电机学总复习课件.ppt
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- 电机 复习 课件
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1、2014.62n细读教材细读教材n在理解的基础上,重点掌握基本概念、在理解的基础上,重点掌握基本概念、基本原理和基本方法基本原理和基本方法n掌握布置的作业掌握布置的作业n掌握讲过的补充题掌握讲过的补充题n查阅一些电机学习题解参考书查阅一些电机学习题解参考书n积极参加考前答疑积极参加考前答疑3n磁路磁路n变压器变压器n直流电机直流电机n交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题n感应电机感应电机n同步电机同步电机4磁磁 路路n磁路的基本定律磁路的基本定律n磁化曲线磁化曲线n铁磁材料及其特性铁磁材料及其特性n直流磁路计算直流磁路计算5(一)磁路基本定律(一)磁路基本定律全电流定律:全电流定律:3
2、21IIIl dHl dll磁路的欧姆定律:磁路的欧姆定律:mFR 磁路基氏第二定律:磁路基氏第二定律:mFNIHlR6磁路与电路的比较磁路与电路的比较磁路磁路电路电路磁通磁通 电流电流 i 磁动势磁动势 F 电动势电动势 e 磁阻磁阻 Rm 电阻电阻 R 磁压降磁压降 Hl 电压降电压降 u 磁导磁导 m 电导电导 G 欧姆定律欧姆定律 =F/Rm欧姆定律欧姆定律 i=u/R 基氏第一定律基氏第一定律 =0 基氏第一定律基氏第一定律 i=0 基氏第二定律基氏第二定律 F=Hl=R 基氏第二定律基氏第二定律 e=u=iR 7(二)磁化曲线(二)磁化曲线0BH 随着电流增加:随着电流增加:H会增
3、加,会增加,饱和程度增加,饱和程度增加,Fe减小;减小;Rm增大;增大;导磁性能降低。导磁性能降低。8软磁材料软磁材料特点:特点:磁滞回线窄、剩磁和矫顽力都很小。磁滞回线窄、剩磁和矫顽力都很小。硬磁材料硬磁材料特点:特点:磁滞回线宽、剩磁和矫顽力都很大。磁滞回线宽、剩磁和矫顽力都很大。(三)铁磁材料(三)铁磁材料9铁心损耗铁心损耗磁滞损耗:磁滞损耗:hnhmpfVHdBCfB V 涡流损耗:涡流损耗:VBfCpmee222铁心损耗:铁心损耗:GBfCpppmFeehFe23.110(四)直流磁路计算(四)直流磁路计算掌握课后习题及课件例题。掌握课后习题及课件例题。11变变 压压 器器n变压器工
4、作原理及额定值变压器工作原理及额定值n空载及负载运行电磁过程空载及负载运行电磁过程n等效电路及参数计算等效电路及参数计算n三相变压器三相变压器n标幺值计算标幺值计算n变压器运行特性变压器运行特性1.理解变压器的工作原理和额定值含义;理解变压器的工作原理和额定值含义;2.掌握变压器空载和负载运行的电磁过程,掌握变压器空载和负载运行的电磁过程,感应主电动势和漏电动势的含义和表达式;感应主电动势和漏电动势的含义和表达式;电抗的一般表达式以及与参数关系;电抗的一般表达式以及与参数关系;u变压器工作原理及额定值变压器工作原理及额定值u空载及负载运行电磁过程空载及负载运行电磁过程13(一)变压器工作原理(
5、一)变压器工作原理 变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的两个绕组。两绕组只有磁耦合没电联系。在一两个绕组。两绕组只有磁耦合没电联系。在一次绕组中加上交变电压,产生交链一、二次绕次绕组中加上交变电压,产生交链一、二次绕组的交变磁通,在两绕组中分别感应电动势。组的交变磁通,在两绕组中分别感应电动势。1u1e2e2u1i2i1U2U1u2uLZ只要只要一、二一、二次绕组的匝次绕组的匝数不同数不同,就,就能达到改变能达到改变压的目的。压的目的。14一次和二次电压关系:一次和二次电压关系:12211ININk2LLZkZ一次和二次电流关系:一次和二次电流关系:一次和二
6、次阻抗关系:一次和二次阻抗关系:一次和二次功率关系:一次和二次功率关系:121PP111222ueNkueN15变压器的额定值NNNNNNNNNNIUIUSIUIUS2211221133三相:单相:NNNNNIUIUS221133NNNNIIUU3ABCZXYNNNNIIUU3ABCXYZ16(二)空载与负载电磁过程(二)空载与负载电磁过程空载运行空载运行10RI1U0I100NIF1E011E2E17负载运行负载运行11IR11E22IR22E1U1I2I2U111INF222INF1EFmm18主磁通主磁通有效值有效值mfNjE1144.4相相 量量114.44mEfN相位超前相位超前E1
7、漏磁通漏磁通1111122222Ej LIjXIEj LIjXI 19励磁方程励磁方程1()mmmmmEI ZIrjxZm:变压器的激磁阻抗:变压器的激磁阻抗rm:变压器的激磁电阻,反映的是铁耗:变压器的激磁电阻,反映的是铁耗xm:变压器的激磁电抗,反映的是主电抗变压器的激磁电抗,反映的是主电抗2021211221112222222211111111/NNkEkEINININZIjXRIEUZIUjXRIEEZIEjXRIUmmmmmm,数学模型数学模型基本方程式基本方程式3.3.理解折算的原则和方法,各个物理量折算的关理解折算的原则和方法,各个物理量折算的关系以及折算后变压器方程组。系以及折
8、算后变压器方程组。4.4.掌握掌握变压器变压器T T等效电路等效电路和和简化等效电路图简化等效电路图。5.熟练掌握变压器空载实验和短路实验的原理及熟练掌握变压器空载实验和短路实验的原理及其其参数的计算方法参数的计算方法。等效电路及参数计算等效电路及参数计算22绕组归算绕组归算 目的:目的:-原来的电路复杂,原来的电路复杂,想办法去掉变压器想办法去掉变压器 纯电路问题纯电路问题 方法:方法:-线形变换线形变换 -用一个假想的和原方匝数用一个假想的和原方匝数N1相同的绕组相同的绕组N2代替代替N2 原则:原则:-电磁本质不变电磁本质不变 -磁势,磁通,功率磁势,磁通,功率(三)等效电路及参数计算(
9、三)等效电路及参数计算23归算值归算值实际值实际值2222222221ZkZIkIUkUEkE二次绕组归算公式二次绕组归算公式24等效电路等效电路T T型等效电路:型等效电路:近似等效电路近似等效电路25简化等效电路简化等效电路其中其中sssssjXRZXXXRRR2121分别为短路电阻、短路分别为短路电阻、短路电抗和短路阻抗。电抗和短路阻抗。26参数的测定参数的测定(1)开路试验)开路试验n试验目的试验目的确定变比确定变比k、励磁阻抗、励磁阻抗Zm等参数。等参数。n试验方法试验方法低压侧加电压,高压侧开路。低压侧加电压,高压侧开路。2710I20U10p10U参数计算12UkU变压器的变比:
10、变压器的变比:励磁阻抗:励磁阻抗:1010IUzm励磁电阻励磁电阻:2mIpr1010励磁电抗励磁电抗2m2mmrzx281 1)空载电流和空载功率必须是)空载电流和空载功率必须是额定电压额定电压时的值,时的值,并以此求取励并以此求取励磁参数;磁参数;2 2)若实验在)若实验在低压侧低压侧进行,需把励磁阻抗参进行,需把励磁阻抗参数标在数标在高压侧高压侧的等效电路中时,须的等效电路中时,须折算折算;3 3)对)对三相三相变压器,各公式中的电压、电流和变压器,各公式中的电压、电流和功率均为功率均为相值相值;几点说明:几点说明:29(2)短路试验短路试验n试验目的试验目的确定短路阻抗确定短路阻抗Zk
11、 等参数。等参数。n试验方法试验方法高压侧加电压,低压侧短路。高压侧加电压,低压侧短路。30参数计算短路阻抗:短路阻抗:短路电阻短路电阻:短路电抗:短路电抗:kIkpkUkkkUZI2kKPRIk22XkkkZR1212kRRR1212kXXX31几点说明几点说明:1 1)温度折算:电阻应换算到基准工)温度折算:电阻应换算到基准工作温度作温度时时(75)的数值。的数值。3 3)对三相变压器,各公式中的电压、对三相变压器,各公式中的电压、电流和功率均为相值;电流和功率均为相值;2 2)若要把参数标注在低压侧,须折算;)若要把参数标注在低压侧,须折算;HZKVKVUUKVASNNN50,11/12
12、7,2000021C15一台单相变压器,在 时开路和短路试验数据如下【例题例题 2-1】试验名称电压电流功率备注开路试验11KV45.5A47KW电压加在低压侧短路试验9.24KV 157.5A129KW电压加在高压侧试求:(1)归算到高压侧时激磁阻抗和等效漏阻抗的值(2)已知设21)175(,9.3XXRC,画出T形等效电路。解 一次和二次绕组的额定电流为AAUSINNN7.1571272000011AAUSINNN2.1818112000022 电压比 55.111112721NNUUk1.归算到高压侧时的激磁阻抗和等效漏阻抗322575.45101155.11322022(2)()(低压
13、)IUkZkZmm30285.45104755.11232220202(2)()(低压)IPkRkRmm321103028322572222mmmRZX 7.585.157924011KKKIUZ 2.55.1571012923211KKKIPR5.582.57.582222KKKRZX换算到C7545.6155.234755.2342.5)75(CKR9.585.5845.62222)75()75(KCKCKXRZ9.3)75(1R55.2)75(1)75()75(2RRRK25.292121KXXX(2)T形等效电路图如图2-15所示,图中 求折算至高压侧的求折算至高压侧的|Zm|、Rm、
14、Xm 和和|ZS|、RS、XS。一台三相变压器,一台三相变压器,SN=1 000 kVA,U1N/U2N=10 000/231 V,I1N/I2N=43.3/1 874 A。Y,d 联结。联结。室温为室温为 20o C,绕组为铜线,试验数据如下表:,绕组为铜线,试验数据如下表:试试 验验 线电压线电压/V 线电流线电流/A 功率功率/W 备备 注注 空载试验空载试验 231/10 000 103.8 3 800 电压加在低压侧电压加在低压侧 短路试验短路试验 440 43.3 10 900 电压加在高压侧电压加在高压侧【例题例题 2-2】=3.83 Xm=|Zm|2Rm2 U20U1N k=1
15、0 000/3 231=25 折算至高压侧折算至高压侧 Zm=2523.85 =2 406 Rm=2520.35 =219 Xm=2523.83 =2 394|Zm|=U1 I0=3.85 231 103.8/3 Rm=P0/3 I02=0.35 3 800/3(103.8/3)2 解:解:(1)由空载试验求得由空载试验求得XS=|ZS|2RS2 =5.54 折算至折算至75 RS=1.94 =2.36 234.5+75 234.5+20XS=5.54|ZS|=RS2XS2 =6.022|ZS|=US ISRS=PS/3 IS2=1.94 10 900/3 43.32=5.87 440/3 4
16、3.3(2)由短路试验求得由短路试验求得38(四)三相变压器(四)三相变压器n联结组:联结法(联结方式)联结组:联结法(联结方式)+联结组联结组号号q联结法联结法 q联结组号联结组号:表示高、低绕组线电动势:表示高、低绕组线电动势之间相位差之间相位差掌握变压器联结组号判断。掌握变压器联结组号判断。39物理电路物理电路 向量图向量图 等效电路等效电路物理电路物理电路 向量图向量图 等效电路等效电路规律规律高低压两绕组的同名端同标记,高低压两绕组的同名端同标记,EAEA与与EaEa同相位同相位高低压两绕组的同名端异标记,高低压两绕组的同名端异标记,EAEA与与EaEa反相位反相位40联接组的时钟表
17、示联接组的时钟表示 高压电势看做时钟的高压电势看做时钟的长针长针固定指向时钟固定指向时钟12点(或点(或0点)点)低压电势看做时钟的短低压电势看做时钟的短针针代表低压电势的短针代表低压电势的短针所指的时数作为绕组的组号所指的时数作为绕组的组号41v1)1)由联结图确定联结方式由联结图确定联结方式 v2)2)在联结图上标出同名端,相电压方向。在联结图上标出同名端,相电压方向。v3)3)判断同一相的相电压相位,画出高、低判断同一相的相电压相位,画出高、低压绕组的线电压三角形,并将两个三角形压绕组的线电压三角形,并将两个三角形重心重合。重心重合。v4)4)根据高、低压绕组线电压三角重心重合根据高、低
18、压绕组线电压三角重心重合后的对应中性线位置,确定联结组号。后的对应中性线位置,确定联结组号。三相变压器联结组判断方法三相变压器联结组判断方法42vvYyYy联结方式联结方式,只能得到,只能得到偶数偶数的联结组别。的联结组别。即即:Yy0:Yy0、Yy2Yy2、Yy4Yy4、Yy6Yy6、Yy8Yy8、Yy10Yy10vvYdYd或或DyDy联结方式,只能得到联结方式,只能得到奇数奇数的联结组的联结组别。即别。即:Yd:Yd或或Dy Dy(1 1、3 3、5 5、7 7、9 9、11)11)结论:结论:43练习1ABCXYZabcxyzUABUABUAUBUCUaUcUb答案:答案:Yy644a
19、bcxyzABCXYZUabUaUcUbUABUAUBUC练习2答案:答案:Yd545答案:答案:Y,d7练习346定义:定义:基值的选取:取各物理量基值的选取:取各物理量的额定值。的额定值。基值实际值标幺值相对值相对值(五)标幺值及其计算(五)标幺值及其计算47基值的选取基值的选取基值基值一次测一次测二次侧二次侧电压电压U1bU1NU2bU2N电流电流I1bI1NI2bI2NNNNNIIIUUUIIIUUU22*222*211*111*1,48基值的选取基值的选取NNbNNbIUZIUZ222111二次侧:一次侧:NNbNNbUIZZZZUIZZZZ22222*211111*1NNbNNbU
20、IRZRRUIRZRR22222*211111*1NNbNNbUIXZXXUIXZXX22222*211111*149标幺值优点标幺值优点3 3、折算前、后的标幺值相等。、折算前、后的标幺值相等。1 1、额定值的标幺值为、额定值的标幺值为1 1。2 2、百分值百分值=标幺值标幺值100%100%;4 4、线值的标幺值、线值的标幺值=相值的标幺值;相值的标幺值;单相值的标幺值单相值的标幺值=三相值的标幺值;三相值的标幺值;*2122222*2/IIIkIkIIIINNN505 5、某些意义不同的物理量标幺值相等、某些意义不同的物理量标幺值相等.kkrkxUUU1krNkUIR1kxNkUIX*1
21、1NkkkkNNIZZUZUZ例如例如*kxkUR*krkUR*kkUZ【例题例题】一台一台三相变压器,三相变压器,Y Y,d d联结,联结,当外施额定电压时,变压器的空载损耗耗当外施额定电压时,变压器的空载损耗耗 空载电流为额定电流的空载电流为额定电流的5%5%。当短路电流为额定电流时,。当短路电流为额定电流时,短路损耗短路损耗 (已换算到(已换算到7575度时的值),短路电度时的值),短路电压为额定电压的压为额定电压的5.5%5.5%。试求归算到高压侧的激磁阻抗和。试求归算到高压侧的激磁阻抗和漏阻抗的实际值和标幺值漏阻抗的实际值和标幺值.kVkVUUkVASNNN3.6/10/,10002
22、1kwp9.40kwpk15 解解:(1)(1)激磁阻抗和漏阻抗标幺值激磁阻抗和漏阻抗标幺值:053.0)015.0()055.0(015.0100015055.09.1996.12096.1)05.0(10009.42005.01222*)75(2*)75(2*)75(*)75(*222*2*2*10*10*10*1*0000kkkkkkkkkkkmmmmmRZXpIpRUIUZRZXIpRIUZ 归算到高压侧时激磁阻抗和漏阻抗的实际值归算到高压侧时激磁阻抗和漏阻抗的实际值高压侧的额定电流高压侧的额定电流 和阻抗基值和阻抗基值 为为:NI1bZ110074.5731010374.571031
23、0003311111NNbNNNIUZAAUSI于是归算到高压侧时各阻抗的实际值于是归算到高压侧时各阻抗的实际值:5.5100055.01991009.1919610096.12000100201*1*1*1*bkkbmmbmmbmmZZZZXXZRRZZZ 3.5100053.05.1100015.01*1*)75()75(00bkkbkkZXXZRR 55变压器的运行特性变压器的运行特性6.理解变压器电压调整率的含义、掌握两理解变压器电压调整率的含义、掌握两个表达式以及负载大小性质对电压调整率个表达式以及负载大小性质对电压调整率的影响。的影响。7.掌握变压器的损耗含义和效率表达式,掌握变压
24、器的损耗含义和效率表达式,理解效率最大值的含义。理解效率最大值的含义。56(六)变压器的运行特性(六)变压器的运行特性运行特性:运行特性:(1 1)外特性()外特性(2 2)效率)效率外特性外特性v定义:定义:当一次侧电源电压和负载功率因素当一次侧电源电压和负载功率因素等于常数时,二次侧端电压随负载电流变等于常数时,二次侧端电压随负载电流变化的规律。化的规律。1222()cosUCUf IC57v二次侧端电压不仅与负载电流大小有关,二次侧端电压不仅与负载电流大小有关,还与负载性质有关。还与负载性质有关。U2 I2 O U2Ncos2=1(电阻性电阻性)cos2=0.8(电感性电感性)cos2=
25、0.8(电容性电容性)I2N U2外特性一般用外特性一般用电压调整率电压调整率来表示。来表示。58电压调整率2021221100%100%NNNUUUUuUU 定义定义 时为时为额定电压调整率额定电压调整率u u*21I 59电压调整率1.与负载的与负载的大小大小有关;有关;2.与变压器的与变压器的内部参数内部参数有关;有关;3.与负载的与负载的性质性质有关。有关。感性负载感性负载2220,cos0,sin0,0u 必然阻性负载阻性负载*22220,cos1,sin0,0ku I R 容性负载容性负载2220,cos0,sin0,0u 可能60效率效率可变损耗等于不可变损耗等于不变损耗时,效率
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