起動方法（1）直接起動：，適用于小電機（2）電樞回路串電阻起動：（3）降壓起動：只降電樞端電壓，而不能降勵磁電壓。七、直流電動機調(diào)速1、調(diào)速方法由可知，調(diào)速方法有三種（1）變 ，即改變勵磁磁場（改變勵磁電流）調(diào)速 （2）電樞回路串電阻調(diào)速 （3）改變電樞電壓U調(diào)速

8、此調(diào)速方法最適用于他勵電動機中，這樣勵磁磁場可不受電樞端電壓的影響。*2、調(diào)速計算題的求解： 對調(diào)速瞬間分析出發(fā)點是n不能突變，而新的穩(wěn)態(tài)時分析出發(fā)點是轉(zhuǎn)矩平衡！3、改變電動機轉(zhuǎn)向的方法 原理：電動機中，故改變n方法，即改變方向。（1）將勵磁繞組兩端對調(diào)，即改變勵磁電流方向（2）將電樞繞組兩端對調(diào)，即改變電樞電流方向。此兩種方向只能用其一，不可同時用，否則轉(zhuǎn)向不變。4、直流電動機的制動 電磁制動：電磁力矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，即為電磁制動。 常用的電磁制動方法：（1）能耗制動（2）反接制動（3）回饋制動第3章 變壓器一、結(jié)構(gòu)、額定值1、結(jié)構(gòu)：閉合鐵心上套有不同匝數(shù)的繞組，采用閉合鐵心以降低磁阻，減少

9、勵磁電流，采用硅鋼片以減小鐵耗。2、額定值在三相中均為線值單相： 三相：注意Y接法還是接法。 的定義：在一次側(cè)加額定電壓時二次測的空載線電壓。二、基礎理論1、空載物理情況 勵磁電抗 ,反映了主磁通的作用，對已制成的變壓器一次側(cè)漏電抗 二次側(cè)漏電抗空載等效電路： 2、負載時（1）正方向確定（2）基本方程式 （3）繞組折算 原則：未折算側(cè)各量均保持不變，電磁關(guān)系和能量關(guān)系也不變，使等效電壓比為1。（4）折算后基本方程 （5）等效電路T型等效電路：型等效電路： 簡化等效電路（6）參數(shù)測定 空載試驗根據(jù)變壓器的空載試驗可以求得變比 k、空載損耗 p0、空載電流 I0 以及勵磁阻抗。由于，可忽略Z1 ，

10、則有： 勵磁阻抗 勵磁電阻 勵磁電抗 注：為了安全和方便,一般空載實驗在低壓方進行短路試驗根據(jù)變壓器的短路試驗可以求得變壓器的負載損耗、短路阻抗。 短路阻抗 短路電阻 短路電抗 注：短路試驗一般在高壓方進行。（7）標幺值標準：電壓基值：額定相電壓 電流基值：額定相電流 功率基值：額定視在功率 相電壓、相電流標幺值： 短路阻抗標幺值： 在低壓側(cè)加額定電壓做空載試驗； 在高壓側(cè)加短路電流 做短路試驗。 計算大題?？脊剑?注：三相時 3、運行性能（1）電壓變化率定義：一次側(cè)繞組施加額定電壓、負載大小 I2 及其功率因數(shù)cos2 一定時，二次側(cè)空載電壓 U20 與負載電壓 U2 之差與二次側(cè)額定之比

11、，通常用百分數(shù)表示。 式中，=I2I2N 稱為負載系數(shù)。 感性負載時，U > 0，二次側(cè)端電壓 U2 隨負載電流 I2 的增大而下降；容性負載時，U 可能小于0，二次側(cè)端電壓可能隨負載電流 I2 的增加而升高。（2）效率 最大效率點：當可變損耗等于不變損耗時。三、三相變壓器1、連接組 2、時鐘表示法 同名端確認法：找平行的一、二次側(cè)電壓（注意聯(lián)接組形式），看符號順序（同順序、同名端），看箭頭方向。3、繞組連接法對空載電動勢波形影響Yy：三相組式不能采用Yy連接三相芯式可以采用， 沿空氣閉合（接近正弦波）Dy：不是正弦波（尖頂波），其他都是正弦波。 在芯式、組式都可用Yd：合成大

12、大減小，接近正弦波。4、并聯(lián)運行（P151）（1）并聯(lián)運行最理想情況有：空載時，各臺變壓器二次測之間沒有環(huán)流負載時，各臺變壓器所承擔的負載電流按它們的額定容量成正比地分配負載時，各變壓器二次測電流同相位（2）各臺變壓器必須具備下列三個條件：各臺變壓器一次側(cè)與二次測線電壓比相等；各臺變壓器的連接組標號相同各臺變壓器短路阻抗標幺值相等，且短路電阻與短路電抗之比也應相等。四、不對稱運行1、對稱分量法 把一組不對稱的三相電壓或電流看成三組同頻率的對稱的電壓或電流的疊加，后者稱為前者的對稱分量。 其中： 2、等效電路 3、序阻抗 三相組式： 三相芯式：五、自耦變壓器特點：（1）計算容量小于額定容量，體積

13、小、材料少（2）短路電流大，突然短路時電動力大，必須加強機械結(jié)構(gòu)（3）高壓方的過電壓會串入低壓方繞組。六、互感器1、電流互感器由于設計磁密很低，Bm<0.2T，勵磁電流很小，近似認為勵磁支路開路，由磁勢平衡關(guān)系有：電流互感器運行時二次側(cè)不能開路。2、電壓互感器電壓互感器運行時二次測不能短路。第4章 交流電機繞組的基本理論一、基本要求（1）繞組產(chǎn)生的電動勢（磁動勢）接近正弦波（2）三相繞組的基波電動勢（磁動勢）必須對稱（3）在導體數(shù)一定時能獲較大的基波電動勢（磁動勢）二、常用參數(shù)槽距角 槽距電角電角度=p*機械角度每極每相槽數(shù) 極距 單層繞組每相最大并聯(lián)支路數(shù)a=p雙側(cè)繞組每相最大并聯(lián)支路

14、數(shù)a=2p三、電動勢（1）基波電動勢導體電動勢 線圈電動勢 短距系數(shù) 線圈組電動勢 分布系數(shù) 相電動勢 繞組系數(shù) 對于雙層繞組： （2）高次諧波磁動勢極對數(shù)： 極距： 轉(zhuǎn)速： 頻率： 短距系數(shù)分布系數(shù)繞組系數(shù) 電動勢（3）削弱諧波電動勢;使氣隙中磁場分布盡可能接近正弦波采用對稱三相繞組，消除3及3的倍數(shù)次諧波采用短距繞組采用分布繞組四、磁動勢1、單相繞組基波磁動勢：為脈振磁動勢（1）特點：空間位置固定不動；波幅隨電流變化（2）幅值相繞組磁動勢 N:每相串聯(lián)匝數(shù)（與求相電動勢中N相同）基波繞組系數(shù)I：交流相電流有效值（3）表達式 其中繞組相電流,原點取在相繞組軸線上，也就是波幅位置。2、諧波磁動勢 3、三