磁路
铁磁材料的磁阻
磁路欧姆定律
磁路的基尔霍夫第一、二定律
剩磁，矫顽力
软磁材料，硬磁材料
铁耗包括哪两种，各是什么，是什么原因导致的，产生它的前提条件是什么？磁滞回线，基本磁化曲线
直流发电机工作原理
磁通量，磁通密度，电感，磁场强度各自单位
1.磁通恒定的磁路称为直流磁路，磁通随时间变化的磁路称为交流磁路。
2.电机和变压器常用的铁心材料为软磁材料。
3.铁磁材料的磁导率远大于非铁磁材料的磁导率。
4.在磁路中与电路中的电势源作用相同的物理量是磁动势。
5.若硅钢片的叠片接缝增大，则其磁阻。
A增加B减小C基本不变
6.在电机和变压器铁心材料周围的气隙中磁场。
A存在B不存在C不好确定
7.磁路计算时如果存在多个磁动势，则对磁路可应用叠加原理。
A线形B非线性C所有的
8.铁心叠片越厚，其损耗。
A越大B越小C不变
变压器
基本方程、等效电路
空载实验、短路实验的原理与方法
标幺值
最大效率
三相变压器的连接组别
三相变压器的磁路结构及其对运行的影响
变压器工作原理、并联运行的条件、波形问题
T形等效电路，各变量意义
空载试验和短路实验目的
绕组的折算方式
折算后的关系，阻抗，电压，电流等
“4.44”公式
空载时的电势方程、空载等效电路
负载时的电势平衡方程
1.如将变压器误接到等电压的直流电源上时，由于E=近似等于U ，U=IR ，空载电流将很大，空载损耗将很大。
2.如将额定电压为220/110V 的变压器的低压边误接到220V 电压，则激磁电流将增大。
3.通过空载 和短路实验可求取变压器的参数。
4.在采用标幺制计算时，额定值的标幺值为1。
5.既和原边绕组交链又和副边绕组交链的磁通为主磁通，仅和一侧绕组交链的磁通为漏磁通。
6.并联运行的变压器应满足（1）各变压器的额定电压与电压比应相等，（2）各变压器的联结组号应相同；（3）各变压器的短路阻抗的标幺值要相等，阻抗角要相同。
7.变压器运行时基本铜耗可视为可变损耗，基本铁耗可视为不变损耗。
8.一台双绕组单相变压器，其主磁通在一、二次侧线圈中产生的每匝电动势分别为e c 1和e c 2，则应有（ ） (A)e c 1> e c 2
(B)e c 1< e c 2 (C)e c 1= e c 2
(D)无法确定
9.一台额定电压为220/110V 的单相变压器，若将高压侧接到250V 电源上，其激磁电抗将（ ） (A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D)无法确 10.一台单相变压器，空载与额定运行时一、二次侧端电压之比分别为29:5和145:24，则电压变化率为（ ） (A) 4% (B) 4.17% (C) -4% (D) -4.17%
11.变压器负载运行时副边电压变化率随着负载电流增加而增加 。 对 12.变压器空载运行时，电源输入的功率只是无功功率 。 错 13.变压器空载运行时原边加额定电压，由于绕组电阻r1很小，因此电流很大。 错 14.变压器空载和负载时的损耗是一样的。 错 15.只要使变压器的一、二次绕组匝数不同，就可达到变压的目的。 对
16.变压器的R k 、X k 、R m 、X m 各代表什么物理意义？磁路饱和是否对R m 、X m 有什么影响？
2-2 一台60Hz 的变压器接到50Hz 的电源上运行时，若额定电压不变，问激磁电流、铁耗、漏抗会怎样变化？
分析思路：列出与激磁电流、铁耗、漏抗相关的式子，分析当频率变化时，各个式子中相应量的变化，从而得出所求量的变化趋势。
对于铁耗
'21R R R R k k +=：变压器的短路电阻，'
21σσX X X X k k +=变压器的短路电抗，：的折算值。
和漏电抗
分别为二次绕组的电阻和和漏电抗，
分别为一次绕组的电阻和其中'2'
211σ
σX
R X R 增加而减小。
都随着磁路饱和程度的
和m m X R 用伏安法测量。
的等效电阻，不能直接是反映变压器铁耗大小变压器的励磁电阻，它：m R 磁效应。
映了主磁通对电路的电变压器的励磁电抗，反
：m
X
对于漏抗
2-3一台110V/220V 的变压器，若误接到110V 直流电源上，将产生什么后果？
误接到110V 直流电源上，绕组中不能产生感应电动势，故E 1=0，一次电流将由欧姆定律决定，等于
U 1/R 1，其中R 1很小，因此电流将很大，足以烧毁变压器。
注意：一定要写明后果，不能只写起不到变压作用。由于电流大，足以烧毁变压器。
2-5 利用T 型等效电路进行实际问题计算时，算出的一次和二次侧电压、电流和损耗、功率是否均为实际
值，为什么？
当归算到一次侧时，算出的一次侧电压、电流为实际值，二次侧电压、电流为归算值， 当归算到二次侧时，算出的二次侧电压、电流为实际值，一次侧电压、电流为归算值， 无论归算到哪一侧，算出的损耗和功率都为实际值。
以归算到一次侧为例 ，因为一次侧均为实际值，所以功率和损耗为实际值，对二次侧而言，
切记：归算的本质就是不改变一次二次绕组原有的电磁关系、变压器的物理本质以及磁动势能量的平衡关系。
2-19 变压器在额定电压下进行开路试验和额定电流下进行短路试验时，电压加在高压侧所测得的P 0和P k
与电压加在低压侧所测得的结果是否一样？
电压加在高压侧所测得的P 0和P k 与电压加在低压侧所测得的结果是一样的。因为绕组归算的前提条件就是原副边绕组的功率和磁动势不变。故无论将一次侧归算到二次侧还是二次侧归算到一次侧测量同一个功率是不会改变的。 +++书上例2.1，2.2
直流电机
直流电机的电枢反应及其后果
感应电动势和电磁转矩的分析与计算
发电机、电动机运行状态的判据
发电机、电动机的电压、电流、功率、转矩方程 直流发电机：外特性、自励现象
直流电动机：机械特性, 稳定运行的条件 直流发电机、直流电动机工作原理
2
2.
2.
22.'
2.'2'2cos cos P k
I U k I U P ===??二次侧有功功率2
2
22'
'
2'2)( 2
cu k k cu p R k k
I R I p ===二次侧铜耗G
B f
C p m Fe Fe 2
3
.1≈对于铁耗
直流电机的主要组成部分
主磁极，电枢铁心，电枢绕组，换向器作用 绕组分类，环，鼓（叠，波，混合），叠，波绕组
第一节距，第二节距，合成，换向器，极距，整距，短距，长距） 极对数和支路数关系（单叠） 直轴电枢反应产生的原因
感应电动势公式，各量含义，Ce 发电机电势平衡方程： 电磁转矩性质 电动机电势平衡方程，电磁转矩性质 运行状态判别准则
电磁转矩公式，各量含义，两个常数关系 转矩平衡方程，（电动机，发电机） 电磁功率平衡方程
直流电机 的主要损耗有哪些，效率公式 并励直流发电机的建压条件 负载类型
人为机械特性类型
1.直流电机主磁通既链着电枢绕组又链着励磁绕组，因此这两个绕组中都存在着感应电势。（错）
2.他励直流电动机在固有特性上弱磁调速，只要负载不变，电动机转速升高。（对）
3.电磁转矩和负载转矩的大小相等，则直流电机稳定运行。(错)
4.他励直流电动机降低电源电压调速与减小磁通调速都可以做到无级调速。(对)
5.直流发电机中的电刷间感应电势和导体中的感应电势均为直流电势。（错）
6.起动直流电动机时，励磁回路应与电枢回路同时接入电源。（错）
7.直流电动机的额定功率指转轴上吸收的机械功率。（错）
8.电枢反应的性质由什么决定？交轴电枢反应对每极磁通量有什么影响？
电枢反应的性质由电刷位置决定，电刷在几何中性线上时电枢反应是交轴性质的，它主要改变气隙磁场的分布形状，磁路不饱和时每极磁通量不变，磁路饱和时则还一定的去磁作用，使每极磁通量减小。
9.并励发电机的自励条件，如果它正转能自励，反转能否自励？
发电机正转时能够自励，表明发电机正转时满足自励条件，即：①有一定的剩磁；②励磁回路的电阻小于与运行转速所对应的临界电阻；③励磁绕组的接线与电机转向的配合是正确的。
如果转向改变了，励磁绕组的接线也应随之改变，这样才能保证励磁电流所产生的磁场方向与剩磁方向相同，从而实现电机的自励。当电机的转向改变了，而励绕组的接线未改变，这样剩磁电动势及其产生的励磁电流的方向必然改变，励磁电流产生的磁场方向必将与剩磁的方向相反。电机内磁场被削弱，电压不能建立，所以并励发电机正转时能自励；反转时，不改变励磁绕组的两个端头的接线，是不能自励的 。
10.对于一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流保持不变，负载转矩为恒定值。试分析在电枢回路串入一适当电阻后，对电动机的电枢电流、转速、输入功率、铜耗及效率有何影响？为什么？ 由转矩平衡方程式， 可知，制动转矩不变时电磁转矩是不变的 ， 而励磁电流不变，则气
隙磁通为常数，因而电枢电流不变，而电压不变，则 不变，又因 a T e I C T Φ=2
T T T e
+=()f a I I U P +=1Φ
+-=
e j a a C R R I U n )
(
转速将随着串入电阻的增大而减小，而 输出功率随转速下降而下降，因此电机的效率将降低，
变大因此电枢回路串电阻后，电机的转速下降，电枢电流不变，输入功率不变，输
出功率减少，铁耗减少，铜耗增加，效率降低。
感应电机
三相感应电机工作原理、转差、转差率含义以及运行状态的判别方法 三相感应电动机静止到旋转、空载到满载的物理变化过程
三相感应电动机的（空载、负载）等效电路、电压方程、功率方程、转矩方程 转子回路串电阻的物理分析 三种运行状态 两种折算、意义 参数测定 损耗组成
转矩-转差率曲线，机械特性曲线 启动方式
调速方式
1.如果感应电动机运行时转差率为，则电磁功率、机械功率和转子铜耗之间的比例是= 。
2.当三相感应电动机定子绕组接于的电源上作电动机运行时，定子电流的频率为 ，定子绕组感应电势的频率为 ，如转差率为，此时转子绕组感应电势的频率 ，转子电流的频率为 。
3.感应电动机起动时，转差率很大，此时转子电流的值很小，主磁通比正常运行时要小一些，因此起动转矩不大。
4.三相感应电动机空载时运行时，电机内损耗包括定子铜耗，定子铁耗，机械损耗，和附加损耗，电动机空载输入功率与这些损耗相平衡。
5.三相感应电机转速为，定子旋转磁场的转速为，当时为电动机运行状态；当时为发电机运行状态；当与反向时为电磁制动运行状态。
6.增加绕线式异步电动机起动转矩方法有转子串适当的电阻，转子串频敏变阻器。
7.若感应电动机的漏抗增大，则其起动转矩减小，其最大转矩减小。
8.绕线型感应电动机转子串入适当的电阻，会使起动电流减小，起动转矩增大。
9.在三相感应电动机的负载从零开始逐渐增加的过程中，转速将减小，电磁功率将增大，转子电流的频率将增大，转子感应电动势将增大，电动机的功率因素将增大，电动机的效率将增大。
10.笼型三相感应电动机的额定状态转速下降，该电机转子电流产生的旋转磁动势相对于定子的转速（ ）。A 上升 ； B 下降；
C 上升 ；
D 不变。
11.三相异步电动机气隙增大，其他条件不变，则空载电流（ ）。 A 增大 ； B 减小 ；
C 不变 ；
D 不能确定。
12.三相感应电动机等效电路中的附加电阻 上所消耗的电功率应等于（ ）： A 输出功率； B 输入功率 ； C 电磁功率 ； D 总机械功率。 13.三相感应电动机电磁转矩的大小和（ ）成正比 A 电磁功率 ； B 输出功率 ； C 输入功率 ； D 全机械功率 。
n T P 22∝)(12
R R I P a a Cua +=
14.国产额定转速为的感应电动机为（ ）电机。
A 2极；
B 4极；
C 6极；
D 8极。
15.三相感应电动机转子为任意转数时，定、转子合成基波磁势转速不变 。 （ 对 ） 16.当三相感应电动机转子绕组短接并堵转时，轴上的输出功率为零，则定子边输入功率亦为零 。 （ 错 ） 17.三相感应电动机的起动电流很大，所以其起动转矩也很大。 （ 错 ） 18.感应电动机空载运行时的功率因数很高。
（ 错 ）
19.计算题：5-3，
5-2 有一台三相绕线型感应电动机，若将其定子三相短路，转子中通入频率为f 1的三相交流电流，问气隙旋转磁场相对于转子和相对于空间的转速以及空载时转子的转速？
。
旋转速度为（
得：气隙磁场在空间的
所以，由相对运动知识
转动。转向）以速度
相反的方向（即子向着与知：相对空间而言，转所以由牛顿第三定律可不动的。
的趋势，但定子是固定
，使得定子有跟从转动
，转向为子的速度为
气隙旋转磁场相对于转其相序为的三相交流电流时，设
入频率当定子短路，转子中通)601
1n n n A B C n C B A p
f n C B A f S S S -----=
--
5-7 感应电动机轴上所带的负载增大时，定子电流就会增大，试说明其原因和物理过程。
增大
平衡，定子电流会跟着
为了保持定转子磁动势
和转子电流都会增大，
增大，导致转子电动势
当负载增大时，
n ?
5-9 感应电动机驱动额定负载运行时，若电源电压下降过多，往往会使电机过热甚至烧毁，试说明其原因。
5-15 有一台三相四极的笼形感应电动机，参数为P N =17kW 、U N =380V （△联结）、R 1=0.715Ω、X Iσ=1.74Ω、R’2=0.416Ω、X’2σ=3.03Ω、R m =6.2Ω、X m =75Ω。电动机的机械损耗p Ω=139W ，额定负载时杂散损耗p Δ=320W ，试求额定负载时的转差率、定子电流、定子功率因数、电磁转矩、输出转矩和效率。
?
烧毁
所以导致电机过热甚至
会上升得很快可得知恒值由急剧下降，
使也会跟着下降太多，会
下降太多，则
如果恒值转矩问题，即有：
由题意可知，这是个恒
.
:,cos cos 22222I I C T T T E U I C T T T m T em N L m m T em N L '=''Φ===Φ=''Φ===φφ()17459W W 32013917000=++=++=?ΩΩp p P P N 系得：
由已知条件结合功率关可得又由2
22
11R s
s I m P '-'=Ω)1(16
.139891416.0317459
12
12
2
------=-??=
-?
'='Ω
s
s s
s
s s
R m P I 0232
.175
74.1111=+
=+=m
X X c σ又有修正系数()2
2
12
212
2
2
σσX c X s R c R U
I N
'++??? ?
?
'+≈'又根据等效电路得：
5-17 增大转子电阻或漏抗对感应电机的起动电流、起动转矩和最大转矩有何影响?
）
（得出：218118
.060868.0941.231444002
2
2'2
-----++=
∴s s s
I
26432
.0,020074.0),2)(1(21==s s 解出联立()
()
08762
.003.30232.174.1416
.0416
.00232.12
2
2
2
12
1
2
=?++?=
'++'=
σσX c X R R c s m 因为020074
.012==>s s s s N m ，取所以舍去()A
358.2657.18A 03
.3020074
.0416
.0752.603.3020074.0416.0752.674.1715.00
3802
21111
-∠=+++?
??
??+?+
+
+∠=
'+'+
=
?
j j j j j Z Z Z Z Z U I m m N
U σ电路知：
为参考相量，结合等效
以896
.0358
.26cos cos 1==
N ?()
(rad/s)
85.1532
020074
.013143000130
60
2=-?
=-=
=
Ωp
s n N N N ππm)
(N 48.11385.15317459?==
Ω=
ΩN em P T 电磁转矩：
m)
(N 50.11085
.153170002?==Ω=
N
N P T 输出转矩：(W)
14.18968896.057.183803cos 3111=???==N
N I U P ?输入功率：
%
62.89%10014
.1896817000%1001
=?=
?=
P P N η效率：减小，
增大，起动电流阻抗时，发生以下情况：总当增大转子电阻
st k I Z R 2'不变
无关，所以与知：max 2
max 2
112
1
12
12
1
1max )(4)(2T R T X X f pU m X X U m T S ''+=
'+Ω≈σσσσπ()()
加后减小。
的增加，起动转矩先增
随着转子电阻
可知：
曲线以及由左边的22
212
212
2
1s 1
st c c R X X R R R U Ωm T s T σ
σ'++'+'=
-
5-23 为什么绕线型感应电动机的转子串入起动电阻后，起动电流减小而起动转矩反而增大？若串入电抗,
是否会有同样效果？
减小
此时增加不够多，
下降很多，而
增大很多，从而使）当转子电阻（保持不变
不变时，下降，但两者乘积保持增加而）当（增大
下降不多时，
的增加很多而）当（的变化有三种可能：
知：起动转矩
由增加知：所以由增加。所以增加减小，
增大，起动电流总阻抗时，发生以下情况：当增大转子电阻
st m st st st m st st m
st st m T st m w m st st k T I R T I T I T I C T k N f E Z I U E X R R I Z R 22
2221111112
22
2
22
2
cos 3cos 2cos 1cos 44.4,
cos ψψψψψ
σ
σΦ'ΦΦΦ=ΦΦ=-=-'+''=
' 下降
知：
由下降。知：起动转矩
由减小，
增加，起动电流
总阻抗当增大转子电抗时，max 2
112
1
12
12
1
1max 22122
112
2
1122122
12
2
11)(4)(2])()[(2])()[(T X X f pU m X X U m T T X X R c R f R pU m X X R c R R U m T I Z S st S st st k σσσσσσσσππ'+=
'+Ω≈
'++'+'=
'++'+Ω'=
下降。
知：起动转矩
由减小，
减小，增加，起动电流总阻抗时，
当增大转子电抗
增大
可知下降不多时，的增加很多而当增加知：所以由增加。所以不变
减小，且增大，并且起动电流总阻抗增加时，当增大转子电阻
st S st st k st st m m w m st st k T X X R c R f R pU m X X R c R R U m T I Z X T I ΦC T I k N f E Z I U E Z I Z X R R R ])()[(2])()[(cos cos cos 44.4,
cos 22122
112
2
112
212
2
12
2
112222m t e 211111112
22
2
2
2
2σσσσσσ
σσπψψψψ
'++'+'=
'++'+Ω'=
=ΦΦΦ=-=-'+''=
'
5-29 有一台三相四极的绕线型感应电动机,额定转速n N =1485r/min,转子每相电阻R 2=0.012Ω,设负载转矩保
持为额定值不变,今欲把转速从1485r/min 下调到1050r/min,问转子每相应串入多大的调速电阻?
同步电机
同步电机的电枢反应
同步电机的三种运行状态及其判别方法
同步发电机的等效电路
6-4 同步发电机电枢反应的性质取决于什么？交轴和直轴电枢反应对同步发电机的运行有何影响？ 答:电枢反应的性质取决于内功率因数角ψ０，即取决于激磁电动势E 0与电枢电流Ｉ之间的夹角 。 交轴电枢反应起交磁作用（有助磁效应）； 直轴电枢反应起去磁或助磁作用。
当0o <ψ０<90o 时，既存在交轴电枢反应，也存在直轴电枢反应（去磁作用）；
当-90o <ψ０<０o
时，既存在交轴电枢反应，也存在直轴电枢反应（助磁作用）；
当ψ０=０o 时，只有交轴电枢反应；
当ψ０=90o 时，只存在直轴电枢反应（去磁作用）； 当ψ０=-90o 时，只存在直轴电枢反应（助磁作用）。
6-7 试述直轴和交轴同步电抗的意义。 和 的大小与哪些因素有关？ 和 通常在什么范围
内？
X d = X ad + X σ X q = X aq + X σ
直轴（交轴）同步电抗表征了当对称三相直轴（交轴）电流每相为１Ａ时，三相联合产生的直轴电枢反应磁场和漏磁场在一相电枢绕组中感应的电动势。
直轴（交轴）同步电抗是表征对称稳态运行时直轴（交轴）电枢反应基波磁场和漏磁场综合效应的电磁参数。
由Ｘ∝ fN ２Λ知：
X d 正比于频率f,电枢相绕组的串联匝数的平方N ２以及直轴气隙磁导Λd ；
X q 正比于频率f,电枢相绕组的串联匝数的平方N ２
以及直轴气隙磁导Λq 。 因为d 轴气隙小于q 轴气隙，所以：Λd ＞Λq ，从而：X d >X q
与 的范围随着各个时期的设计制造水平的差异有所不同。这里给出一个参考答案： X d *=0.7~2.5, X q *=0.4~1.3
N
S
s R s R R 21
2=+所以由：
(r/min)
15002
5060601=?=
=
p
f n s
解：01
.01500
1485
1500=-=
-=
s N
s N n n n s 3
.01500
1050
150011=-=-=s s n n n s 率为：串入电阻调速后的转差Ω=Ω????
??-=??
??
? ??-=348.0012.0101.03.0121R s s R N s 可得调速电阻为：
d X q X *
d X *q X *
d X *q X
《电机学》期末复习材料 第三篇 交流电机理论的共同问题 1、同步电机的结构： 定子——三相对称绕组，通入三相对称电 流，产生一个旋转磁场。 转子——直流励磁，是一个恒稳磁极。 极对数p 与转速n 之间的关系是固定的，为 60 1 pn f = 2、异步电机的结构： 定子——三相对称绕组，通入三相对称电流，产生一个旋转磁场。 转子——三相对称短路绕组，产生一个旋磁磁通。 【三相对称：空间上差120度电角度；时序上差120度电角度。】 3、电角度与机械角度： 电角度：磁场所经历的角度称为电角度。 机械角度：转子在空间所经历的几何角度称为机械角度。 电角度?=p 机械角度 4、感应电势： ①感应电势的频率：60 1 pn f = ②感应电势的最大值：m m m f lv B E φπ==（τφl B P m =） ③每根导体感应电势的有效值： m m m d f f E E φφπ 22.22 2 == = 5、极距： ①概念：一个磁极在空间所跨过的距离，用 τ来表示。（了解整距、短距、长距） ②公式：p z p D 22= = πτ 6、线圈电势与节距因数： ① 节 距 因 数 ： 1 90sin 90)1(cos 11≤?? ? ?????=????????-=ττy y k y 物理意义：表示了短距线圈电势的减少程度。 ②分布因数：12 sin 2sin ≤= a q a q k q 物理意义：表示了分布绕组电势的减少程度。 ③绕组因数：q y w k k k = ④合成电势：w m k fN E φ44.4=
⑤槽距角：z p a 360 = 电角度 ⑥每极每相的槽数：pm z q 2= 【练习1】一台三相同步发电机， Hz f 50=，min /1000r n =，定子铁芯长 cm l 5.40=，定子铁芯内径cm D 270=， 定子槽数72=z ，101=y 槽，每相串联匝数144=N ，磁通密度的空间分布波的表示式为xGs B sin 7660=。试求：（1）绕组因数w k ；（2）每相感应电势的有效值。 7、消弱谐波电势的方法： ①采用不均匀气隙，以改善气隙中磁场分布情况。 ②采用短距绕组。 ③采用分布绕组。 8、双层绕组与单层绕组： ①双层绕组：指沿槽深方向有上、下两层线圈边的绕组。 ②单层绕组：指沿槽深方向只有一层线圈边的绕组。 9、画某相叠绕组展开图的一般步骤： ①计算出槽距角、槽距 ②画出电势星图（注意单层绕组、双层绕组） ③画出某相叠绕组展开图（注意支路数） 【练习2】有一双层三相短距绕组，24=z ， 42=p ，τ6 5 1=y 。（1）分别画出支路数1=a 和2=a 的A 相叠绕组展开图； （2）算出绕组因数。 10、单相绕组的磁势（脉动磁势）： )cos(2 1 )cos(21cos cos t x F t x F t x F ωωωφφφ++-= 单相磁势的特
《电机学》教学大纲 1 课程的基本描述 课程名称：电机学Electric Machinery 课程编号：0301D06W 课程性质：学科基础课适用专业：电气工程及其自动化 前导课程：高等数学、大学物理、电路、电磁场 后续课程：电机控制技术、电机设计、电机测试技术、控制电机、特种电机、永磁电机设计等 学科基础课 2 教学定位 2.1 能力培养目标 通过本课程的学习主要培养学生 （1）获得专业基础理论知识的学习能力和理解能力； （2）建立对工程问题进行理论分析的逻辑思维能力和建模解析能力； （3）进行工程试验的设计实施能力； （4）分析和解决工程问题的实践能力。 2.2 课程的主要特点 电机是一种机电能量转换装置，它亦是电力系统，自动控制系统中的一个元件。电机学课程是电气工程及其自动化专业的专业基础课，本课程的教学内容既面向电机制造业，又强调电机的运行与应用，是电气类专业的学生必须掌握的专业知识，是学生下一步学习专业课的基础，也为今后从事专业工作打下坚实的基础。 2.3 教学定位 本课程的先修课是“高等数学”，“大学物理”，“电路”，“电磁场”等，这些课程的学习，为本课程奠定数学基础和必需的电学知识。本课程主要阐述电机的基本原理、分析方法和简单的工程问题。通过本课程的学习，获得电机原理，电机基本理论和电机稳态分析
等方面的知识和实验技能，为学生进行电机设计，电机控制，电机运行分析打下良好的专业理论基础。 3 知识点与学时分配 3.1基础理论 电机及电机学课程概述（学时：1学时） 电机的历史、现状和发展（了解，核心）。 电机学课程的性质、学习方法（了解，核心）。 磁场中基本物理量、磁路的概念、磁路的基本定律（学时：1学时） 磁场分析基本量，磁路的基本定律（理解，核心）。 磁性材料及其特性、简单磁路计算（学时：1学时） 常用铁磁材料及其磁化特性（理解，核心）。 简单串联、并联磁路计算（理解，核心）。 交流磁路中的激磁电流和磁通、电磁感应定律（学时：1学时） 交流磁路中激磁电流和磁通的波形对应关系（理解，核心）。 共4学时 3.2 变压器 变压器概述（学时：1学时） 变压器的用途，结构，分类，额定值（了解，核心）。 变压器运行方式（学时：2学时） 变压器空载运行与变压原理（理解，核心）。 变压器负载运行与能量传递原理（理解，核心）。 变压器的归算（学时：1学时） 绕组归算，电抗归算（理解，核心）。 变压器等效电路与基本方程（学时：2学时） 变压器电压方程，等效电路，向量图，等效电路参数测定（理解，核心）。 三相变压器组和三相心式变压器及联接组号（学时：2学时） 三相变压器磁路系统，绕组联结方法与组号判断（运用，核心）。 三相变压器的激磁电流、主磁通和感应电动势波形与标幺值（学时：2学时）激磁电流、主磁通与感应电动势波形（理解，核心）。 标幺值的定义与应用（理解，核心）。 变压器的电压变化率和效率（学时：1学时） 电压变化率、效率、最大效率（理解，核心）。 变压器的并联运行（学时：1学时） 并联运行（运用，推荐） 自耦变压器、三绕组变压器、互感器（学时：2学时）
电机学主要知识点复习提纲 一、直流电机 A. 主要概念 1. 换向器、电刷、电枢接触压降2 U b 2. 极数和极对数 3. 主磁极、励磁绕组 4. 电枢、电枢铁心、电枢绕组 5. 额定值 6. 元件 7. 单叠、单波绕组 8. 第1节距、第2节距、合成节距、换向器节距 9. 并联支路对数a 10. 绕组展开图 11. 励磁与励磁方式 12. 空载磁场、主磁通、漏磁通、磁化曲线、每级磁通 13. 电枢磁场 14. （交轴、直轴）电枢反应及其性质、几何中性线、物理中性线、移刷 15. 反电势常数C E、转矩常数C T 16. 电磁功率P em 电枢铜耗p Cua
励磁铜耗 p Cuf 电机铁耗 p Fe 机械损耗 p mec 附加损耗 p ad 输出机械功率 P 2 可变损耗、不变损耗、空载损耗 17. 直流电动机（DM ）的工作特性 18. 串励电动机的“飞速”或“飞车” 19. 电动机的机械特性、自然机械特性、人工机械特性、硬特性、 软特性 20. 稳定性 21. DM 的启动方法：直接启动、电枢回路串电阻启动、降压启动； 启动电流 22. DM 的调速方法：电枢串电阻、调励磁、调端电压 23. DM 的制动方法：能耗制动、反接制动、回馈制动 B. 主要公式： 发电机：P N ＝U N I N (输出电功率) 电动机：P N ＝U N I N ηN (输出机械功率) 反电势： 60E a E E C n pN C a Φ==
电磁转矩： em a 2T a T T C I pN C a Φπ== 直流电动机（DM ）电势平衡方程：a a E a a U E I R C Φn I R =+=+ DM 的输入电功率P 1 ： 12 ()()a f a f a a a f a a a f em Cua Cuf P UI U I I UI UI E I R I UI EI I R UI P p p ==+=+=++=++=++ 12em Cua Cuf em Fe mec ad P P p p P P p p p =++=+++ DM 的转矩方程：20d d em T T T J t Ω --= DM 的效率：2111 2100%100%(1)100%P P p p P P P p η-∑∑= ?=?=-?+∑ 他励DM 的转速调整率： 0N N 100%n n n n -?=? DM 的机械特性：em 2 T j a j a a ) (T ΦC C R R ΦC U ΦC R R I U n E E E +-=+-= . 并联DM 的理想空载转速n 0： 二、变压器 A. 主要概念 1. 单相、三相；变压器组、心式变压器；电力变压器、互感器； 干式、油浸式变压器 2. 铁心柱、轭部 3. 额定容量、一次侧、二次侧 4. 高压绕组、低压绕组
《电机学》实验教学大纲 课程名称：《电机学》课程编码：060132008 课程类别：专业基础课课程性质：选修 适用专业：自动化 适用教学计划版本：2017 课程总学时：32 实验（上机）计划学时： 8 开课单位：自动化与电气工程学院 一、大纲编写依据 1．自动化专业2017版教学计划； 2．自动化专业《电机学》理论教学大纲对实验环节的要求； 3．近年来《电机学》实验教学经验。 二、实验课程地位及相关课程的联系 1．《电机学》是自动化专业的专业基础课程； 2．本实验项目是《电机学》课程综合知识的运用； 3．本实验项目是理解直流电机，交流电机及变压器的基础； 4．本实验以《电路》、《大学物理》为先修课； 5．本实验为后续的《运动控制基础》、《直流运动控制系统》、《交流调速系统》及《工厂供电及节能技术》课程学习有指导意义。 三、实验目的、任务和要求 1．本课程是自动化专业的一门专业基础课。课程主要讲解直流电机、变压器、交流电机。它一方面研究电机的基本理论问题、另一方面又研究与其相联系的科学实验和生产实际中的问题。本课程的实验目的是使学生掌握直流电机、交流电机、变压器的基本理论，为学习“直流运动控制系统”、“交流调速系统”和“工厂供电及节能技术”等课程打下坚实基础； 2．通过实验培养学生观察问题、分析问题和独立解决问题的能力； 3．通过综合性、设计性实验训练，使学生初步掌握电机的应用； 4．培养正确记录实验数据和现象，正确处理实验数据和分析实验结果的能力以及正确书写实验报告的能力。 5．实验项目的选定依据教学计划对学生工程实践能力培养的要求； 6．巩固和加深学生对电机学理论的理解，提高学生综合运用所学知识的能力； 7．通过实验，要求学生做到： （1）预习实验，自行设计实验方案并撰写实验报告； （2）正确连接实验线路； （3）用电机学理论知识独立分析实验数据。 四、教学方法、教学形式、教学手段的特色 重视学生的实际动手能力 五、实验内容和学时分配
电机学1复习 1所有作业题和书中的例题 填空题 直流电机由 和 部分组成。其中换向极属于 部分，其作用是 。直流电枢绕组可分 为 、 。电枢绕组感应的电势是 ，通过 换向成 。交流绕组按层数分为 和 及 。从绕组的节距看分为 、 和 。单相交流绕组的磁动势为 ，通有对称三相交流 电的三相交流绕组磁动势形式为 、交流电机中，为削 弱或消除谐波的影响，绕组通常采用 、 的形式。 直流电动机的电势Ea 比端电压U ，电磁转矩Tem 与转速n （方向） , Ia 与 Ea （方向）。欲改变直流电动机的转向， 可采用的方法有 、 或 。 电机和变压器的磁路一般用 （材料）制成，变压器的铁芯导磁性 能越好，其励磁电抗 ，励磁电流就 。直流电机由 和 两大部分组成。其中 部分主要 有 、 、 ； 部分主要 有 、 、 。基波脉振磁势可以分解成两 个 、 、 的圆形旋转磁势。变压器的参数由 和 实验测得，其中由 试验可测出 然后计算出 ；由 实验可算 出 。交流电机单相绕组流过电流后产生 磁势； 三相绕组流过电流后产生 磁势。方向 。 直流电动机的电气制动方法有 、 、 调速方法有 、 、 直流电枢绕组 可分为 、 。 铁芯损耗包括2各部分，分别为____________________，铁芯损耗的大小与铁芯 材料特性Fe k 、磁通密度m B 、频率f 有关，写出 1.8m B T 时它们之间的关系式 _________________________。已知一台交流电机的极距为10槽，如果希望电枢 绕组中不包含五次谐波电动势，那么线圈的节距应当选为__________槽。铁心损 耗是__________和__________之和,一台并励直流电机，接到220伏的直流电网上， 作电动机运行时，电枢电势为210伏，若改为发电机运行，并保持电网电压，电 枢电流不变，则电枢电势为__________伏，电枢回路总电阻压降（包括电刷的接 触电压降）为________伏。 若外加电压随时间正弦变化，当磁路饱和时，单相变压器的激磁电流随时间 变化的波形是_____；磁路饱和时，激磁电流正弦时，主磁通波形是______。（尖 顶波、平顶波、正弦波） 三相交流电机定子绕组设计成分布及短距以后，其优点主要是_____。
一、直流电机 A. 主要概念 1. 换向器、电刷、电枢接触压降2 U b 2. 极数和极对数 3. 主磁极、励磁绕组 4. 电枢、电枢铁心、电枢绕组 5. 额定值 6. 元件 7. 单叠、单波绕组 8. 第1节距、第2节距、合成节距、换向器节距 9. 并联支路对数a 10. 绕组展开图 11. 励磁与励磁方式 12. 空载磁场、主磁通、漏磁通、磁化曲线、每级磁通 13. 电枢磁场 14. （交轴、直轴）电枢反应及其性质、几何中性线、物理中性线、移刷 15. 反电势常数C E、转矩常数C T 16. 电磁功率P em 电枢铜耗p Cua 励磁铜耗p Cuf 电机铁耗p Fe 机械损耗p mec 附加损耗p ad 输出机械功率P2 可变损耗、不变损耗、空载损耗 17. 直流电动机（DM）的工作特性 18. 串励电动机的“飞速”或“飞车” 19. 电动机的机械特性、自然机械特性、人工机械特性、硬特性、软特性 20. 稳定性 21. DM的启动方法：直接启动、电枢回路串电阻启动、降压启动 22. DM的调速方法：电枢回路串电阻、调励磁、调端电压 23. DM的制动方法：能耗制动、反接制动、回馈制动 B. 主要公式： 发电机：P N＝U N I N(输出电功率) 电动机：P N＝U N I NηN(输出机械功率)
反电势： 60E a E E C n pN C a Φ== 电磁转矩： em a 2T a T T C I pN C a Φπ== 直流电动机（DM ）电势平衡方程：a a E a a U E I R C Φn I R =+=+ DM 的输入电功率P 1 ： 12 ()()a f a f a a a f a a a f em Cua Cuf P UI U I I UI UI E I R I UI EI I R UI P p p ==+=+=++=++=++ 12em Cua Cuf em Fe mec ad P P p p P P p p p =++=+++ DM 的转矩方程：20d d em T T T J t Ω --= DM 的效率：21112 100%100%(1)100%P P p p P P P p η-∑∑= ?=?=-?+∑ 他励DM 的转速调整率： 0N N 100%n n n n -?= ? DM 的机械特性：em 2T j a j a a ) (T Φ C C R R ΦC U Φ C R R I U n E E E +-= +-= . 并联DM 的理想空载转速n 0： 二、变压器 A. 主要概念 1. 单相、三相；变压器组、心式变压器；电力变压器、互感器；干式、油浸式变压器 2. 铁心柱、轭部 3. 额定容量、一次侧、二次侧 4. 高压绕组、低压绕组 5. 空载运行，主磁通Φ、漏磁通Φ1σ及其区别，主磁路、漏磁路 空载电流、主磁通、反电动势间的相位关系，铁耗角 6. Φ、i 、e 正方向的规定。 7. 变比、二次侧空载电压、二次侧额定电压 8. 励磁电抗X m 、励磁电阻R m 、一次侧漏电抗X 1σ、二次侧漏电抗X 2σ
《电机学》课程教学大纲 课程代码：060431004 课程英文名称：Electrical Machine Theory 课程总学时：64 讲课：64 实验：0 上机: 0 适用专业：电气工程及其自动化 大纲编写（修订）时间：2017.11 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 本课程是电气工程及其自动化专业的一门专业基础课。课程主要讲解变压器、异步电机、同步电机和直流电机。它一方面研究电机的基本理论问题、另一方面又研究与其相联系的科学实验和生产实际中的问题。 本课程的教学目标是使学生掌握变压器、异步电机、同步电机和直流电机的基本理论，为学习“交直流调速控制系统”、“电力系统分析”等课程打下坚实基础。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 通过本门课程学习,要求学生掌握各种电机的基本原理、基本方程式、等值电路、矢量图,并具备一定的实际工作能力，掌握各电机的运行特性及实验方法，了解电机在工程上的实验应用知识，了解电机在控制系统和电力系统中的地位和作用。 本课程理论严谨，系统性强，教学过程中应注意培养学生的思维能力，及严谨的科学态度。 在本课程的教学过程中，应注意运用启发式教学，注意阐述各种分析方法的横向联系，以达到培养学生分析、归纳和总结的能力。 （三）实施说明 本课程教学实施说明： 1.在变压器部分，着重介绍变压器的工作原理、结构和铭牌数据，变压器空载运行、负载运行、参数测定、运行特性，三相变压器。 2.在异步电机部分，着重介绍三相交流绕组的结构及连接规律、三相交流绕组的感应电动势和磁动势的特点与计算公式，三相异步电动机的工作原理、结构，三相异步电动机的等值电路、相量图。熟练掌握其机械特性和工作特性及其测定。熟悉异步电机的启动方法，了解常用的调速方法及其制动运行状态。 3.在同步电机部分，着重介绍同步发电机的基本结构、励磁方式、基本工作原理、类型和额定值。理解掌握同步发电机空载特性及负载后的电枢反应、电枢反应电抗及同步电抗，电势平衡方程式及相量图、功角特性及有功功率的调节，无功功率调节，同步电动机的异步起动，磁阻同步电动机，开关磁阻同步电动机。 4.在直流电机部分，着重介绍直流电机的工作原理、结构和铭牌数据，直流电机的电枢绕组、磁场、感应电动势和电磁转矩，直流电动机，直流发电机。 （四）对先修课的要求 在电路、大学物理基础上进行。 （五）对习题课、实验环节的要求 习题是对讲授内容的消化,因此,要求学生按时完成作业,并将作业内容带到实践环节去验证. （六）课程考核方式 1.考核方式：考试。
第一章变压器 1.变压器基本工作原理，基本结构、主要额定值 变压器是利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能变换为另一种同频率且不同电压等级的交流电能的静止电气设备，它在电力系统，变电所以及工厂供配电中得到了广泛的应用，以满足电能的传输，分配和使用。变压器的原理是基于电磁感应定律，因此磁场是变压器的工作媒介 变压器基本结构组成： 猜测可能出填空题或选择题 三相变压器按照磁路可分为三相组式变压器和三相芯式变压器两类 变压器的型号和额定值
考法：例如解释S9-1250/10的各项数值的含义 2.变压器空载和负载运行时的电磁状况；空载电流的组成、作用、性质。变压器一次侧接到额定频率和额定电压的交流电源上，其二次侧开路，这种运行状态称为变压器的空载运行。 变压器空载运行原理图 变压器一次绕组接交流电源，二次绕组接负载的运行方式， 称为变压器的负载运行方式。 变压器负载运行原理图 实际运行的电力变压器的磁路总是工作在饱和状态下。 通过磁化曲线推得的电流波形可以发现：
21 21N N E E =空载电流（即励磁电流）呈尖顶波，除了基波外， 还有较强的三次谐波和其他高次谐波。 产生主磁通所需要的电流称为励磁电流，用m i 表示； 同理产生主磁通的磁动势称为励磁磁动势，用 m F 表示。 变压器铁芯上仅有一次绕组空载电流0i 所形成的磁动势0F ， 即空载电流0i 建立主磁通，所以空载电流0i 就是励磁电流m i ，即m 0i i = 同理，空载磁动势0F 就是励磁磁动势，即m 0F F =或m 101i N i N = 因为空载时，变压器一次绕组实际上是一个铁芯线圈， 空载电流的大小主要决定于铁芯线圈的电抗和铁芯损耗。 铁芯线圈的电抗正比于线圈匝数的平方和磁路的磁导。 因此，空载电流的大小与铁芯的磁化性能，饱和程度有密切的关系。 3. 变压器变比的定义；磁动式平衡关系的物理含义，用此平衡关系分析变压器的能量传递；变压器折算概念和变压器折算方法，变压器基本方程组、等效电路和相量图 在变压器中，一次绕组的感应电动势1E 与二次绕组的感应电动势2E 之比称为变比，用k 表示，即k = 变压器负载运行时，作用于变压器磁路上111N I F ? =和222N I F ? =两个磁动势。 对于电力变压器，由于其一次侧绕组漏阻抗压降很小，负载时仍有 m 111fN 44.4E U φ=≈，故变压器负载运行时铁芯中与1E 相对应的主磁通? m φ近似等 于空载时的主磁通，从而产生? m φ的合成磁动势与空载磁动势近似相等，即 m 021F F F F ==+ m 1012211I N I N I N I N ? ?? ? ==+
电机学知识点总结 电机学课程是高等学校电气类专业的一门重要技术基础课课程的特点是理论性强、概念抽象、专业性特征明显它涉及的基础理论和知识面较广牵涉电、磁、热、机械等综合知识。下面请看我带来的电机学知识点总结。 电机学知识点总结 直流电动机知识点 1、直流电动机主要结构是定子和转子；定子主要包括定子铁心、励磁绕组、电刷。转子主要包括转子铁心、电枢绕组、换向器。 2、直流电动机通过电刷与换向器与外电路相连接。 3、直流电动机的工作原理：通过电刷与换向器之间的切换，导体内的电流随着导体所处的磁极性的改变而同时改变其方向，从而使电磁转矩的方向始终不变。 4、通过电刷和换向器将外部通入的直流电变成线圈内的交变电流的过程叫做“逆变”。 5、励磁方式分为他励式和自励式；自励式包括并励式、串励式和复励式。（只考他励式和并励式，掌握他励式和并励式的图形） 6、直流电机的额定值：①额定功率PN 对于发电机额定功率指线端输出的电功率；对于电动机额定功率指轴上输出的机械功率。②额定电压、额定电流均指额定状态下电机的线电压线电流。 7、磁极数=电刷数=支路数（2p=电刷数=2a，p为极对数，a为支路对数） 8、空载时电极内的磁场由励磁绕组的磁动势单独作用产生，分为主磁通和
漏磁通两部分。 9、电枢反应：负载时电枢磁动势对气隙主磁场的影响。 10、电刷位置是电枢表面电流分布的分界线。 11、交轴电枢反应的影响：①使气隙磁场发生畸变；②物理中线偏离几何中线；③饱和时具有一定的去磁作用。 12、电刷偏离几何中线时，出现直轴。 13、Ea=CeΦn Te=CTΦIa CT=9.55Ce 14、发电机 Ea=U+IaRa 电动机 U=Ea+IaRa 15、他励发电机的特性（主要掌握外特性U=f(I)） 曲线向下倾斜原因①U=Ea‐IaRa；随着负载电流I增大，电枢电阻压降 IaRa 随之增大，所以U减小。②交轴电枢反应产生一定的去磁作用；随着负载的增加，气隙磁通Φ和电枢电动势Ea将减小，再加上IaRa的增大使电压的下降程度增大。 16、并励发电机自励条件：①电机的磁路中要有剩磁；②励磁绕组的接法要正确，使剩磁电动势所产生的电流和磁动势，其方向与剩磁方向相同；③励磁回路的总电阻必须小于临界电阻。 17、并励发电机的外特性U=f(I)，曲线下降原因①②同上他励发电机；③励磁电流减小，引起气隙磁通量和电枢电动势的进一步下降。 18、为什么励磁绕组不能开断？ 若励磁绕组开断，If=0，主磁通将迅速下降到剩磁磁通，电枢电动势也将下降到剩磁电动势，从而使电枢电流Ia迅速增大，如果负载为轻载，则电动机转
《电力系统暂态分析》课程教学大纲 课程名称：电力系统暂态分析 适用专业：2016级电力系统自动化（专科业余函授） 辅导教材：《电力系统暂态分析(第三版)》李光琦主编中国电力出版社 一、课程性质、目的和任务 本课程是电气工程及其自动化专业电力系统及其自动化专业方向的一门专业必修课。其目的是使学生了解电力系统的暂态行为，掌握电力系统在暂态过程中的参数计算和分析方法。 二、教学基本要求 1.掌握同步发电机三相短路的物理分析过程和数学分析方法。 2.掌握电力系统短路的计算机算法。 3.掌握静态稳定的基本概念和分析方法。 4.掌握暂态稳定的基本概念和分析方法。 5.掌握电压稳定的基本概念和分析方法。 6.了解提高电力系统稳定的措施。 三、教学内容及要求 1.同步发电机三相短路的物理过程分析，同步发电机的基本方程、参数和等值电路、Park变换的基本内容、应用同步发电机的基本方程分析突然三相短路电流、自动调节励磁装置对短路电流的影响。 2.电力系统短路故障和非全相运行的计算机计算。 3.同步发电机组的机电特性、自动调节励磁装置的作用原理和数学模型、负荷特性分析。 4.电力系统静态稳定性的基本概念、简单电力系统的静态稳定性分析、小干扰法分析静态稳定性、发电机自动调节励磁系统对静态稳定的影响、多机系统的静态稳定性分析、提高静态稳定性的措施。 5.电力系统暂态稳定性的基本概念、简单电力系统的暂态稳定性分析、复杂系统的暂态稳定性、发电机自动调节系统对暂态稳定性的影响、提高暂态稳定性的措施。 6.电力系统电压稳定性的基本概念及提高电压稳定性的措施。 四、实践环节 电力系统静态稳定性与暂态稳定性仿真实验各2学时。 五、课外习题及课程讨论 每章布置一定数量的作业，根据具体情况可安排2学时习题课。 六、教学方法与手段 以课堂教学为主，课件、仿真实验为辅。 七、各教学环节学时分配
电机学期末复习总结 Last updated on the afternoon of January 3, 2021
《电机学》期末复习材料 第三篇交流电机理论的共同问题 1、同步电机的结构： 定子——三相对称绕组，通入三相对称电流，产生一个旋转磁场。 转子——直流励磁，是一个恒稳磁极。 极对数p 与转速n 之间的关系是固定的，为60 1 pn f = 2、异步电机的结构： 定子——三相对称绕组，通入三相对称电流，产生一个旋转磁场。 转子——三相对称短路绕组，产生一个旋磁磁通。 【三相对称：空间上差120度电角度；时序上差120度电角度。】 3、电角度与机械角度： 电角度：磁场所经历的角度称为电角度。 机械角度：转子在空间所经历的几何角度称为机械角度。 电角度?=p 机械角度 4、感应电势： ①感应电势的频率：60 1 pn f = ②感应电势的最大值： m m m f lv B E φπ==（τφl B P m =） ③每根导体感应电势的有效值： m m m d f f E E φφπ 22.22 2== = 5、极距： ①概念：一个磁极在空间所跨过的距离，用τ来表示。（了解整距、短距、长距） ②公式：p z p D 22= = πτ 6、线圈电势与节距因数： ①节距因数： 190sin 90)1(cos 11≤??? ?????=????????-=ττy y k y 物理意义：表示了短距线圈电势的减少程度。 ②分布因数：12 sin 2sin ≤= a q a q k q
物理意义：表示了分布绕组电势的减少程度。 ③绕组因数：q y w k k k = ④合成电势：w m k fN E φ44.4= ⑤槽距角：z p a 360 = 电角度 ⑥每极每相的槽数：pm z q 2= 【练习1】一台三相同步发电机， Hz f 50=，min /1000r n =，定子铁芯长 cm l 5.40=，定子铁芯内径cm D 270=， 定子槽数72=z ，101=y 槽，每相串联 匝数144=N ，磁通密度的空间分布波的表示式为xGs B sin 7660=。试求：（1）绕组因数w k ；（2）每相感应电势的有效 值。 7、消弱谐波电势的方法： ①采用不均匀气隙，以改善气隙中磁场 分布情况。 ②采用短距绕组。 ③采用分布绕组。 8、双层绕组与单层绕组： ①双层绕组：指沿槽深方向有上、下两层线圈边的绕组。 ②单层绕组：指沿槽深方向只有一层线圈边的绕组。 9、画某相叠绕组展开图的一般步骤： ①计算出槽距角、槽距 ②画出电势星图（注意单层绕组、双层 绕组） ③画出某相叠绕组展开图（注意支路 数） 【练习2】有一双层三相短距绕组， 24=z ，42=p ，τ6 5 1=y 。（1）分别 画出支路数1=a 和2=a 的A 相叠绕组 展开图；（2）算出绕组因数。 10、单相绕组的磁势（脉动磁势）： 单相磁势的特点是：磁势轴线（即 磁势幅值所在的位置）在空间固定不 动，而各点磁势的大小则随时间在变 化，因此称为脉动磁势。 单相绕组所产生的脉动磁势可以分 解成 基波
一、电机学共同问题 1. 空载、负载磁场、漏磁场的产生： 直流电机、变压器、异步电机、同步电机空载时的主磁场各是由什么产生的？ 直流电机、变压器、异步电机、同步电机负载时的合成磁场各是由什么产生的？ 漏磁场是如何产生的？何时有？何时无？ 2. 磁势平衡方程、电枢反应问题 变压器、异步电机中，磁势平衡方程说明了什么？ 直流电机、同步电机中，电枢反应的物理意义是是什么？ 磁势平衡和电枢反应有何联系？ 3. 数学模型问题： I. 直流电机： u = E + I ×ra （+ 2?U b ）（电动） E = u + I ×ra （+ 2?U b ）（发电） E = C E Φ n C E = PN a /60/a T E = C M Φ I a C M = PN a /2π/a 其中N a 上总导体数 II. 变压器： 折算前1 1 1 1 2222120121022/m L U E I Z U E I Z I I k I E kE E I Z U I Z ?=-+?=-??+=??=??-=? ?=?&&&&&&&&&&&&&&& 折算后 1111 2222012121022'''''''''m L U E I Z U E I Z I I I E E E I Z U I Z ?=-+?=-??=+??=??-=??=?&&&&&&&&&&&&&&& III. 异步电机：f 折算后()1 1 11 2222σ012121m m //i e U E I Z E I R s jX I I I k E k E E I Z ?=-+?=+??=+??=??=-? &&&&& &&&&&&& w 折算后()1 1 11 2 222σ102 12 10m /j U E I Z E I R s X I I I E E E I Z ?=-+?''''=+??'=-??'=??=-?&&&&& &&& && && 未折算时 ()1111 22222201212221m m , , s s s s s e s U E I Z E I R jX X sX F F F E k E E sE E I Z σσσ ?=-+?=+=??=+??==??=-? &&& && r r r && &&
1) 电力网：由变压器和不同电压等级输电线路组成的网络。 2) 电力系统：由发电机、电力网（变压器、输电线路）以及用电设备（或生产、 输送、分配和消耗电能的各种电气设备），按照一定的规律连接而组成的统一整体。 3) 动力系统：在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分包含在内的系统。 4) 衡量电能的质量指标：电压、频率、波形。 5) 衡量电压质量指标：供电电压允许偏差、电压允许波动和闪变、三项供电电 压允许不平衡度 6) 传输功率越大，输送距离越远，则选择越高的电压等级。 7) 接地包括：工作接地、保护接地、保护接零，防雷接地、防静电接地。 8) 中性点接地的方式有：不接地、直接接地、经消弧线圈接地、经电阻接地 9) 中性点接地的作用：保证电气设备在正常或发生故障的情况下可靠工作。 10) 中性点不接地系统发生故障时，接地电流在故障处可能产生稳定的或间歇性 的电弧。 11) 中性点经消弧线圈接地有三种补偿方式：全补偿，欠补偿，过补偿。其中过 补偿最不容易发生谐振。 12) 能源按获得方式分:一次能源和二次能源；按能源本身性质分：含能体能源和 过程性能源 13) 核电厂由核系统和设备、常规系统和设备两部分组成。 14) 一次设备：发电厂或变电所中直接通过大电流或接于高电压上的电气设备称 为电气主设备或一次设备。（有W —母线；T1, T2—变压器 ；QF —断路器；L —电抗器；WL ——馈电钱；CS —同步调相机；TV —电压互感器；TA —电流互感器） 注：电流电压继电器不属于一次设备 15) 开关电器中以断路器性能最好，应用最广。 16) 电压互感器在工作时二次侧绝对不允许短路；电流互感器在工作时二次侧绝 对不允许开路。 17) 有汇流母线的接线：单母线、单母线分段 、双母线、双母线分段 、旁路母 线 、一个半断路器 18) 无汇流母线的接线：桥形接线、角形接线 、单元接线 （注：以上要识图P68） 19) 计算负荷的确定： 功率因数： 式中，Pc 、 Qc 、 Sc 的单位分别为kW 、kvar 、kV A Ps 为设备容量 补偿电容器的容量： 补偿后负荷的计算： 看P120，例5-3 )cos 3/(3cos /tan 22c ?? ?N c c N c c c c c c c c c S ne U P I U S I P S Q P S P Q P K P ===+===或或2 3030) (11cos P Q αβ?+=30 30)tan (tan P q P Q c C ?='-=α??α2302 303030)(30C C Q Q P S Q Q Q -+='-='
教案 课程名称电机学 授课教师荣红梅 职称中学一级教师 系部机电系 教研室自动化教研室 授课对象09发电厂 学年学期2010—2011学年第一学期 2010年9月 山东大王职业学院教务处
1）工作原理 2）分析 ? 感应电势与电流的方向，始终保持一致 ? 电枢电流产生的磁场是一个恒定不变的磁场 ? 电磁力f 与转向相反，是制动性质的，需要不停输入机械功率，维持运转与电流输出。 3）结论 直流发电机在原动机的拖动下旋转，电枢上的导体切割磁力线产生交变电动势，再通过换向器的整流作用，在电刷间获得直流电压输出，从而实现将机械能转换成直流电能的目的。 二、直流电动机工作原理 1）工作原理 2）分析 ? 感应电势与电流的方向，始终保持相反 ? 电枢电流产生的磁场是一个恒定不变的磁场 ? 电磁力f 与转向相同，是驱动性质的 Lv B e x =Bil f =
3）结论 直流电动机在外加电压的作用下，在导体中形成电流，载流导体在磁场中将受到电磁力的作用，由于换向器的换向作用，导体进入异性磁极时，导体中的电流方向也相应改变，从而保证了电磁转矩的方向不变，使直流电动机能连续旋转，把直流电能转换成机械能输出。 电机的可逆原理 同一台电机由于外界条件的不同，既可以作发电机也可以作为电动机运行，成为电机可逆原理，是电机中的普遍原理，不仅适于直流电机也适于交流电机。 三、直流电机的基本结构 1、定子部分 直流电机的定子由主磁极、电刷装置、机座等组成。 主磁极的作用是产生主磁场。主磁极由磁极铁芯和套在铁芯上的励磁绕组构成。当励磁绕组中通有直流励磁电流时，气隙中会形成一个恒定的主磁场，图中极芯下面截面较大的部分称为极靴，极靴表面沿圆周的长度称为极弧，极 弧与相应的极距之比称为极弧系数，通常为左右。极弧的形状对电机 运行性能有一定影响，它能使气隙中磁通密度按一定规律分布。为了减少电枢旋转时齿、槽依次掠过极靴表面，而形成磁密变化造成铁芯涡流损耗，主磁极 铁芯通常用厚的导磁钢片叠压而成，然后再固定在磁轭上。各主磁极 铁芯上套有励磁绕组，励磁绕组之间可串联，也可并联。主磁极成对出现，沿圆周是N>、S极交替排列。
一、主要内容 磁场、磁感应强度，磁场强度、磁导率，全电流定律，磁性材料的B-H 曲线，铁心损耗与磁场储能，电感，电磁感应定律，电磁力与电磁转矩。 二、基本要求 牢固掌握以上概念对本课程学习是必须的。 三、注意点 1、欧姆定律：作用于磁路上的磁动势等于磁阻乘以磁通m F Φ=Λ，1m m S R l μΛ== 2、22 22m S fN S N l X L N l μμωωπω==Λ== 3、随着铁心磁路饱和的增加，铁心磁导率μFe 减小，相应的磁导、电抗也要减小。
一、主要内容 额定值，感应电动势、电压变比，励磁电流，电路方程、等效电路、相量图，绕组归算，标幺值，空载实验、短路实验及参数计算，电压变化率与效率。 三相变压器的联接组判别。三相变压器绕组的联接法和磁路系统对相电势波形的影响。 二、基本要求 熟练掌握变压器的基本电磁关系，变压器的各种平衡关系。 三种分析手段：基本方程式、等效电路和相量图。正方向确定，基本方程式、相量图和等效电路间的一致性。 理解变压器绕组的归算原理与计算。熟练掌握标幺值的计算及数量关系。 熟悉变压器参数的测量方法，运行特性分析方法与计算。 掌握三相变压器的联接组表示与确定。 三、注意点 1、变压器的额定值对三相变压器来说电压、电流均为线值，功率是三相视在功率，计算时一定要注意。三相变压器参数计算时，必须换成单相数值，最后结果再换成三相值。 2、励磁阻抗的物理意义，与频率和铁心饱和度的关系。 3、变压器的电势平衡、磁势平衡和功率平衡（功率流程图）。 4、变压器参数计算（空载试验一般在低压侧做，短路实验一般在高压侧做。在哪侧做实验，测出来的就是哪侧的数值，注意折算！） 5、变压器的电压调整率和效率的计算（负载因数1I β*=）。 6、单相变压器中励磁电流、主磁通和感应电势的波形关系，三相变压器的铁心结构和电势波形。 7、联接组别的判别。 8、变压器负载与二次侧接线方式要一致，若不一致，必须将负载?-Y 变换。
电机学 电 机 分 类
1 磁路 1.1 磁路基本定律 磁路：磁通所通过的路径。 主磁通：由于铁心的导磁性能比空气要好得多，绝大部分磁通将在铁心内通过， 这部分磁通称为主磁通。 漏磁通：围绕载流线圈、部分铁心和铁心周围的空间，还存在少量分散的磁通， 这部分磁通称为漏磁通。 ? 安培环路定律 全电流定律：磁场强度沿任意的闭合回路的线积分等于闭合回路包围的导体电流 的代数和。 意义：电流是产生磁场的源。 l l H dl H dl i '?=?=∑??蜒，123l H dl I I I ?=+-?? ? 磁路的欧姆定律 磁动势：F Ni = 磁阻：m l R A μ= 磁导：1/m m R Λ= 磁通：/m F R φ= ? 磁路的基尔霍夫第一定律 0φ=∑ 穿出(或进入)任一闭和面的总磁通量恒等于零(或者说进入任一闭合面的磁通量恒等于穿出该闭合面的磁通量)，这就是磁通连续性定律。 ? 磁路的基尔霍夫第二定律
3 11221k k m m m k Ni H i R R R δδ???===++∑ 定律内容：沿任何闭合磁路的总磁动势恒等于各段磁路磁位降的代数和。 1.2 常用的铁磁材料及其特性 铁磁物质的磁化：铁磁材料在外磁场中呈现很强的磁性，此现象称为铁磁物质的 磁化。 1.2.1磁化曲线和磁滞回线 将一块尚未磁化的铁磁材料进行磁化，当磁场强度H 由零逐渐增大时，磁通密度B 将随之增大，曲线B=f(H)就称为起始磁化曲线。 随着磁场强度H 的增大，饱和程度增加，μFe 减小，R m 增大，导磁性能降低。 设计电机和变压器时，为使主磁路内得到较大的磁通量而又不过分增大励磁磁动势。通常把铁心内的工作磁通密度选择在膝点（磁化曲线开始拐弯的点）附近。 1）磁滞回线 剩磁：去掉外磁场之后，铁磁材料内仍然保留的磁通密度B r 。 矫顽力：要使B 值减小到零，必须加上相应的反向外磁场，此反向磁场强度称 为矫顽力。 2）基本磁化曲线
《电机学》复习大纲 第一篇 变压器 1. 单相、三相变压器的额定数据。注意三相额定电压、电流均为线值，与绕组联结有关。 2. 变压器的基本工作原理。各物理量正方向的规定，主磁通与漏磁通、空载与负载、主磁通感应电动势与漏磁通感应电动势、电流与对应电抗的乘积代替感应电动势、几个电抗的大小与哪些物理量有关，是否为常数。 3. 变比的概念：一、二次侧相电压之比；磁动势平衡关系式推导一、二次侧电流的关系，用于解释副边电流增大时原边电流跟着增大的现象。 4. 变压器的等效电路、方程式（空载、负载）、相量图及功率关系（功率流图），空载与负载时功率因数的大小。折合算法的原则：保持二次侧磁动势不变，功率不变。掌握参数的折算关系（副边往原边折算）：电压及电动势的折算值乘K ，电流的折算值除K ，阻抗的折算值乘K 2，功率不折算（原边往副边折算同样掌握）。 5. 运用公式m m X I fN E U 0111444≈Φ≈≈.分析问题。l s fN N X m m μπω21212=Λ= 6. 单相、三相变压器的励磁电流波形在磁路饱和与不饱和两种情况下对主磁通或电动势波形的影响。注意：在电机学中如不作任何说明均需考虑饱和。三相变压器可从电路系统和磁路系统进行分析，即Y 接法不能流通三次谐波电流，而D 接法可以；心式变压器不能流通三次谐波磁通，而组式变压器可以。结论：Y/y 接法不能用于组式变压器，只要有一方接成D 接法则对运行有利。 7. 掌握标幺值的的计算，关键是基值的选取，基值为对应参数的额定值。 8. 变压器的参数测定，即短路试验和空载试验，分别在哪侧做，空载损耗主要为铁耗及短路损耗主要为铜耗的理解，掌握由试验得到各参数的计算方法。注意：如果为三相变压器，试验所测电压、电流及功率分别为线电压、线电流和三相总功率，应先计算得到对应相值，接下来即可计算得到各相参数。 9. 短路电压与短路阻抗的概念及关系，K K Z U =，短路阻抗大好还是小好（从限制短路电流和电压稳定两个方面综合考虑）。 10. 变压器的运行性能：电压调整率（外特性）和效率。电压调整率计算，与供电稳定的关系，)sin cos (22??βK K X R U +=?，负载系数21I I ==β，不同负载对电压调整率的影响；效率的计算，铁耗等于铜耗，即KN m p p 0=β时效率最大。 11. 三相变压器联结组号的判别—时钟法，掌握用相量图由电路连接图判别联结组号及由联结组号画出相量图。 12. 变压器并联运行的条件：联结组号相同、变比相等、短路阻抗标幺值相等。并联运行变压器的负载分配：并联运行的各台变压器的负载系数与短路阻抗标幺值成反比。