电机学期末复习资料.docx

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1、电机学复习资料第一章 根本电磁定律和磁路电机的根本工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律、磁路定律和电磁力定律等定律的根底上的，驾驭这些根本定律，是探讨电机根本理论的根底。 全电流定律全电流定律 式中，当电流方向及积分途径方向符合右手螺旋关系时，电流取正号。在电机和变压器的磁路计算中，上式可简化为电磁感应定律电磁感应定律 式中，感应电动势方向及磁通方向应符合右手螺旋关系。变压器电动势磁场及导体间无相对运动，由于磁通的变更而感应的电势称为变压器电动势。电机中的磁通通常是随时间按正弦规律变更的，线圈中感应电动势的有效值为 运动电动势 自感电动势 互感电动势 1 2 电磁力定律磁路根本定

2、律 磁路欧姆定律 式中，磁动势，单位为A；磁阻，单位为1；磁导，单位为H。 磁路的基尔霍夫第确定律上式说明，穿入或穿出任一封闭面的磁通等于零。 磁路的基尔霍夫第二定律 上式说明，在磁路中，沿任何闭合磁路，磁动势的代数和等于次压降的代数和。 磁路和电路的比较电路磁路电流IA电流密度J2电动势EV电阻电导S基尔霍夫第确定律基尔霍夫第二定律电路欧姆定律磁通磁通密度B2磁动势FA磁阻1磁导H磁路节点定律全电流定律磁路欧姆定律第二章 直流电动机一、直流电机的磁路、电枢绕组和电枢反响磁场是电机中机电能量转换的媒介。穿过气隙而同时及定、转子绕组交链的磁通为主磁通；仅交链一侧绕组的磁通为漏磁通。直流电机空载时

3、的气隙磁场是由励磁磁动势建立的。空载时，主磁通0及励磁磁动势F0的关系曲线0F0为电机的磁化曲线。从磁化曲线可以看出电机的饱和程度，饱和程度对电机的性能有很大的影响。 电机的磁化曲线仅和电机的几何尺寸及所用的材料有关，而及电机的励磁方式无关。电机的运行特性及磁化曲线亲密相关。设计电机时，一般使额定工作点位于磁化曲线开始弯曲的部分，这样既可保证确定的可调整度，又不至于奢侈材料。 直流电机电枢绕组各元件间通过换向器连接，构成一个闭合回路，回路内各元件的电动势互相抵消，从而不产生环流。元件内的电动势和电流均为交变量，通过换向器和电刷间的相对运动实现交直流转换。电刷的放置原那么是：空载时正、负电刷之间

4、获得最大的电动势，这时被电刷短路的元件的电动势为零。因此，电刷应放在换向器的几何中性线上。对端接对称的元件，换向器的几何中性线应及主极轴线重合。 不同型式的电枢绕组均有；y 12p=整数；12。其中，S为元件数，K为换向片数，为虚槽数，p为极对数，y 1为第一节距，y 2为第二节距，y为合成节距，为小于1的分数，用来把y 1凑成整数。对单叠绕组，1，y 2小于0，并联支路对数，即每极下元件串联构成一条支路。对单波绕组，y 2大于零，1，即全部同极性下元件串联构成一条支路。 当电枢绕组中通过电流时，产生电枢磁动势，此时气隙磁场由励磁磁动势和电枢磁动势共同建立。 电枢磁动势对主极磁场的影响称为电枢

5、反响。直流电机电枢磁动势是空间分布固定的三角波，其幅值位于电枢外表导体电流变更方向处。 当电刷安装在换向器的几何中性线上时，只存在交轴电枢磁动势。对气隙磁场的影响称为交轴电枢反响，它使气隙磁场发生畸变；物理中性线偏离几何中性线一个角度，不饱和时，每极磁通量不变，饱和时，有去磁作用。当电刷偏离几何中性线时，除了外，还存在直轴电枢磁动势。对气隙磁场的影响称为直轴电枢反响，当及励磁磁动势同方向时，起助磁作用；当及励磁磁动势反方向时，起去磁作用。 当电刷在几何中性线上时，交轴电枢反响磁动势的大小为 极式中，线负荷；极距m；N电枢圆周总导体数；电枢外径m支路电流A当电刷从几何中性线上移开机械角度时，交直

6、轴电枢磁动势分别为极 b极式中，b=电刷在电枢外表移过的弧长m。 电枢绕组感应电动势E是指正、负电刷间的电动势，即一条支路的电动势。电磁转距是指电枢电流和气隙合成磁场互相作用产生的。感应电动势和电磁转距公式是直流电动机的两个重要的计算公式n V 式中，每极磁通量； n电机转速； 电枢电流；、 及电机构造有关的常数。其中 直流电机的励磁方式共有四种：他励、并励、串励。复励。电机端电流I、电枢电流、励磁电流的关系如下表：不同励磁方式电机各绕组之间的关系发电机电动机他励，及无关，及无关并励串励复励l 对于复励电机，为串励绕组电流，为并励绕组电流。 对于发电机：EU，及E同方向，及n反方向，将机械能转

7、化为电能；对于电动机：E0确定，电源电压下降，那么空载电流I0，铁损耗。 减小；减小27、一台2A,400/100V的单相变压器，低压侧加100V，高压侧开路测得I0=2A；P0=20W；当高压侧加400V，低压侧开路，测得I0，P0。0.5；20 28、变压器短路阻抗越大，其电压变更率就，短路电流就。大；小 29、变压器等效电路中的是对应于电抗，是表示电阻。 主磁通的；铁心损耗的等效30、两台变压器并联运行，第一台先达满载，说明第一台变压器短路阻抗标么值比第二台。 小31、三相变压器的联结组别不仅及绕组的和有关，而且还及三相绕组的有关。 绕向；首末端标记；联结方式32、变压器空载运行时功率因

8、数很低，这是由于。空载时建立主、漏磁场所需无功远大于供给铁损耗和空载时铜损耗所需的有功功率二、推断以下说法是否正确：1变压器的激磁阻抗随外加电压的增大而增大。2变压器从空载到负载主磁通将随负载电流的增加而变大。3变压器变比的定义是初级和次级绕组的负载电压之比。4 变压器短路试验常在高压侧进展，测取外加电压为额定电压时的电流。5、变压器次级电流折算到初级要除以变比k2 。6、短路电压越大，那么变压器随负载变更时，输出电压电压波动越大，且在变压器故障短路状况下，短路电流较小。7、按国家标准，试验测出的电阻值和电抗值应换算到基准工作温度75时的数值。8、变压器空载试验时，为了使测出的参数能符合变压器

9、的实际运行，应选取额定电压时的数据来计算激磁阻抗。9、变压器的空载损耗可近似看成铁损耗，短路损耗可近似看成铜损耗。10、变压器带感性负载时，输出电压有可能比空载电压还高。11、标么值是实际值及该物理量所选定的同单位基值之比的形式表示。12、变压器次级电阻的标么值及次级电阻折算到初级后的的标么值具有不同的值13、变压器带额定负载时变压器的效率最高。14、三相心式变压器三相磁路长度不同，当外加三相对称电压时，三相激磁电流不完全对称，中间铁心柱的一相磁路较短，激磁电流较大。15、绕组的同名端只确定于绕组的绕向，及绕组的首末端标记无关。16、联接组号为4的变压器次级绕组的线电动势超前初级绕组的线电动势

10、12017、在三相变压器中，总渴望在初级或次级绕组中有一个接成三角形，以保证相电动势接近正弦波，从而防止相电动势波形发生畸变。18、磁路彼此相关的三相组式变压器如承受联结会使相电动势畸变成为尖顶波，可能危及绕组绝缘平安，故不允许承受联结。19、电流互感器不允许短路运行。20、单相变压器额定容量2，原，副方额定电压U12220/110V，今在原方施以22V的直流电压时，副方的电压为11V。 21、仪用电压互感器在工作时确定不允许副方短路。 22、变压器中的磁通按正弦规律变更时，激磁电流波形也按正弦规律变更。 23、不管变压器带什么性质的负载，其负载电压总比空载电压低。 24、 变压器低压侧电压折

11、算到高压侧时，低压侧电压乘以变比K 25、一台变压器原边电压U1不变，副边接电阻性负载或接电感性负载，如负载电流相等，那么两种状况下，副边电压也相等 。 F26、变压器在原边外加额定电压不变的条件下，副边电流大，导致原边电流也大，因此变压器的主要磁通也大。F 27、变压器的漏抗是个常数，而其励磁电抗却随磁路的饱和而削减 。T 28、自耦变压器由于存在传导功率，因此其设计容量小于铭牌的额定容量 。 T29、运用电压互感器时其二次侧不允许短路，而运用电流互感器时二次侧那么不允许开路 。 T三、选择题1、变压器的空载损耗为：B短路损耗主要为铜秏A、主要为铜耗 B、主要为铁耗 C、 全部为铁耗 D、

12、全部为铜耗2、变压器空载电流小的缘由是：AA 、变压器的励磁阻抗大 B、 一次绕组匝数多，电阻大 C、 一次绕组漏抗大3、当一次侧接额定电压并维持不变时，变压器由空载转为满载运行时，其主磁通将会 CA、 增大 B、 减小 C、 根本不变4、一台一次侧额定电压为220V的单相变压器，接220V沟通电源时，空载电流为1A；假设不慎错误地接到380V的沟通电源，那么空载电流为 C5、以下哪种形式的变压器在电力系统中不宜承受 DA、 接法的芯式变压器； B、 接法的组式变压器 ；C、 接法的芯式变压器； D、 接法的组式变压器6、一台三相变压器，200121000/400V，接法，当此变压器额定运行时

13、，二次绕组中流过的电流值为 C指的是相电流A、 500A; B、 288.7A; C、 166.7A; D、 115.5A。7、一台变压器设计的频率为50，如今将它接到60的电网上运行，当额定电压不变时，铁心中的磁通将 CA、 增加；B、 不变；C、 减小；D、 为零不能运行。8、一台变压器在高压侧做空载试验求得的参数及在低压侧做试验求得的参数相比 AA、 大K2倍；B、 大K倍；C、 一样；D、 小K2倍；9、一台变压器原边接在额定电压的电源上，当副边带纯电阻负载时，那么从原边输入的功率： 只包含有功功率；只包含无功功率； 既有有功功率，又有无功功率；为零。 10、变压器中，不考虑漏阻抗压降

14、和饱和的影响，假设原边电压不变，铁心不变，而将匝数增加，那么励磁电流： 匝数比及电流比成反比增加；削减；不变；根本不变。 11、一台变压器在 时效率最高。 铜秏等于铁耗=1；P0常数；四、问答题1、电流互感器二次绕组为什么不许开路？电压互感器二次绕组为什么不许短路？答：电流互感器正常运行时，相当于变压器工作在短路状态，一、二侧磁动势处于平衡状态，磁场很弱。假设二次侧开路，一次侧电流完全用于励磁，磁场变得很强，将在二次侧感应出很高的电压，将绝缘击穿，危及人身及设备平安。因此，电流互感器二次侧不得开路。电压互感器正常运行时，负载接电压表，阻抗很大，接近于空载运行。假设二次绕组短路，那么变成短路运行

15、，电流从空载电流变成短路电流，一、二次侧电流均变得很大，造成互感器绕组过热而烧坏。2、为什么三相变压器组不能承受联结？而三相心式变压器又可承受联结？答：联结的三相变压器，一、二次绕组中都不能流通3次谐波电流，励磁电流根本接近正弦波。由于磁路饱和的缘由，铁心中主磁通根本为平顶波，其中含较强的3次谐波磁通。对于三相变压器组，各相磁路彼此独立，3次谐波磁通沿铁心闭合。由于铁心磁阻很小，故3次谐波磁通较大，加上3次谐波磁通的频率为基波频率的3倍，所以，由它所感应的3次谐波相电动势相当大，在数值上可达基波幅值的4560%，甚至更大，结果使相电动势波形畸变，最大值上升许多，可能使绕组绝缘击穿，故不能承受联

16、结。对于三相心式变压器，由于三相磁路彼此相关，三次谐波磁通又彼此同相位、同大小，不能沿铁心闭合，只能借油、油箱壁等形成闭合。由于这些磁路的磁阻很大，故3次谐波磁通很小，主磁通根本接近正弦波，因此可以承受联结。但由于3次谐波磁统统过油箱壁闭合，引起附加涡流损耗，因此对容量较大、电压较高的三相心式变压器，也不宜承受联结。3、变压器并联运行的最志向状况有那些？怎样才能到达最志向的状况？答：变压器并联运行的最志向状况是1空载时并联的变压器之间无环流；2负载时能依据各台变压器的容量合理地分担负载；3负载时各变压器分担的电流应为同相。为了到达上述并联运行的志向状况，各台变压器必需具备以下三个条件1各台变压

17、器的一次侧额定电压和二次侧额定电压应分别相等。此时，各台变压器的一次侧及二次侧线电压之比相等；2各台变压器的二次侧线电压对一次侧线电压的相位差相等，即各台变压器应属于一样的连接组；3各台变压器用标幺值表示的短路阻抗应相等，短路电抗和短路电阻之比也应相等。4、为什么变压器一、二次绕组电流及匝数成反比，只有在满载或接近满载时才成立，空载时不成立？答：因为空载时，二次绕组的电流I2等于零，因此不存在电流比的关系。因此满载和接近满载时，一、二次绕组的电流远大于空载电流，在磁动势平衡方程式中，无视空载电流才能得到这一关系。5、 变压器空载运行时，原线圈加额定电压，这时原线圈电阻r1很小，为什么空载电流I

18、0不大？如将它接在同电压仍为额定值的直流电源上，会如何？答：因为存在感应电动势E1, 依据电动势方程：可知，尽管很小，但由于励磁阻抗很大，所以不大.假设接直流电源，由于磁通恒定不变，绕组中不感应电动势，即，因此电压全部降在电阻上，即有，因为很小，所以电流很大。6、为什么变压器的空载损耗可近似看成铁损耗，而短路损耗可近似看成为铜损耗？ 答 变压器铁损耗的大小确定于铁心中磁通密度的大小，铜损耗的大小确定确定于绕组中电流的大小。变压器空载和短路时，输出功率都为零。输入功率全部变为变压器的损耗。即铜损耗及铁损耗之和。空载时，电源电压为额定值，铁心中磁通密度到达正常运行的数值，铁损耗也为正常运行时的数值

19、。而此时二次绕组中的电流为零，没有铜损耗，一次绕组中电流仅为励磁电流，远小于正常运行的数值，它产生的铜损耗相对于这时的铁损耗可以无视不计，因此空载损耗可近似看成为铁损耗。短路试验时，输入功率为短路损耗。此时一次、二次绕组电流均为额定值，铜损耗也到达正常运行时的数值，而电压大大低于额定电压，铁心中磁通密度也大大低于正常运行时的数值，此时铁损耗及铜损耗相比可无视不计。因此短路损耗可近似看成铜损耗。7、电源频率降低，其他各量不变，试分析变压器铁心饱和程度、励磁电流、励磁电抗、漏抗的变更状况。 答 据可知，当降低时，增加，铁心饱和程度增加，励磁电流增加，励磁电抗减小。8、变压器的原、副边额定电压都是如

20、何定义的？ 答 原边额定电压是指规定加在一次侧的电压。副边额定电压是指当一次侧加上额定电压时，二次侧的开路电压。五、计算题1、有一台630、35/6.6、50的单相变压器，空载试验及稳态短路试验数据如下所示：试验名称电压加于电压电流功率空载试验低压侧短路试验高压侧求(1)归算到高压侧的励磁阻抗及短路阻抗;(2)假定绘出T型等效电路；3当低压侧接负载时，利用T型等效电路求高压侧电流及其功率因数。解：1励磁阻抗 励磁电阻励磁电抗变压比归算到高压侧利用稳态短路试验数据计算可得： 2 T型等效电路如下图：3略。自己验算2、一铁心线圈，加上12V直流电压时，电流为1A；加上110V沟通电压时，电流为2A

21、，消耗的功率为88W，求后一状况下线圈的铜损耗、铁损耗和功率因数。解 此题目的是为了复习铁心线圈电路中的功率关系由线圈加直流电压时的电压和电流值可求得线圈的电阻为由线圈加沟通电压时的数据求得沟通铁心线圈电路中的铜损耗、铁损耗和功率因数分别为3、一沟通铁心线圈电路，线圈电压，电流，功率因数，频率，匝数8650。电阻，漏电抗。求线圈的电动势和主磁通最大值。解 此题目的是为了复习沟通铁心线圈电路中的电磁关系。选择电压为参考相量，即，电压及电流的相位差由沟通铁心线圈电路的电动势平衡方程求得 0由此求得4、 一单相变压器，。当该变压器作降压变压器向外供电时，二次电压，功率因数电感性。试用根本方程式求该变

22、压器的、和。解 5、一单相铜线变压器， , ,室温。在低压侧做空载试验，测得，；在高压侧做短路试验，测得，。设，。求折算至高压侧时的T形等效电路中的各参数。解：1励磁阻抗 励磁电阻励磁电抗变压比归算到高压侧2利用稳态短路试验数据计算可得： 3 折算至，那么6、1 600/10型三相铝线变压器，联结。，。在低压侧做空载试验，测得，；在高压侧做短路试验，测得，。试验时室温为。求折算至高压侧时的、和、。解：三相变压器空载试验和短路试验测得的电压为线电压，电流为线电流，功率为三相功率。在参数计算时，应用相电压、相电流和每相功率。1励磁阻抗 励磁电阻励磁电抗变压比归算到高压侧2利用稳态短路试验数据计算可得： 3 折算至，那么7、三相变压器额定容量为20A，额定电压为10/0.4 ，额定频率为50，Y，y0联结，高压绕组匝数为3300。试求：1变压器高压侧和低压侧的额定电流；2高压和低压绕组的额定电压；3绘出变压器Y，y0的接线图。 解：