1、 電機學備考部分 CHM一電機的分類1. 1）機械能轉換為電功率-發電機 2）電功率轉換為機械能-電動機 3）電功率轉換為另一種形式的電功率-變壓器、交流機、變頻機、移相機 4）不以傳遞能量為主要職能，在電氣機械系統運行起調節、放大、控制2. 按電流種類：直流電機、交流電機3. 按原理和運動方式 1）沒有固定同步速度-直流電機 2）靜止設備-變壓器 3）作為電動機運行時，速度較同步速度小；作為發電機運行時，速度較同步速度大-異步電機 4）速度等于同步速度-同步電機 5）速度可以在寬廣的范圍內隨意調節，可以從同步速度下調至同步速度以上-交流換向器電機【同步速度指的是定子的旋轉磁場】2 電機的磁路

2、和磁路定律 電在電機中主要以路的形式出現，即由電機內的線圈（或繞組）構成電機的電路 磁在電機中是以場的形式存在，常把磁場簡化磁路處理 1. 電機的電磁基本理論 1）線圈中流過電流將產生磁場（右手螺旋），穿過線圈的磁通形成磁鏈，一個線圈通過單位電流所產生的磁鏈為該線圈的電感。 2）線圈流過正弦交流電時，線圈電感常用相應的電抗表示（w為交變頻率） （施加電壓 磁通磁路越大 磁路越飽和 磁阻 電抗） 3）電磁感應定律：若線圈中磁鏈發生變化，線圈感應出電動勢（線圈感應電動勢趨于阻礙磁鏈變化）3 變壓器 1）標幺值實際值/基值（基值一般取額定值） 2）測定參數 空載實驗 （計算勵磁電阻電抗，r1、x1很

3、小可忽略） 電路等效圖：計算公式： 一般加壓于低壓側，原因：空載實驗測得是勵磁電抗和電阻，勵磁電流大些才能測出，并且在低壓側操作比較安全 短路實驗 等效電路圖：計算公式： 一般加壓于高壓側，原因： 短路實驗所測的是和，所以勵磁電流要比較小；若加在低壓側，就算很小，但也很大，而很小，避免大電流燒壞繞組。Eg1.例2-1 三相參數測定 三相 kVA 額定電壓60/6.3KV yd連接（1） 高壓和低壓側的額定電壓和電流？（2）等效電路參數的歐姆值和標幺值，畫出近似等效電路圖短路4800V24.06A26500W高壓側測空載6300V11.46A7700W低壓側測 (3)勵磁支路用導納表示數值和標幺

4、值解：(1) 高壓側y接： 低壓側d接： (2) 空載實驗在低壓側測（d接） ( 功率指的是三相，所以求時需要除以3；阻抗指的是相的 值，對應電流需為相值) （由于低壓側為副邊，需進行歸算）歸算到高壓側 (k對應額定時的相值) 標幺值：計算出各邊的基值（注意為額定的相值）短路實驗在高壓側（y接） (3) 3）電壓變化速率 (體現運行性能)阻抗三角 Z 電流滯后電壓：感性負載（電感使電流不能突變） R 電流超前電壓：容性負載（電容使電壓不能突變）4） 變壓器的并聯（一次繞組接至共同的，二次繞組接至共同的） 優點：供電可靠，系統運行效率高，減少除投資，減少備用容量 Y接：將三相末端連在一起，將它們

5、首段引出 接：把一相的末端和另一相的首段連接起來三相變壓器的連接組別：先確定、的方向，然后根據同名端（異名端）確定、，最后根據y接、接，確定及畫出與的位置/圖并聯條件：額定電壓相等（變比相等 or 原副邊匝數相等） 有相同的連接組 短路阻抗標幺值相等（內阻相等）若不滿足所帶來的影響：變比不同 （k允許誤差在0.5以內） 近似相等 A、B兩點形成環流（環流存在，增大了空載損耗，即增大了變壓器損耗）連接組不同 （至少相差30°） 需絕對一致 形成環流內阻不等 （允許10%以內） 近似相等 無法充分利用變壓器 (負載系數與內阻成反比，內阻越小負載系數越大，越容易達到滿載；電阻越大負載系數越

6、小。)計算公式（并聯運行時負載分配情況） 電流分配： 內阻越大，電流越小負載系數每臺分配輸出功率每臺功率比 Eg2.題3-3 運行負載分配 不容許任何一臺過載，下列兩組變壓器可供最大負載（1） 當變壓器I的短路電壓為變壓器的短路電壓的90%，即 解： 由此可知 （內阻小先達到滿載） Eg3.題3-4 并聯運行負載分配 yd11 6300/400V 6300/400V高壓短路 250V /32A 300V/82A(1) 該兩變壓器的短路電壓各位多少？(2) 當該變壓器并聯運行，且供給總負載為1200kVA，問每臺變壓器各供給多少負載？(3) 當負載增加時哪一臺先滿載？設任一臺變壓器不容許過載，問

7、該兩臺變壓器并聯運行時可供最大的負載是多少？(4) 設負載功率因數為1，當總負載為1200kW，求每臺變壓器二次繞組中的電流。解：（1） 求其實求的就是，也就是 短路可求： 給的額定值可求（2） 由（1）求出，即可求負載系數 （3） 由(1)可知較小負載，較小負載先到達滿載，令其為1 可以求出另一個 ，從而（4） 純電阻總 總= Eg4（師補） 兩臺變壓器并聯運行 連接組Yy0 短路阻抗： 不計阻抗角差別試計算：并聯組最大容量 最大輸出電流 利用率 解： 最大輸出電流 Yy0 利用率 Eg5.（師補） (1) 試求輸出總量,每臺分擔多少？(2) 輸出最大容量？/計算第一題5） 交流電機 同步電

8、機的電樞繞組（定子繞組） 交流繞組 異步電機的定子、轉子繞組（1）三相對稱繞組的基本要求：三項繞組匝數相同，電角度120°-對稱；能產生最大 的基波、電動勢和磁動勢-分布繞組、短距助于消弱諧波 電角度描述的是磁極對數：1對磁極為360° 相帶：一個磁極電角度為180°，分三相，每相為60° 每極每相槽數 每個磁極對應的槽數（極距） 相鄰兩槽的電角度（2） 三相單層繞組(鏈式繞組、同心式繞組) 6） 同步電機：定子的旋轉磁場與轉子的旋轉磁場轉速相同 轉子的直流場 定子交流場 功矩角定子磁場與轉子磁場的角度 發電 補償機 電動 空載電動勢：轉子單獨作用，切割

9、定子繞組產生電動勢 對稱負載時的電樞反應：去磁、助磁、交磁 隱極式：磁極少、氣隙均勻、含有集電環轉子結構 凸極式：磁極多，氣隙不均勻類型隱極式凸極式定子鐵芯、三相對稱繞組鐵芯、三相對稱繞組轉子磁極細長圓柱形矮胖凸極形狀轉子繞組分布集中氣隙均勻速度離心力小-高速離心力大-低速發電汽輪機（p<2）水輪機（p>=3）同步電機空載運行（ 定子繞組開路） 空載電動勢:轉子磁極單獨作用，切割定子繞組 電樞電動勢：定子繞組產生感應電動勢對稱負載電動勢：對稱負載的電樞反應 參數 ：定子電流與空載電動勢夾角內功率因數 ：定子電流與定子電壓的夾角外功率因數 ：定子電壓與的夾角功矩角 定子電流產生 （與

10、同相）1.與同相 =0 （超前 90°） 電樞反應：交磁，既沒增加磁通也沒有減小磁通電機工作狀態：發電狀態負載性質：純電阻2. =90°電樞反應：直軸去磁電機工作狀態：空載-補償機負載性質：純感性3. =180° 電樞反應：交磁 電機工作：電動機 負載性質：純阻性4. = 90° 電樞反應：助磁 電機工作：空載 負載性質：純容性Eg6. （師補） 汽輪機 Y接 (滯后) 每相空載電動勢V 計算：電樞電流（大小、相位角）判斷電樞反應 （1）每相7.52純電阻 （2）每相7.52純電感 （3）每相15.04純電容 （4）每相7.52-j7.52解： （1）

11、設°（2） 設 （3） 設 （4） 設隱極式同步電機的分析方法 等效電路圖 電壓平衡方程式 同步發電機電抗： ：內阻，常可忽略：漏磁通等效電抗：電樞反應等效電抗向量圖 凸極式同步電機分析方法 等效電路圖：電壓平衡方程式 同步電抗 直軸電抗： 交軸電抗：向量圖Eg7.題12-3 Y接 (滯后) 水輪機 試求額定負載下的空載電動勢和與的夾角。 解：畫出凸極是的向量圖，根據向量圖求解Eg8.（師補）凸極 額定運行 （滯后） 求 畫向量 標出各種角 解：短路比： 過載能力 端電壓氣隙勵磁匝數銅用量 （內阻越小，壓降越小，對外供給電壓高，端電壓變化小）7） 同步發電機在大電網上運行 （1）并網

12、條件 相序一致：相序不一致至少差120°，形成大壓差，產生環流 （嚴格相同） 解決方法：任意對掉兩根火線 電壓相等（幅值）：若大小不一，形成壓差 （近似相等） 解決方法：自動調勵磁裝置 頻率相等：形成壓差 （近似相等） 解決方法：調節調速裝置 相位相等：形成壓差（近似相等） 解決方法：等待 （2）并網方法 交叉接法 （3）隱極式同步電機的功角特性 功率流程圖 電磁損耗 銅耗 (比整功率)描述穩定度的大小 （ 越大越穩定） 與夾角（電量，時間上相位角） 物理意義 與夾角（磁量，空間上相位角） （過載能力） Eg9.例13-1 汽輪發電機 YY接 (滯后) （不飽和） 并在無窮大電網 發

13、電機額定運行求：（1）不飽和的空載電動勢 (2)功角 (3)電磁功率 (4)過載能力解： E U I （1） 根據直角三角形且額定運行 (2)求出，可求，=-（3） （4） （4）凸極式同步發電機的功角特性 Eg10.例13-2 11kv 8750kVA Y接 凸極式 （滯后） 每相 求：（1）同步阻抗標幺值（2）該機在額定運行情況下的和 (3)該機最大的電磁功率，解： （1）求標幺值 （2） E U I 根據三角形，求出 、 (3) 求導， (5)有功功率調節 Eg11.（師補） 并網 比較穩定性（1） 大穩定還是小穩定 （越大越穩定）（2） 過勵穩定還是欠勵穩定 （過勵穩定）（3） 重載穩

14、定還是輕載穩定 （輕載穩定） Eg12.（師補） 水輪機 Y接 （滯后） 求： （1）輸出7500kW（額定），求和 （2）當輸出1500kW，發電機失磁，此時功角為多少，這臺電機是否能穩定運行？ 解：（1）做法如eg10 （2） （電機失磁） 求判斷<45°（是，則能穩定） （6）無功調節 隱極式：= 保持有功不變 改變無功大小 正常輸出全為有功 過勵 呈感性 欠勵 呈容性Eg13.例13-3 汽輪 額定運行 (滯后) 同步電抗 并在無窮大電網上 （1）該機提供90%額定電流且有額定功率因數時，輸出有功功率和無功功率。這時,(2)調節原動機 自己看哈不打了Eg14.（師補） 并網 汽輪機 P 若保持Q不變 與如何變 I和如何變化 要求