电机学第五版课件汤蕴璆编著 第6章3同步发电机的电压方程、相量图和等效电路
电机学第五版课件汤蕴璆编著 第3章6直流电动机的运行特性--电机学课件--汤蕴璆主编(第三版)
主 要 特 点
优点2：转速可 缺点1：能耗大。 调高、也可调 缺点2：增加R 只能 a 低。 调低转速，增加Rf 缺点：需专用 只能调高转速。且 调压直流电源。 机械特性会变软。
电力拖动系统稳定运行的条件
什么是电力拖动系统 稳定的物理概念 电力拖动系统稳定运行分析 电力拖动系统稳定运行条件
电力拖动系统 Power Driving System
电源
控制设备
电动机
机械负载
电力拖动系统
稳定的物理概念
平衡状态 不稳定平衡 平衡状态
稳定平衡
电力拖动系统稳定运行分析
电压发生波动
负载发生波动
电力拖动系统不稳定运行分析
电压发生波动
负载发生波动
电力拖动系统稳定运行条件
dT e dn dT 2 dn
3.
电力拖动系统的稳定运行条件
并励电动机的工作特性
前提：U=UN，If =IfN (Rf =C)；分析：n,Te,η=f(P2)
n Ea C e U C e Ra C e Ia
n0
n=f(P2)
励磁回路 不允许断开！
n
n0 n N nN
100 %
( 3 ～ 8 )%
O
高饱和时：
串励电动机的机械特性
前提：U=UN，Ia=Is=I；分析：n=f(Te)
假设：磁路不饱和，则 经推导，可得： ： K sIs K sIa
n
n
1 CeK
s
CT K Te
s
U R a R s
n
n=f(Te) O Te
1 Te
串励电动机的机械特性(2)
电机学第五版汤蕴璆复习重点带答案
1、变压器的铁心损耗包括：磁滞损耗 、涡流损耗。
2、感应电机经两次折算后得到等效电路，这两次折算为：频率折算、绕组折算。
3、直流电机按励磁方式可分类为：他励式、并励式 、串励式 、复励式。
4、变压器开路试验可以获得哪些等效电路参数：激磁电阻、激磁电抗。
4、同步电动机的起动方法有：变频起动、辅助起动、异步起动。
5、变压器等效绕组折算的一般原则是：归算前、后二次侧绕组磁动势保持不变。
6、并励直流发电机希望改变他电枢两端的正负极性，采用的方法是改变励磁绕组的接法。
7、直流发电机的电磁转矩与转速方向相反，转子电枢导体中的电流是交流电。
8、变压器制造时，硅钢片接缝变大，那么此台变压器的励磁电流将增大。
9、一台感应电机，其转差率s>1，转速n<0，则电机运行状态是电磁制动。
10、一台三相感应电机接在50Hz 三相交流电源上运行，额定转速为1480r/min ，定子上A 、B 两导体空间相隔20°机械角度，则A 、B 两导体的空间电角度为：40°。
11、简述改变他励直流电动机、三相鼠笼异步电动机转子转向的方法。
答：他励直流电动机：将电枢绕组的两个接线端对调；三相鼠笼异步电动机：将三相电源线的任意两根线换接。
12、简述并励直流发电机的自励条件。
答：1.磁路中必须有剩磁；2.励磁磁动势与剩磁两者的方向必须相同；3.励磁回路的总电阻必须小于临界电阻。
13、已知直流他励电机的额定电流I N 、额定电压U N 、额定效率ηN ，简述直流电动机和直流发电机额定功率的定义，并写出表达式。
答：对于发电机，额定功率是指线端输出的电功率，I U P ;对于电动机，额定功率是指轴上输出的机械功率，N N N N=。
14、简述单相变压器的工作原理。
15、为什么同步电动机不能自启动？说明原因。
16、一台三相绕线型感应电动机，若将定子三相短路，转子绕组通入频率为f1的三相交流电，试问：空载时电机转子能否转动，分析其工作原理。
电机学第五版汤蕴课后答案Andre
电机学第五版汤蕴课后答案 Andre第一章基础电磁学1.以下哪些是描述电磁现象的方式？–电荷分布和电场的相互关系–磁荷分布和磁场的相互关系–电流和电磁场之间的相互作用–电荷运动和电流的相互关系2.磁场的单位是什么？答：磁场的单位是特斯拉（T）。
3.什么是磁通量？答：磁通量是一个与磁场强度相切面上的磁感应强度乘以该面积的乘积。
4.磁通量的单位是什么？答：磁通量的单位是韦伯（Wb）。
5.在伽利略理论中，磁体相互作用的方式是什么？答：伽利略理论认为，磁体间相互作用是通过一种吸引或排斥的力来实现的。
第二章齿轮与传动1.线传动与点传动的区别是什么？答：线传动是指通过带状传动装置或者圆柱齿轮来实现的传动方式，而点传动是通过键、销、轴承等点接触方式实现的传动方式。
2.齿轮传动的几何关系是什么？答：齿轮传动的几何关系是线轴的交角、齿轮轴线的交角、齿轮的模数等几个关系共同构成的。
3.模数的定义是什么？答：模数是指齿轮的模数与齿数之间的比值。
4.齿轮的主要优点是什么？答：齿轮传动具有传动效率高、传动力矩大、传动平稳等优点。
第三章电机基本理论1.直流电动机的转矩方程是什么？答：直流电动机的转矩方程为$T=k\\times I \\times \\Phi$，其中T为转矩，T为电机常数，T为电流，$\\Phi$为磁通量。
2.交流电动机的转矩方程是什么？答：交流电动机的转矩方程为$T=k\\times I \\times \\Phi \\times\\sin(\\theta)$，其中T为转矩，T为电机常数，T为电流，$\\Phi$为磁通量，$\\theta$为转子位置角度。
3.电机的功率方程是什么？答：电机的功率方程为$P=T\\cdot \\omega$，其中T为功率，T为转矩，$\\omega$为角速度。
4.什么是感应电动机的斯奈德切-图恩电动势方程？答：感应电动机的斯奈德切-图恩电动势方程为$E_1=E_2+I_a \\cdot R_a+jX_s \\cdot (E_2+I_a \\cdot R_a)$，其中T1为电机输入端电动势，T2为电机输出端电动势，T T 为电动机定子电流，T T为电动机定子电阻，T T为电动机定子电抗。
电机学第五版课后答案汤蕴璆完整版
电机学第五版课后答案汤蕴璆HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】第一章 磁路 电机学1-1 磁路的磁阻如何计算磁阻的单位是什么1-2答：磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的导磁性能有关，计算公式1-3 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪些因素有关？答：磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化，磁畴间相互摩擦引起的损耗。
经验公式V fB C p nmh h =。
与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的体积及磁化强度有关；涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流（涡流），通过电阻产生的损耗。
经验公式G B f C p mFe h 23.1≈。
与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有关。
1-4 图示铁心线圈，已知线圈的匝数N=1000，铁心厚度为0.025m （铁心由0.35mm 的DR320硅钢片叠成）， 叠片系数（即截面中铁的面积与总面积之比）为0.93，不计漏磁，试计算：(1) 中间心柱的磁通为4105.7-⨯Wb ，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流；(2) 考虑铁心磁位降时，产生同样的磁通量时所需的励磁电流。
解： 磁路左右对称∴可以从中间轴线分开，只考虑右半磁路的情况: 铁心、气隙截面2422109.293.01025.1025.0m m A A --⨯=⨯⨯⨯==δ(考虑边缘效应时，通长在气隙截面边长上加一个气隙的长度；气隙截面可以不乘系数)气隙长度m l 41052-⨯==δδ(1)不计铁心中的磁位降：磁势A A l H F F I 500105100.146=⨯⋅⨯=⋅==-δδδ(2)考虑铁心中的磁位降：铁心磁位降A A l H F Fe 15.871045.127002=⨯⨯=⋅=-1-5 图示铁心线圈，线圈A 为100匝，通入电流1.5A ，线圈B 为50匝，通入电流1A ，铁心截面积均匀，求PQ 两点间的磁位降。
(完整word版)电机学第五版课后答案_(汤蕴璆)
第一章 磁路 电机学1-1 磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？答：磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的1-2 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪些因素有关？答：磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化，磁畴间相互摩擦引起的损耗。
经验公式V fB C p nmh h =。
与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的体积及磁化强度有关；涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流（涡流），通过电阻产生的损耗。
经验公式G B f C p mFe h 23.1≈。
与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有关。
1-3 图示铁心线圈，已知线圈的匝数N=1000，铁心厚度为0.025m （铁心由0.35mm 的DR320硅钢片叠成）， 叠片系数（即截面中铁的面积与总面积之比）为0.93，不计漏磁，试计算：(1) 中间心柱的磁通为4105.7-⨯Wb ，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流；(2) 考虑铁心磁位降时，产生同样的磁通量时所需的励磁电流。
解：Θ磁路左右对称∴可以从中间轴线分开，只考虑右半磁路的情况:铁心、气隙截面2422109.293.01025.1025.0m m A A --⨯=⨯⨯⨯==δ(考虑边缘效应时，通长在气隙截面边长上加一个气隙的长度；气隙截面可以不乘系数) 气隙长度m l 41052-⨯==δδ铁心长度铁心、气隙中的磁感应强度(1) 不计铁心中的磁位降：磁势A A l H F F I500105100.146=⨯⋅⨯=⋅==-δδδ(2) 考虑铁心中的磁位降：铁心磁位降A A l H F Fe 15.871045.127002=⨯⨯=⋅=- A A A F F F Fe I 15.58715.87500=+=+=δ1-4 图示铁心线圈，线圈A 为100匝，通入电流1.5A ，线圈B 为50匝，通入电流1A ，铁心截面积均匀，求PQ 两点间的磁位降。
电机学第五版课件 汤蕴璆编著
测量方法：直 接负载法，损 耗分析法。 范围：现代大 型同步发电机 的效率一般都 在95％以上。
凸极：18％～30％ 隐极：30％～48％
电机学
同步发电机的调整特性
前提：n=ns，U=UN，cosφ=C 求取：If=f(I) 当φ≥0时：
电枢反应为去磁。
当φ＜0时：
电枢反应为助磁。
6
电机学
同步发电机的效率特性
前提：n=ns，U=UN，
cosφ=cosφN
求取：η=f(P2)
p 100% 1 P p 2
电机学 6.8
同步发电机 的运行特性
电机学
本节内容
外特性
调整特性 效率特性
2
电机学
同步发电机的外特性
前提：n=ns，If=C，cosφ=C 求取：U=f(I) 当φ≥0时：
去磁的电枢反应和感 性漏抗电压使U下降。
cosφ=1
当φ＜0时：
3
助磁的电枢反应和容 性漏抗电压使U上升。
电机学
同步发电机的外特性
欠励状态
过励状态
4
电机学Biblioteka 同步发电机的电压调整率额定励磁电流IfN：
当n=ns 、I=IN、cosφ=cosφN、 U=UN时的励磁电流。
电压调整率Δu：
保持n=ns 、If=IfN不变，当I=0 时，端电压升高的百分比。
u
5
E0 U N U N
I f I fN
100%
最新电机学第五版汤蕴璆复习重点带答案
1、变压器的铁心损耗包括：磁滞损耗 、涡流损耗。
2、感应电机经两次折算后得到等效电路，这两次折算为：频率折算、绕组折算。
3、直流电机按励磁方式可分类为：他励式、并励式 、串励式 、复励式。
4、变压器开路试验可以获得哪些等效电路参数：激磁电阻、激磁电抗。
4、同步电动机的起动方法有：变频起动、辅助起动、异步起动。
5、变压器等效绕组折算的一般原则是：归算前、后二次侧绕组磁动势保持不变。
6、并励直流发电机希望改变他电枢两端的正负极性，采用的方法是改变励磁绕组的接法。
7、直流发电机的电磁转矩与转速方向相反，转子电枢导体中的电流是交流电。
8、变压器制造时，硅钢片接缝变大，那么此台变压器的励磁电流将增大。
9、一台感应电机，其转差率s>1，转速n<0，则电机运行状态是电磁制动。
10、一台三相感应电机接在50Hz 三相交流电源上运行，额定转速为1480r/min ，定子上A 、B 两导体空间相隔20°机械角度，则A 、B 两导体的空间电角度为：40°。
11、简述改变他励直流电动机、三相鼠笼异步电动机转子转向的方法。
答：他励直流电动机：将电枢绕组的两个接线端对调；三相鼠笼异步电动机：将三相电源线的任意两根线换接。
12、简述并励直流发电机的自励条件。
答：1.磁路中必须有剩磁；2.励磁磁动势与剩磁两者的方向必须相同；3.励磁回路的总电阻必须小于临界电阻。
13、已知直流他励电机的额定电流I N 、额定电压U N 、额定效率ηN ，简述直流电动机和直流发电机额定功率的定义，并写出表达式。
答：对于发电机，额定功率是指线端输出的电功率，I U P ;对于电动机，额定功率是指轴上输出的机械功率，N N N N =。
14、简述单相变压器的工作原理。
15、为什么同步电动机不能自启动？说明原因。
16、一台三相绕线型感应电动机，若将定子三相短路，转子绕组通入频率为f1的三相交流电，试问：空载时电机转子能否转动，分析其工作原理。
电机学第五版课件汤蕴璆编著 第5章1感应电机的结构与运行状态
额定效率ηN
例5-1
19
电机学
感应电机的型号
Y132S1-2
三相异步电动机 机座中心高 机座号长短代号 极数 铁心长短代号
20
绕线转子异步电机剖面图 1—转子绕组 2—段盖 3—轴承 4—定子绕组 6—定子 7—集电环 8—出线盒
5—转子
6
电机学
7
电机学
8
电机学
1、定子
异步动机的定子由定子铁心、定子绕组和基座三部分组成。
9
电机学
定子冲片
定子线圈
10
电机学
铁心和机座
2、转子 异步动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。 1）笼型绕组
2
电机学
本章分析思路
基 本 结 构 电 磁 关 系 基 本 方 程
频 率 归 算
绕 组 归 算
等 效 电 路
功 率 转 矩
工 作 特 性
起 动 调 速3来自电机学本节内容
感应电机的作用与结构
感应电机的运行状态（重点） 感应电机的额定值
4
电机学
感应电机的作用与结构
作用
结构
5
电机学
结构
电机学 第5章
Induction Machines
感应电机
电机学
本章内容
1.
2. 3.
4.
5. 6.
7.
8. 9.
三相感应电机的结构与运行状态 三相感应电动机的磁动势和磁场（难点） 三相感应电动机的电压方程和等效电路（重点） 感应电动机的功率方程和转矩方程（重点） 笼型转子的极数、相数和参数归算* 感应电动机参数的测定 感应电动机的转矩-转差率曲线（重点） 感应电动机的工作特性 感应电动机的起动、调速
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X
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7
E U I R a jX
电机学
隐极同步发电机 相量图的求解方法
d
已知：U, I, φ, Ra, Xs 求：E0, δ
E
0
c
0
U
I Ra
jI X
s
I
为了确定 ψ0，画出相量图，定义一个虚拟电动势： 与E0同相
d
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：
A
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隐
11
极
凸
极
电机学
凸极同步发电机的电枢磁场
ψ0=90°
d轴 Fad Bad1 Bad Baq1 ψ0=0° q轴
Faq
Baq
12
电机学
双反应理论
● ●
电枢磁动势Fa的位置取决于ψ0。
当 Fa 既不在直轴、也不在交轴，而位 于任意位置时，可把 Fa 分解为直轴分 ad a 0 量Fad和交轴分量Faq，分别求解直轴电 枢反应和交轴电枢反应，两者叠加， aq a 0 在不计饱和时就可得到一般情况下凸 极同步电机的电枢反应。
F F
F sin
F cos
13
电机学
凸极同步发电机 的基本电磁关系
转子主极：I
f
Ff
0
E
0
定子电枢： I
Fa
F ad
F aq
ad
ad
E
E
aq
E
aq
ad aq
E
E U
14
E0 E
E
E U I Ra
b
E0
方法一： 利用电压方程式； 方法二： 利用几何关系。
U
cos IR a
a
o
oc
2
2
U sin IX
cd
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2
s
2
ac U cos , oa IR ob U sin , bd IX
a s
0
arctan
U sin IX U cos IR
U
U
d
0
I Ra
I
I
20
电机学
直轴与交轴同步电抗的意义
X
d
N 1 d， X
Φad (Λad) Φσ (Λσ)
X X X
2
q
N1 q
2
Φaq (Λaq)
ad
aq
ad
aq
Φσ (Λσ)
q
d
ad
X
d
q
aq
21
电机学
同步电机参数的比较
A B
I
9
、 I
、 IC
Fa
a
E
a
电机学
凸极同步发电机情况
前提：不考虑饱和
●
●
●
●
● ●
10
双反应理论 基本电磁关系 电压方程式 相量图 等效电路 直轴与交轴同步电抗的意义
电机学
气隙对磁导的影响
气隙磁阻： R
0A
，气隙磁导：
1 R
0A
单位面积上的气隙磁导
电枢 直轴 交轴 电 定子 反应 同步 同步 机 漏抗 电抗 电抗 电抗 隐 极 机 凸 极 机 Xσ Xa Xs Xs
基本关系
大小关系
Xs=Xd=Xq =Xσ+Xa Xd=Xσ+Xad Xq=Xσ+Xaq
Xs>>Xσ>Ra
Xσ
Xad Xaq
Xd
Xq
Xd>Xq>Xσ>Ra
22
q
d
0
I Ra
I
I d I sin
E0
0
I
U
cos IR
a
2
U sin IX
q
2
I d X
d
X
q
19
电机学
凸极同步发电机的等效电路
Q q
E
U I Ra j I X
X
q
Ra
E
Q
jI X
I
q
EQ
q
～
I
s
s
a
三个角度： 功率因数角： 功率角：
其中： X
E
X
X
0
Байду номын сангаас
0
0
U
I Ra
jI X
s
内功率因数角： 关系：
0
I
6
电机学
隐极同步发电机的等效电路
E
0
U I R a jX
s
s
a
X
X
a
s
X
a
Ra
其中： X
E
X
q
X
I
q
q
jI X
q
d
0
I Ra
I
U I Ra j I X
I
18
电机学
凸极同步发电机 相量图的标量求解方法
0
arctan
U sin IX
jI
d
X
d
X
q
q
U cos IR a
E
I
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E
Q
0
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U
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I
I
17
I q I cos
现在的问题： 如何确定ψ0？
电机学
凸极同步发电机的相量图
0 d
E
U I Ra j I
X
d
jI
其中： X
q
X
d
X X
ad
，X
q
X X
0
aq
q
I d I sin 0， I q I cos
ad
— —直轴同步电抗 — —交轴同步电抗
q
aq
例6-1
电机学
凸极同步发电机的相量图
0 d
E
U I Ra j I
X
d
jI
q
X
q
其中： X X
d q
E
0
jI
q
X
X X
X X
0 0
q
ad aq
I
q
U
d
0
I Ra
jI
d
X
d
I d I sin
电机学 6.3-6.4
同步发电机的 电压方程、相量图 和等效电路
电机学
本节内容
隐极同步发电机情况
凸极同步发电机情况
2
电机学
隐极同步发电机情况
前提：不考虑饱和
● ● ● ● ●
3
基本电磁关系 电压方程式 相量图 等效电路 同步电抗的物理意义
电机学
隐极同步发电机 的基本电磁关系
转子主极：I 定子电枢： I
ad
aq
E
15
jI
d
X
ad
E
jI
q
X
aq
电机学
凸极同步发电机 的电压方程式
ad aq
E0 E
E
E U I Ra
d
E
0
U I Ra j I
d
X
d
jI
q
X
q
其中： X X
16
X X X X
s a
0
8
电机学