电机学绪论

电机学序论及第1篇变压器

电机学 绪论第一节概述 一、电机在国民经济中的应用 ?什么是电机 ?电能 ?电机应用 （1）发电机 （2）变压器 （3）电动机 二、电机的分类 形式很多，分类方式多样： ?1．按功能 *电动机电——>机 *发电机机——>电 *变压器电——>机 *控制电机信号变换与传输 ?2．按速度 *变压器n=0 *同步电机n=同步速度n0 *异步电机n≠n0 , 但接近同步速n0 *直流电机n不定 ? 3.按电流性质 ?直流电机 *直流发电机 *直流电动机 ?交流电机 *交流电动机 *交流发电机 *变压器 第二节电机的电磁基本理论 电机中的三大物理量: 电、磁、机械（机电能量转换） *电：以“路”的形式出现，线圈（绕组）构成电路，较熟； *磁：以“场”的形式出现，本科阶段一般以磁路进行分析； *机：机械能，电机中与之相关的有转矩、转速等。一、磁场、磁感应强度?磁场： ?磁感应强度：描述磁场强弱的物理量 ?二、磁力线、磁通量（Φ）

1.磁力线 （1）定义 （2）性质： –“符合右手螺旋定则”； –“永不相交，确定点的B方向确定、唯一”； –“闭合、无起点、终点”。 2.磁通（磁通量） ?垂直（正交） ?（S的法线与B方向之间夹角） ?任意曲面、不均匀磁场 ?闭合曲面（高斯定理，磁通连续性原理） ?三、磁场强度磁导率 ? 1 磁场强度（H） ?2B与H的关系 *磁导率、真空中的磁导率、相对磁导率 ? 3 没有磁绝缘的概念 (电：＞1010，磁：103~105) ?四、全电流定律 1．定义： （右手螺旋定则） 2．磁压（磁位差）：H沿路径的线积分称该路径上的磁压。 Um=∫Hdl 3．磁势：磁场回路所匝链的电流 F=∑I *磁势、磁压的单位均为：A *沿磁场中任一闭合回路，总磁压等于总磁势。?五、磁路、磁路参数、全磁路欧姆定律 ? 1.磁路：导磁材料与非导磁材料、主磁通与漏磁通、磁路? 2.磁路欧姆定律 *（1）部分磁路 ?电路：R＝U／I ?磁路： *（2）全磁路 ? 3.磁阻 –比较电阻： ?4．磁导 ?5．磁路第一定律（节点定律） ?6．磁路第二定律（回路定律） ?7 磁路与电路的异同

电机学_(张广溢_郭前刚_着)_重庆大学出版社_课后答案_绪论及第1篇

绪 论 Δ0-1 电机和变压器的磁路常用什么材料制成，这类材料应具有哪些主要特性？ 0-2 在图0-3中，当给线圈N 1外加正弦电压u 1时，线圈N 1 和 N 2 中各感应什么性质的电动势？电动势的大小与哪些因素有关？ 0-3 感应电动势 =e dt d ψ -中的负号表示什么意思？ Δ0-4 试比较磁路和电路的相似点和不同点。 0-5 电机运行时，热量主要来源于哪些部分？为什么用温升而不直接用温度表示电机的发热程度？电机的温升与哪些因素有关？ 0-6 电机的额定值和电机的定额指的是什么？ 0-7 在图0-2中，已知磁力线l 的直径为10cm ，电流I 1 = 10A ，I 2 = 5A ， I 3 = 3A ，试求该磁力线上的平均磁场强度是多少？ ∨0-8 在图0-9所示的磁路中，线圈N 1、N 2中通入直流电流I 1、I 2，试问： （1） 电流方向如图所示时，该磁路上的 总磁 动势为多少？ （2） N 2中电流I 2反向，总磁动势又为 多少？ （3） 若在图中a 、b 处切开，形成一空气隙δ，总磁动势又为多少？ （4） 比较1、3两种情况下铁心中的B 、H 的 相对大小，及3中铁心和气隙中H 的相对大小？ 图0-9 习题0-8附图

解：1）22111N I N I F -= 2）22112N I N I F += 3）221113N I N I F F -==不变 4）由于31F F =，而31m m R R <<，所以31φφ>>，31B B >>， 31H H >>。 在3）中，δB B Fe =，由于0μμ>> Fe ，所以 0μμδδB H B H Fe Fe Fe =<<= ∨0-9 两根输电线在空间相距2m ，当两输电线通入的电流均为100A 时，求每根输电线单位长度上所受的电磁力为多少？并画出两线中电流同向及反向时两种情况下的受力方向。 解：由H B I R H 0,2.μπ==，得每根输电线单位长度上所受的电磁力 为 m N lI R I BlI f .102 2110010423270--=????===πππμ 当电流同向时，电磁力为吸力；当电流反向时，电磁力为斥力。如下图所示： ∨0-10 一个有铁心的线圈，线圈电阻为2Ω。将其接入110V 交流电源，测得输入功率为22W ，电流为1A ，试求铁心中的铁耗及输入端的功率因数。 解：w p p p cu Fe 2021222 =?-=-∑=

电机学习题集+答案

电 机 学 习 题 集 备注：作业时抄写题目，题与题之间空一行。 绪论和第一章：磁路 1-1：简述右手螺旋法则，左手定则和右手定则，以及电磁感应定律。 1-2：简述什么是磁路、磁动势、磁路的基尔霍夫第二定律。假定作用在某段磁路上的磁动势为HL ，该段磁路磁阻为Rm ，则通过该段磁路的磁通量是多少？ 1-3：电机中为什么要使用铁磁材料，直流磁路和交流磁路有什么区别？ 1-4：有一闭合磁路，由铁心和气隙组成。铁心截面积2 4109m S -?=，磁路平均长度m l 3.0=，铁心磁导率05000μμ=Fe ；气隙长度m 0005.0=δ，气隙截面积按1.1S 计算。套装在铁心上的励磁绕组500匝，问电流0.5A 时，磁路中磁通为多少？作用在铁心磁路和气隙上的磁动势分别为多少？70104-?=πμH/m 。 第二章：变压器 2-1：简述变压器的组成。变压器的最基本组成是什么？ 2-2：什么是变压器的额定容量、额定电压和额定电流？ 2-3：什么是变压器的主磁通？什么是变压器的漏磁通？主磁通的大小主要取决于哪些因素？ 2-4：单相变压器计算 1）一台单相变压器，S N =20000kVA,U 1N /U 2N =127kV/11kV ，50Hz ，高压侧开路，在低压侧施加额定电压并进行测量，测得电流45.5A ，损耗47kW ，不计环境温度影响，计算变压器归算到高压侧的激磁阻抗参数(实际值)。(k=11.5455,Rm=3026Ω,Xm=32083Ω) 2）上述变压器，低压侧短路，在高压侧施加一电压使电流达到额定电流，进行测量，测得电压9.24kV ，损耗129kW ，不计环境温度影响，计算变压器归算到高压侧的短路阻抗参数(实际值)。(I1N=157.48A,Rk= 5.202Ω,Xk=58.44Ω) 3）上述变压器，利用简化等效电路计算该变压器满负荷时的负载阻抗大小，额定功率因数cos φ=0.8（按负载电流滞后电源电压计算）。(Z 总=645.08Ω+j483.81Ω，Z L =639.8Ω+j425.4Ω) 2-5：什么是时钟表示法，组号表达了变压器的什么性能？说明联结组别Yd11的含义。 2-6：三相变压器，额定容量5000kV A ，额定电压10kV/6.3kV ，Yd 连接，计算 1）一、二次侧的额定电流；288.7A,458.2A 2）一、二次侧的额定相电压和额定相电流。5.774kV ，6.3kV ，288.7A,264.6 2-7：变压器的并联运行条件是什么？ 2-8：2-4中变压器，满负荷运行时，cos φ=0.8，利用简化等效电路，利用标幺值计算该变压器的电压调整率。(Zb=806.4Ω,4.86%) 第三章：直流电动机 3-1：简述直流电动机结构。什么是直流电动机的励磁方式？直流电动机有哪些励磁方式？ 3-2：什么是直流电动机的额定功率、额定电压和额定电流？ 3-3：什么是直流电动机的电枢反应，电枢反应对直流电动机什么性能有影响？

电机学-习题答案

绪 论 0.1 电机和变压器的磁路常用什么材料制成，这类材料应具有哪 些主要特性？ 答：电机和变压器的磁路常用导磁性能高的硅钢片叠压制成，磁 路的其它部分常采用导磁性能较高的钢板和铸铁制成。这类材料应具有导磁性能高、磁导率大、铁耗低的特征。 0.2在图0.3中，当给线圈1N 外加正弦电压1u 时，线圈1N 和2N 中各 感应什么性质的电动势？电动势的大小与哪些因素有关？ 答：当给线圈1N 外加正弦电压1u 时，线圈1N 中便有交变电流流过，产生相应的交变的磁动势，并建立起交变磁通，该磁通可分成同时交链线圈1N 、2N 的主磁通和只交链线圈1N 的漏磁通。这样，由主磁通分别在线圈1N 和2N 中感应产生交变电动势21,e e 。由漏磁通在线圈1N 中产生交变的σ1e 。电动势的大小分别和1N 、2N 的大小，电源的频率，交变磁通的大小有关。 0-3 感应电动势=e dt d ψ-中的负号表示什么意思？ 答： dt d e ψ-=是规定感应电动势的正方向与磁通的正方向符合右手螺旋关系时电磁感应定律的普遍表达式；当所有磁通与线圈全部匝数交链时，则电磁感应定律的数学描述可表示为dt d N e Φ -=；当磁路是线性 的，且磁场是由电流产生时，有L Li ,=ψ为常数，则可写成dt di L e -=。 0.4试比较磁路和电路的相似点和不同点。 答：磁路和电路的相似只是形式上的，与电路相比较，磁路有以 下特点： 1）电路中可以有电动势无电流，磁路中有磁动势必然有磁通； 2）电路中有电流就有功率损耗；而在恒定磁通下，磁路中无损耗 3）由于G 导约为G 绝的1020倍，而Fe μ仅为0μ的4310~10倍，故可认 为电流只在导体中流过，而磁路中除主磁通外还必须考虑漏磁通； 4）电路中电阻率ρ在一定温度下恒定不变，而由铁磁材料构成的 磁路中，磁导率μ随B 变化，即磁阻m R 随磁路饱和度增大而增大。 0.5电机运行时，热量主要来源于哪些部分？为什么用温升而不 直接用温度表示电机的发热程度？电机的温升与哪些因素有关？ 答：电机运行时，热量主要来源于各种损耗，如铁耗、铜耗、机

电机学复习提纲

《电机学》复习重点 各章习题为作业题（答案全部要求手写） 第一章绪论 本章介绍了有关磁场、磁路的基本概念，磁路的基本定律和电机电磁基本关系。 一、电机－能量转换装置，电机的用途广泛，种类很多，按照电机在应用中的能量转换职能来分，电机可以分为下列各类。 （1）将机械功率转换为电功率――发电机。 （2）将电功率转换为机械功率――电动机。 （3）将电功率转换为另一种形式的电功率，又可分为：①输出和输入有不同的电压――变压器；②输出与输入有不同的波形，如将交流变为直流――变流机；③输出与输入有不同的频率――变频机；④输出与输入有不同的相位――移相机。 （4）不以功率传递为主要职能，而在电气机械系统中起调节、放大和控制作用的各种控制电机。 按照所应用的电流种类，电机可以分为直流电机和交流电机。 电机还可以按原理和运动方式来分，同步速度决定于该电机的极数和频率，同步速度的确切意义将在后文说明。电机可分类如下。 （1）没有固定的同步速度――直流电机。 （2）静止设备――变压器。 （3）作为电动机运行时，速度永远较同步速度为小，作为发电机运行时，速度永远较同步速度为大――异步电机。 （4）速度等于同步速度――同步电机。 （5）速度可以在宽广范围内随意调节，可以从同步速度以下调至同步速度以上――交流换向器电机。 二、磁场、磁路 运动电荷（电流）的周围空间存在着一种特殊形态的物质，人们称之为磁场。在电机和变压器里，常把线圈套装在铁芯上，当线圈中流过电流，在线圈周围的空间就会形成磁场，如图1-1所示，其中铁芯由铁磁材料构成，导磁性能比空气好得多，磁通几乎全部在铁芯中流通，而在空气中只存在少量分散的磁通。所以在一般工程计算中，电机中的磁场常简化为磁路来处理。 三、磁感应强度（磁通密度）、磁通量

电机学综合习题

电机学综合习题

绪论 0—1．电机和变压器的磁路常采用什么材料制成，这种材料有那些主要特性？答：电机和变压器的磁路常采用硅钢片制成，它的导磁率高，损耗小，有饱和现象存在。 0—2．磁滞损耗和涡流损耗是什幺原因引起的？它们的大小与那些因素有关？答：磁滞损耗由于B交变时铁磁物质磁化不可逆，磁畴之间反复摩擦，消耗能量而产生的。它与交变频率f成正比，与磁密幅值B 的α次方成正比。涡流损耗是由于通过铁心 m 的磁通ф发生变化时，在铁心中产生感应电势，再由于这个感应电势引起电流（涡流）而产生的电损耗。它与交变频率f的平方和B 的平方成正比。 m 0—3．在图0—5中，当给线圈外加正弦电压u1时，线圈内为什么会感应出电势？当电流i1增加和减小时，分别算出感应电势的实际方向。答：在W1中 外加u1时在W1中产生交变电流i1，i1在W1中产生交变磁通ф，ф通过W2在W2中和W1中均产生感应电势е2和e1，当i1增加时e1从b到a，е2从d 到c，当i1减少时e1从a到b，е2从c 到d。

0—4．变压器电势、运动电势（速率电势）、自感电势 和互感电势产生的原因有什么不同？其大小与那些因素有关？答：在线圈中，由于线圈交链的磁链（线圈与磁势相对静止）发生变化而产生的电势就叫变压器电势。它与通过线圈的磁通的变化率成正比，与自身的匝数成正比。由于导体与磁场发生相对运动切割磁力线而产生的感应电势叫做运动电势，它与切割磁力线的导体长度、磁强、切割速度有关。由线圈自身的磁场与本身相交链的磁通发生改变而在本线圈内产生的感应电势叫自感电势，它与L有关。互感电势是由相邻线圈中，由一个线圈引起的磁通变化，使邻近线圈中的磁通发生变化而引起的其它线圈中的感应电势。它与两线圈的匝数、相隔距离、磁通（互感磁通）变化率等有关。0—5．自感系数的大小与那些因素有关？有两个匝数相等的线圈，一个绕在闭合铁心上，一个绕在木质材料上，哪一个的自感系数大？哪一个的自感系数是常数？哪一个是变数？随什么因素变化？答：因为L＝ψ/i＝wФ/i＝Ф/F＝/R m ，从上式可以 推出L与成正比，与磁阻R m 成反比。又因两线圈W 相同，铁的R m 远小于木的R m ，所以铁质上绕组的自 感系数大，另一个小。因木质是线性的，R m 不变， 铁的R m 要变，所以木质上绕组L为常数，铁质上绕组L为变数。铁为变数是因为当H改变时μ变化而

电机学详解教案

绪论 一、电机在国民经济中的作用 电能是现代主要的能源，而电机是与电能的生产、传输和使用紧密相关的能量转换装置，它不仅是工业、农业、交通运输业、国防工业、IT技术产业的重要设备，而且在日常生活中的应用也越来越广泛。 人类早期使用的原动力是畜力、水力和风力，后来发明了蒸汽机、柴油机、汽油机，十九世纪发明了电动机，由于电动机有以下优点 （1）电机的效率高，运行经济； （2）电能的传输和分配比较方便； （3）电能容易控制。 所以电动机的应用越来越广泛，现在绝大部分生产机械都采用电动机进行拖动，即用电动机作为原动机。 让电机运转需要电能，电能主要来自发电机，为了经济的传输和分配电能需要变压器，另外随着自动化程度的不断提高，自动控制技术得到空前的发展，出现了各种各样的控制奠基，此外在文教、医疗卫生、信息产业及日常生活中奠基的应用将会愈加广泛。 二、电机的主要类型 电机的型式和种类很多，但其工作原理都是基于电磁感应定律和电磁力定律，电机的分类方法很多，按功能进行分类，可分为： （1）发电机将电能转换为机械能 （2）电动机将机械能转换为电能 （3）变压器将电能变换为不同等级的电能 （4）控制电机作为控制系统中的元件 三、我国电机工业发展概况 解放前电机工业极端落后，仅几个城市有电机制造厂。解放后电机工业发展很快第一个五年计划结束时，年产量和单机容量都较解放前提高了几十倍。改革开放以来我国电机工业在引进、吸收和消化国外先进技术的基础上对原有电机进行了优化设计，使电机性能大大提高，并相继研制和开发了多种新系列电机，不仅满足了国内生产需要，而且向国外出口。目前我国已开发制成125个系列，900多个品种，几千种规格的各种电机。 电机工业发展趋势是电子与电机工业结合，开展新原理、新结构、新材料电机的研制工作。 第一章：磁路 主要内容：磁路基本定理，铁磁材料的特性及交。直流磁路。 1-1磁路的基本定理 本节介绍磁路的基本定律及磁路计算。 一．磁路的概念 在工程上为了得到较强的磁场，广泛的利用了铁磁物质，在电机，变压器等设备中

电机学学习笔记

. 电机学学习笔记 一、绪论 电机：指应用电磁感应作用而运行的机械，用于电能的转换与不同形式电能之间的变换电机按照功能的分类：有电动机，发电机，变压器与控制电机 按照结构特点分类：有变压器与旋转电机，旋转电机分为交流电机与直流电机，交流电机分为同步电机与异步电机 磁路欧姆定律、磁路基尔霍夫第一定律（KCL）、磁路基尔霍夫第二定律（kvl）, 安培环路定律、电磁感应定律

磁动势：就是所有电流产生磁场，公式为F=Ni ! 磁位降：就是在安培换路定律中的Hl，也等于在这段磁路里面的磁阻乘于磁通，也就是抵消掉磁动势的东西 磁路中的损耗为铁耗，铁耗包括滞磁损耗和涡流损耗 二、变压器 变压器：实现相同频率的交流电能之间的转换 几种绕组的分类：高压绕组，低压绕组；一次绕组，二次绕组 变压器按照绕组数目分类：双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器： 按照冷却方式分类：油浸式变压器、干式变压器 按照铁芯结构分类：心式变压器、壳式变压器 变压器的基本构成：1、必须有电路部分跟磁路部分；2、绕组套在铁芯上，构成器身（变压器的核心部分） 变压器的额定值： 额定容量SN：输出视在功率的保证值，规定一次二次绕组的视在功率相同 一次绕组额定电压U1N：正常运行时一次绕组应该加的电压的有效值 二次绕组额定电压U2N：一次绕组加额定电压时二次绕组空载时的输出电压有效值一次、二次绕组额定电流I1N、I2N：正常运行时一二次绕组能够承担的电流的有效值，可以通过额定容量来计算 】 额定负载：就是当二次绕组电流I2达到其额定值I2N时的负载，也成为满载 单向变压器的额定容量计算：就是拿该相的电压乘以该相的电流（额定值） 三相变压器的额定容量计算：要注意，这里给出的额定电压都是线电压，因此虽然三相变压器的额定容量就是三个相的容量加起来，但是每个相的容量的计算中已经用到了线电压除以根号三，所以总的是线电压乘以线电流乘以根号三： 参考方向的问题：考虑电路中电压、电动势、电流、磁通的参考方向。 一次绕组的电压电流参考方向：按照电动机惯例，呈现负载特性