电机学

电机是依据电磁感应定律和电磁力定律，由电路和磁路构成的能实现机电能量转换或信号传递与转换的装置。如发电机、电动机和变压器等。

直流电机主要由定子、转子、换向装置和碳刷等部分构成。直流电机的额定值:
1.额定功率(输出功率)： P_N 单位：W或kW
2.额定电压： U_N 单位：V
3.额定电流： I_N 单位：A
4.额定励磁电压： U_fN 单位：V
5.额定励磁电流： I_fN 单位：A
6.额定转速： n_N 单位：r/min
7.额定效率： η_N
8.额定转矩： T_N 单位：N.m
发电机额定功率：P_N = U_NI_N 为输出电功率
电动机额定功率：P_N = U_NI_Nη_N 为输出机械功率
直流电机电枢绕组的特点：
1.电枢绕组是无头无尾的闭合绕组
2.电枢绕组至少有2条并联支路

电枢感生电动势：E = C_EΦn
电磁转矩：T_em = C_TΦI_a
C_E = ，C_T =
Φ ---每极磁通量(Wb)
p ---电机极对数
α ---电枢绕组并联支路对数
N_a ---电枢总导体数
n ---电机转速(r/min)
I_a ---电枢总电流
C_E ---电动势常数，与电机结构有关
C_T ---转矩常数，又称电机常数，与电机结构有关

变压器是一种静止的电气设备，它利用电磁感应原理将一种交流电压的电能转换成同频率的另一种交流电压的电能。变压器可按用途、绕组数目等方式分类，按用途可分为电力变压器、互感器、特殊用途变压器；按绕组数目可分为双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压器。变压器的基本结构可分为：铁心、绕组、油箱、套管。铁心是变压器的磁路，分为心柱和铁轭两部分；绕组是变压器的电路部分。
一次侧主磁通产生的感应电势有效值：
E₁ = = = =
变压器变比：k = N₁/N₂ 即一次侧与二次侧绕组匝数之比。
铁耗计算(P_Fe)：P_Fe = 注意1＜β＜2
变压器空载时等效电路图如下：

IMG_20220528_103747[1].jpg
变压器负载时二次侧电压电流阻抗折算后T型等效电路如下： IMG_20220528_111803[1].jpg
对于电力变压器，因一次侧绕组分压很小，可将励磁之路前移与电源并联得到如下Γ型等效电路： IMG_20220528_114307[1].jpg
对于电力变压器在满载及负载电流较大时，可近似认为I₀=0，将励磁支路断开，等效电路进一步简化为如下图： IMG_20220528_122025[1].jpg
变压器空载实验在低压侧加电(依据U_N)测试用于求解变比k、励磁阻抗Z_m、励磁电阻R_m、空载电流I₀及空载损耗P₀(即铁耗)；短路实验在高压侧加电(依据I_N)测试用于求解负载损耗P_k(即铜耗)、短路阻抗Z_k。
标幺值：在电力工程计算中，电压、电流、阻抗、功率等通常不用它们的实际值表示，而用其实际值与某一选定的同单位的基值之比来表示。此比值称为该物理量的标幺值或相对值，并且在该物理量符号右上角加*号表示其为标幺值。对于三相变压器，一般取额定相电压作为电压基值，取额定相电流作为电流基值。如 IMG_20220528_190447[1].jpg