《電機(jī)學(xué)》復(fù)習(xí)資料

1、 電機(jī)學(xué)備考部分 CHM一電機(jī)的分類(lèi)1. 1）機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電功率-發(fā)電機(jī) 2）電功率轉(zhuǎn)換為機(jī)械能-電動(dòng)機(jī) 3）電功率轉(zhuǎn)換為另一種形式的電功率-變壓器、交流機(jī)、變頻機(jī)、移相機(jī) 4）不以傳遞能量為主要職能，在電氣機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行起調(diào)節(jié)、放大、控制2. 按電流種類(lèi)：直流電機(jī)、交流電機(jī)3. 按原理和運(yùn)動(dòng)方式 1）沒(méi)有固定同步速度-直流電機(jī) 2）靜止設(shè)備-變壓器 3）作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，速度較同步速度??；作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，速度較同步速度大-異步電機(jī) 4）速度等于同步速度-同步電機(jī) 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(jī)【同步速度指的是定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)】2 電機(jī)的磁路

2、和磁路定律 電在電機(jī)中主要以路的形式出現(xiàn)，即由電機(jī)內(nèi)的線圈（或繞組）構(gòu)成電機(jī)的電路 磁在電機(jī)中是以場(chǎng)的形式存在，常把磁場(chǎng)簡(jiǎn)化磁路處理 1. 電機(jī)的電磁基本理論 1）線圈中流過(guò)電流將產(chǎn)生磁場(chǎng)（右手螺旋），穿過(guò)線圈的磁通形成磁鏈，一個(gè)線圈通過(guò)單位電流所產(chǎn)生的磁鏈為該線圈的電感。 2）線圈流過(guò)正弦交流電時(shí)，線圈電感常用相應(yīng)的電抗表示（w為交變頻率） （施加電壓 磁通磁路越大 磁路越飽和 磁阻 電抗） 3）電磁感應(yīng)定律：若線圈中磁鏈發(fā)生變化，線圈感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)（線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)趨于阻礙磁鏈變化）3 變壓器 1）標(biāo)幺值實(shí)際值/基值（基值一般取額定值） 2）測(cè)定參數(shù) 空載實(shí)驗(yàn) （計(jì)算勵(lì)磁電阻電抗，r1、x1很

3、小可忽略） 電路等效圖：計(jì)算公式： 一般加壓于低壓側(cè)，原因：空載實(shí)驗(yàn)測(cè)得是勵(lì)磁電抗和電阻，勵(lì)磁電流大些才能測(cè)出，并且在低壓側(cè)操作比較安全 短路實(shí)驗(yàn) 等效電路圖：計(jì)算公式： 一般加壓于高壓側(cè)，原因： 短路實(shí)驗(yàn)所測(cè)的是和，所以勵(lì)磁電流要比較??；若加在低壓側(cè)，就算很小，但也很大，而很小，避免大電流燒壞繞組。Eg1.例2-1 三相參數(shù)測(cè)定 三相 kVA 額定電壓60/6.3KV yd連接（1） 高壓和低壓側(cè)的額定電壓和電流？（2）等效電路參數(shù)的歐姆值和標(biāo)幺值，畫(huà)出近似等效電路圖短路4800V24.06A26500W高壓側(cè)測(cè)空載6300V11.46A7700W低壓側(cè)測(cè) (3)勵(lì)磁支路用導(dǎo)納表示數(shù)值和標(biāo)幺

4、值解：(1) 高壓側(cè)y接： 低壓側(cè)d接： (2) 空載實(shí)驗(yàn)在低壓側(cè)測(cè)（d接） ( 功率指的是三相，所以求時(shí)需要除以3；阻抗指的是相的 值，對(duì)應(yīng)電流需為相值) （由于低壓側(cè)為副邊，需進(jìn)行歸算）歸算到高壓側(cè) (k對(duì)應(yīng)額定時(shí)的相值) 標(biāo)幺值：計(jì)算出各邊的基值（注意為額定的相值）短路實(shí)驗(yàn)在高壓側(cè)（y接） (3) 3）電壓變化速率 (體現(xiàn)運(yùn)行性能)阻抗三角 Z 電流滯后電壓：感性負(fù)載（電感使電流不能突變） R 電流超前電壓：容性負(fù)載（電容使電壓不能突變）4） 變壓器的并聯(lián)（一次繞組接至共同的，二次繞組接至共同的） 優(yōu)點(diǎn)：供電可靠，系統(tǒng)運(yùn)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

5、首段引出 接：把一相的末端和另一相的首段連接起來(lái)三相變壓器的連接組別：先確定、的方向，然后根據(jù)同名端（異名端）確定、，最后根據(jù)y接、接，確定及畫(huà)出與的位置/圖并聯(lián)條件：額定電壓相等（變比相等 or 原副邊匝數(shù)相等） 有相同的連接組 短路阻抗標(biāo)幺值相等（內(nèi)阻相等）若不滿(mǎn)足所帶來(lái)的影響：變比不同 （k允許誤差在0.5以?xún)?nèi)） 近似相等 A、B兩點(diǎn)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）連接組不同 （至少相差30°） 需絕對(duì)一致 形成環(huán)流內(nèi)阻不等 （允許10%以?xún)?nèi)） 近似相等 無(wú)法充分利用變壓器 (負(fù)載系數(shù)與內(nèi)阻成反比，內(nèi)阻越小負(fù)載系數(shù)越大，越容易達(dá)到滿(mǎn)載；電阻越大負(fù)載系數(shù)越

6、小。)計(jì)算公式（并聯(lián)運(yùn)行時(shí)負(fù)載分配情況） 電流分配： 內(nèi)阻越大，電流越小負(fù)載系數(shù)每臺(tái)分配輸出功率每臺(tái)功率比 Eg2.題3-3 運(yùn)行負(fù)載分配 不容許任何一臺(tái)過(guò)載，下列兩組變壓器可供最大負(fù)載（1） 當(dāng)變壓器I的短路電壓為變壓器的短路電壓的90%，即 解： 由此可知 （內(nèi)阻小先達(dá)到滿(mǎn)載） Eg3.題3-4 并聯(lián)運(yùn)行負(fù)載分配 yd11 6300/400V 6300/400V高壓短路 250V /32A 300V/82A(1) 該兩變壓器的短路電壓各位多少？(2) 當(dāng)該變壓器并聯(lián)運(yùn)行，且供給總負(fù)載為1200kVA，問(wèn)每臺(tái)變壓器各供給多少負(fù)載？(3) 當(dāng)負(fù)載增加時(shí)哪一臺(tái)先滿(mǎn)載？設(shè)任一臺(tái)變壓器不容許過(guò)載，問(wèn)

7、該兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)可供最大的負(fù)載是多少？(4) 設(shè)負(fù)載功率因數(shù)為1，當(dāng)總負(fù)載為1200kW，求每臺(tái)變壓器二次繞組中的電流。解：（1） 求其實(shí)求的就是，也就是 短路可求： 給的額定值可求（2） 由（1）求出，即可求負(fù)載系數(shù) （3） 由(1)可知較小負(fù)載，較小負(fù)載先到達(dá)滿(mǎn)載，令其為1 可以求出另一個(gè) ，從而（4） 純電阻總 總= Eg4（師補(bǔ)） 兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行 連接組Yy0 短路阻抗： 不計(jì)阻抗角差別試計(jì)算：并聯(lián)組最大容量 最大輸出電流 利用率 解： 最大輸出電流 Yy0 利用率 Eg5.（師補(bǔ)） (1) 試求輸出總量,每臺(tái)分擔(dān)多少？(2) 輸出最大容量？/計(jì)算第一題5） 交流電機(jī) 同步電

8、機(jī)的電樞繞組（定子繞組） 交流繞組 異步電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子繞組（1）三相對(duì)稱(chēng)繞組的基本要求：三項(xiàng)繞組匝數(shù)相同，電角度120°-對(duì)稱(chēng)；能產(chǎn)生最大 的基波、電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)-分布繞組、短距助于消弱諧波 電角度描述的是磁極對(duì)數(shù)：1對(duì)磁極為360° 相帶：一個(gè)磁極電角度為180°，分三相，每相為60° 每極每相槽數(shù) 每個(gè)磁極對(duì)應(yīng)的槽數(shù)（極距） 相鄰兩槽的電角度（2） 三相單層繞組(鏈?zhǔn)嚼@組、同心式繞組) 6） 同步電機(jī)：定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速相同 轉(zhuǎn)子的直流場(chǎng) 定子交流場(chǎng) 功矩角定子磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的角度 發(fā)電 補(bǔ)償機(jī) 電動(dòng) 空載電動(dòng)勢(shì)：轉(zhuǎn)子單獨(dú)作用，切割

9、定子繞組產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì) 對(duì)稱(chēng)負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)：去磁、助磁、交磁 隱極式：磁極少、氣隙均勻、含有集電環(huán)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) 凸極式：磁極多，氣隙不均勻類(lèi)型隱極式凸極式定子鐵芯、三相對(duì)稱(chēng)繞組鐵芯、三相對(duì)稱(chēng)繞組轉(zhuǎn)子磁極細(xì)長(zhǎng)圓柱形矮胖凸極形狀轉(zhuǎn)子繞組分布集中氣隙均勻速度離心力小-高速離心力大-低速發(fā)電汽輪機(jī)（p<2）水輪機(jī)（p>=3）同步電機(jī)空載運(yùn)行（ 定子繞組開(kāi)路） 空載電動(dòng)勢(shì):轉(zhuǎn)子磁極單獨(dú)作用，切割定子繞組 電樞電動(dòng)勢(shì)：定子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)稱(chēng)負(fù)載電動(dòng)勢(shì)：對(duì)稱(chēng)負(fù)載的電樞反應(yīng) 參數(shù) ：定子電流與空載電動(dòng)勢(shì)夾角內(nèi)功率因數(shù) ：定子電流與定子電壓的夾角外功率因數(shù) ：定子電壓與的夾角功矩角 定子電流產(chǎn)生 （與

10、同相）1.與同相 =0 （超前 90°） 電樞反應(yīng)：交磁，既沒(méi)增加磁通也沒(méi)有減小磁通電機(jī)工作狀態(tài)：發(fā)電狀態(tài)負(fù)載性質(zhì)：純電阻2. =90°電樞反應(yīng)：直軸去磁電機(jī)工作狀態(tài)：空載-補(bǔ)償機(jī)負(fù)載性質(zhì)：純感性3. =180° 電樞反應(yīng)：交磁 電機(jī)工作：電動(dòng)機(jī) 負(fù)載性質(zhì)：純阻性4. = 90° 電樞反應(yīng)：助磁 電機(jī)工作：空載 負(fù)載性質(zhì)：純?nèi)菪訣g6. （師補(bǔ)） 汽輪機(jī) Y接 (滯后) 每相空載電動(dòng)勢(shì)V 計(jì)算：電樞電流（大小、相位角）判斷電樞反應(yīng) （1）每相7.52純電阻 （2）每相7.52純電感 （3）每相15.04純電容 （4）每相7.52-j7.52解： （1）

11、設(shè)°（2） 設(shè) （3） 設(shè) （4） 設(shè)隱極式同步電機(jī)的分析方法 等效電路圖 電壓平衡方程式 同步發(fā)電機(jī)電抗： ：內(nèi)阻，?？珊雎裕郝┐磐ǖ刃щ娍梗弘姌蟹磻?yīng)等效電抗向量圖 凸極式同步電機(jī)分析方法 等效電路圖：電壓平衡方程式 同步電抗 直軸電抗： 交軸電抗：向量圖Eg7.題12-3 Y接 (滯后) 水輪機(jī) 試求額定負(fù)載下的空載電動(dòng)勢(shì)和與的夾角。 解：畫(huà)出凸極是的向量圖，根據(jù)向量圖求解Eg8.（師補(bǔ)）凸極 額定運(yùn)行 （滯后） 求 畫(huà)向量 標(biāo)出各種角 解：短路比： 過(guò)載能力 端電壓氣隙勵(lì)磁匝數(shù)銅用量 （內(nèi)阻越小，壓降越小，對(duì)外供給電壓高，端電壓變化?。?） 同步發(fā)電機(jī)在大電網(wǎng)上運(yùn)行 （1）并網(wǎng)

12、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 （嚴(yán)格相同） 解決方法：任意對(duì)掉兩根火線 電壓相等（幅值）：若大小不一，形成壓差 （近似相等） 解決方法：自動(dòng)調(diào)勵(lì)磁裝置 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 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 （3）隱極式同步電機(jī)的功角特性 功率流程圖 電磁損耗 銅耗 (比整功率)描述穩(wěn)定度的大小 （ 越大越穩(wěn)定） 與夾角（電量，時(shí)間上相位角） 物理意義 與夾角（磁量，空間上相位角） （過(guò)載能力） Eg9.例13-1 汽輪發(fā)電機(jī) YY接 (滯后) （不飽和） 并在無(wú)窮大電網(wǎng) 發(fā)

13、電機(jī)額定運(yùn)行求：（1）不飽和的空載電動(dòng)勢(shì) (2)功角 (3)電磁功率 (4)過(guò)載能力解： E U I （1） 根據(jù)直角三角形且額定運(yùn)行 (2)求出，可求，=-（3） （4） （4）凸極式同步發(fā)電機(jī)的功角特性 Eg10.例13-2 11kv 8750kVA Y接 凸極式 （滯后） 每相 求：（1）同步阻抗標(biāo)幺值（2）該機(jī)在額定運(yùn)行情況下的和 (3)該機(jī)最大的電磁功率，解： （1）求標(biāo)幺值 （2） E U I 根據(jù)三角形，求出 、 (3) 求導(dǎo)， (5)有功功率調(diào)節(jié) Eg11.（師補(bǔ)） 并網(wǎng) 比較穩(wěn)定性（1） 大穩(wěn)定還是小穩(wěn)定 （越大越穩(wěn)定）（2） 過(guò)勵(lì)穩(wěn)定還是欠勵(lì)穩(wěn)定 （過(guò)勵(lì)穩(wěn)定）（3） 重載穩(wěn)

14、定還是輕載穩(wěn)定 （輕載穩(wěn)定） Eg12.（師補(bǔ)） 水輪機(jī) Y接 （滯后） 求： （1）輸出7500kW（額定），求和 （2）當(dāng)輸出1500kW，發(fā)電機(jī)失磁，此時(shí)功角為多少，這臺(tái)電機(jī)是否能穩(wěn)定運(yùn)行？ 解：（1）做法如eg10 （2） （電機(jī)失磁） 求判斷<45°（是，則能穩(wěn)定） （6）無(wú)功調(diào)節(jié) 隱極式：= 保持有功不變 改變無(wú)功大小 正常輸出全為有功 過(guò)勵(lì) 呈感性 欠勵(lì) 呈容性Eg13.例13-3 汽輪 額定運(yùn)行 (滯后) 同步電抗 并在無(wú)窮大電網(wǎng)上 （1）該機(jī)提供90%額定電流且有額定功率因數(shù)時(shí)，輸出有功功率和無(wú)功功率。這時(shí),(2)調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī) 自己看哈不打了Eg14.（師補(bǔ)） 并網(wǎng) 汽輪機(jī) P 若保持Q不變 與如何變 I和如何變化 要求畫(huà)