【正文】 《電機學》課程復習要點課程名稱：《電機學》適用專業(yè)：電氣工程及其自動輔導教材：《電機學》（第版）湯蘊璆主編第一章 緒論內(nèi)容：了解本課程的主要內(nèi)容和電機在國民經(jīng)濟各行各業(yè)中的作用，明確《電機學》課程在自動化專業(yè)中的地位，從而明確學習目的；了解本課程的性質(zhì)、任務、特點和電機理論的一般分析方法，了解電機的分類、主要作用。矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴賃軔朧。要求：熟練掌握電機理論中常用的基本電磁定律；鐵磁材料的特性。第二章 變壓器內(nèi)容：單相變壓器運行原理、三相變壓器連接法和聯(lián)結(jié)組別、標幺值概念及用標幺值進行各種運算要求：了解三相變壓器磁路系統(tǒng)、三相變壓器繞組接法和磁路系統(tǒng)對電動勢波形的影響；理解單相變壓器空載運行物理現(xiàn)象及電勢、電流分析；變壓器工作特性；掌握變壓器基本工作原理結(jié)構(gòu),原理圖各量參考方向的規(guī)定；額定值；單相變壓器負載；熟練掌握單相變壓器空載及負載運行時基本方程式、等效電路、相量圖、功率關(guān)系及相關(guān)運算、標幺值概念及用標幺值進行上述各種運算。聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈禍測樅。第三章 直流電機內(nèi)容：直流電機磁場及電樞反應、電機的可逆原理、直流電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)、直流電機單疊繞組。要求：理解直流電機空載和負載時的磁場及電樞反應、電機的可逆原理；掌握直流電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)、直流電機單疊繞組；熟練掌握直流電機電樞電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩和電磁功率、直流電動機的運行原理、電動機慣例、基本方程式、機械特性、工作特性及相關(guān)運算。殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟婭騍東。第四章 交流電機共同問題內(nèi)容：交流電機的電樞繞組、交流繞組的繞制方法、交流繞組感應電動勢、交流繞組建立的磁動勢。要求：了解交流電機的電樞繞組、理解交流繞組的繞制方法、掌握交流繞組感應電動勢及交流繞組建立的磁動勢。第五章 感應電機內(nèi)容：感應電機的結(jié)構(gòu)、基本工作原理、額定值、三相感應電機磁動勢、磁場、工作特性及運行原理。要求：了解感應電機的結(jié)構(gòu)、基本工作原理、額定值；理解三相感應電機磁動勢、磁場和工作特性；掌握三相感應電動機堵轉(zhuǎn)時運行特性、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時運行特性、頻率折算和轉(zhuǎn)子繞組折算、三相感應電動機參數(shù)測定；熟練掌握感應電動機基本方程式組、等值電路、功率與轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系及相關(guān)運算。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐顧葒鈀。第六章 同步電機內(nèi)容：同步電機的特點、主要類型和構(gòu)造和基本工作原理、同步發(fā)電機磁場、電樞反應、同步發(fā)電機的運行特性、與電網(wǎng)并聯(lián)運行條件。彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡詒爾膚。要求：了解同步電機的特點、主要類型和構(gòu)造和基本工作原理；理解同步發(fā)電機空載和負載時的磁場；掌握同步發(fā)電機的電樞反應、電動勢平衡方程式、同步電抗和相量圖、同步發(fā)電機的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程、同步發(fā)電機的并聯(lián)運行。謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔點鉍雜。教學方式與考核方式教學方式：面授輔導考核方式：開卷考試 《電機學》課程復習要點課程名稱：《電機學》適用專業(yè)：電氣工程及其自動化輔導教材：《電機學》（第版）湯蘊璆編著基本電磁定律和磁路電機的基本工作原理是建立在電磁感應定律、全電流定律、電路定律、磁路定律和電磁力定律等定律的基礎(chǔ)上的，掌握這些基本定律，是研究電機基本理論的基礎(chǔ)。廈礴懇蹣駢時盡繼價騷巹癩龔。全電流定律全電流定律 式中，當電流方向與積分路徑方向符合右手螺旋關(guān)系時，電流取正號。在電機和變壓器的磁路計算中，上式可簡化為▲電磁感應定律①電磁感應定律 式中，感應電動勢方向與磁通方向應符合右手螺旋關(guān)系。②變壓器電動勢磁場與導體間無相對運動，由于磁通的變化而感應的電勢稱為變壓器電動勢。電機中的磁通Φ通常是隨時間按正弦規(guī)律變化的，線圈中感應電動勢的有效值為煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚鍍齊鈞。③運動電動勢 ④自感電動勢 ⑤互感電動勢 ▲電磁力定律▲磁路基本定律磁路歐姆定律ΦΛ式中，——磁動勢，單位為；——磁阻，單位為；Λ——磁導，單位為。磁路的基爾霍夫第一定律上式表明，穿入（或穿出）任一封閉面的磁通等于零。磁路的基爾霍夫第二定律上式表明，在磁路中，沿任何閉合磁路，磁動勢的代數(shù)和等于次壓降的代數(shù)和。磁路和電路的比較電路磁路電流[]電流密度[]電動勢[]電阻[Ω]電導[]基爾霍夫第一定律基爾霍夫第二定律電路歐姆定律磁通Φ[]磁通密度[]磁動勢[]磁阻[]磁導[]磁路節(jié)點定律全電流定律磁路歐姆定律直流電動機一、直流電機的磁路、電樞繞組和電樞反應▲磁場是電機中機電能量轉(zhuǎn)換的媒介。穿過氣隙而同時與定、轉(zhuǎn)子繞組交鏈的磁通為主磁通；僅交鏈一側(cè)繞組的磁通為漏磁通。直流電機空載時的氣隙磁場是由勵磁磁動勢建立的。空載時，主磁通Φ與勵磁磁動勢的關(guān)系曲線Φ（）為電機的磁化曲線。從磁化曲線可以看出電機的飽和程度，飽和程度對電機的性能有很大的影響。鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴縈詰聾。電機的磁化曲線僅和電機的幾何尺寸及所用的材料有關(guān)，而與電機的勵磁方式無關(guān)。電機的運行特性與磁化曲線密切相關(guān)。設計電機時，一般使額定工作點位于磁化曲線開始彎曲的部分，這樣既可保證一定的可調(diào)節(jié)度，又不至于浪費材料?；[叢媽羥為贍僨蟶練淨櫧撻曉。直流電機電樞繞組各元件間通過換向器連接，構(gòu)成一個閉合回路，回路內(nèi)各元件的電動勢互相抵消，從而不產(chǎn)生環(huán)流。元件內(nèi)的電動勢和電流均為交變量，通過換向器和電刷間的相對運動實現(xiàn)交直流轉(zhuǎn)換。電刷的放置原則是：空載時正、負電刷之間獲得最大的電動勢，這時被電刷短路的元件的電動勢為零。因此，電刷應放在換向器的幾何中性線上。對端接對稱的元件，換向器的幾何中性線應與主極軸線重合。預頌圣鉉儐歲齦訝驊糴買闥齙。不同型式的電樞繞組均有①；② ε整數(shù)；③。其中，為元件數(shù)，為換向片數(shù)，為虛槽數(shù)，為極對數(shù)， 為第一節(jié)距， 為第二節(jié)距，為合成節(jié)距，ε為小于的分數(shù)，用來把 湊成整數(shù)。對單疊繞組，177。， 小于，并聯(lián)支路對數(shù)，即每極下元件串聯(lián)構(gòu)成一條支路。對單波繞組， 大于零，即所有同極性下元件串聯(lián)構(gòu)成一條支路。滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦鋇絨鈔。當電樞繞組中通過電流時，產(chǎn)生電樞磁動勢，此時氣隙磁場由勵磁磁動勢和電樞磁動勢共同建立。電樞磁動勢對主極磁場的影響稱為電樞反應。直流電機電樞磁動勢是空間分布固定的三角波，其幅值位于電樞表面導體電流改變方向處。當電刷安裝在換向器的幾何中性線上時，只存在交軸電樞磁動勢。對氣隙磁場的影響稱為交軸電樞反應，它使①氣隙磁場發(fā)生畸變；②物理中性線偏離幾何中性線一個角度，③不飽和時，每極磁通量不變，飽和時，有去磁作用。當電刷偏離幾何中性線時，除了外，還存在直軸電樞磁動勢。對氣隙磁場的影響稱為直軸電樞反應，當與勵磁磁動勢同方向時，起助磁作用；當與勵磁磁動勢反方向時，起去磁作用。 鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡縫勵羆。當電刷在幾何中性線上時，交軸電樞反應磁動勢的大小為 τ（極）式中，——線負荷（）；——極距（）；——電樞圓周總導體數(shù)；——電樞外徑（）——支路電流（）當電刷從幾何中性線上移開機械角度時，β交直軸電樞磁動勢分別為（β）（極） β（極）式中，β——電刷在電樞表面移過的弧長（）。電樞繞組感應電動勢是指正、負電刷間的電動勢，即一條支路的電動勢。電磁轉(zhuǎn)距是指電樞電流和氣隙合成磁場相互作用產(chǎn)生的。感應電動勢和電磁轉(zhuǎn)距公式是直流電動機的兩個重要的計算公式擁締鳳襪備訊顎輪爛薔報贏無。 Ф （） Ф （）式中，Ф——每極磁通量； ——電機轉(zhuǎn)速； ——電樞電流； 、——與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。其中 ； ；直流電機的勵磁方式共有四種：他勵、并勵、串勵。復勵。電機端電流、電樞電流、勵磁電流的關(guān)系如下贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷鯛漢鼉。表：不同勵磁方式電機各繞組之間的關(guān)系發(fā)電機電動機他勵，與無關(guān)，與無關(guān)并勵串勵復勵對于復勵電機，為串勵繞組電流，為并勵繞組電流。對于發(fā)電機：，與同方向，與反方向，將機械能轉(zhuǎn)化為電能；對于電動機：，與反方向，與同方向，將電能轉(zhuǎn)化為機械能。壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚躋馱釣。直流電機的基本方程式發(fā)電機電動機電動勢平衡方程式轉(zhuǎn)矩平衡方程式功率平衡方程式▲直流發(fā)電機空載特性曲線()；外特性()；調(diào)整特性()▲并勵發(fā)電機的自勵必須滿足三個條件?！绷麟妱訖C的工作特性有：速率特性；轉(zhuǎn)矩特性；效率特性。當輸出功率增加時，輸入功率必須增加，在端電壓不變的條件下，必須增加。因此隨的增加而增加。不同勵磁方式的直流電動機的工作特性有很大差異。并勵電動機的速率特性是一條略微下降的曲線，其轉(zhuǎn)矩特性近似為直線。串勵電動機的轉(zhuǎn)速隨著的增加而迅速下降，轉(zhuǎn)矩則隨著的增加而迅速上升。直流電動機使用時應注意，并勵電動機勵磁回路不允許開路，串勵電動機不允許空載或輕載運行。蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅籜葦繯?！妱訖C的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系曲線稱為機械特性。當電樞回路不串入調(diào)節(jié)電阻時的機械特性叫做自然機械特性，串入電阻叫做人工機械特性。買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄屆嬌擻?！绷麟妱訖C的起動方法有：直接啟動；在電樞回路串電阻起動；降壓起動。不管采用哪種起動時，在起動時，勵磁回路的調(diào)節(jié)電阻要調(diào)到最小，以保證起動時達到最大。綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴飆鈧麥?！绷麟妱訖C具有良好的調(diào)速性能。電動機的轉(zhuǎn)速為常用的調(diào)速方法有：改變勵磁電流調(diào)速；改變端電壓調(diào)速；改變電樞回路電阻調(diào)速?！绷麟姍C的制動方式有三種在：能耗制動；反接制動；回饋制動。這三種方法都不改變磁場的大小及方向而僅改變電樞電流的方向，從而得到制動轉(zhuǎn)矩。驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦諑瓊針。變壓器▲變壓器是一種靜止電磁裝置,一次繞組和二次繞組通過交變磁場聯(lián)系起來,起能量傳遞的媒介作用,所經(jīng)磁路是非線性的。漏磁通主要沿非鐵磁物質(zhì)閉合、僅起電抗壓降的作用，所經(jīng)磁路是線性的。貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡獻鵬縮。在變壓器中，既有磁路的問題，又有電路問題。為了把電磁場問題轉(zhuǎn)化成電路問題，引入了電路參數(shù)：勵磁阻抗，漏電抗σ σ 。 。勵磁電阻不是一個實際存在的電阻，它只是一個代表鐵耗的電阻，其上消耗的功率等于鐵耗。勵磁電抗與主磁通Φ 對應，σ和 σ 分別與一次繞組和二次繞組的漏磁通Φσ 和Φσ 對應，它們分別與電源頻率、匝數(shù)的平方、對應磁通所經(jīng)磁路的磁導成正比，既 鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔嗚訝擯。式中，——電源頻率； —— 一次繞組匝數(shù) ——Φ所經(jīng)磁路的磁導 —— 二次繞組匝數(shù)——Φσ所經(jīng)磁路的磁導 ——Φσ所經(jīng)磁路的磁導 由于Φ 經(jīng)鐵心閉和，受鐵心飽和的影響，故不是常數(shù)，隨著鐵心飽和程度的提高，變小。Φσ和Φσ主要經(jīng)非鐵磁物質(zhì)閉合，基本不受鐵心飽和程度的影響，故和基本上是常數(shù)。另外由于 》，因此》、 。構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖門戲鷯。為了簡化定量計算和得出變壓器一次、二次測有電的聯(lián)系的等效電路，引入了折算法。折算的方法是用一個匝數(shù)和一次繞組相同的繞組代替二次繞組。折算的原則是：保持折算前后二次繞組的磁動勢的大小及空間分布不變，從而使得一次繞組的各種物理量在折算前后保持不變。輒嶧陽檉籪癤網(wǎng)儂號澩蠐鑭釃。主磁通 Ф在一次、二次繞組的感應電動勢、 的大小分別為ФФ在相位上，、 均滯后于176。變比定義為和之比。可以通過幾個途徑計算。其計算式為式中，Φ、Φ——三相變壓器一次繞組和二次繞組的額定相電壓。對于單相變壓器。堯側(cè)閆繭絳闕絢勵蜆贅瀝紕縭。在鐵心飽和時，為了得到正弦形變化的磁通，勵磁電流必然為非正弦。勵磁電流除基波外，主要包含三次諧波分量?？蛰d時，變壓器主磁通由空載電流建立，因此，空載電流就是勵磁電流。負載時，主磁通有一次和二次繞組共同建立。識饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒儂減攙。基本方程式、等效電路和相量圖是分析變壓器問題的三種方法，三者是完全一致的，知道其中一種就可以推導出其他兩種。在實際工作中，可根據(jù)具體情況靈活運用。凍鈹鋨勞臘鍇癇婦脛糴鈹賄鶚。變壓器負載時的基本方程式為變壓器的電壓調(diào)整率的實用計算公式為Δβ（*Φ *Φ） 三相變壓器▲三相變壓器的一次繞組和二次繞組主要有兩種連接法：星形聯(lián)接和三角形聯(lián)接。表示變壓器一次、二次繞組聯(lián)結(jié)法的組合稱為聯(lián)結(jié)組，共有四種：① ② ③ ④ ；其中或表示星形聯(lián)結(jié)，或表示三角形聯(lián)結(jié)；和表示高壓繞組，和表示低壓繞組。恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦聰櫻鄶。三相變壓器一、二次繞組對應線電動勢或線電壓的相位差與繞組的繞向、首末端標志和聯(lián)結(jié)組有關(guān)，各種聯(lián)結(jié)組的這種相位差都是176。的正倍數(shù)，用時鐘的時數(shù)表示，稱為聯(lián)結(jié)組標號。聯(lián)結(jié)組標號等于低壓繞組線電動勢或線電壓滯后于高壓繞組的對應的線電動勢或線電壓的相位差除以176。 和聯(lián)結(jié)組標號為偶數(shù)，和 聯(lián)結(jié)組標號為奇數(shù)。鯊腎鑰詘褳鉀溈懼統(tǒng)庫搖飭緡。三相變壓器的磁路系統(tǒng)可分成各相磁路彼此無關(guān)的三相變壓器組和三相磁路彼此相關(guān)的三相心式變壓器兩種。不同磁路系統(tǒng)和繞組聯(lián)結(jié)法對空載電動勢波形有很大影響。當空載電流為正弦形時，產(chǎn)生的主磁通為平頂波（主要包含三次諧波分量），從而感應電動勢為非正弦；當空載電流為尖頂波（主要包含三次諧波分量）時，產(chǎn)生的主磁通為正弦波，從而感應電動勢為正弦波。在三相變壓器中，三相空載電流的三次諧波同大小同相位，能否流通與繞組的聯(lián)結(jié)法有關(guān)。三相三次諧波磁通也是同大小同相位，能否流通能否沿鐵心閉合則與三相磁路系統(tǒng)有關(guān)有關(guān)。碩癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞鷥膠據(jù)。聯(lián)結(jié)的三相變壓器，三次諧波電流不能流通，空載電流接近于正弦波，主磁通為平頂波。對聯(lián)結(jié)的三相變壓器組，由于三相磁路彼此無關(guān)，三次諧波磁通能沿鐵心閉合，鐵心磁阻小，故三次諧波磁通較強，因此，相電動勢畸變?yōu)榧忭敳?，其中包含較強的三次諧波電動勢。對于聯(lián)結(jié)的三相心式變壓器，由于三相磁路彼此相關(guān)，三次諧波磁通不能