第一章绪论

1.1概述

一、电机的定义

一种电力设备，采用电磁感应定律和电磁力定律，由电路和磁路完成机电能量转换和信号传递与转换的功能。
E=Blv F=BIL

1.2基本物理定律

一、重要物理量

1）磁通Φ
磁路中所包含磁力线条数。单位：韦伯（Wb）
2）磁通密度B
磁感应强度。磁力线的疏密。单位：特斯拉（T）。
3）磁导率μ
表示物质导磁能力的大小。
真空磁导率u0。
4）磁场强度H，单位为A/m。
。磁场强度本身并不代表磁场强弱。只有它与磁导率之积才能反映磁场的强弱。
5)H与B 的关系与区别
⑴ H 代表励磁电流本身产生的磁场的强弱，反应了电流的励磁能力，与介质的性质无关， H ∝I。
⑵ B 代表电流产生的以及介质被磁化后产生的总磁场的强弱，其大小不仅与电流的大小有关，还与介质的性质有关。

二、安培环路定律

1.全电流定律一般形式
安培环路定律：沿空间任意一条闭合回路，磁场强度H的线积分等于该闭合回路所包围的电流的代数和。

注：若i与l符合右手螺旋关系，取正号，否则取负。其中大拇指所指为l的方向，四指为i方向。
2.简化形式的全电流定律
对均匀密绕螺管线圈，有F=Hl=Ni
Ni:作用在磁路上的安匝数称为磁路磁动势,用F表示，单位 A。

三、磁路的欧姆定律

磁路欧姆定律：作用于磁路上的磁动势等于磁阻乘以磁通。

1.均匀磁路的欧姆定律

2.分段均匀磁路的欧姆定律

3.磁路和电路的比较
(1)电路中有电流时有功率损耗；而在直流磁路中维持一定的磁通量时，铁心中没有功率损耗。
(2)在电路中可以认为电流全部在导线中流通，导线外没有电流；在磁路中，则没有绝对的磁绝缘体，除了铁心中的磁通外，实际上总有一部分漏磁通散布在周围空气中。
(3)电路中导体的电阻率在一定温度下是不变的，但是磁路中铁心的磁导率却不是一个常值，而是磁通密度的函数。
(4)对线性电路，计算时可以应用叠加原理，但对于铁心磁路，饱和时磁路为非线性，计算时不能应用叠加原理。所以磁路与电路仅是一种数学形式上的相似，而不是物理本质的类似。

1.3铁磁材料及特性

一、磁化

将铁磁材料放入磁场后，材料内的磁场会显著增强。铁磁材料在外磁场中呈现很强的磁性，此现象称为铁磁材料的磁化。

二、铁磁材料具有增磁作用

（有很高导磁能力）

三、铁磁材料具有磁饱和特性

铁磁材料的磁化曲线不是一条直线，会随铁磁材料内磁密的变化而变化，当磁密B达到膝点后，铁磁材料内磁密呈现饱和现象，此时磁场强度H继续增加，铁磁材料的磁导率会迅速变小，磁密增加会越来越慢。

四、磁滞

1.铁磁材料进行周期性磁化，磁通落后于激磁电流的现象，称为磁滞现象。
2.基本磁化曲线：选择不同的磁场强度进行反复磁化，可以得到一系列大小不同的磁滞回线，将这些磁滞回线的顶点连接起来得到的那条曲线就是基本磁化曲线。
3.按磁滞回线的不同，铁磁材料可分为：
(1)硬磁材料:B－H 曲线宽，Br 大、Hc 大。用于制造永磁铁。
(2)软磁材料:B－H 曲线窄， Br 小、Hc 小。用于制造变压器、电机等电器的铁心。
(3)矩磁材料:B－H 曲线形状接近矩形， Br 大、Hc 用于计算机中，作记忆单元。
4.磁滞损耗
(1)铁磁材料置于交变磁场中时，材料被交变磁场反复磁化，引起磁畴的周期性转动，其转动摩擦引起的损耗就是磁滞损耗。
(2)磁滞损耗与磁滞回线包围的面积、磁通交变频率、铁磁材料体积成正比。
5.涡流损耗
(1)铁心内的交变磁通将产生感应电势，进而在铁心内引起环流。这些环流通常作为涡流状流动，称为涡流。涡流引起的损耗，称为涡流损耗。
(2)如何尽量减小涡流损耗？
为了减少涡流的影响，一般在钢材中加入少量的硅以增加铁芯材料的电阻率；同时采用相互绝缘的由许多薄硅钢片叠起来的铁芯，这样可以使得涡流流经的路径变长，从而大大减少涡流。
6.铁心损耗
当铁心中磁通交变时，同时会产生磁滞损耗与涡流损耗。这两部分损耗总称为铁心损耗。

第二章变压器

2.1变压器的原理与结构

一、概念与原理

变压器是一种将一个等级的交流电压变换成另一个等级的交流电压的静止交流电机。

N1>N2－降压变压器
N1<N2－升压变压器

二、变压器基本结构

1.铁心：硅钢片叠成的铁心构成变压器磁路
作用：主磁路+机械骨架
材料：硅钢片
型式：心式、壳式
2.绕组：用铜线或铝线组成的线圈构成绕组绕在铁芯上构成变压器电路
作用：电路部分，完成能量转换
材料：铜或铝绝缘导线
型式：同心式、交叠式

三、额定值

1.额定电压：变压器在空载运行时，高、低压绕组电压的额定值(V、kV)。
2.额定电流：变压器在满载运行时，允许的电流(A、kA)。三相变压器中 U1N, U2N, I1N, I2N都为线值
3.额定容量：变压器视在功率的额定值(VA、kVA)。
三相双绕组变压器：

2.2单相变压器的空载运行

变压器原绕组接交流电源，副绕组开路，负载电流为零的工作状态称为空载运行。

一、空载运行电磁关系

1.为什么原边是交变磁通？
因为电压为交变电压，所以电流也是交变电流，有交变的自感电动势，相当于自感线圈。

2.主磁通和漏磁通
(1)性质：主磁通磁路由铁磁材料组成，具有饱和特性，Φm与I0呈非线性关系；
漏磁通磁路由非铁磁材料组成，磁路不饱和，Φ1σ与I0呈线性关系。
(2)数量：铁心磁导率大，磁阻小，主磁通远大于漏磁通,漏磁通仅占总磁通的0.1%~0.2%。
(3)作用：主磁通在二次绕组感应电动势，起传递能量的媒介作用；漏磁通仅在一次绕组中感应漏磁电动势，仅起漏抗压降的作用。

3.正方向规定
1)磁通正方向与产生它的电流的正方向符合右手关系
2)感应电动势与产生它的磁通的正方向符合右手关系
二、电压、电动势和磁通的关系
1.电势瞬时值

所以
2.分析漏磁通的影响
由于漏磁通的路径主要是空气，磁路不饱和，因此漏磁通与i0成正比。

3.电压方程

式中的Z1为原绕组漏阻抗，I0Z为原绕组漏抗压降，而且很小，可以忽略不计，则有：

4.变压器的变比
影响主磁通大小的因素是电源电压U1、电源频率f和原方线圈匝数N1，与铁心材质及几何尺寸基本无关。

5.空载运行时的相量图和等效电路

Rm称为励磁电阻，它消耗的功率就表示铁耗
Xm称为励磁电抗，它反映主磁通的饱和作用
Zm称为励磁阻抗，Xm>>Rm

2.3单相变压器的负载运行

变压器原绕组接通电源, 副绕组接负载的工作状态称为负载运行。

一、磁势平衡关系

空载运行时原边电流I1＝I0很小,副边I2=0。负载运行时,原副边都有电流。
负载时副边回路电流I2的数值反映了负载ZL的大小，称为负载电流。原边电流I1随I2的变化而变化。

二、基本方程式

三、绕组折算

折算原则：保持能量传递不变,即折算前后绕组产生的磁势不变。折算后的物理量用“´”来表示。

总结：
副绕组折算到原绕组：
①电压、电势扩大到k倍；
②电流缩小到1/k倍；
③阻抗扩大到k^2倍。
原绕组折算到副绕组：
①电压、电势缩小到1/k倍；
②电流扩大到k倍；
③阻抗缩小到1/k^2倍。

四、等效电路和相量图

五、变压器的参数测定及标么值

1.参数测定
(1)空载实验
①实验目的：计算k，pFe，Zm
②实验条件低压侧加额定电压，高压侧开路
③总结：
1）等效电路中的参数是单相值；对于三相变压器实验所测的Uo，Io是线值，功率是三相总功率，需将其化为相值，再计算参数。
2）该线路测得的R’m，X’m是低压侧值，折算到高压侧，要乘以k。
3）R’m，X’m与铁芯饱和程度有关，所以空载实验时要加额定电压。

(2)短路实验
①实验目的：计算pCu，Zsh
②实验条件：高压侧加低压，一般为额定电压的5%～10%,低压侧短路，且使I1 =I1N
③计算：

④总结：
等效电路中的参数是单相值；对于三相变压器实验所测的Ush，I1v是线值，功率是三相总功率，需将其化为相值，再计算参数。
该线路测得的Rsh，Xsh是高压侧值，折算到低压侧，要除以k^2。
短路实验时，原边所加电压应使短路电流达到额定值，这时原边电压为额定电压的5~10%。
在基准工作温度下，短路电流为额定值时，Ush=I1NZsh75°c，称为变压器的短路电压或阻抗电压。用额定电压百分值ush表示。

2.标幺值
(1)概念：物理量的实际值与基准值之比叫该物理量的标么值。
(2)基准值
(3)标么值表示法:物理量右上角加“*”。
(4)采用标么值的优点
①可以直观地反映变压器的运行状态
②便于不同容量变压器性能的比较
③一、二次绕组不需要折算，即折算前后标么值相等
④短路阻抗标么值和阻抗电压标么值
⑤标么值是无量纲的

2.4变压器的运行特性

一、电压变化率与外特性

1.电压变化率
(1)受短路阻抗压降的影响，U2会随I1变化。
(2)影响电压变化率的因素：①负载大小②短路阻抗③负载性质
(3)变压器所带负载大小相同，但负载性质不同，其电压变化率也不相同。
2.外特性
U2=f(I2)

二、损耗与效率

变压器容量
输入功率
输出功率
变压器损耗

4.6.2仪用互感器

一、电流互感器

本质：双绕组变压器用途：测量大电流
(1) 连接方法
大电流绕组（匝数少）N1与被测量线路串联，
小电流绕组（匝数多）N2与电流表串联。
(2)工作原理
利用变压器改变电流的原理,将大电流变为小电流进行测量。
(3)使用注意事项
①副方绕组和外壳要接地使用,从安全角度考虑属保护接地
②副绕组不能开路，必须通过电流表或导线短接使用

二、电压互感器

本质：双绕组变压器用途：测量高电压
(1) 连接方法
高压绕组（匝数多）N1与被测量线路并联，
低压绕组（匝数少）N2与电压表并联。
(2)工作原理
变压器原理,将高压变为低压进行测量。
(3)使用注意事项
①低压绕组和铁心要接地使用。防止一二次侧绝缘损坏造成高电压窜入低压侧引起人身和设备伤害。
②低压绕组绝对不能短路使用。

电机与电力拖动控制系统第一次总结（包含绪论及变压器部分）相关推荐

python试卷河南理工大学万方科技学院_河南理工大学万方科技学院电机与电力拖动A卷...
河南理工大学 2009-2010 学年第二学期 6.在交流绕组中,为削弱感应电动势中的 5 次和 7 次谐波,绕组节距为___________. <电机与电力拖动>试卷(A 卷) 7 ...
电力拖动控制系统作业答案1
电力拖动控制系统作业答案1 转速单闭环调速系统有那些特点? 改变给定电压能否改变电动机的转速?为什么? 如果给定电压不变,调节测速反馈电压的分压比是否能够改变转速?为什么? 如果测速发电机的励磁发生了 ...
电力拖动控制系统作业答案2
电力拖动控制系统作业答案2 某一调速系统,测得的最高理想空载转速特性为 n 0 max ⁡ = 1500 r / min ⁡ n_{0\max}=1500 r/\min n0max=1500r/mi ...
电力拖动控制系统作业答案3
电力拖动控制系统作业答案3 若要改变双闭环系统的转速,应该调节什么参数?为什么?若要改变电动机的堵转电流应调节系统中的什么参数?为什么? 如果双闭环调速系统的转速调节器不是PI调节器,而是改用P调节器 ...
电力拖动控制系统作业答案4
电机拖动控制系统作业答案4 晶闸管-电动机系统需要快速回馈制动时,为什么必须采用可逆线路? 在晶闸管-电动机调速系统中,只要是需要快速的回馈制动,常常也采用两组反并联的晶闸管装置,由正组提供电动运行时 ...
电力拖动自动控制系统（一）直流调速系统篇--不可逆系统（1）
直流调速系统前言:直流电动机具有良好的起动.制动性能,在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到广泛运用.虽然近些年交流调速系统正逐步取代直流调速系统,但,直流拖动系统理论和实践上都相对成熟,且 ...
[渝粤教育] 中国地质大学电力拖动自动控制系统复习题
<电力拖动自动控制系统>模拟题一.选择题 1.一台他励直流发电机由额定运行状态转速下降到原来的60%而励磁电流电枢电流都不变则. A.端电压下降到原来的60% B.E和T都下降到原来的6 ...
[渝粤教育] 中国地质大学电力拖动自动控制系统复习题 (2)
<电力拖动自动控制系统>模拟题一.选择题 1.一台他励直流发电机由额定运行状态转速下降到原来的60%而励磁电流电枢电流都不变则. A.端电压下降到原来的60% B.E和T都下降到原来的6 ...
电力拖动自动控制系统_系主任带你看专业 | 电气工程及其自动化、电子科学与技术、信息工程、自动化，优质就业、超高考研、竞赛获奖都在这里……...
导读中国矿业大学徐海学院2020年在19个省(自治区.直辖市)招生2301名,其中文史类招生专业有:金融学.国际经济与贸易.汉语言文学.英语.会计学.财务管理.行政管理:理工类招生专业有:金融学.机 ...

电机与电力拖动控制系统第一次总结（包含绪论及变压器部分）