电机学复习

磁路

起始磁化曲线:在一块未磁化的铁磁材料上绕上线圈,通入电流,从零开始逐渐增大,则铁磁物质中穿过横截面的磁通密度将随之增大,测得对应于不同的电流(不同的H)下的B值。可逐点描绘出B-H曲线。即为起始磁化曲线。

基本磁化曲线:对同一铁磁材料,选用不同的Hm进行反复磁化,可得到大小不同的磁滞回路,将各磁滞回路顶点连接起来,即为基本磁化曲线。设计电机、变压器时,为使主磁路内的磁通较大而又不过分增大励磁磁动势,一般把工作磁通密度选在膝点附近。 磁滞损耗

在铁芯被交变磁化过程中,铁芯内磁畴来回翻转,互相摩擦,一方面使得磁通的变化落后于磁势的变化,出现磁滞现象。另一方面,这些磁畴翻转摩擦使得铁芯发热,消耗电源有功功率,称为磁滞损耗。Ph=Ch f BnmV 涡流损耗

铁芯内的磁通交变时,铁芯本身就感应出电势,该电势在铁芯内形成漩涡状电流,称为涡流。涡流经过的“路”具有一定的电阻,使铁芯发热,其消耗电源功率,称为涡流损耗。Pe=Ce Δ2f2 B2m V 铜损耗使线圈发热, 铁损耗使铁心发热。 减小铁损耗的方法:

① 使用软磁材料减小Ph 。 ② 增大铁心的电阻率, 减小涡流及其损耗 。 ③用很薄的硅钢片叠成铁心, 减小涡流及其损耗 。 变压器

变压器铭牌和额定值

额定电压 U1N / U2N指空载电压的额定值。 ※对三相变压器是指线电压。

额定电流 I1N / I2N指满载电流值,即长期工作所允许的最大电流。 ※三相变压器是指线电流。 额定功率(额定容量) SN

※ 单相变压器: SN = U2N I2N = U1N I1N ※ 三相变压器:SN =√3 U2N I2N =√3 U1N I1N 额定频率fN 一般: fN = 50Hz(工频) 变压器空载运行

铁芯饱和时:磁通正弦变化,磁化电流为尖顶波。当磁通为平顶波,磁化电流为正弦波

归算的原则:

保持归算前后绕组的磁效应不变(磁势不变) 保持归算前后有功和无功功率不变。 归算方法

用一匝数与一次绕组匝数相同的二次绕组代替真实二次绕组 主磁通与激磁电流关系

若主磁通为正弦波,则激磁电流为尖顶波,其中除基波电流外,还有较大的三次

谐波电流。

若激磁电流为平顶波,则主磁通为平顶波,其中除基波磁通外,还含有较大的三次谐波磁通。

标幺值就是某一物理量的实际值与选定对应物理量的基值之比。标幺值=实际值/基值标幺值为相对值,无量纲。

应用标幺值的优缺点:

1)不论变压器或电机的容量大小,用标幺值表示,各参数和典型性能的 数据 都在一定的范围内,便于比较。

2)用标幺值时,各量不必再进行归算。(归算到高压侧或低压侧的参数相等) 3)方程式中的某些系数可以省略,简化了方程和计算 4)另外即短路阻抗标幺值等于阻抗电压的标幺值

5)标幺值的缺点是没有量纲,电磁量的物理概念被淡化,无法用量纲关系来检验推导及运算正确与否的可能性 外特性 P63

指变压器的一次绕组接至额定电压,二次侧负载的功率因数保持一定时,二次绕组的端电压与负载电流之间的关系即当 U1、cos φ2 为常数时U2 = f ( I2) 外特性是一条反映变压器二次侧宫殿质量的特性。 电压调整率

当一次侧电压保持为额定,负载功率因数为常值,从空载到负载时二次侧电压变化的百分值用Δu表示。

变压器的电压调整率随着负载电流的增加而正比增大,此外还与负载的性质和漏阻抗有关。当负载为感性时,功率因数角为正值,古电压调整率恒为正值,即负载时的二次侧电压总比空载时低;当负载为容性时,功率因数角为负值,电压调整率可能成为负值,即负载时的二次电压可以高于空载电压。

三相变压器的并联运行 变压器并联运行是指:一次绕组和二次绕组分别并联到一次侧和二次侧的公共母线上的运行方式。 理想并联运行的状态

(1) 空载时各台变压器的 I2 = 0,即各台变压器之间无环流。 (2) 负载运行时,各台变压器分担的负载与它们的容量成正比。

(3) 各台变压器同一相上输出的电流同相位,使得总输出电流: I2 = ?Ii 。 并联运行的变压器应满足要求

(1) 电压比相等,以保证二次侧的空载电压相等。

规定:电压比之差≤0.5%(平均电压比)

(2) 联结组相同,以保证二次侧空载电压相位相同。 (3) 短路阻抗标幺值相等,阻抗角要相同。

直流电机

励磁绕组的供电方式称为励磁方式。直流电机的运行性能因励磁方式的不同而不同。按照励磁方式的不同,直流电机分他励和自励两大类.

他励式直流电机的励磁绕组有其他电源供电,励磁绕组与电枢绕组不相连接。永久磁铁作为主磁极的永磁直流电机也归属于这一类。

自励式:利用电极自身发出的电流来励磁,在自励式电动机中,励磁绕组和电枢绕组由同一电源供电。自励式直流电机又可分为并励,串励和复励三种。 额定值

1、额定功率 PN(千瓦kW) 2、额定电压 UN(伏V):额定状态下电枢出线端电压 3、额定电流 IN(安A):额定电压下,输出额定功率,电机线电流 4、额定转速 nN (转/分 r/min) 5、额定励磁电压 UfN(伏V) 6、额定励磁电流 IfN(安A)

注、对发电机额定功率为 PN= UNIN

对电动机额定功率为 PN= UNINηNP1= UNIN 电枢反应:负载时电枢磁动势对主磁场的影响。

? 电枢磁动势由电刷的位置决定,故电枢反应决定于电刷的位置 电刷位于几何中性线上时的电枢反应 交(横)轴电枢反应的表现:

(1)扭斜气隙磁场,使气隙磁场发生畸变。

发电机:前极端去磁后极端加磁;电动机:前加后去 (2)物理中性线偏离几何中性线α角(空载时,两者重合)。

发电机:顺转向偏离α角;电动机:逆转向偏离α角。

(3)磁路不饱和时:增加的磁通量等于减少的磁通量,每极的磁通量不变。负

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