2022年华中科技大学电机学总结.docx

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1、1、电机的基本概念电机学（上）总结第一章 导论23电机：依据电磁感应定律和电磁力定律实现机电能量或信号转换的电磁装置；定子：静止部分；转子：旋转部分；气隙：铁芯与磁极之间的间隙气隙中的磁场分布及其变化规律在能量转换过程中起打算性作用；2、磁场基本量BT ;Wb;0; H A / m; F A;BA; BH3、磁路定律（1） ）全电流定律：HdliH kl kFkkk（2） ）磁路欧姆定律：磁路的磁导： mFF, 磁路的磁阻： R1l,mmRmmAAl（3） ）磁路的基氏第肯定律：0（4） ）磁路的基氏其次定律：H klkkFkN kik kk4、磁化曲线 Bf H H曲线（课本 P16 图 1

2、.6 ）非铁磁材料： B0H为直线,0为常数 , 0410 7 H/ m,数值很小铁磁材料,磁化曲线出现非线性的饱和特性；一般Fe0 ,且Fe 不是常数；饱和时, b；不饱和时可认为是常数5、铁耗p Fe ：pFephpwfBm2V ,121.2 1.6,V 为铁磁材料的体积,采纳硅钢片可减小铁耗；磁滞损耗与磁滞回线的面积成正比；6、电感与互感2线圈（绕组）的电感 LNm ；铁芯线圈的电感要远大于同匝数的空心线圈的电感；两个线圈（绕组）间的互感 MN1N 2m其次章 直流电机一、直流电机的工作原理和基本结构1、换向器式直流电机的工作原理：直流电机电枢绕组所感应的电动势是极性交替变化的沟通电动势

3、,换向器协作电刷的作用把沟通电动势“换向”成极性恒定的直流电动势；只要电枢与主磁极空间相对静止,电刷两端所得电势即为直流电；2、主要结构定子转子（电枢）主磁极、机座、电刷、换向极电枢铁心、电枢绕组、换向器定子机座兼做定子主磁路的一部分,因其中磁场是固定不变的,故采纳铸钢或厚钢板加工（无铁耗）转子铁心因旋转,与气隙主磁场（空间静止）有相对切割运动,其间会有铁耗,故采纳硅钢片叠成；3、额定值额定功率 PNP22nrad / s 60N发电机： PNU N I N电动机： PNU N I NN二、 电枢绕组特点1、直流电机电枢绕组必为闭合绕组；2、电刷的安放：（1） ）原就：正、负电刷间空载合成电势

4、最大；（2） ）位置：应放在换向器的几何中性线上（与电枢几何中性线处的导体连通）（3） ）组数：恒等于电机极数 2p3、单叠绕组的并联支路数 2a=电机极数 2p；4、电刷为电枢表面导体电流的分界线5、电枢电流 Ia= 每条支路电流（即线圈电流）并联支路数 2a；三、直流电机的磁场1、空载磁场：直流电机空载时的磁场称为空载磁场；空载磁场仅由主磁极励磁磁动势（对应励磁电流 If ）单独建立；明白空载气隙磁场大小沿电机气隙圆周的分布波形2、负载磁场：（1） ）直流电机负载时的气隙磁场由励磁磁动势和电枢磁动势（对应电枢电流 Ia ） 共同建立；（2） ）电枢磁场：由电枢磁动势（或电枢电流）所单独建立

5、电枢磁动势和电枢磁场的轴线总是位于电刷对应于电枢表面上的位置； 当电刷位于几何中性线时： 电枢磁动势和电枢磁场的轴线刚好位于电枢交轴（与主极轴线相正交的位置） ,只产生交轴电枢磁动势和交轴电枢磁场；当电刷偏离几何中性线时：电枢磁动势和电枢磁场的轴线也偏离电枢交轴, 同时产生交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势（与主极轴线相平行的位置）,相应地也同时产生交轴电枢磁场和直轴电枢磁场；（3） ）直流电机电枢反应负载时,电枢磁动势对主极磁场的影响为电枢反应；交轴电枢反应：由交轴电枢磁动势产生a、使气隙磁场分布波形发生畸变； b、铁心饱和时呈去磁作用；直轴电枢反应：由直轴电枢磁动势产生,直轴去磁或直轴助磁；四

6、、电枢电动势与电磁转矩aE电枢电动势为正负电刷间电动势 EpNnCn60a电磁转矩 TpNICIemaTa2 a：正负电刷间一个极面下的磁通量, 【Wb】CT30 CEN: 电枢绕组总导体数, N总元件数 S每元件匝数 N y2五、直流电机的基本方程和运行特性1、按励磁方式分类：他励 II a ,与I f 无关串励 II aI f并励：发电机 I aII f电动机 II aI f2、直流电机运行方式的判别及运行特点（1） ）当 EU时,为发电机运行：I a与E同方向,故发出电功率；Tem与n反方向, I a 与U 反方向,Tem为制动转矩,故吸取机械功率； U 与E反方向（2） ）当 E 0

7、,二次侧端电压 U2 随负载电流 I 2 的增大而下降； 容性负载时, U 可能小于 0,二次侧端电压可能随负载电流I 2 的增加而上升；（2） 效率 P1 100%1PSP0cos2PkNP2P100%2I * ScosN20kN= I * S2Ncos2PI *2 P2N202kN最大效率点：当可变损耗等于不变损耗时；三、三相变压器1、连接组2、时钟表示法uuuruuuur联接组号= Eao滞后于 EAO相角30 o同名端确认法：找平行的一、二次侧电压（留意联接组形式）,看符号次序（同次序、同名端）,看箭头方向；3、绕组连接法对空载电动势波形影响Yy：三相组式不能采纳 Yy 连接三相芯式可

8、以采纳,3 沿空气闭合（接近正弦波）Dy： i0 3 不是正弦波（尖顶波） ,其他都是正弦波；在芯式、组式都可用Yd：合成 3 大大减小,接近正弦波；4、并联运行（ P151）（1） ）并联运行 最抱负情形 有：1 空载时,各台变压器二次测之间没有环流2 负载时,各台变压器所承担的负载电流按它们的额定容量成正比地安排3 负载时,各变压器二次测电流同相位（2） ）各台变压器必需具备以下 三个条件 ：1 各台变压器一次侧与二次测线电压比相等；2 各台变压器的连接组标号相同3 各台变压器短路阻抗标幺值相等,且短路电阻与短路电抗之比也应相等；四、不对称运行1、对称重量法I&I&I&AI&I&I&BI&

9、I&I&C&2I& ; IA把一组不对称的三相电压或电流看成三组同频率的对称的电压或电流的叠加, 后者称为前者的对称重量；I&0A AAI&0B BBI&0C CCI&1 I&aI&2Aa I&I B&CABCI A&3I&BI& ; I&2ACI&A其中：je2312j32I&A1I&2Aa I&BaI& CI&0AI&0BI&0CI A&0313I A&I B&I C &2、等效电路3、序阻抗ZkZkZk 0Zk , ZmZm三相组式：Zm0ZmZmZm . Zk三相芯式：Zm0 = ZmZmZm . Zk五、自耦变压器特点：（1） ）运算容量小于额定容量,体积小、材料少（2） ）短路电流

10、大,突然短路时电动力大,必需加强机械结构（3） ）高压方的过电压会串入低压方绕组；六、互感器1、电流互感器由于设计磁密很低, Bm0.2T,励磁电流很小,近似认为励磁支路开路,由磁势平稳关系有： I 1N 2I 2N1电流互感器运行时二次侧不能开路；2、电压互感器U 1N1U 2N2电压互感器运行时二次测不能短路；一、基本要求第四章 沟通电机绕组的基本理论（1） ）绕组产生的电动势（磁动势）接近正弦波（2） ）三相绕组的基波电动势（磁动势）必需对称（3） ）在导体数肯定时能获较大的基波电动势（磁动势）二、常用参数360o槽距角（ Z：电机槽数）Z槽距电角1p360o Z电角度=p*机械角度每极

11、每相槽数 qZ （ m3,为沟通绕组相数）极距 =Z（槽）= 2 p2mpD（米）2 p单层绕组每相最大并联支路数 a=p 双侧绕组每相最大并联支路数 a=2p 三、电动势（1） ）基波电动势导体电动势Ec1f12.22 f12线圈电动势 E2N Esin y12N E k短距系数ky1y1sin y1cc122sin q 1cc1 y 1线圈组电动势EqE2qE k分布系数kq1q1sin q 12q sin1y1q sin12y1 q1相电动势 E 124.44 fNk N11绕组系数kN 1ky 1kq1对于双层绕组： NZ Ncma（2） ）高次谐波磁动势极对数： pvvp极距： vv

12、转速： nvn1频率： fvvf1短距系数kyvsin vy1 2sin qv 1分布系数kqv2qsin v 12绕组系数kNvkyvkqv电动势 E v4.44 fv NkNvv（3） ）减弱谐波电动势 ;1 使气隙中磁场分布尽可能接近正弦波2 采纳对称三相绕组,排除3 及 3 的倍数次谐波3 采纳短距绕组4 采纳分布绕组四、磁动势1、单相绕组基波磁动势： 为脉振磁动势（1） ）特点：空间位置固定不动；波幅随电流变化（2） ） 幅值相绕组磁动势 F 10.9Nk N1pI A / 极N: 每相串联匝数（与求相电动势中 N相同）基波绕组系数k N 1ky1kq1I ：沟通相电流有效值（3）

13、）表达式f 1t ,F 1 cost cos其中绕组相电流 i2I cost ,原点取在相绕组轴线上,也就是波幅位置；2、谐波磁动势f v t,Fm v sint cosvFm v32 Nk Nv I0.9NkNv Ivpvp3、三相绕组合成磁动势基波iA2I sintfA t ,Fm1 sint cos（ 1） i2I sint120o f t ,Fsint120o cos120o i2 I sint120o f t ,Fsint120o cos120o B Bm 1C Am 1f t , fff3 Fsint21A1B 1C1m 1（ 2） 幅值： F13Fm 121.35Nk N1Ip电流在时间上经过多少角度,合成磁动势在空间上转过相同的电角度；转向：从超前电流相绕组轴线转向滞后电流相绕组轴线；（3） ）谐波当v6k当v6k1 时,三相合成磁动势与基波转向相反1 时,三相合成磁动势与基波转向相同（4） ） 圆形、椭圆形旋转磁动势f t,F costF cost正序电流将产生正向磁动势 F , 负序电流将产生负向磁动势 F当 F =0 或F =0 时,为圆形旋转磁动势当 F 和 F 均存在,且 FF 时,为椭圆形旋转磁动势当 FF 时,为脉振磁动势一个脉振磁动势可以分解为两个旋转磁动势；