电机学考试大纲概论

电机学考试大纲注：理解的三个层次：>>
重点掌握一般掌握了解
第1章磁路
第一节磁场的几个基本物理量（一般掌握）：
a)磁感应强度、磁通、
b)磁导率、磁场强度
第二节常用铁磁材料及其特性（了解）
第三节基本电磁定律（重点掌握）
a)电磁感应定律
b)变压器电动势
c)运动电动势
d)电磁力定律
第四节磁路基本定律及磁路计算（重点掌握）
a)磁路的概念
b)安培环路定律
c)磁路欧姆定律
d)磁路的基尔霍夫第一、第二定律
e)电路与磁路的比较
f)磁路的计算
第20章直流电机的基本原理与结构
第一节直流电机的基本工作原理（一般掌握）
第二节直流电机的基本结构（了解）
a)直流电机的4种励磁方式（重点掌握）
第三节直流电机的额定值（一般掌握）
第四节直流电机的电枢绕组（一般掌握）
第21章直流电机的运行原理
第一节直流电机空载运行时的磁场（一般掌握）
第二节直流电机负载运行时的电枢磁场（重点掌握）
第三节直流电机的电枢反应（重点掌握）
第四节电枢绕组的感应电动势和直流电机的电磁转矩（重点掌握）第五节稳态运行时直流电机的基本方程式（重点掌握）
第22章直流发电机
第一节他励直流发电机的运行特性
a)外特性（重点掌握）
b)调整特性（一般掌握）
第二节并励直流发电机的运行特性
a)建压过程与建压条件（重点掌握）
b)并励直流发电机的外特性（重点掌握）
第三节复励直流发电机的运行特性（一般掌握）
第23章直流电动机
第一节直流电动机的运行特性（重点掌握）
a)并励直流电动机的运行特性
b)串励直流电动机的运行特性
第二节直流电动机的起动
a)直接起动（一般掌握）
b)串电阻起动（重点掌握）
c)降压起动（重点掌握）
第三节直流电动机的调速
a)调速指标（一般掌握）
b)串电阻调速、电枢电压调速、弱磁调速（重点掌握）
第四节直流电动机的制动
a)能耗制动、反接制动（重点掌握）
b)回馈制动（一般掌握）
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、异步电机空载时的主磁场各是由什么产生的？ 直流电机、异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
异步电机的磁势平衡方程说明了什么？ 直流电机的电枢反应的物理意义是什么？
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：
b b e e e T T 2()2()
60=
2a a a a a a a a U E I R U E U I R U E C n pN C a T C I pN C a
π=++∆=++∆=Φ==Φ电动机发电机
其中N 为电枢绕组的总导体数；
II. 异步电机：频率折算后()1111
2222σ012121
m m //i e U E I Z
E I R s jX I I I k E k E E I Z
⎧=-+⎪
=+⎪⎪
=+⎨⎪
=⎪⎪=-⎩ 绕组折算后()1111
2222σ102
12
1
0m /j U E I Z
E I R s X I I I E E E I Z
⎧=-+⎪
''''=+⎪⎪
'=-⎨⎪
'=⎪⎪=-⎩
未折算时 ()1111
22222201212221
m 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⎧=-+⎪
=+=⎪⎪
=+⎨⎪
==⎪⎪=-⎩
4. 等效电路：
I.
直流电动机：
II.异步动机：
5.相量图及其绘制I．直流电机：
（无）
II．异步电机：
6.
直流电动势：
e e 60E C n pN C a
=Φ=
（N 为电枢总导体数、a 为并联支路对数）
交流电动势： w14.44E fNk =Φ
（N 为每相串联匝数）
直流磁动势： （同学们自行补充）
交流磁动势：
w110.9
Nk I
F p ϕ= （单相脉振幅值，N 为每相串联匝数，I 为相电流有效值）
w11 1.35
Nk I
F p
= （三相旋转磁动势幅值）
7. 电磁转矩（功率）
I.
直流电机： /2e T a
T T C I C pN a
π=Φ=
III. 异步电机： 11cos N N N N N P I U ϕ
22
12
em R P m I s
''=
2cu em p sP = (1)mec em P s P =-
1
mec em em m P P T ==
ΩΩ
2
21122
2111
122[()()]em
em R m pU P s
T R f R X X s
σσπ'=
='Ω'+++
（忽略激磁支路而得）
最大电磁转矩发生的位置为：22
22112
()()m
R R X X s σσ''=++，即在忽略激磁支路后，当等效电路中的转子电阻值R ’2/s m 等于电路的其余元件的阻抗之和时，异步电机电磁转矩达到最大值。

8. 效率计算：
21111
1P P p p P P P η-∑∑=
==- I. 直流电动机：
0cua cuf mec Fe ad cu p p p p p p p p ∑=++++=+ + 机械损耗
II. 异步电机： 12012()()cu cu mec Fe ad cu cu cu ad mec Fe p p p p p p p p p p p p p ∑=++++=+=++++
发生最大效率的位置：可变损耗等于不变损耗时，即12()()cu cu ad mec Fe p p p p p ++=+时。

9．电压变化率或电压调整率
I. 直流发电机电压变化率：
0N
N
U U U U -∆=
III. 异步电机（无） 10. 电动机的调速：
I. 直流电动机调速：
2
e e e T a a a em U I R R U
n T C C C C -=
=-ΦΦΦ： 调压调速、电枢串电阻调速、调励磁调速等
II. 异步电动机调速：
1
160(1)(1)
f n s n s p
=-=-： 变频、变极、变转差率调速
2
21122
2111
122[()()]em
em R m pU P s
T R f R X X s
σσπ'=
='Ω'+++：调压、转子串电阻等调s 法
11. 起动问题：
I. 直流电动机起动：直接起动、三点启动器、调压软起动
II. 异步电动机起动：调压器降压起动、先Y-后∆起动、转子回路串电阻起动
12. 制动问题：
I. 直流电动机： 反接制动：电源反接制动（a E 、U 同向，快速） 能耗制动：
回馈制动：串励电动机回馈制动（a E U >，能量回馈） II. 异步电动机： 回馈制动：从0速开始，沿同步速的反方向下放重物；
反接制动：电动机运行中，调换电源某两相，制动减速或停车； 能耗制动：定子接入直流电，电磁制动
13. 空载试验：
I. 直流电发机空载试验：测磁化曲线 直流电动机空载试验：
II. 异步电动机空载试验：测U N 附近的数据U 0、I 0、p 0；分离p mec ，计算Z m 、R m 、X m 等
p 0同U 02为近似线性关系，p mec 基本不变，故在U 0=0时，可分离出p mec 。

14. 短路试验：
I. 直流电机（无）
II. 异步电动机短路试验：计算定、转子漏阻抗参数 （也称堵转试验，不能忽略激磁支路） 15．磁势平衡与电枢反应问题
I. 直流电机的电枢反应：电枢（负载）电流产生一个磁动势，对主极磁动势有影响。

A. 电刷在几何中性线上时，只有交轴电枢反应。

交轴电枢反应作用：①几何、物理中性线不重合；②不饱和时每极磁通不变；饱和时，有去磁作用。

B. 电刷偏离几何中性线后，出现直轴电枢反应磁动势，可能去磁，也可能助磁。

II. 异步电动机的磁势平衡（也称转子反应）：
定子电流的负载分量同转子电流二者的磁动势大小相同、方向相反，互相抵消，即
11012
0L I I I I I I =+'+=
16. 励磁问题：
1) 直流电机： 他励、并联、自励、串励、复励（积复励、差复励、平复励）
2) 异步电机： I m 、Φ基本不变：空载时由定子电流单独提供；负载时，Φ由F 1、F 2共同产生
17. 折算问题
1) 直流电机（无）
2) 异步电机： 频率折算、绕组折算 电动势变比ke
电流变比ki
18. 额定值问题
额定值间的关系
19. 定、转子磁场相对静止问题
20. 发电机、电动机可逆原理
21. 稳定性问题、如何判断
二、电机学个别问题
1. 直流电机
为什么需要换向器？
电枢导体中的电流是交流还是直流？
单波绕组的并联支路对数等于1？
单叠绕组的并联支路对数等于p？
2. 异步电动机
三种运行状态
鼠笼转子的特点、极数自动适应问题。