哈工大电机学期末复习题集--电机学课件--汤蕴-课件(PPT·精·选)
电机学第五版课件汤蕴璆编著 第4章4通有正弦电流时单相绕组的磁动势
i cos s
节距因数
4 Nk
2p
w1
k p 1 i cos s
i cos s
4 Nk
2p
电机学
单相绕组的磁动势
2p个磁极
f 1 f q1
16
2p个磁回路
2p个线圈组
w1
4 Nk
2p
i cos s
电机学
单相绕组的磁动势
f1 4 Nk
线圈组的磁动势
fq1 fc1(1) · · ·
F c1
fc1(2)
F c1
(2)
F c1 F c1
(3)
(3)
fc1(3)
F c1
(1 )
F c1
(2)
F q1
(1 )
fq1=fc1(1)+fc1(2)+fc1(3)
12
f q 1 qf
c1
kd1
分布因数
f q1
4 qN c i c
fφ
fφ1
fφ3
X A
O
A
fφ5
θs
21
既是时间的函数，又是空间的函数； 在空间上，按余弦规律分布； 在时间上，按余弦规律变化； 轴线位置固定不动； 幅值大小随时间按正弦规律脉振； 脉振的频率就是电流的频率。
O fφ 1
驻波
θs
18
电机学
单相绕组的谐波磁动势
f s , t F cos
s
cos t
2
k d 1 cos s
电机学
单层整距线圈组的磁动势
电机学复习题(课本部分问题详解汤蕴缪著)
电机学（十五课本）第二章 变压器2-2、一台50Hz 的变压器接到60Hz 的电源上运行，若额定电压不变，问激磁电流、铁耗、漏抗会怎样变化？解：ΦfN E U N 444.=≈ ，50=f 时，N U N 5044450⨯=.Φ，60=f 时，NU N6044460⨯=.Φ，655060=ΦΦ。
磁通减小为原来的5/6，不考虑磁路饱和，磁通和激磁电流成正比，激磁电流减小； 铁耗变小：50705023125023150312603160606565566556Fe Fe m Fe m Fe Fe P P GB fC GB fC P .....⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫⎝⎛=≈漏磁回路磁阻不变，漏电感不变，漏抗变大。
2-14 有一台三相变压器，额定容量kVA S N 5000=，额定电压kV U U N N 361021.=，Y ，d 联结，试求：（1）一次、二次侧的额定电流；（2）一次、二次侧的额定相电压和相电流。
解：（1）一次、二次侧的额定电流：A U S I N N N 68.2881035000311=⨯==；A U S I N N N 23.4583.635000322=⨯==（2）一次、二次侧的额定相电压和相电流：一次Y 连接：A I I N N 6828811.==φ；kV U U N N 77375310311.===φ； 二次∆连接：A I I N N 57264323458322..===φ；kV U U N N 3622.==φ；2-16 一台单相变压器，其一次电压为220V ，50Hz ，一次绕组的匝数N 1=200匝，铁心的有效截面积241035m A -⨯=，不计漏磁。
试求：（1）铁芯主磁通的幅值和磁通密度。
（2）二次侧要得到100V 和36V 两种电压时，二次绕组的匝数。
（3）如果一次绕组有%5±匝数的抽头，如图所示，二次绕组的电压是多少？ 解：（1）主磁通的幅值m ΦWb fN U fN E m 311111095.42005044.422044.444.4-⨯=⨯⨯=≈=Φ磁通密度m BT AB mm 41.110351095.443=⨯⨯==--Φ（2）二次绕组的匝数2N212121N N E E U U =≈912201002001212≈⨯=⨯=U U N N 匝33220362001212≈⨯=⨯=U U N N 匝（3）当210200%)51(1=⨯+=N 匝时，3.95210912201212=⨯=⨯=N N U U 匝5.34210332201212=⨯=⨯=N N U U 匝当190200%)51(1=⨯-=N 匝时，4.105190912201212=⨯=⨯=N N U U 匝2.38190332201212=⨯=⨯=N N U U 匝2-20、有一台三相变压器，kV kV U kVA S N N N 3610560021.,==，Y,d11联结组。
38电机的一些特殊问题--电机学课件--汤蕴璆主编(第三版)
– 物理量要随时间发生变化。
– 从一种稳定状态过渡到另一种稳定状态
稳态是相对的，暂态是绝对的。 暂态时间虽短，但电磁关系复杂，其分析
需要用到较多的数学公式。
第18页，共26页。
电机学
Electric Machinery
电机暂态现象举例
电机的一些特殊问题
变压器空载合闸
O
120° 240°
•
U C
•
U A
•
U B
ωt
第10页，共26页。
电机学
Electric Machinery
负序系统
电机的一些特殊问题
•
•
U B aU A
•
•
U C a2 U A
u- uA-
uC-
uB-
O 120° 240°
•
• U B U C
•
U A
ωt
第11页，共26页。
电机学
Electric Machinery
Electric Machinery
突然短路对电机的影响
电机的一些特殊问题
F1 F3 F2
F1：定转子绕组端部之 间的电磁力；
F2：定子绕组端部与定 子铁心之间的电磁力；
F3:定子绕组端部各相 邻导体之间的电磁力。
F1
第25页，共26页。
电机学
习题
Electric Machinery
电机的一些特殊问题
对称系统
第7页，共26页。
不 对 合成 称 系 统
电机学
Electric Machinery
对称分量法(p.237)
电机的一些特殊问题
•
U C
电机学第五版课件汤蕴璆编著 第5章7感应电动机的起动和调速
调速方法
– – –
制动方法
–
3
电机学
感应电动机的起动方法
笼型感应电动机的起动
–
–
–
直接起动 Y-D降压起动 自耦变压器降压起动 转子回路串电阻器起动
绕线型感应电动机的起动
–
4
改善起动性能的其它方法
电机学
感应电动机 起动的基本要求
起动转矩倍数要大
–
kst＝Tst /TN
↗
起动电流倍数要小
9
电机学
笼型感应电动机 的自耦变压器降压起动
操作：感应电动机的定子绕组，在起 动时通过自耦变压器与电源相连。
优点：降压灵活，不受绕组连接方式 的限制。
缺点：需专用自耦变压器，设备复杂、 价格高。
10
电机学
笼型感应电动机 的自耦变压器降压起动
A C B
I st (自耦 I st ( 直接 T st (自耦 T st ( 直接
O
Te
22
电机学
感应电动机的变频调速 ▲恒功率调速(从fN往上调)
保持 U 1 C
m
1 / f 1， T m ax 1 / f 1
I cos m 2 C
2
n
2 f1
n s3 ns2 n s1
Pe T e s C T C T I 2 cos 2
2
2
p
作业
习题 5-4、5-6、5-11、5-14、 5-15、5-17、5-21
本章结束！
33
f1
sf1
绕线型感 应电动机 交 -交 变频器
28
电机学课后答_汤蕴缪
第一章 磁路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）和材料的导磁性能有关，计算公式为AlR m μ=，单位：Wb A1-2 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 nm h 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 m Fe 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： 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()m cm l 21045.122025.025.15225.125.7-⨯=⨯--+⨯⎪⎭⎫⎝⎛-= 铁心、气隙中的磁感应强度T T A B B 29.1109.22105.7244=⨯⨯⨯=Φ==--δ (1) 不计铁心中的磁位降： 气隙磁场强度m A m A B H 67100.110429.1⨯=⨯==-πμδδ 磁势A A l H F F I 500105100.146=⨯⋅⨯=⋅==-δδδ电流A NF I I5.0==(2) 考虑铁心中的磁位降：铁心中T B 29.1= 查表可知：m A H 700=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=+=+=δ A NF I I59.0≈=1-4 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。
电机学讲义(汤蕴璆)第二章 变压器
第二章变压器变压器是一种静止的电器，它利用电磁感应作用将一种电压．电流的交流电能转接成同频率的另一种电压，电流的电能。
变压器是电力系统中重要的电气设备，众所周如。
输送一定的电能时，输电线路的电压愈高，线路中的电流和损耗就愈小。
为此需要用升压变压器把交流发电机发出的电压升高到输电电压：通过高压输电线将电能经济地送到用电地区，然后再用降压变压器逐步将输电电压降到配电电压，供用户安全而方便地使用。
在其他工业部门中，变压器应用也很广泛。
本章主要研究一般用途的电力变压器，对其他用途的变压器只作简单介绍。
2．1 变压器的基本结构和额定值一、变压器的基本结构铁心和绕组变压器中最主要的部件是铁心和绕组，它们构成了变压器的器身。
变压器的铁心既是磁路，又是套装绕组的骨架。
铁心由心柱和铁轭两部分组成，心柱用来套装绕组，铁轭将心柱连接起来，使之形成闭合磁路。
为减少铁心损耗，铁心用厚o．30—o．35mm的硅钢片叠成，片上涂以绝缘漆，以避免片间短路。
在大型电力变压器中．为提高磁导率和减少铁心损耗，常采用冷轧硅钢片；为减少接缝间隙和激磁电流，有时还采用由冷轧硅钢片卷成的卷片式铁心。
按照铁心的结构，变压器可分为心式和壳式两种。
心式结构的心柱被绕组所包围，如图2—1所示；壳式结构则是铁心包围绕组的顶面、底面和侧面，如图2—2所示．心式结构的绕组和绝缘装配比较容易，所以电力变压器常常采用这种结构。
壳式变压器的机械强度较好，常用于低压、大电流的变压器或小容量电讯变压器。
绕组是变压器的电路部分，用纸包或纱包的绝缘扁线或圆线绕成。
其中输人电能的绕组称为一次绕组(或原绕组)，输出电能的绕组称为二次绕组(或副绕组)，它们通常套装在同一心柱上。
一次和二次绕组具有不同的匝数、电压和电流，其中电压较高的绕组称为高压绕组，电压较低的称为低压绕组。
对于升压变压器，一次绕组为低压绕组，二次绕组为高压绕组；对于降压变压器，情况恰好相反，高压绕组的匝数多、导线细；低压绕组的匝数少、导线粗。
电机学复习试题(课本部分答案解析汤蕴缪著)
电机学（十五课本）第二章 变压器2-2、一台50Hz 的变压器接到60Hz 的电源上运行，若额定电压不变，问激磁电流、铁耗、漏抗会怎样变化？解：ΦfN E U N 444.=≈ ，50=f 时，N U N 5044450⨯=.Φ，60=f 时，NU N6044460⨯=.Φ，655060=ΦΦ。
磁通减小为原来的5/6，不考虑磁路饱和，磁通和激磁电流成正比，激磁电流减小； 铁耗变小：50705023125023150312603160606565566556Fe Fe m Fe m Fe Fe P P GB fC GB fC P .....⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫⎝⎛=≈漏磁回路磁阻不变，漏电感不变，漏抗变大。
2-14 有一台三相变压器，额定容量kVA S N 5000=，额定电压kV U U N N 361021.=，Y ，d 联结，试求：（1）一次、二次侧的额定电流；（2）一次、二次侧的额定相电压和相电流。
解：（1）一次、二次侧的额定电流：A U S I N N N 68.2881035000311=⨯==；A U S I N N N 23.4583.635000322=⨯==（2）一次、二次侧的额定相电压和相电流：一次Y 连接：A I I N N 6828811.==φ；kV U U N N 77375310311.===φ； 二次∆连接：A I I N N 57264323458322..===φ；kV U U N N 3622.==φ；2-16 一台单相变压器，其一次电压为220V ，50Hz ，一次绕组的匝数N 1=200匝，铁心的有效截面积241035m A -⨯=，不计漏磁。
试求：（1）铁芯内主磁通的幅值和磁通密度。
（2）二次侧要得到100V 和36V 两种电压时，二次绕组的匝数。
（3）如果一次绕组有%5±匝数的抽头，如图所示，二次绕组的电压是多少？ 解：（1）主磁通的幅值m ΦWb fN U fN E m 311111095.42005044.422044.444.4-⨯=⨯⨯=≈=Φ磁通密度m BT AB mm 41.110351095.443=⨯⨯==--Φ（2）二次绕组的匝数2N212121N N E E U U =≈912201002001212≈⨯=⨯=U U N N 匝33220362001212≈⨯=⨯=U U N N 匝（3）当210200%)51(1=⨯+=N 匝时，3.95210912201212=⨯=⨯=N N U U 匝5.34210332201212=⨯=⨯=N N U U 匝当190200%)51(1=⨯-=N 匝时，4.105190912201212=⨯=⨯=N N U U 匝2.38190332201212=⨯=⨯=N N U U 匝2-20、有一台三相变压器，kV kV U kVA S N N N 3610560021.,==，Y,d11联结组。
电机学第五版课件汤蕴璆编著 第0章绪言及第1章
3
14
磁路和电路有相似之处，却要注意有以下几点差别：
1）电路中有电流I 时，就有功率损耗；而在直流磁路 中，维持一定磁通量，铁心中没有功率损耗。 2）电路中的电流全部在导线中流动；而在磁路中，总
有一部分漏磁通。 3）电路中导体的电阻率在一定的温度下是恒定的；而磁
路中铁心的导磁率随着饱和程度而有所变化。 4）对于线性电路，计算时可以用叠加原理；而在磁路 中，B和H之间的关系为非线性，因此计算时不可以 用叠加原理。
O
B
c
b
d
B = f ( H)
a
H 起始磁化曲线
17
2)磁滞回线
矫顽磁力
剩 磁
Bm Br
B
－ Hm － Hc
Байду номын сангаасO －Br －Bm 磁滞回线 Hc Hm
H
磁滞回线——当H在Hm和－ Hm之间反复变化时，呈现磁 滞现象的B－H闭合曲线，称为磁滞回线。
18
3)基本磁化曲线
对同一铁磁材料，选择不同的Hm反复磁化，得到不同 的磁滞回线。将各条回线的顶点连接起来，所得曲线称为 基本磁化曲线。
24
第1.3节 直流磁路的计算
磁路计算正问题——给定磁通量，计算所需的励磁磁动势 磁路计算逆问题——给定励磁磁势，计算磁路内的磁通量 磁路计算正问题的步骤： 1）将磁路按材料性质和不同截面尺寸分段；
2）计算各段磁路的有效截面积Ak和平均长度lk；
3）计算各段磁路的平均磁通密度Ak ，Bk=Φk/Ak； 4）根据Bk求出对应的Hk； 5）计算各段磁位降Hklk，最后求出 F=∑ Hklk。 磁路计算逆问题——因为磁路为非线性的，用试探法。
• 主要研究各种电机的基本结构、工作原理、基础 理论、运行特性及测试方法