電気工学における 45 の主要な概念と原則: 変圧器から電気モーターまで

導入

電気工学分野の主要な概念と原則を包括的に探求するこのページへようこそ。この記事は、現代世界を動かす 2 つの重要なコンポーネントである変圧器とモーターの魅力的な世界を深く掘り下げることを目的としています。

理解を深めたい電気工学の学生であっても、知識を新たにしたい熟練の専門家であっても、あるいはこれらのデバイスがどのように機能するかを学ぶことに強い関心を持つ単なる愛好家であっても、この記事はあなたのためのものです。

単相変圧器、DC モーター、非同期モーター、同期発電機などの複雑な構造を見ていきます。各セクションは、複雑な原理を分かりやすい方法で説明するために注意深く作成されており、電気工学の世界をより親しみやすいものにしています。

さらに、この記事は、電気工学分野の高度な製造能力で知られる中国の専門メーカーから高品質の電気モーターを調達しようとしている人にとってのガイドとしても役立ちます。

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電気工学における 45 の主要な概念と原則

1. 単相変圧器の無負荷時の電流は主磁束と同位相ではなく、鉄損電流の存在により位相角差αFeが生じます。無負荷電流は大きな 3 次高調波を含むためピーク波形となります。
2. DC モーターの電機子巻線にも交流電流が流れます。ただし、励磁巻線には直流電流が流れます。 DCモータの励磁方式には、個別励磁、並列励磁、直列励磁、複合励磁があります。
3. DC モーターの逆起電力の式は E =CE F n です。電磁トルクの式は Tem =CTFI です。
4. DC モーターの並列分岐の数は常にペアになります。ただし、AC 巻線の並列分岐の数は必ずしも同じではありません。
5. DC モーターでは、単層巻線の要素が互いに積み重ねられる形で直列に接続されます。単波巻線であっても単層巻線であっても、整流子はすべての要素を直列に接続して単一の閉ループを形成します。
6. 非同期モーターの回転子電流は電磁誘導によって生成されるため、非同期モーターは誘導モーターとも呼ばれます。

1. 非同期モーターが電圧を下げて始動すると、始動トルクが減少し、始動トルクと巻線の始動電流の 2 乗が比例して減少します。
2. 一次側電圧の振幅と周波数が一定の場合、トランスコアの飽和度は基本的に変化せず、励磁リアクタンスも基本的に変化しません。
3. 同期発電機の短絡特性は直線です。三相対称短絡が発生すると、磁気回路は不飽和になります。三相対称定常状態短絡中、短絡回路は純粋な消磁直軸コンポーネントです。
4. 同期モーターの励磁巻線の電流は直流です。励磁方式には主に励磁発電機励磁、静的整流器励磁、回転整流器励磁などが含まれます。
5. 三相合成起磁力には偶数高調波はありません。対称三相巻線に対称三相電流を流す場合、その合成起磁力には 3 の倍数の磁気高調波は存在しません。

1. 三相変圧器は通常、片側がデルタ形に接続されるか、片側が中央で接地されることが望まれます。三相変圧器の巻線接続には 3 次高調波電流の経路が必要なためです。
2. 対称三相巻線に対称三相電流を流すと、その合成起磁力の 5 次高調波が反転します。 7 次高調波は前方です。
3. 直列励磁 DC モーターの機械的特性は比較的柔らかいです。他励式 DC モーターの機械的特性は比較的硬いです。
4. 変圧器の短絡テストでは、変圧器巻線の漏れインピーダンスを測定できます。一方、無負荷試験では巻線の励磁インピーダンス パラメータを測定できます。
5. 変圧器の変圧比は、一次巻線と二次巻線の巻数比に等しくなります。単相変圧器の変圧比は、1次側と2次側の定格電圧の比で表すこともできます。
6. 通常励磁されている場合、同期発電機の力率は 1 に等しくなります。出力有効電力を変化させずに維持し、励磁電流が通常の励磁よりも小さい (過少励磁) 場合、直軸電機子反作用の性質は磁化です。出力有効電力を変化させずに、励磁電流が通常の励磁よりも大きい場合 (過励磁)、直軸電機子反作用の性質は減磁です。

1. DCモータでは固定子鉄心磁界は基本的に変化しないため、鉄損は主に回転子鉄心（電機子鉄心）に存在します。
2. DC モーターでは、第 1 ピッチ y1 は要素の第 1 側と第 2 側の間のスロットの数に等しい。合成ピッチ y は、直列に接続された 2 つの要素の上部要素エッジ間のスロットの数に等しくなります。
3. DC モーターでは、飽和を考慮しない場合、軸交差電機子反力の特性はゼロ磁界の位置をオフセットしますが、1 極あたりの磁束は変化しません。ブラシが幾何学的中立線上にある場合、アーマチュアの反作用は横磁性になります。
4. DC モーターにおいて、外部 DC 電力を内部 AC 電力に変換するコンポーネントは整流子です。整流子の機能は、DC を AC (またはその逆) に変換することです。
5. 同期電動機では、固定子巻線の鎖交励磁の磁束F0が最大値のときに逆起電力E0が最小値となり、F0がゼロになるとE0が最大値となり、F0とE0の位相関係は次のようになります。 F0 は E0 を 90° リードします。また、E0 と F0 の関係は、E0 = 4.44 f N kN1F0 と表されます。
6. モーターでは、漏れ磁束は巻線自体にのみ鎖交する磁束を指し、それによって発生する逆起電力は、多くの場合、漏れリアクタンスの低下 (または負性リアクタンスの低下) に相当します。

1. のローター 非同期モーター かご型ローターと巻線ローターの2種類があります。
2. 非同期モーターのスリップ率 s は、同期速度とローター速度の差の同期速度に対する比率として定義されます。非同期モーターがモーター状態で動作する場合、そのスリップ率 s の範囲は 1 です。>s>0。
3. 非同期モータの電磁トルク Tem とスリップ率 s の関係を表す Tem-s 曲線には、開始点 (s = 1)、最大電磁トルク点 (s=sm)、および同期点 (s=0)。非同期電動機の回転子抵抗が変化すると、その最大電磁トルク Tem と滑り率 sm の特性は、大きさは変わらず、s の位置が変化します。
4. 非同期モーターは、励起のためにグリッドから遅れ性質の無効電力を吸収する必要があります。
5. コイル群に交流電流を流すと、その起磁力は時間の変化とともに脈動する性質を持ちます。単一のコイルには交流電流が流れ、その起磁力も時間の変化とともに脈動する性質を持っています。
6. 同期発電機が系統に接続されている場合、その三相端子電圧は、周波数、振幅、波形、相順序 (および位相) が系統の三相電圧と同じである必要があります。

1. 同期電動機の回転子には突極型と円筒型の2種類があります。
2. かご形回転子の等価相数はそのスロット番号に等しく、1相当たりの等価巻数は1/2となります。
3. 対称三相交流巻線の場合、対称三相交流電流を流すと、その基本波合成起磁力は円形の回転起磁力となり、その回転方向は進相巻線軸から遅相軸へ、そして次の遅相軸へ。
4. 三相変圧器の三相巻線には、スター型とデルタ型の 2 つの接続方法があります。磁気回路にはコアタイプとシェルタイプの2つの構造があります。
5. 三相変圧器の 6 つの奇数接続グループ番号は 1、3、5、7、9、11 です。また、6 つの偶数接続グループ番号は 0、2、4、6、8、10 です。
6. AC 巻線では、各相の極ごとのスロット数 q =q = Z/2p/m (スロット数を Z、極対の数を p、相の数を m と仮定します)。 AC 巻線では、120° 位相帯域と 60° 位相帯域の両方が使用されます。 60°位相帯の基本波巻係数と逆起電力は高くなります。

1. 対称コンポーネント法は、変圧器や同期モーターの非対称動作を解析するために使用できます。その適用の前提は、システムが線形であるため、重ね合わせの原理を適用して、非対称三相電気システムを正相、負相、零相および他の 3 つのグループの対称三相システムに分解できます。
2. 短ピッチ係数の計算式はky1 = sin(p/2×y1/t)であり、その物理的意味は、比較した逆起電力(または起磁力)に対して短ピッチによって与えられる割引(または低減係数)です。ピッチ全体で。分配係数の計算式は kq1 = sin(qa1 /2 ) / q / sin(a1 / 2) であり、その物理的意味は、逆起電力 (または起磁力) に対する逆起電力 (または起磁力) の減少 (または割引) 係数です。 q個のコイルが電気角a1ずつ異なる集中状態。
3. 変流器は電流を測定するために使用され、二次側をオープンにすることはできません。変圧器は電圧を測定するために使用され、二次側を短絡することはできません。
4. モーターは、機械エネルギーを電気エネルギーに変換 (またはその逆)、またはある AC 電圧レベルを別の AC 電圧レベルに変換するデバイスです。エネルギー変換の観点から、モーターは変圧器、モーター、発電機の 3 つのカテゴリに分類できます。
5. スロットピッチ電気角ａ１の計算式は、ａ１＝ｐ×３６０°／Ｚとなる。スロットピッチ電気角ａ１はスロットピッチ機械角ａｍのｐ倍であることがわかる。
6. 変圧器巻線変換の原理は、変換の前後で巻線の起磁力が変化しないこと、および巻線の有効電力と無効電力が変化しないことを確認することです。

1. 変圧器の効率の特徴は、変動損失が一定損失に等しいときに到達する最大値があることです。
2. 変圧器の無負荷試験は通常、低圧側に電圧を印加して測定します。変圧器の短絡試験は通常、高圧側に電圧を印加して測定します。
3. 変圧器を並列運転する場合、無負荷時に循環電流がゼロとなる条件は、同じ変圧比、同じ接続グループ番号です。
4. 変圧器が並列動作する場合、負荷分散の原理は、変圧器負荷電流の単位当たりの値が短絡インピーダンスの単位当たりの値に反比例するということです。並列運転中にトランスの容量を最大限に活用するための条件は、単位当たりの短絡インピーダンスの値が等しく、インピーダンスの角度も等しいことです。

結論

電気工学の原理と概念、特に変圧器やモーターに関連する原理と概念を理解することは、この分野に携わるすべての人にとって非常に重要です。この知識は、これらのデバイスがどのように機能するかを理解するのに役立つだけでなく、デバイスのパフォーマンスのトラブルシューティングや最適化にも役立ちます。

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