第三章變壓器

一、基本概念

基本結構

額定值（容量、電壓、電流、頻率等）

運行原理：主磁通、漏磁通、空載電流、磁動勢平衡

勵磁電流與鐵芯磁通的波形關系

電壓電流方程、等效電路、相量圖

參數：變比、短路阻抗、激磁阻抗

標幺值

運行特性：電壓變化率、效率

三相變壓器

連接組

并聯運行

對稱分量法

三繞組變壓器、自耦變壓器二、重點公式E=4.44fNΦmΔU=β(Rk*cosφ2+Xk*sinφ2)×100%三、能力要求1）繪制空載及負載運行等效電路，列寫基本方程，繪制相量圖；

2）進行變壓器繞組歸算；

3）計算標幺值；

4）根據實驗數據計算變壓器參數；

5）電壓變化率、效率計算；

6）根據三相變壓器的繞組連線判斷連接，根據繞組連接組要求進行繞組連接；

7）理解變壓器并聯運行要求，并進行相關計算。1）一臺額定頻率為50Hz的電力變壓器接于60Hz，電壓為此變壓器的6/5倍額定電壓的電網上運行，此時變壓器磁路飽和程度

，勵磁電流

，勵磁電抗

，漏電抗

。2）一臺變壓器，原設計的頻率為50Hz，現將它接到60Hz的電網上運行，額定電壓不變，勵磁電流將

，鐵耗將

。3）引起變壓器電壓變化率變化的原因是

。4）三相變壓器組不宜采用Y,y聯接組，主要是為了避免

。四、思考題（不變，不變，增大，增大）（減小，減小）（負載電流的變化）（電壓波形畸變）5）變壓器副邊的額定電壓指

。6）在采用標幺制計算時，額定值的標幺值為

。7）既和原邊繞組交鏈又和副邊繞組交鏈的磁通為

，僅和一側繞組交鏈的磁通為

。

8）一臺三相電力變壓器SN=560kVA，U1N/U2N=10000/400(v)，Dy接法，負載時忽略勵磁電流，低壓邊相電流為808.3A時，則高壓邊的相電流為

。9）一臺變比為k=10的變壓器，從低壓側作空載實驗，求得副邊的勵磁阻抗標幺值為16，那末原邊的勵磁阻抗標幺值是

。（原邊為額定電壓時副邊的空載電壓）（1）（主磁通，漏磁通）（18.67A）

（16）10）變壓器負載呈容性，負載增加時，副邊電壓

。11）單相變壓器鐵心疊片接縫增大，其他條件不變，則空載電流

。

12）在單相變壓器中，為了保證主磁通的波形為正弦波，空載電流波形應是

波。

13）在Yd11三相變壓器中，外施電壓為正弦波，空載時高壓邊電流波形為

波，主磁通波形為

波，低壓邊相電動勢波形為

波。（可能上升或下降）（增大）（尖頂波）（正弦波、正弦波、正弦波）14）變壓器并聯運行的條件？15）試述變壓器激磁電抗和漏抗的物理意義；它們分別對應什么磁通，對已制成的變壓器，它們是否是常數？16）變壓器的額定電壓為220/110V，若不慎將低壓方誤接到220V電源上，試問勵磁電流將會發生什么變化？變壓器將會出現什么現象？17）變壓器副方所帶負載的性質對副方電壓有什么影響？副方電壓在什么情況下有可能高于空載值？

18）自耦變壓器的容量是如何傳遞的？這種變壓器最適合的變比范圍是多大？第二章直流電機一、基本概念基本結構及工作原理

額定值（功率、電壓、電流、效率、轉速等）

電樞繞組的并聯支路對數

空載磁場

電樞反應（交軸、直軸）

感應電動勢、電磁轉矩

勵磁方式（他勵、并勵、串勵、復勵）

電壓方程、功率平衡方程、轉矩平衡方程

運行特性（工作特性、機械特性）

電動機穩定運行的判據

啟動、調速、制動

二、重點公式三、能力要求1）列寫直流電機基本電壓方程、功率平衡方程、轉矩平衡方程；

2）計算直流電機的感應電動勢和電磁轉矩；

3）計算直流電機的效率、轉速、電壓調整率、轉速調整率；

4）掌握電動機啟動、調速、制動的方法及相關計算。1）直流電機的電樞繞組的元件中的電動勢和電流是

。2）

一臺并勵直流電動機拖動恒定的負載轉矩，做額定運行時，如果將電源電壓降低了20%，則穩定后電機的電流為

倍的額定電流（假設磁路不飽和）。3）直流發電機的電磁轉矩是

轉矩，直流電動機的電磁轉矩是

轉矩。4）電樞反應對并勵電動機轉速特性和轉矩特性有一定的影響，當電樞電流增加時，轉速n將

，轉矩Te將

。5）直流電動機調速時，在勵磁回路中增加調節電阻，可使轉速

，而在電樞回路中增加調節電阻，可使轉速

。四、思考題（交流）1.25制動、驅動下降、增加升高、降低6）電磁功率與輸入功率之差，對于直流發電機包括

損耗；對于直流電動機包括

損耗。7）并勵直流發電機的勵磁回路電阻和轉速同時增大一倍，則其空載電壓

。8）直流發電機，電刷順電樞旋轉方向移動一角度，直軸電樞反應是

；若為電動機，則直軸電樞反應是

。9）把直流發電機的轉速升高20%，他勵方式運行空載電壓

（>,<,=）并勵方式空載電壓。10）并勵直流電動機在串電阻調速過程中，若負載轉矩保持不變，則

保持不變。（機械、鐵芯、附加損耗，繞組銅損）（不變）（去磁，助磁）（<）（電樞電流）11）若并勵直流發電機轉速上升20％，則空載時發電機的端電壓U0將

。12）直流電動機常用的制動方式有

、

、

。13）并勵直流發電機自勵電壓建立應滿足的條件是什么？14）勵磁電流不變的情況下，發電機負載時電樞繞組感應電動勢與空載時電樞繞組感應電動勢大小相同嗎？為什么？15）他勵直流發電機由空載到額定負載，端電壓為什么會下降？并勵發電機與他勵發電機相比，哪一個電壓變化率大？16）試述并勵直流電動機的調速方法，并說明各種方法調速特點。（升高大于20％）（能耗制動、反接制動、回饋制動）第四章交流電機繞組的基本理論一、基本概念繞組、單層繞組、雙層繞組、整距、短距

槽電動勢星形圖、相帶、槽距角、槽距電角

導體、線圈、線圈組、支路

導體電動勢、線圈電動勢、線圈組電動勢、相電動勢

短距系數、分布系數、繞組系數、感應電動勢頻率

諧波電動勢

單相脈振磁動勢、三相基波旋轉磁動勢

旋轉磁場轉速、方向

諧波磁動勢

圓形、橢圓形旋轉磁動勢二、重點公式三、能力要求會計算短距系數、分布系數、繞組系數、感應電動勢、單相繞組磁動勢、三相繞組磁動勢。1）

一臺50Hz的三相電機通以60Hz的三相對稱電流，并保持電流有效值不變，此時三相基波合成旋轉磁勢的幅值大小

，轉速

，極數

。2）單相繞組的基波磁勢是

，它可以分解成大小

，轉向

，轉速

的兩個旋轉磁勢。3）有一個三相雙層疊繞組，2p=4，Z=36，節距y1=8，那么極距=

槽，每極每相槽數q=

，槽距電角α1=

，分布系數=

，短距系數=

，繞組系數=

。4）若同時削弱相電勢中5、7次諧波，節距應選擇

。5）三相對稱繞組通過三相對稱電流，電流幅值10A，順時針相序（a-b-c-a）,其中，當Ia=10A時，三相基波合成磁勢的幅值應位于

；當Ia=-5A時，其幅值位于

。四、思考題（不變，變大，不變）（脈振磁勢，相等，相反，相等）（9，3，20°，0.96，0.98，0.94）（5τ/6）（A相繞組軸線處，B相或C相繞組軸線處）6）將一臺三相交流電機的三相繞組串聯起來，通交流電，則合成磁勢為

。7）對稱交流繞組通以正弦交流電時，5次諧波磁勢的轉速為

基波旋轉磁動勢的轉速。

8）三相對稱交流繞組的合成基波空間磁勢幅值為F1,則3次空間磁勢波的合成幅值為

。9）產生圓形旋轉磁動勢的條件是

，若在p=1的三相對稱繞組里通入ia=Imsin3t，ib=Imsin（3t+120），ic=Imsin（3t-120）的三相電流，=314電弧度/秒，則產生的旋轉磁動勢的轉速為

rpm，轉向為

，當t=70瞬間，磁動勢幅值在

。四、思考題（脈振磁勢）（1/5倍）（0）（三相對稱繞組通入三相對稱電流，9000，a-c-b，c相繞組軸線上）第五章異步電機一、基本概念基本結構（籠型轉子、繞線式轉子）、工作原理

額定值（功率、電壓、頻率、電流、轉速等）

同步轉速、旋轉磁場轉速、轉子轉速、轉差率

三種運行狀態

等效電路、基本方程、繞組折算、頻率折算

運行特性（功率平衡、轉矩平衡、電磁轉矩的三種表達式、工作特性）

啟動、調速、制動

單相異步電動機的工作原理二、重點公式Pem：pcu2：Pmec=1：s：(1-s)Tem=CMΦmI2cosφ2kM=Tmax／TNkst=Tst／TN三、能力要求1）掌握交流異步電動機的等效電路，會列寫基本電壓方程、功率平衡方程、轉矩平衡方程；

2）掌握異步電動機的Tem-s關系曲線及相關轉矩表達式，會進行相關計算；

3）掌握異步電機啟動、調速、制動的方法及相關計算。1）

如果感應電動機運行時轉差率為s，則電磁功率、機械功率和轉子銅耗之間的比例是

。

2）當三相感應電動機定子繞組接于頻率為50Hz的電源上作電動機運行時，定子電流的頻率為

，定子繞組感應電勢的頻率為

，如轉差率為s，此時轉子繞組感應電勢的頻率

，轉子電流的頻率為

。3）三相感應電動機，如使起動轉矩到達最大，此時sm=

。4）感應電動機起動時，轉差率s=

。5）一臺三相八極感應電動機的電網頻率50Hz，空載運行時轉速為735轉/分，此時轉差率為

，轉子電勢的頻率為

。當轉差率為0.04時，轉子的轉速為

，轉子的電勢頻率為

。四、思考題（1:1-s:s）（50Hz,50Hz,50sHz,50sHz）（1）（1）（0.02,1Hz,720,2Hz）6）三相感應電動機空載時運行時，電機內損耗包括

，

，

，和

。7）三相感應電機轉速為n，定子旋轉磁場的轉速為n1，當0<n<n1時為

運行狀態；當n>n1時為

運行狀態；當n與n1反向時為

運行狀態。8）一臺頻率為60Hz的三相感應電動機，用在頻率為50Hz的電源上(電壓不變），電動機的最大轉矩為原來的

，起動轉矩變為原來的

。9）若感應電動機漏抗增大，則起動轉矩

，最大轉矩

。10）鐵心飽和程度增加，則感應電機的激磁電抗

。11）繞線型感應電動機轉子串入適當的電阻，會使起動電流

，起動轉矩

。12）三相異步電動機氣隙增大，其他條件不變，則空載電流

。（定子銅耗，定子鐵耗，機械損耗，附加損耗）（電動機，發電機，電磁制動）（(5/6)^2,(5/6)^2）（減小，減小）（減小）（減小，增大）（增大）13）籠型三相感應電動機的額定狀態轉速下降，該電機轉子電流產生的旋轉磁動勢相對于定子的轉速

。 14）一臺三相感應電動機拖動額定恒轉矩負載運行時若電源電壓下降10%,此時電機的電磁轉矩

.15）適當增加三相繞線式感應電動機轉子電阻R2時，電動機的Ist

，Tst

，Tmax

，sm

。16）三相繞線式感應電動機拖動恒轉矩負載運行時，采用轉子回路串入電阻調速，運行時在不同轉速上時，其轉子回路電流的大小

。17）一臺繞線式感應電動機，在恒定負載下，以轉差率s運行，當轉子邊串入電阻R=2R2’,測得轉差率將為

（已折算到定子邊）。

（不變）（不變）（減少,增加,不變,增加）（與轉差率無關）（三倍于原先的轉差率）18）

感應電機轉速變化時，轉子磁勢相對定子的轉速是否改變？相對轉子的轉速是否改變？19）三相感應電動機運行時，若負載轉矩不變而電源電壓下降10%，對電機的同步轉速，轉子轉速，主磁通，功率因數，電磁轉矩有何影響？20）畫出三相異步電動機等效電路圖，并說明各參數代表的意義。21）說明三相感應電動機轉子繞組折算和頻率折算的意義，折算是在什么條件下進行的？22）為什么相同容量的感應電機的空載電流比變壓器的大很多？23）當主磁通確定之后，異步電動機的勵磁電流大小與什么有關?根據任意兩臺同容量異步電動機勵磁電流的大小可比較其主磁通的大小嗎?為什么?第六章同步電機一、基本概念基本結構（隱極機、凸極機）、勵磁方式

工作原理、額定值

空載電動勢、內功率因數角、電樞反應、雙反應理論

繞組漏抗、電樞反應電抗、同步電抗、等效電路與相量圖

運行特性（空載特性、短路特性、負載特性、外特性、調整特性）、短路比、穩態參數測定

并聯運行條件與方法、功率和轉矩平衡

功角特性、有功功率的調節與靜態穩定、無功功率的調節與V形曲線

同步電動機、調相機

同步發電機的不對稱運行、序阻抗

同步電機突然短路、瞬態參數二、重點公式三、能力要求1）掌握交流同步發電機的等效電路，會列寫同步電機基本方程、繪制相量圖，掌握內功率因數角、外功率因數角、功率角的概念，會進行相關計算；

2）掌握同步電機的功角特性、并聯運行時有功和無功功率的調節，會進行相關計算。

1）凸極同步電機氣隙增加使Xd和Xq將

。2）凸極同步發電機與電網并聯，如將發電機勵磁電流減為零，此時發電機電磁功率為

。3）同步電機忽然短路時，勵磁繞組具有屏蔽電樞反應磁通進入主極磁路的作用，等效于電樞反應電抗的減小，這時的直軸電抗稱為

；當存在直軸阻尼繞組時，阻尼繞組同樣具有屏蔽電樞反應磁通進入主極磁路的作用，因此等效的電樞反應電抗更小，同時考慮阻尼繞組和勵磁繞組作用時的直軸電抗，稱為

。4）同步發電機的空載特性是指：轉子轉速保持同步、電樞繞組開路時，

之間的關系5）功角的含義是：從電路電壓角度看，它是

之間的夾角；從磁場角度看，它是

之間的夾角。四、思考題（減小）（直軸瞬態電抗，直軸超瞬態電抗）（端電壓同勵磁電流）（勵磁反電勢與端電壓、主極勵磁磁場同氣隙合成磁場）6）

同步發電機穩態運行時，若所帶負載為感性，則其電樞反應的性質為

。7）同步發電機穩定短路電流不很大的原因是

。8）對稱負載運行時，凸極同步發電機直流同步電抗和交軸同步電抗的大小關系為

。9）同步調相機的作用是

。10）凸極同步電機負載運行時，電樞繞組產生的氣