电机学总复习课件.ppt

1、2014.62n细读教材细读教材n在理解的基础上，重点掌握基本概念、在理解的基础上，重点掌握基本概念、基本原理和基本方法基本原理和基本方法n掌握布置的作业掌握布置的作业n掌握讲过的补充题掌握讲过的补充题n查阅一些电机学习题解参考书查阅一些电机学习题解参考书n积极参加考前答疑积极参加考前答疑3n磁路磁路n变压器变压器n直流电机直流电机n交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题n感应电机感应电机n同步电机同步电机4磁磁 路路n磁路的基本定律磁路的基本定律n磁化曲线磁化曲线n铁磁材料及其特性铁磁材料及其特性n直流磁路计算直流磁路计算5（一）磁路基本定律（一）磁路基本定律全电流定律：全电流定律：3

2、21IIIl dHl dll磁路的欧姆定律：磁路的欧姆定律：mFR 磁路基氏第二定律：磁路基氏第二定律：mFNIHlR6磁路与电路的比较磁路与电路的比较磁路磁路电路电路磁通磁通 电流电流 i 磁动势磁动势 F 电动势电动势 e 磁阻磁阻 Rm 电阻电阻 R 磁压降磁压降 Hl 电压降电压降 u 磁导磁导 m 电导电导 G 欧姆定律欧姆定律 =F/Rm欧姆定律欧姆定律 i=u/R 基氏第一定律基氏第一定律 =0 基氏第一定律基氏第一定律 i=0 基氏第二定律基氏第二定律 F=Hl=R 基氏第二定律基氏第二定律 e=u=iR 7（二）磁化曲线（二）磁化曲线0BH 随着电流增加：随着电流增加：H会增

3、加，会增加，饱和程度增加，饱和程度增加，Fe减小；减小；Rm增大；增大；导磁性能降低。导磁性能降低。8软磁材料软磁材料特点：特点：磁滞回线窄、剩磁和矫顽力都很小。磁滞回线窄、剩磁和矫顽力都很小。硬磁材料硬磁材料特点：特点：磁滞回线宽、剩磁和矫顽力都很大。磁滞回线宽、剩磁和矫顽力都很大。（三）铁磁材料（三）铁磁材料9铁心损耗铁心损耗磁滞损耗：磁滞损耗：hnhmpfVHdBCfB V 涡流损耗：涡流损耗：VBfCpmee222铁心损耗：铁心损耗：GBfCpppmFeehFe23.110（四）直流磁路计算（四）直流磁路计算掌握课后习题及课件例题。掌握课后习题及课件例题。11变变 压压 器器n变压器工

4、作原理及额定值变压器工作原理及额定值n空载及负载运行电磁过程空载及负载运行电磁过程n等效电路及参数计算等效电路及参数计算n三相变压器三相变压器n标幺值计算标幺值计算n变压器运行特性变压器运行特性1.理解变压器的工作原理和额定值含义；理解变压器的工作原理和额定值含义；2.掌握变压器空载和负载运行的电磁过程，掌握变压器空载和负载运行的电磁过程，感应主电动势和漏电动势的含义和表达式；感应主电动势和漏电动势的含义和表达式；电抗的一般表达式以及与参数关系；电抗的一般表达式以及与参数关系；u变压器工作原理及额定值变压器工作原理及额定值u空载及负载运行电磁过程空载及负载运行电磁过程13（一）变压器工作原理（

5、一）变压器工作原理 变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的两个绕组。两绕组只有磁耦合没电联系。在一两个绕组。两绕组只有磁耦合没电联系。在一次绕组中加上交变电压，产生交链一、二次绕次绕组中加上交变电压，产生交链一、二次绕组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。1u1e2e2u1i2i1U2U1u2uLZ只要只要一、二一、二次绕组的匝次绕组的匝数不同数不同，就，就能达到改变能达到改变压的目的。压的目的。14一次和二次电压关系：一次和二次电压关系：12211ININk2LLZkZ一次和二次电流关系：一次和二次电流关系：一次和二

6、次阻抗关系：一次和二次阻抗关系：一次和二次功率关系：一次和二次功率关系：121PP111222ueNkueN15变压器的额定值NNNNNNNNNNIUIUSIUIUS2211221133三相：单相：NNNNNIUIUS221133NNNNIIUU3ABCZXYNNNNIIUU3ABCXYZ16（二）空载与负载电磁过程（二）空载与负载电磁过程空载运行空载运行10RI1U0I100NIF1E011E2E17负载运行负载运行11IR11E22IR22E1U1I2I2U111INF222INF1EFmm18主磁通主磁通有效值有效值mfNjE1144.4相相 量量114.44mEfN相位超前相位超前E1

7、漏磁通漏磁通1111122222Ej LIjXIEj LIjXI 19励磁方程励磁方程1()mmmmmEI ZIrjxZm：变压器的激磁阻抗：变压器的激磁阻抗rm：变压器的激磁电阻，反映的是铁耗：变压器的激磁电阻，反映的是铁耗xm:变压器的激磁电抗，反映的是主电抗变压器的激磁电抗，反映的是主电抗2021211221112222222211111111/NNkEkEINININZIjXRIEUZIUjXRIEEZIEjXRIUmmmmmm，数学模型数学模型基本方程式基本方程式3.3.理解折算的原则和方法，各个物理量折算的关理解折算的原则和方法，各个物理量折算的关系以及折算后变压器方程组。系以及折

8、算后变压器方程组。4.4.掌握掌握变压器变压器T T等效电路等效电路和和简化等效电路图简化等效电路图。5.熟练掌握变压器空载实验和短路实验的原理及熟练掌握变压器空载实验和短路实验的原理及其其参数的计算方法参数的计算方法。等效电路及参数计算等效电路及参数计算22绕组归算绕组归算 目的：目的：-原来的电路复杂，原来的电路复杂，想办法去掉变压器想办法去掉变压器 纯电路问题纯电路问题 方法：方法：-线形变换线形变换 -用一个假想的和原方匝数用一个假想的和原方匝数N1相同的绕组相同的绕组N2代替代替N2 原则：原则：-电磁本质不变电磁本质不变 -磁势，磁通，功率磁势，磁通，功率（三）等效电路及参数计算（

9、三）等效电路及参数计算23归算值归算值实际值实际值2222222221ZkZIkIUkUEkE二次绕组归算公式二次绕组归算公式24等效电路等效电路T T型等效电路：型等效电路：近似等效电路近似等效电路25简化等效电路简化等效电路其中其中sssssjXRZXXXRRR2121分别为短路电阻、短路分别为短路电阻、短路电抗和短路阻抗。电抗和短路阻抗。26参数的测定参数的测定（1）开路试验）开路试验n试验目的试验目的确定变比确定变比k、励磁阻抗、励磁阻抗Zm等参数。等参数。n试验方法试验方法低压侧加电压，高压侧开路。低压侧加电压，高压侧开路。2710I20U10p10U参数计算12UkU变压器的变比：

10、变压器的变比：励磁阻抗：励磁阻抗：1010IUzm励磁电阻励磁电阻:2mIpr1010励磁电抗励磁电抗2m2mmrzx281 1）空载电流和空载功率必须是）空载电流和空载功率必须是额定电压额定电压时的值，时的值，并以此求取励并以此求取励磁参数；磁参数；2 2）若实验在）若实验在低压侧低压侧进行，需把励磁阻抗参进行，需把励磁阻抗参数标在数标在高压侧高压侧的等效电路中时，须的等效电路中时，须折算折算；3 3）对）对三相三相变压器，各公式中的电压、电流和变压器，各公式中的电压、电流和功率均为功率均为相值相值；几点说明：几点说明：29(2)短路试验短路试验n试验目的试验目的确定短路阻抗确定短路阻抗Zk

11、 等参数。等参数。n试验方法试验方法高压侧加电压，低压侧短路。高压侧加电压，低压侧短路。30参数计算短路阻抗：短路阻抗：短路电阻短路电阻:短路电抗：短路电抗：kIkpkUkkkUZI2kKPRIk22XkkkZR1212kRRR1212kXXX31几点说明几点说明:1 1）温度折算：电阻应换算到基准工）温度折算：电阻应换算到基准工作温度作温度时时(75)的数值。的数值。3 3）对三相变压器，各公式中的电压、对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值；电流和功率均为相值；2 2）若要把参数标注在低压侧，须折算；）若要把参数标注在低压侧，须折算；HZKVKVUUKVASNNN50,11/12

12、7,2000021C15一台单相变压器，在 时开路和短路试验数据如下【例题例题 2-1】试验名称电压电流功率备注开路试验11KV45.5A47KW电压加在低压侧短路试验9.24KV 157.5A129KW电压加在高压侧试求：(1)归算到高压侧时激磁阻抗和等效漏阻抗的值(2)已知设21)175(,9.3XXRC，画出T形等效电路。解 一次和二次绕组的额定电流为AAUSINNN7.1571272000011AAUSINNN2.1818112000022 电压比 55.111112721NNUUk1.归算到高压侧时的激磁阻抗和等效漏阻抗322575.45101155.11322022(2）（）（低压

13、）IUkZkZmm30285.45104755.11232220202(2）（）（低压）IPkRkRmm321103028322572222mmmRZX 7.585.157924011KKKIUZ 2.55.1571012923211KKKIPR5.582.57.582222KKKRZX换算到C7545.6155.234755.2342.5)75(CKR9.585.5845.62222)75()75(KCKCKXRZ9.3)75(1R55.2)75(1)75()75(2RRRK25.292121KXXX（2）T形等效电路图如图2-15所示，图中 求折算至高压侧的求折算至高压侧的|Zm|、Rm、

14、Xm 和和|ZS|、RS、XS。一台三相变压器，一台三相变压器，SN=1 000 kVA，U1N/U2N=10 000/231 V，I1N/I2N=43.3/1 874 A。Y,d 联结。联结。室温为室温为 20o C，绕组为铜线，试验数据如下表：，绕组为铜线，试验数据如下表：试试 验验 线电压线电压/V 线电流线电流/A 功率功率/W 备备 注注 空载试验空载试验 231/10 000 103.8 3 800 电压加在低压侧电压加在低压侧 短路试验短路试验 440 43.3 10 900 电压加在高压侧电压加在高压侧【例题例题 2-2】=3.83 Xm=|Zm|2Rm2 U20U1N k=1

15、0 000/3 231=25 折算至高压侧折算至高压侧 Zm=2523.85 =2 406 Rm=2520.35 =219 Xm=2523.83 =2 394|Zm|=U1 I0=3.85 231 103.8/3 Rm=P0/3 I02=0.35 3 800/3(103.8/3)2 解：解：(1)由空载试验求得由空载试验求得XS=|ZS|2RS2 =5.54 折算至折算至75 RS=1.94 =2.36 234.5+75 234.5+20XS=5.54|ZS|=RS2XS2 =6.022|ZS|=US ISRS=PS/3 IS2=1.94 10 900/3 43.32=5.87 440/3 4

16、3.3(2)由短路试验求得由短路试验求得38（四）三相变压器（四）三相变压器n联结组：联结法（联结方式）联结组：联结法（联结方式）+联结组联结组号号q联结法联结法 q联结组号联结组号：表示高、低绕组线电动势：表示高、低绕组线电动势之间相位差之间相位差掌握变压器联结组号判断。掌握变压器联结组号判断。39物理电路物理电路 向量图向量图 等效电路等效电路物理电路物理电路 向量图向量图 等效电路等效电路规律规律高低压两绕组的同名端同标记，高低压两绕组的同名端同标记，EAEA与与EaEa同相位同相位高低压两绕组的同名端异标记，高低压两绕组的同名端异标记，EAEA与与EaEa反相位反相位40联接组的时钟表

17、示联接组的时钟表示 高压电势看做时钟的高压电势看做时钟的长针长针固定指向时钟固定指向时钟12点（或点（或0点）点）低压电势看做时钟的短低压电势看做时钟的短针针代表低压电势的短针代表低压电势的短针所指的时数作为绕组的组号所指的时数作为绕组的组号41v1)1)由联结图确定联结方式由联结图确定联结方式 v2)2)在联结图上标出同名端，相电压方向。在联结图上标出同名端，相电压方向。v3)3)判断同一相的相电压相位，画出高、低判断同一相的相电压相位，画出高、低压绕组的线电压三角形，并将两个三角形压绕组的线电压三角形，并将两个三角形重心重合。重心重合。v4)4)根据高、低压绕组线电压三角重心重合根据高、低

18、压绕组线电压三角重心重合后的对应中性线位置，确定联结组号。后的对应中性线位置，确定联结组号。三相变压器联结组判断方法三相变压器联结组判断方法42vvYyYy联结方式联结方式，只能得到，只能得到偶数偶数的联结组别。的联结组别。即即:Yy0:Yy0、Yy2Yy2、Yy4Yy4、Yy6Yy6、Yy8Yy8、Yy10Yy10vvYdYd或或DyDy联结方式，只能得到联结方式，只能得到奇数奇数的联结组的联结组别。即别。即:Yd:Yd或或Dy Dy（1 1、3 3、5 5、7 7、9 9、11)11)结论：结论：43练习1ABCXYZabcxyzUABUABUAUBUCUaUcUb答案：答案：Yy644a

19、bcxyzABCXYZUabUaUcUbUABUAUBUC练习2答案：答案：Yd545答案：答案：Y,d7练习346定义：定义：基值的选取：取各物理量基值的选取：取各物理量的额定值。的额定值。基值实际值标幺值相对值相对值（五）标幺值及其计算（五）标幺值及其计算47基值的选取基值的选取基值基值一次测一次测二次侧二次侧电压电压U1bU1NU2bU2N电流电流I1bI1NI2bI2NNNNNIIIUUUIIIUUU22*222*211*111*1,48基值的选取基值的选取NNbNNbIUZIUZ222111二次侧：一次侧：NNbNNbUIZZZZUIZZZZ22222*211111*1NNbNNbU

20、IRZRRUIRZRR22222*211111*1NNbNNbUIXZXXUIXZXX22222*211111*149标幺值优点标幺值优点3 3、折算前、后的标幺值相等。、折算前、后的标幺值相等。1 1、额定值的标幺值为、额定值的标幺值为1 1。2 2、百分值百分值=标幺值标幺值100%100%；4 4、线值的标幺值、线值的标幺值=相值的标幺值；相值的标幺值；单相值的标幺值单相值的标幺值=三相值的标幺值；三相值的标幺值；*2122222*2/IIIkIkIIIINNN505 5、某些意义不同的物理量标幺值相等、某些意义不同的物理量标幺值相等.kkrkxUUU1krNkUIR1kxNkUIX*1

21、1NkkkkNNIZZUZUZ例如例如*kxkUR*krkUR*kkUZ【例题例题】一台一台三相变压器，三相变压器，Y Y，d d联结，联结，当外施额定电压时，变压器的空载损耗耗当外施额定电压时，变压器的空载损耗耗 空载电流为额定电流的空载电流为额定电流的5%5%。当短路电流为额定电流时，。当短路电流为额定电流时，短路损耗短路损耗 （已换算到（已换算到7575度时的值），短路电度时的值），短路电压为额定电压的压为额定电压的5.5%5.5%。试求归算到高压侧的激磁阻抗和。试求归算到高压侧的激磁阻抗和漏阻抗的实际值和标幺值漏阻抗的实际值和标幺值.kVkVUUkVASNNN3.6/10/,10002

22、1kwp9.40kwpk15 解解:(1)(1)激磁阻抗和漏阻抗标幺值激磁阻抗和漏阻抗标幺值:053.0)015.0()055.0(015.0100015055.09.1996.12096.1)05.0(10009.42005.01222*)75(2*)75(2*)75(*)75(*222*2*2*10*10*10*1*0000kkkkkkkkkkkmmmmmRZXpIpRUIUZRZXIpRIUZ 归算到高压侧时激磁阻抗和漏阻抗的实际值归算到高压侧时激磁阻抗和漏阻抗的实际值高压侧的额定电流高压侧的额定电流 和阻抗基值和阻抗基值 为为:NI1bZ110074.5731010374.571031

23、0003311111NNbNNNIUZAAUSI于是归算到高压侧时各阻抗的实际值于是归算到高压侧时各阻抗的实际值:5.5100055.01991009.1919610096.12000100201*1*1*1*bkkbmmbmmbmmZZZZXXZRRZZZ 3.5100053.05.1100015.01*1*)75()75(00bkkbkkZXXZRR 55变压器的运行特性变压器的运行特性6.理解变压器电压调整率的含义、掌握两理解变压器电压调整率的含义、掌握两个表达式以及负载大小性质对电压调整率个表达式以及负载大小性质对电压调整率的影响。的影响。7.掌握变压器的损耗含义和效率表达式，掌握变压

24、器的损耗含义和效率表达式，理解效率最大值的含义。理解效率最大值的含义。56（六）变压器的运行特性（六）变压器的运行特性运行特性：运行特性：（1 1）外特性（）外特性（2 2）效率）效率外特性外特性v定义：定义：当一次侧电源电压和负载功率因素当一次侧电源电压和负载功率因素等于常数时，二次侧端电压随负载电流变等于常数时，二次侧端电压随负载电流变化的规律。化的规律。1222()cosUCUf IC57v二次侧端电压不仅与负载电流大小有关，二次侧端电压不仅与负载电流大小有关，还与负载性质有关。还与负载性质有关。U2 I2 O U2Ncos2=1(电阻性电阻性)cos2=0.8(电感性电感性)cos2=

25、0.8(电容性电容性)I2N U2外特性一般用外特性一般用电压调整率电压调整率来表示。来表示。58电压调整率2021221100%100%NNNUUUUuUU 定义定义 时为时为额定电压调整率额定电压调整率u u*21I 59电压调整率1.与负载的与负载的大小大小有关；有关；2.与变压器的与变压器的内部参数内部参数有关；有关；3.与负载的与负载的性质性质有关。有关。感性负载感性负载2220,cos0,sin0,0u 必然阻性负载阻性负载*22220,cos1,sin0,0ku I R 容性负载容性负载2220,cos0,sin0,0u 可能60效率效率可变损耗等于不可变损耗等于不变损耗时，效率

26、变损耗时，效率达到最大。达到最大。02kNPIP达到最大效率时达到最大效率时的负载电流的负载电流一台单相变压器，一台单相变压器，SN1000kVA，U1N/U2N60/6.3 kV，fN=50Hz。空载试验在空载试验在低压侧进行低压侧进行，当电压为额定值时，当电压为额定值时，测得测得I010.1A，P0=5000W；短路试验在；短路试验在高压侧高压侧进行，进行，当当Uk3240V时，时，Pk14000W，Ik15.15A,求：求：（1）设）设R1R2Rk/2,X1=X2=Xk/2,折算到折算到高压侧的高压侧的参数参数。（2）画出折算到高压侧的）画出折算到高压侧的T形等效电路形等效电路；（3）用

27、）用标么值标么值表示的短路阻抗及其分量和用百分值表示的表示的短路阻抗及其分量和用百分值表示的短路电压及其分量；短路电压及其分量；（4）用简化等效电路计算）用简化等效电路计算满载，满载，且且cos 20.8滞后滞后时副边时副边电压、电压变化率、原边电流和效率。电压、电压变化率、原边电流和效率。例题：例题：解：解：（1 1）根据额定电压比，）根据额定电压比，可求得变比可求得变比 5.93.66021NNUUk短路试验在高压侧，短路试验在高压侧，求得折算到高压侧的短路阻抗；求得折算到高压侧的短路阻抗；)(205ZX )(61Ipr )(86.21315.15324022kk2kkkkkkkrIUZ开

28、路试验在低压侧，开路试验在低压侧，求得折算到低压侧的激磁阻抗求得折算到低压侧的激磁阻抗)(83.621)(49 )(76.6231.1063002220000mmmmmrZXIprIUZ折算到高压侧的激磁阻抗折算到高压侧的激磁阻抗)(56392 )(7.444322mmmmXkXrkr（2）画出）画出T形等效电路形等效电路1I1ULZ12EE2UmI2I30.530.5102.5102.54443.756392（3）求标么值）求标么值阻抗基值阻抗基值057.0X 017.0 ,059.0360086.213 )(3600*k*2111bkbkkbkkNNNNNbZXZrrZZZSUIUZZ%7

29、.5%7.1%,9.5*kkxkkrkkXUrUZU短路电压及其分量短路电压及其分量（4）求电压变化率求电压变化率048.06.0057.08.0017.0sincos2*2*kkXru副边电压标么值副边电压标么值)(86.59986300952.0952.0048.0112*22*2VUUUuUN副边电压实际值副边电压实际值副边满载时额定电流副边满载时额定电流)(73.1583.6100022AUSINN*202*22202(1)100%cos500016950 (1)100%10000000.8500016950 97.3%kNkpIpI SpIp满载运行时铜耗：满载运行时铜耗：)(169

30、50)15.1567.16(14000)(221WIIppkNkkN直流电机n 直流电机的工作原理及电枢绕组特点。直流电机的工作原理及电枢绕组特点。n 直流电机磁场。直流电机磁场。n 直流电机感应电动势、电磁转矩和基本方程。直流电机感应电动势、电磁转矩和基本方程。n 直流电动机的运行特性。直流电动机的运行特性。n 直流电动机的起动、调速和制动。直流电动机的起动、调速和制动。直流电机n 理解直流电机的工作原理；掌握直流电机各种理解直流电机的工作原理；掌握直流电机各种励磁方式的特点。励磁方式的特点。n 了解直流电枢绕组中导体、元件、节距等含义了解直流电枢绕组中导体、元件、节距等含义。n 掌握物理中

31、心线、几何中心线含义以及电刷安掌握物理中心线、几何中心线含义以及电刷安放的位置。放的位置。n 理解和掌握负载时电枢反应的性质、决定影响理解和掌握负载时电枢反应的性质、决定影响的因素等。的因素等。（一）直流电机工作原理及电枢绕组（一）直流电机工作原理及电枢绕组n 理解直流电机的工作原理；掌握直流电机各种励理解直流电机的工作原理；掌握直流电机各种励磁方式的特点。磁方式的特点。n 了解直流电枢绕组中导体、元件、节距等含义。了解直流电枢绕组中导体、元件、节距等含义。n 掌握物理中心线、几何中心线含义以及电刷安放掌握物理中心线、几何中心线含义以及电刷安放的位置。的位置。直流电动机工作原理直流电动机工作原

32、理(1)建立建立磁场磁场 产产生电磁力的条件生电磁力的条件(2)载流载流导体导体 产产生电磁力生电磁力(3)线圈线圈运动运动 对对外输出机械功外输出机械功(4)换向器和电刷换向器和电刷 换向换向 逆变逆变换流，换流，产生持续电磁力产生持续电磁力u 导体中的电动势和导体中的电动势和电流为交流电流为交流直流发电机工作原理直流发电机工作原理u 导体中的电动势和导体中的电动势和电流为交流电流为交流(1)建立建立磁场磁场 产生感应产生感应电势的条件电势的条件(2)导体运动导体运动 产生感应产生感应电势电势(3)外加外加负载负载 对外输出对外输出电能电能(4)换向器和电刷换向器和电刷 换向换向 整流整流，

33、产生直流电动势，产生直流电动势直流电机励磁方式直流电机励磁方式(1)他励：他励：I=Ia(2)并励：并励：发电机：发电机：Ia=I+If 电动机：电动机：I=Ia+If(3)串励：串励：I=Ia=If直流电枢绕组直流电枢绕组几个基本术语几个基本术语1 1、磁极中心线：、磁极中心线：-极轴线极轴线2 2、几何中心线：、几何中心线：-磁极中性线磁极中性线3 3、极距、极距：-铁心表面一个磁极所占的距离铁心表面一个磁极所占的距离磁极中心线N几何中心线S单叠绕组单叠绕组特点：特点：1）同一主磁极下的元件串联成一条支路，主）同一主磁极下的元件串联成一条支路，主磁极数与支路数相同，磁极数与支路数相同，2a

34、=2p。2）电刷数等于主磁极数，电刷位置应使感）电刷数等于主磁极数，电刷位置应使感应电动势最大，电刷间电动势等于并联支路应电动势最大，电刷间电动势等于并联支路电动势。电动势。3）电枢电流等于各支路电流之和。）电枢电流等于各支路电流之和。单波绕组单波绕组特点：特点：1）同极下各元件串联起来组成一条支路，）同极下各元件串联起来组成一条支路，支路对数为支路对数为1，与磁极对数无关；，与磁极对数无关；2）当元件的几何形状对称时，电刷在换向）当元件的几何形状对称时，电刷在换向器表面上的位置对准主磁极中心线，支路电器表面上的位置对准主磁极中心线，支路电动势最大；动势最大；3）电刷数等于磁极数；）电刷数等于

35、磁极数；4）电枢电动势等于支路感应电动势；）电枢电动势等于支路感应电动势；5）电枢电流等于两条支路电流之和。）电枢电流等于两条支路电流之和。电刷放置原则：电刷放置原则：u电刷放置的一般原则是确保空载时通过电刷放置的一般原则是确保空载时通过正、负电刷引出的电动势最大，或者说，正、负电刷引出的电动势最大，或者说，被电刷短路的元件中的电动势为零。被电刷短路的元件中的电动势为零。u对于端接对称的元件，电刷放置在主极对于端接对称的元件，电刷放置在主极轴线下的换向片上。轴线下的换向片上。（二）直流电机磁场（二）直流电机磁场n掌握空载磁场波形图。掌握空载磁场波形图。n理解和掌握负载时电枢反应的性质、决理解和

36、掌握负载时电枢反应的性质、决定影响的因素等。定影响的因素等。空载时直流电机的气隙磁场空载时直流电机的气隙磁场n空载磁场空载磁场：当电枢电流为零或：当电枢电流为零或很小时，由励磁电流单独建立很小时，由励磁电流单独建立的磁场，空载磁通用的磁场，空载磁通用m表示。表示。m0fl主磁通主磁通：经过气隙，同时交链励磁绕：经过气隙，同时交链励磁绕组和电枢绕组的磁通，用组和电枢绕组的磁通，用0表示，它表示，它是机电能量转换的桥梁是机电能量转换的桥梁。l漏磁通漏磁通：不经过气隙，仅与励磁绕组：不经过气隙，仅与励磁绕组交链的磁通，用交链的磁通，用f表示。它不参与机表示。它不参与机电能量转换。电能量转换。l主磁场

37、分布主磁场分布：气隙磁密在一个极下按：气隙磁密在一个极下按平顶波平顶波规律分布。规律分布。m磁场建立磁场建立负载时的电枢磁动势和电枢反应负载时的电枢磁动势和电枢反应 主极磁动势主极磁动势 电枢磁动势电枢磁动势 合成合成磁动势磁动势气隙气隙磁场磁场电枢磁动势：电枢电流产生的磁动势。电枢磁动势：电枢电流产生的磁动势。电枢反应：电枢磁动势对主磁场的影响。电枢反应：电枢磁动势对主磁场的影响。直轴（直轴（d轴）：主极轴线。轴）：主极轴线。交轴（交轴（q轴）：与直轴正交的轴线。轴）：与直轴正交的轴线。几何中性线：相邻两主极之间几何中性线：相邻两主极之间的中心线，也就是交轴。的中心线，也就是交轴。物理中性线

38、：电枢圆周上通过圆物理中性线：电枢圆周上通过圆心和磁通密度为心和磁通密度为0点的直线。点的直线。dq几何几何中性线中性线物理物理中性线中性线几个基本概念几个基本概念电枢反应电枢反应n直流电机的电枢反应直流电机的电枢反应励磁电流形成的磁场励磁电流形成的磁场电枢电流形成的磁场电枢电流形成的磁场负载时的磁场负载时的磁场n电刷位于几何中性线上时的电枢反应电刷位于几何中性线上时的电枢反应2223OOxx2AFaqfa(x)ba(x)xxfxbaa0结论：结论：l电枢磁动势电枢磁动势是一个是一个三角三角形波形波，其轴线位置与电，其轴线位置与电刷的轴线位置重合。刷的轴线位置重合。l当电刷位于几何中性线当电刷

39、位于几何中性线上时，电枢磁动势为上时，电枢磁动势为交交轴电枢磁动势轴电枢磁动势。l交轴电枢磁密是一个交轴电枢磁密是一个马马鞍形波鞍形波。交轴电枢反应性质交轴电枢反应性质(1)结论：不计铁心饱和时，交结论：不计铁心饱和时，交轴电枢反应既不增磁，也不轴电枢反应既不增磁，也不去磁。去磁。b0ba(x)b(x)O交轴电枢反应交轴电枢反应(2)结论结论1：每个主极下，主磁场一半被：每个主极下，主磁场一半被削弱削弱、另一半被、另一半被加强加强，交轴，交轴电枢反应使气隙磁场电枢反应使气隙磁场b发生发生畸变畸变，物理中性线，物理中性线偏离偏离几何中性线一几何中性线一个个角度。角度。结论结论2：对：对发电机发电

40、机，物理中性线，物理中性线顺着顺着电机的旋转方向偏离几何中电机的旋转方向偏离几何中性线一个性线一个角度；对角度；对电动机电动机，物理中性线，物理中性线逆着逆着电机的旋转方向偏电机的旋转方向偏离几何中性线一个离几何中性线一个角度。角度。结论结论3：不计铁心饱和时，主磁场一半被削弱、另一半被加强，：不计铁心饱和时，主磁场一半被削弱、另一半被加强，去磁作用与助磁作用恰好相等，使得去磁作用与助磁作用恰好相等，使得每极总磁通量不变每极总磁通量不变，0。结论结论4：考虑铁心饱和时，交轴电枢反应使气隙：考虑铁心饱和时，交轴电枢反应使气隙磁场发生畸变，并对主磁场起去磁作用。磁场发生畸变，并对主磁场起去磁作用。

41、+bb+bbFaqFaFadn电刷不位于几何中性线上时的电枢反应电刷不位于几何中性线上时的电枢反应n当电枢不在几何中性线上时，电枢反应不仅有交轴当电枢不在几何中性线上时，电枢反应不仅有交轴分量，还有直轴分量。分量，还有直轴分量。n直轴电枢反应：直轴电枢磁动势对主磁场的影响。直轴电枢反应：直轴电枢磁动势对主磁场的影响。n直轴电枢反应的性质：直轴电枢反应的性质：方向：和主极磁场重合方向：和主极磁场重合波形：平顶波波形：平顶波性质：性质：要么增磁，要么去磁要么增磁，要么去磁n电刷不在几何中性线时的电枢反应电刷不在几何中性线时的电枢反应可用下列表格说明可用下列表格说明电刷顺转向偏移电刷顺转向偏移电刷逆

42、转向偏移电刷逆转向偏移发电机发电机交轴和直轴去磁交轴和直轴去磁交轴和直轴增磁交轴和直轴增磁电动机电动机交轴和直轴增磁交轴和直轴增磁交轴和直轴去磁交轴和直轴去磁电枢反应性质小结：电枢反应性质小结：n电刷在几何中性线上时电刷在几何中性线上时n性质：性质：交轴电枢反应交轴电枢反应n作用：作用：使得气隙磁场畸变，物理中心线偏移，使使得气隙磁场畸变，物理中心线偏移，使气隙磁场削弱（磁路饱和）气隙磁场削弱（磁路饱和）n电刷不在几何中性线上时电刷不在几何中性线上时n电枢反应不仅有电枢反应不仅有交轴分量，还有直轴分量交轴分量，还有直轴分量。n交轴分量的作用和上面类似交轴分量的作用和上面类似；n直轴分量：根据电

43、机性质不同，有去和助磁作用。直轴分量：根据电机性质不同，有去和助磁作用。88（三）感应电动势、电磁转矩和基本方程（三）感应电动势、电磁转矩和基本方程n感应电动势和电磁转矩的分析与计算感应电动势和电磁转矩的分析与计算n发电机、电动机运行状态的判据发电机、电动机运行状态的判据n 发电机、电动机的电压、电流、功率、发电机、电动机的电压、电流、功率、转矩方程转矩方程 直流电机的感应电动势直流电机的感应电动势其中其中称为直流电机的电势常数称为直流电机的电势常数apNCe60 直流电机的电磁转矩直流电机的电磁转矩apNCT2其中其中称为直流电机的称为直流电机的转矩常数转矩常数9155.9260602apN

44、apNCCeT转速与旋转角速度的关系转速与旋转角速度的关系602 nTeaCapNapNnapNnCE22606060直流电机电势常数和转矩常数的关系直流电机电势常数和转矩常数的关系 基本方程基本方程电压方程电压方程发电机：发电机：Ea=U+IaR+2Us=U+IaRaIa=I+If（并励），（并励），Ia=I（他励、串励）（他励、串励）电动机：电动机：U=Ea+IaR+2Us=Ea+IaRaIa=I-If（并励），（并励），Ia=I（他励、串励）（他励、串励）运行状态判别准则：运行状态判别准则：发电机状态：发电机状态：EaU；电动机状态：；电动机状态：EaU电磁转矩电磁转矩原动机转矩原动机转

45、矩 基本方程基本方程转矩方程转矩方程电动机：电动机：T1=T0+Te空载转矩空载转矩注意：注意：TeTe为为制动转矩制动转矩发电机：发电机：Te=T0+T2注意：注意：TeTe为为驱动驱动转矩转矩)/(602sradn其中，机械角速度：其中，机械角速度：机械系统机械系统电路系统电路系统 基本方程基本方程电磁功率方程电磁功率方程 功率流程图功率流程图（四）直流电动机的运行特性（四）直流电动机的运行特性并励电动机在运行中励磁绕组不可断开；并励电动机在运行中励磁绕组不可断开；串励电动机在运行中不允许空载运行；串励电动机在运行中不允许空载运行；电力拖动系统稳定运行条件：电力拖动系统稳定运行条件：1.1

46、.必要条件必要条件:电动机的机械特性与负载转矩特性有交点电动机的机械特性与负载转矩特性有交点,即存即存在在2.2.充分条件充分条件:在交点在交点 处满足处满足 。或者说，或者说，在交点的转速以上在交点的转速以上存在存在 ,在交点的转速以在交点的转速以下存在下存在 。LemTT dndTdndTLemLemTTLemTTLemTT n 理解直流电动机起动的要求和起动方法；（五）直流电机的起动、调速和制动（五）直流电机的起动、调速和制动n掌握直流电动机调速方法；n理解直流电动机制动方法。直流电动机的起动直流电动机的起动n起动的概念起动的概念n直接直接起动起动n电枢回路电枢回路串电阻器串电阻器起动起

47、动n降压降压起动起动三种起动方法三种起动方法 直流电动机的调速直流电动机的调速n调速的概念调速的概念n调速的方法调速的方法调压调速调压调速调电枢电阻调速调电枢电阻调速调励磁电流调速调励磁电流调速 直流电动机的制动直流电动机的制动n能耗制动能耗制动n反接制动反接制动n回馈制动回馈制动三种制动方法三种制动方法1.理解每极每相槽数、电角度、机理解每极每相槽数、电角度、机械角度、相邻两槽间电角度、极相械角度、相邻两槽间电角度、极相组、组、相相绕组、线圈匝数绕组、线圈匝数、每相串联、每相串联匝数、并联支路数的含义。匝数、并联支路数的含义。交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题三相交流绕组构成1个线

48、圈个线圈(Nc匝匝)1个线圈组个线圈组(q个线圈个线圈)1相绕组相绕组(2p个线圈组个线圈组)单匝线圈单匝线圈(2根导体根导体)1根导体根导体AXNc=4q=32p=21相绕组总匝数相绕组总匝数2pqNc极相组极相组2.理解和掌握正弦磁场下交流绕组理解和掌握正弦磁场下交流绕组中的导体感应电动势、匝电动势、中的导体感应电动势、匝电动势、线圈电动势、相电动势和线电动势线圈电动势、相电动势和线电动势的计算式。理解感应电动势频率、的计算式。理解感应电动势频率、节距因数、节距因数、分布因数的分布因数的表达式及其表达式及其含义含义。一相绕组的感应电动势11144.4wcqkfqNE一个线圈组有一个线圈组有

49、qNC匝：匝：一相绕组每支路有一相绕组每支路有N匝：匝：l双层绕组：双层绕组：N=2pqNC/al单层绕组：单层绕组：N=pqNC/a与变压器的对比变压器相电动势：变压器相电动势：mfNE1144.411144.4wfNkE交流电机相电动势：交流电机相电动势：符号符号含义含义符号符号含义含义变压器变压器N1一相绕组的一相绕组的实际实际匝数匝数m主磁通主磁通幅值幅值交流电机交流电机Nkw1一相绕组的一相绕组的等效等效匝数匝数1每极每极磁通量磁通量3.掌握通以正弦电流时单相绕组中掌握通以正弦电流时单相绕组中整距线圈磁动势、分布绕组磁动势整距线圈磁动势、分布绕组磁动势和相磁动势的表达式。重点掌握单和

50、相磁动势的表达式。重点掌握单相绕组基波磁动势的性质（脉振磁相绕组基波磁动势的性质（脉振磁动势的含义，其频率、幅值的大小动势的含义，其频率、幅值的大小等）。等）。单相绕组的磁动势tIiipNkfswcos2,cos2411其中：其中：sOf1l既是时间的函数，又是空间的函数；既是时间的函数，又是空间的函数；l在空间上，按余弦规律分布；在空间上，按余弦规律分布；l在时间上，按余弦规律变化；在时间上，按余弦规律变化；l轴线位置固定不动；轴线位置固定不动；l幅值大小随时间按正弦规律脉振；幅值大小随时间按正弦规律脉振；l脉振的频率就是电流的频率。脉振的频率就是电流的频率。单相绕组的基波磁动势驻波驻波4.