電機與拖動基礎(chǔ)總復(fù)習

1、電機與拖動基礎(chǔ)總復(fù)習第二章 電力拖動系統(tǒng)動力學基礎(chǔ)1電力拖動系統(tǒng)一般由電動機、生產(chǎn)機械的傳動機構(gòu)、工作機構(gòu)、控制設(shè)備和電源組成，通常又把傳動機構(gòu)和工作機構(gòu)稱為電動機的機械負載。 2電力拖動運動方程的實用形式為 由電動機的電磁轉(zhuǎn)矩Te與生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩TL的關(guān)系： 1）當Te = TL 時， dn/dt = 0，表示電動機以恒定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)或靜止不動，電力拖動系統(tǒng)的這種運動狀態(tài)被稱為靜態(tài)或穩(wěn)態(tài)； 2）若Te TL 時， dn/dt 0，系統(tǒng)處于加速狀態(tài)； 3）若TeTL 時， dn/dt 0，系統(tǒng)處于減速狀態(tài)。 也就是一旦 dn/dt 0 ，則轉(zhuǎn)速將發(fā)生變化，我們把這種運動狀態(tài)稱為動態(tài)或過渡狀態(tài)。

2、3生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性：4拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的充分必要條件: Te=TL且5 電動機工作在電動狀態(tài)飛輪矩的折算第三章 直流電機拖動基礎(chǔ)1他勵直流電動機的機械特性2人為機械特性（1）改變電樞電壓 一組平行曲線（2）減小每極氣隙磁通特性曲線傾斜度增加，電動機的轉(zhuǎn)速較原來有所提高，整個特性曲線均在固有機械特性之上（3）電樞回路串接電阻n0=Const ；R越大，曲線越傾斜3 他勵直流電動機的起動一般直流電動機拖動負載順利起動的條件是： 1)限制Ist（Ist l IN， l 為電機的過載倍數(shù)）； 2) Tst （1.11.2）TN ； 3) 起動設(shè)備簡單、可靠。（1）電樞回路串電阻起動（2）減壓起動

3、4 他勵直他勵直流電動機的調(diào)速調(diào)速范圍、靜差率、平滑性（1）串電阻調(diào)速特點： 1）實現(xiàn)簡單，操作方便； 2）低速時機械特性變軟，靜差率增大，相對穩(wěn)定性變差；3）只能在基速以下調(diào)速，因而調(diào)速范圍較小，一般D 2；4）由于電阻是分級切除的，所以只能實現(xiàn)有級調(diào)速，平滑性差；5）由于串接電阻上要消耗電功率，因而經(jīng)濟性較差，而且轉(zhuǎn)速越低，能耗越大。（2） 調(diào)電壓調(diào)速特點是：1）由于調(diào)壓電源可連續(xù)平滑調(diào)節(jié)，所以拖動系統(tǒng)可實現(xiàn)無級調(diào)速；2）調(diào)速前后機械特性硬度不變，因而相對穩(wěn)定性較好； 3）在基速以下調(diào)速，調(diào)速范圍較寬，D可達1020； 4）調(diào)速過程中能量損耗較少，因此調(diào)速經(jīng)濟性較好；5）需要一套可控的直流

4、電源。（3） 弱磁調(diào)速特點：1）由于勵磁電流I f << Ia ，因而控制方便，能量損耗??；2）可連續(xù)調(diào)節(jié)電阻值，以實現(xiàn)無級調(diào)速；3）在基速以上調(diào)速，由于受電機機械強度和換向火花的限制，轉(zhuǎn)速不能太高，一般約為（1.21.5）nN ，特殊設(shè)計的弱磁調(diào)速電動機，最高轉(zhuǎn)速為（34）nN ，因而調(diào)速范圍窄。5 他勵直流電動機的制動常用的電氣制動方法有能耗制動、反接制動、回饋制動三種。 （1）能耗制動A 能耗制動過程B能耗制動運行狀態(tài)(2)反接制動A電樞反接制動B 倒拉反接制動(3)回饋制動A 正向回饋制動在調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)中，電壓降低的幅度稍大時，會出現(xiàn)電動機經(jīng)過第二象限的減速過程電動車下坡時

5、，將出現(xiàn)正向回饋制動運行B 反向回饋制動運行6 他勵直流電動機的四象限運行第九章 交流電機拖動基礎(chǔ)1 機械特性的三種表達式（1）物理表達式（2）參數(shù)表達式（3）實用表達式最大電磁轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，與漏電抗成反比；臨界轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)子電阻成正比，與電壓大小無關(guān)。 異步電動機機械特性的三種表達式，其應(yīng)用場合各有不同。一般物理表達式適用于定性地分析 Te 與 及 間的關(guān)系；參數(shù)表達式多用于分析各參數(shù)變化對電動機運行性能的影響；實用表達式最適用于進行機械特性的工程計算。2 機械特性機械特性的直線部分他機械特性的曲線部分 起動轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定運行問題：（1）降低定子端電壓的人為機械特性特點： 1）固有特性的同

6、步轉(zhuǎn)速不變。 2）最大轉(zhuǎn)矩隨電壓的降低而按二次方規(guī)律減小。 ）最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率保持不變（2）定子回路串三相對稱電阻的人為機械特性定子回路串入電阻并不影響同步轉(zhuǎn)速，但是最大電磁轉(zhuǎn)矩、起動轉(zhuǎn)矩和臨界轉(zhuǎn)差率都隨著定子回路電阻值的增大而減小。（3）定子回路串三相對稱電抗的人為機械特性（4）轉(zhuǎn)子回路串三相對稱電阻的人為機械特性特點：（）同步轉(zhuǎn)速n1、最大電磁轉(zhuǎn)矩Tem不變。 （）臨界轉(zhuǎn)差率sm增大。（）起動轉(zhuǎn)矩增大當所串入的電阻滿足 起動轉(zhuǎn)矩為最大電磁轉(zhuǎn)矩3 異步電動機的起動起動要求：（）足夠大的起動轉(zhuǎn)矩。起動電流倍數(shù)KI=Ist / IN（）不要太大的起動電流。起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)KT=Tst /TN。l

7、 普通的異步電動機 如果不采取任何措施 而直接接入電網(wǎng)起動時，往往起動電流Ist 很大，而起動轉(zhuǎn)矩Tst 不足。在起動初始，n = 0，轉(zhuǎn)差率s = 1，轉(zhuǎn)子電流的頻率f2=sf1 50Hz ，轉(zhuǎn)子繞組的電動勢sEr0=Er0，比正常運行時（s = 0.010.05）的電動勢值大20倍，則此時轉(zhuǎn)子電流Ir很大，定子電流的負載分量也隨之急劇增大，使得定子電流（即起動電流）很大；轉(zhuǎn)子漏磁sXr0>>Rr，使得轉(zhuǎn)子內(nèi)的功率因數(shù)cos2很小，所以盡管起動時轉(zhuǎn)子電流Ir 很大，但其有功分量Ircos2并不大。而且，由于起動電流很大，定子繞組的漏阻抗壓降增大，使得感應(yīng)電勢Es和與之成正比的主磁

8、通Fm減小，因此起動轉(zhuǎn)矩Tst并不大。異步電動機在起動時存在以下兩種矛盾：1）起動電流大，而電網(wǎng)承受沖擊電流的能力有限；2）起動轉(zhuǎn)矩小，而負載又要求有足夠的轉(zhuǎn)矩才能起動。（1）小容量電動機的輕載起動直接起動直接起動也稱為全壓起動。（.5kW）優(yōu)點：操作簡便、起動設(shè)備簡單；缺點：起動電流大，會引起電網(wǎng)電壓波動。（2）中、大容量電動機輕載起動降壓起動（A）星形-三角形（Y-）換接起動（B）自耦降壓起動電動機端電壓: Us=U2 = 定子電流:Is=I2= 從電網(wǎng)上吸取的電流:I1 =Ist起動轉(zhuǎn)矩與起動電流降低同樣的倍數(shù)。 （C）串電阻（抗）起動方法優(yōu)點:起動電流沖擊小，運行可靠，起動設(shè)備構(gòu)造簡單

9、；缺點:起動時電能損耗較多。（D）延邊三角形起動方法優(yōu)點：體積小、質(zhì)量輕、允許經(jīng)常起動等。缺點：電動機內(nèi)部接線較為復(fù)雜。 （3）小容量電動機重載起動籠型異步電動機的特殊形式主要矛盾：起動轉(zhuǎn)矩不足。解決方法有：（）按起動要求選擇容量大一號或更大些的電動機； （）選用起動轉(zhuǎn)矩較高的特殊形式的籠型電動機。 (A) 深槽式異步電動機(B)雙籠型異步電動機(4)中、大容量電動機重載起動繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的起動起動的兩種矛盾（起動轉(zhuǎn)矩小，起動電流大）同時起作用。 如果上述特殊形式的籠型電動機還不能適應(yīng)，則只能采用繞線轉(zhuǎn)子異步電動機了。在繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的轉(zhuǎn)子上串接電阻時，如果阻值選擇合適，可以既增大起動

10、轉(zhuǎn)矩，又減小起動電流，兩種矛盾都能得到解決。（A） 轉(zhuǎn)子串接電阻起動方法在起動時，在轉(zhuǎn)子繞組中串接適當?shù)钠饎与娮?，以減小起動電流，增加起動轉(zhuǎn)矩。待轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定時，將起動電阻從轉(zhuǎn)子電路中切除，進入正常運行。 （B）轉(zhuǎn)子串接頻敏變阻器起動方法頻敏變阻器的特點是其電阻值隨轉(zhuǎn)速的上升而自動減小 R1為繞組的電阻，Xm為帶鐵心繞組的電抗，Rm是反映鐵耗的等效電阻。 電動機剛起動時，轉(zhuǎn)子頻率較高, 頻敏變阻器內(nèi)的與頻率平方成正比的渦流損耗較大，其等效電阻也因之較大，可以限制電動機的起動電流，并增大起動轉(zhuǎn)矩。4 異步電動機的調(diào)速從定子傳入轉(zhuǎn)子的電磁功率Pem可分成兩部分：一部分為拖動負載的有效功率；另一部分

11、是轉(zhuǎn)差功率 ， 與轉(zhuǎn)差率成正比。把異步電動機的調(diào)速方法分為三類：1）轉(zhuǎn)差功率消耗型 全部轉(zhuǎn)差功率轉(zhuǎn)換成熱能消耗掉。效率最低。 2）轉(zhuǎn)差功率回饋型 轉(zhuǎn)差功率的一部分消耗掉，大部分則通過變流裝置回饋電網(wǎng)，其效率比功率消耗型高。3）轉(zhuǎn)差功率不變型 轉(zhuǎn)差率保持不變，所以轉(zhuǎn)差功率的消耗也基本不變，因此效率最高。 (1)轉(zhuǎn)差功率消耗型異步電動機調(diào)速方法 (A) 改變定子電壓調(diào)速 (B)轉(zhuǎn)子電路串接電阻調(diào)速(2)轉(zhuǎn)差功率回饋型異步電動機調(diào)速方法串級調(diào)速1. 串級調(diào)速的基本原理2. 串級調(diào)速的控制方式 (1) 次同步調(diào)速方式 (2) 超同步調(diào)速方式 3. 串級調(diào)速的機械特性 (3) 轉(zhuǎn)差功率不變型異步電動機調(diào)

12、速方法（A）變極調(diào)速多速異步電動機（B）變頻調(diào)速 1） 基頻以下調(diào)速 2）基頻以上調(diào)速 5 異步電動機的制動（1）異步電動機的能耗制動（2）異步電動機的反接制動（A） 轉(zhuǎn)速反向的反接制動（B）定子兩相對調(diào)反接制動兩種反接制動電動機的轉(zhuǎn)差率都大于1能量：從電網(wǎng)吸收電能；從旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)獲得動能（定子兩相對調(diào)反接制動）或勢能（轉(zhuǎn)速反向反接制動）轉(zhuǎn)化為電能。這些能量都消耗在轉(zhuǎn)子回路中。（3）異步電動機的回饋制動兩種回饋制動電動機的轉(zhuǎn)差率都小于0能量：從旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)獲得勢能轉(zhuǎn)化為電能，并回饋給電網(wǎng)。6 異步電動機運行狀態(tài)小結(jié)第十章 電力拖動系統(tǒng)電動機的選擇1如何根據(jù)電機的銘牌進行定子的接線：如果電動機定子繞組有

13、六根引出線，并已知其首、末端，分兩種情況討論： 1) 銘牌上標明“電壓380/220V，接法Y/” 2) 銘牌上標明“電壓380V，接法” ,在起動過程中，可接成Y型，接在380V電源上，起動完畢，恢復(fù)接法。2 確定電動機額定功率考慮因素1）電動機的發(fā)熱及溫升；2）電動機的短時過載能力；3）籠型異步電動機還應(yīng)考慮起動能力。3 連續(xù)工作制電動機額定功率的選擇1. 恒定負載計算出負載所需功率PL ，選擇一臺額定功率PN 略大于PL 的連續(xù)工作制電動機，不必進行發(fā)熱校核。 對起動比較困難（靜阻轉(zhuǎn)矩大或帶有較大的飛輪力矩），采用籠型異步電動機或同步電動機，應(yīng)校驗起動能力。 2. 周期性變化負載電動機的

14、額定功率按下面幾種等效法選擇：等效電流法、等效轉(zhuǎn)矩法、等效功率法 4 電動機類型的選擇原則：在滿足生產(chǎn)機械對過載能力、起動能力、調(diào)速性能指標及運行狀態(tài)等各方面要求的前提下， 優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便、價格便宜的電動機。1）對起動、制動及調(diào)速無特殊要求的一般生產(chǎn)機械，如機床、水泵、風機等，應(yīng)選用籠型異步電動機。2）對需要分級調(diào)速的生產(chǎn)機械，如某些機床、電梯等，可選用多速異步電動機。3）對起動、制動比較頻繁，要求起動、制動轉(zhuǎn)矩大，但對調(diào)速性能要求不高，調(diào)速范圍不寬的生產(chǎn)機械， 可選用繞線轉(zhuǎn)子異步電動機。4）當生產(chǎn)機械的功率較大又不需要調(diào)速時，多采用同步電動機。 5）對要求調(diào)速范圍寬、調(diào)速平滑、對拖動系統(tǒng)過渡過程有特殊要求的生產(chǎn)機械，可