電機(jī)與電力拖動(dòng)期末重點(diǎn)復(fù)習(xí)點(diǎn)及習(xí)題

1、磁路知識(shí)點(diǎn)：磁路知識(shí)點(diǎn)：1、若設(shè)想用假想的曲線表示磁場(chǎng)的分布，規(guī)定曲、若設(shè)想用假想的曲線表示磁場(chǎng)的分布，規(guī)定曲線上每一點(diǎn)的線上每一點(diǎn)的切線切線方向就是該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方方向就是該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，這樣的曲線叫做向，這樣的曲線叫做磁感應(yīng)線或磁力線。磁感應(yīng)線或磁力線。2、磁力線總是閉合的，且圍繞著產(chǎn)生它的電流，、磁力線總是閉合的，且圍繞著產(chǎn)生它的電流，其方向與產(chǎn)生它的電流方向滿足其方向與產(chǎn)生它的電流方向滿足右手螺旋定則右手螺旋定則。3、若磁場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向也、若磁場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向也相同，稱該磁場(chǎng)為均勻磁場(chǎng)。相同，稱該磁場(chǎng)為均勻磁場(chǎng)。4、穿過某一截面的磁感應(yīng)

2、向量的通量稱為磁通、穿過某一截面的磁感應(yīng)向量的通量稱為磁通，由由 可知磁感應(yīng)強(qiáng)度又稱為可知磁感應(yīng)強(qiáng)度又稱為磁通密度磁通密度。5、磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度H與磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的區(qū)別和聯(lián)系。的區(qū)別和聯(lián)系。 6、鐵磁材料的重要特征是、鐵磁材料的重要特征是磁飽和性磁飽和性和磁滯性，和磁滯性，其導(dǎo)磁率其導(dǎo)磁率 不是常數(shù)。不是常數(shù)。 7、鐵磁材料根據(jù)磁滯回線的形狀可分為三類：、鐵磁材料根據(jù)磁滯回線的形狀可分為三類：軟磁材料軟磁材料、硬磁材料硬磁材料、矩磁材料矩磁材料。 8、常用的軟磁材料有硅鋼片、鑄鐵、鑄鋼等，、常用的軟磁材料有硅鋼片、鑄鐵、鑄鋼等，主要用來制造電機(jī)、變壓器、電磁鐵等的鐵芯。主要用來制造

3、電機(jī)、變壓器、電磁鐵等的鐵芯。 9、交變磁通下的鐵芯損耗有磁滯損耗和渦流損、交變磁通下的鐵芯損耗有磁滯損耗和渦流損耗耗 10、磁路的基本概念和定律：安培環(huán)路定律、磁、磁路的基本概念和定律：安培環(huán)路定律、磁路的歐姆定律、磁路的基爾霍夫第一第二定律。路的歐姆定律、磁路的基爾霍夫第一第二定律。 11、磁路定律的應(yīng)用：簡(jiǎn)單磁路的計(jì)算。、磁路定律的應(yīng)用：簡(jiǎn)單磁路的計(jì)算。第二節(jié) 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程一、單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)機(jī)械TemnTmT0 研究運(yùn)動(dòng)方程,以電動(dòng)機(jī)的軸為研究對(duì)象，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的軸受力如圖示。軸TemTLn 電力拖動(dòng)系統(tǒng)正方向的規(guī)定：先規(guī)定轉(zhuǎn)速n的正方向，然后規(guī)定電磁轉(zhuǎn)矩

4、的正方向與n的正方向相同，規(guī)定負(fù)載轉(zhuǎn)矩的正方向與n的正方向相反。上 下軸TemTLn 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的軸受力如圖示，由力學(xué)定律可知,其必須遵守下列動(dòng)力學(xué)方程式:Tem-TL=JddtTem：電磁轉(zhuǎn)矩； TL：負(fù)載轉(zhuǎn)矩,N.mJ：電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kg.m2 ：電動(dòng)機(jī)角速度,rad/s 在工程計(jì)算中,常用n代替 表示系統(tǒng)速度,用飛輪力矩GD2代替J表示系統(tǒng)機(jī)械慣性。上下60n2 9.55n9.55emLJdnTTdtm：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的質(zhì)量，KgG：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量，N ：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，mD ：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)直徑，mg ：重力加速度=9.8m/s2Tem-TL=Jddt上 下d

5、tdnGDdtdngGDTTLem37560242260n2 gGDDgGmJ44222TemTLn MDGD2：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的總飛輪慣量（飛輪矩）系數(shù)375具有m/min.s量綱電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：上 下dtdn375GDTT2Lem 穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)勻勻速速當(dāng)當(dāng),0dtdn,TTLem 暫暫態(tài)態(tài)加加速速當(dāng)當(dāng),0dtdn,TTLem 暫暫態(tài)態(tài)減減速速當(dāng)當(dāng),0dtdn,TTLem TemTLn M1、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載機(jī)械特性（1）反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性 負(fù)載轉(zhuǎn)矩由摩擦力產(chǎn)生，其特點(diǎn)：大小恒定（與n無關(guān)）；作用方向與運(yùn)動(dòng)方向相反。nTm0Tm-Tm上 下第四節(jié) 生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性工作機(jī)械的機(jī)械特性：n=

6、f(TL)（2）位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性其特點(diǎn)：絕對(duì)值大小恒定；作用方向與n無關(guān)，不變nTL0TL提升時(shí)： n0 ,TL 0阻轉(zhuǎn)矩 下放時(shí)： n0拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩2、變轉(zhuǎn)矩負(fù)載機(jī)械特性 負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成平方關(guān)系TL=kn2。例如通風(fēng)機(jī)、水泵等，負(fù)載的性質(zhì)與氣體或液體的流速有關(guān)。nTm0風(fēng)力發(fā)電機(jī)上下負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的符號(hào)相同，負(fù)載轉(zhuǎn)矩的作用方向與轉(zhuǎn)速相反。3.恒功率負(fù)載機(jī)械特性負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比關(guān)系TL=k/nnTL0負(fù)載功率602602knTTPLLL它與n無關(guān)，稱恒功率負(fù)載。下上1、直流發(fā)電機(jī)原理（機(jī)械能、直流發(fā)電機(jī)原理（機(jī)械能-直流電能）直流電能） 定子（不動(dòng)部件）上的勵(lì)磁繞組通過直流電定子（不動(dòng)部

7、件）上的勵(lì)磁繞組通過直流電流流(稱為勵(lì)磁電流稱為勵(lì)磁電流If)時(shí)產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)（勵(lì)磁磁場(chǎng)，主時(shí)產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)（勵(lì)磁磁場(chǎng)，主磁磁場(chǎng)）；場(chǎng)）；線圈中的電動(dòng)勢(shì)及電流的方向是交變的，線圈中的電動(dòng)勢(shì)及電流的方向是交變的，只是經(jīng)只是經(jīng)過電刷和換向片的過電刷和換向片的整流作用整流作用，才使外電路得到方，才使外電路得到方向不變的直流電。直流發(fā)電機(jī)實(shí)質(zhì)上是帶有換向向不變的直流電。直流發(fā)電機(jī)實(shí)質(zhì)上是帶有換向器的交流發(fā)電機(jī)。器的交流發(fā)電機(jī)。2 2、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理（、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理（動(dòng)畫動(dòng)畫）: 上一張上一張 下一張下一張?jiān)谥绷麟妱?dòng)機(jī)中，在直流電動(dòng)機(jī)中，加在線圈上的電流是恒加在線圈上的電流是恒定的，但產(chǎn)生的電

8、磁轉(zhuǎn)矩方向卻是交變的定的，但產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向卻是交變的，所以在這里，經(jīng)過換向器作用將直流逆變所以在這里，經(jīng)過換向器作用將直流逆變成了交流電，是一個(gè)成了交流電，是一個(gè)逆變過程逆變過程。3、電機(jī)的可逆原理：、電機(jī)的可逆原理： 一臺(tái)直流電機(jī)原則上既可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，一臺(tái)直流電機(jī)原則上既可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，也可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，只是外界條件不同而已。也可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，只是外界條件不同而已。 如果用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電樞恒速旋轉(zhuǎn)，就可以從如果用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電樞恒速旋轉(zhuǎn)，就可以從電刷端引出直流電動(dòng)勢(shì)而作為直流電源對(duì)負(fù)載供電刷端引出直流電動(dòng)勢(shì)而作為直流電源對(duì)負(fù)載供電；如果在電刷端外加直流電壓，則電動(dòng)機(jī)就可電；

9、如果在電刷端外加直流電壓，則電動(dòng)機(jī)就可以帶動(dòng)軸上的機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)，從而把電能轉(zhuǎn)變成以帶動(dòng)軸上的機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)，從而把電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。機(jī)械能。 這種同一臺(tái)電機(jī)能作電動(dòng)機(jī)或作發(fā)電機(jī)運(yùn)行這種同一臺(tái)電機(jī)能作電動(dòng)機(jī)或作發(fā)電機(jī)運(yùn)行的原理，在電機(jī)理論中稱為可逆原理。的原理，在電機(jī)理論中稱為可逆原理。上一張上一張 下一張下一張3.2.2 3.2.2 直流電機(jī)的額定數(shù)據(jù)直流電機(jī)的額定數(shù)據(jù)1、額定功率、額定功率PN：電機(jī)額定工作狀況下的：電機(jī)額定工作狀況下的輸出功率輸出功率KW發(fā)電機(jī)是出線端輸出的電功率。發(fā)電機(jī)是出線端輸出的電功率。 PN= UN IN電動(dòng)機(jī)是軸上輸出的機(jī)械功率。電動(dòng)機(jī)是軸上輸出的機(jī)械功率。 PN=

10、 UN IN N2、額定電壓、額定電壓UN （V）3、額定電流、額定電流IN （A）4、額定轉(zhuǎn)速、額定轉(zhuǎn)速nN （rpm）上一張上一張 下一張下一張5、勵(lì)磁方式、勵(lì)磁方式6、額定工作制、額定工作制任何電機(jī)包括三大部分：定子、任何電機(jī)包括三大部分：定子、轉(zhuǎn)子和氣隙。轉(zhuǎn)子和氣隙。電機(jī)內(nèi)部的氣隙較小，但所有電電機(jī)內(nèi)部的氣隙較小，但所有電磁功率都是通過氣隙傳遞的，而磁功率都是通過氣隙傳遞的，而且電機(jī)內(nèi)部的大部分磁場(chǎng)能量均且電機(jī)內(nèi)部的大部分磁場(chǎng)能量均集中在氣隙中，是電機(jī)的重要組集中在氣隙中，是電機(jī)的重要組成部分成部分直流電機(jī)按勵(lì)磁方式分類直流電機(jī)按勵(lì)磁方式分類他勵(lì)直流電機(jī)他勵(lì)直流電機(jī)UUfIaIL并勵(lì)直

11、流電機(jī)并勵(lì)直流電機(jī)UUfIaILIf串勵(lì)直流電機(jī)串勵(lì)直流電機(jī)UUfIaILIf復(fù)勵(lì)直流電機(jī)復(fù)勵(lì)直流電機(jī)UIaILIf1電樞繞組電勢(shì)電樞繞組電勢(shì)Ea為：為：nCnaNpEea60n:電機(jī)轉(zhuǎn)速電機(jī)轉(zhuǎn)速N:繞組總導(dǎo)體數(shù)繞組總導(dǎo)體數(shù)p:極對(duì)數(shù)極對(duì)數(shù)a:繞組并聯(lián)繞組并聯(lián)支路對(duì)數(shù)支路對(duì)數(shù)上一張上一張下一張下一張叫電勢(shì)常數(shù)叫電勢(shì)常數(shù)aNpCe60 :每極磁通量每極磁通量書書p50 例例3-1aTaemICIa2PNT （二）電樞繞組總電磁力矩（二）電樞繞組總電磁力矩eTC55. 9a60NP260a2NPC 02emTTT02emTTTaa02IEempPP輸出機(jī)械功率:TP22:ememPT 電磁功率空載

12、損耗功率:Tp00sFemec0pppp摩擦損耗鐵損耗附加損耗上 下上 下U=Ea+IaRaTem=T2+T0輸入功率)(1faIIUUIP功率:P1=pcuf+pcu+p0+P2%100PP12上 下例3.2 已知一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)為75NPkW220NUV383NIA1500 / minNnr電樞回路總電阻0.0192aR 求額定運(yùn)行時(shí)：（1）電磁轉(zhuǎn)矩；（2）輸出轉(zhuǎn)矩；（3）輸入功率；（4）效率。解： 電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為212.646aNNaEUI RV電磁功率為81443emaaPE IW電磁轉(zhuǎn)矩為9.55518.5 .emememNPPTN mn輸出轉(zhuǎn)矩為29.55477.5 .N

13、NPTN mn輸入功率為18426084.26NNPU IWkW效率為17589%84.26NPP例3.3（+p53）、一他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)：PN=40KW， UN=220V, IN=210A, nN=1000rpm, Ra=0.078。求額定時(shí): P1、 p ; pcu、 Pem、 p0; T、T2、T0. 解：KW2 .46210220IUPNN1 KW2 . 6402 .46PPp21 KW44. 3078. 0210RIp2aa2cu KW76.4244. 32 .46pPIEPcu1aaem KW76. 24076.42PPp2em0 Nm3 .40860/100024276060/n2

14、PTem Nm4 .26/pT,Nm9 .381/PT0022 上 下UEaIaK1Rc例3.4一并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)：PN=96KW， UN=440V, IN=255A, If=5A, nN=500rpm, Ra=0.078。求額定時(shí): P1、 p 、; pcua、 Pem、 p0; T、T2、T0. 解：KW2 .112255440IUPNN1 KW2 .16962 .112PPp21 KW88. 4078. 0250RIp2aa2cua KW1 .1052505 .420IEPaaem KW1 . 9961 .105PPp2em0 上 下UEaIaIfIN%6 .852 .112/96P/P1

15、2 A2505255IIIfNa V5 .420078. 0250440RIUEaaNa Nm2008/PTem Nm1833/PT22 Nm175/pT00 第一節(jié)第一節(jié) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性一一. 一般概念一般概念 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性指：電壓、磁通、電樞回電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性指：電壓、磁通、電樞回路總電阻均為常數(shù)，路總電阻均為常數(shù)，Tem與與n的關(guān)系，即的關(guān)系，即n=f(Tem).有自然特性和人工特性兩種。有自然特性和人工特性兩種。上上 下下1、自然機(jī)械特性、自然機(jī)械特性nTem0n0TNnN2、人工機(jī)械特性、人工機(jī)械特性1）電樞串電阻）電樞串電阻 串電阻特性與自然特

16、性比較，串電阻特性與自然特性比較，斜率變大了，斜率變大了， n0未變未變2）減小磁通減小磁通 3）降低電樞端電壓）降低電樞端電壓U降低降低U ， n0減小減小K不變，不變，特性向下平移特性向下平移減小減小 ， n0和和K都增加，都增加，特性上移，且變軟特性上移，且變軟三、三、 電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)機(jī)械生產(chǎn)機(jī)械TemnTL 穩(wěn)定運(yùn)行必穩(wěn)定運(yùn)行必須滿足須滿足Tem=TL，且能抗干擾。且能抗干擾。0nTn0TLAB 判斷電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定工判斷電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定工作點(diǎn)的條件：作點(diǎn)的條件：1）電動(dòng)機(jī)的機(jī)械）電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載機(jī)械特性的特性與負(fù)載機(jī)械特性的

17、交點(diǎn)交點(diǎn)（Tem=TL）；2）在交點(diǎn)處必）在交點(diǎn)處必須滿足須滿足:上上 下下負(fù)載瞬間波動(dòng)負(fù)載瞬間波動(dòng)dndTdndTLem上上 下下第二節(jié)第二節(jié) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和正反轉(zhuǎn)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和正反轉(zhuǎn)一、直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)一、直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)指接通電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)指接通U N ，轉(zhuǎn)速從，轉(zhuǎn)速從n=0到到n=nN起動(dòng)要求：起動(dòng)要求：1） Tst大大2） Ist小小滿足滿足Tst足夠大的條件下，盡量減少足夠大的條件下，盡量減少Ist上上 下下電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)機(jī)械生產(chǎn)機(jī)械TemnTLUEaIaK1上上 下下 限制限制Ist的方法有：的方法有：降壓起動(dòng)；電樞回路串降壓起動(dòng)；電樞回路串電阻起動(dòng)。

18、電阻起動(dòng)。直接起動(dòng)直接起動(dòng)Ist太大，須限制太大，須限制Ist=(22.5)IN二二 他他(并并)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)Tem=CT Ia改變氣隙磁通改變氣隙磁通 或電樞電流或電樞電流Ia的的方向方向,可改變轉(zhuǎn)向可改變轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)機(jī)械生產(chǎn)機(jī)械TemnTL上上 下下具體做法：將勵(lì)磁繞組接到直流電源的倆端對(duì)具體做法：將勵(lì)磁繞組接到直流電源的倆端對(duì)調(diào)，或?qū)㈦姌欣@組接到直流電源的兩端對(duì)調(diào)。調(diào)，或?qū)㈦姌欣@組接到直流電源的兩端對(duì)調(diào)。注意，若同時(shí)改變勵(lì)磁磁通及電樞電流方向，注意，若同時(shí)改變勵(lì)磁磁通及電樞電流方向，則電機(jī)轉(zhuǎn)向不變則電機(jī)轉(zhuǎn)向不變二二 、他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法、他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

19、方法（一）電樞串電阻調(diào)速（一）電樞串電阻調(diào)速nTTLRaR2R1ACDTem TL n ,電機(jī)開始減速電機(jī)開始減速 .隨著隨著n減小減小,Ea Ia Tem ,（二）降壓調(diào)速（二）降壓調(diào)速nTTLUNU1ACTem TL n ,電機(jī)開始加速電機(jī)開始加速 .隨著隨著n增加增加,Ea 上升上升 Ia 下降下降 Tem 下降下降 ,nTTL N 1AC第四節(jié)第四節(jié) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)機(jī)械生產(chǎn)機(jī)械T Tememn nT TL L電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)機(jī)械生產(chǎn)機(jī)械T Tememn nT TL L 電動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)狀態(tài) 制動(dòng)狀態(tài)制動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)的目的：電動(dòng)機(jī)制動(dòng)的目的：停車；

20、限速停車；限速電動(dòng)機(jī)制動(dòng)的方法有：機(jī)械制動(dòng)；電磁制動(dòng)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)的方法有：機(jī)械制動(dòng)；電磁制動(dòng)電磁制動(dòng)分類：能耗制動(dòng)電磁制動(dòng)分類：能耗制動(dòng)；回饋回饋制動(dòng)制動(dòng)；反接制動(dòng)。；反接制動(dòng)。注意：注意：正方向是電動(dòng)狀態(tài)正方向。正方向是電動(dòng)狀態(tài)正方向。上上 下下電磁制動(dòng)的概念：讓電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與電磁制動(dòng)的概念：讓電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)方向相反的電磁力矩電磁力矩來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。 特征：電磁轉(zhuǎn)矩特征：電磁轉(zhuǎn)矩T T與轉(zhuǎn)速方向相反與轉(zhuǎn)速方向相反四、他勵(lì)電動(dòng)機(jī)四象限機(jī)械特性四、他勵(lì)電動(dòng)機(jī)四象限機(jī)械特性U UR Ra a+ R+ Rc cn=n=C Ce e C CT T C Ce e 2 2T T

21、ememn nT TT TL LA An n0 0-n-n0 0電動(dòng)運(yùn)行電動(dòng)運(yùn)行能耗制動(dòng)運(yùn)行能耗制動(dòng)運(yùn)行倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行發(fā)電制動(dòng)運(yùn)行發(fā)電制動(dòng)運(yùn)行能耗制動(dòng)能耗制動(dòng)電壓反接制動(dòng)電壓反接制動(dòng)上上 下下一 、變壓器的用途 變壓器是一種靜止的交流電器，它可以將一個(gè)等級(jí)的交流電壓變換成另一個(gè)等級(jí)的交流電壓。五、變壓器的工作原理變壓器利用電磁感應(yīng)原理從一個(gè)電路向另外一個(gè)電路傳遞電能或信號(hào)。 變壓器的主要部件鐵心和套在鐵心上的兩個(gè)繞組。兩繞組只有磁耦合沒電聯(lián)系。在一次繞組中加上交變電壓，產(chǎn)生交鏈一、二次繞組的交變磁通，在兩繞組中分別感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，各電量參考方向如圖所示。111222UENkUENtNeu

22、dd111tNeudd222六、變壓器的額定值1.額定容量為變壓器的視在功率（用SN 表示，單位 kVA ，VA）2.額定電壓（一次和二次繞組上分別為U1N 和U2N ，單位V, kV）3.額定電流（一次和二次繞組上分別為I1N 和I2N ，單位 A , kA）單相變壓器N2N2N1N1NIUIUS三相變壓器N2N2N1N1N33IUIUS4.額定頻率fN 我國(guó)的規(guī)定為50Hz三相TR中： U1N, U2N, I1N, I2N都為線值上 下第二節(jié) 變壓器的空載運(yùn)行任務(wù)：分析空載運(yùn)行內(nèi)部電磁關(guān)系，求等效電路。重點(diǎn)：空載運(yùn)行時(shí)的物理過程；分析方法。一、空載運(yùn)行含義 變壓器原繞組接通電源，副繞組開路

23、的工作狀態(tài)。+-.1U 原邊：接電源一側(cè)。稱初級(jí)側(cè)、一次側(cè)。 副邊：接負(fù)載一側(cè)。稱次級(jí)側(cè)、二次側(cè)。原邊不一定是高壓邊。上 下注意!.1I.2IZLr1jx1rmjxm+-.1U.1Er2jx2.2E .2U+-.mI輸入：S1=U1I1； P1=U1I1cos1電磁功率：Sem=E2I2； Pem=E2I2cos2= E2I2cos2輸出：S2=U2I2； P2=U2 I2 cosL= U2I2cosL原邊銅耗：pcu1=I12 r1 ； 副邊銅耗：pcu2=I2 2 r2 = I22 r2 鐵耗：pFe=Im2 rm ；上 下4、型等效電路.1I.2IZLr1jx1rmjxm+-.1U.1E

24、r2jx2.2E .2U+-.mI.1I.2IZLr1jx1rmjxm+-.1U.1Er2jx2.2E .2U+-.mI上 下2、三相繞組的連接方法Y、 D （ ）接兩種Y接，將末端連在一起接，將三相繞組串聯(lián)在一起三相繞組連接的表達(dá)方式：Y,d;Y0,d;Y,y等一次邊連接方法,二次邊連接方法0：表示中線國(guó)標(biāo)：Y,d; D,d; YN,yn等表示N(n)：表示中線上 下U1V1W1U2V2W2U1V1W1U2V2W2電勢(shì)頻率p60nf 60fnp或二、繞組基本知識(shí)二、繞組基本知識(shí) 極距極距是指每一磁極所占定子內(nèi)圓周的距離，即有 節(jié)距節(jié)距y是指線圈兩有效邊之間的距離。單層繞組是整距繞組，即有y=

25、 每極每相槽數(shù)每極每相槽數(shù)q是指一個(gè)磁極 下一相繞組所占有的槽數(shù)，即有：112 pmZq pZ21每極每相槽數(shù)q=總槽數(shù)Z2pmm：相數(shù)?？偪偛鄄蹟?shù)數(shù)總總電電角角度度槽槽距距角角 Z360ppZy21線圈節(jié)距旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)決定，這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)實(shí)際上是由單相繞組磁動(dòng)勢(shì)合成的一、單相繞組的脈振磁動(dòng)勢(shì) 脈振磁動(dòng)勢(shì)（單相）與旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)（三相）諧波次數(shù)越高，其幅值就越小。為了改善波形，除基波以外，諧波次數(shù)越高，其幅值就越小。為了改善波形，除基波以外，考慮消除三、五、七次諧波，由于三次諧波及三的倍數(shù)次諧波考慮消除三、五、七次諧波，由于三次諧波及三的倍數(shù)次諧波在繞組連接成三相對(duì)稱繞組時(shí)就已相互抵消，而

26、五、七次諧波在繞組連接成三相對(duì)稱繞組時(shí)就已相互抵消，而五、七次諧波可通過可通過短距和分布繞組短距和分布繞組來基本消除。因此當(dāng)連成三相繞組后，來基本消除。因此當(dāng)連成三相繞組后，只考慮基波磁勢(shì)就可以了。只考慮基波磁勢(shì)就可以了。 一個(gè)脈振磁勢(shì)可以分解為兩個(gè)幅值相等，一個(gè)脈振磁勢(shì)可以分解為兩個(gè)幅值相等，轉(zhuǎn)速相同，轉(zhuǎn)向相反的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)，它轉(zhuǎn)速相同，轉(zhuǎn)向相反的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)，它們的幅值是原脈振磁勢(shì)最大幅值的一半。們的幅值是原脈振磁勢(shì)最大幅值的一半。結(jié)論：結(jié)論： 1、單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)是一種在空間位置、單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)是一種在空間位置固定、幅值隨時(shí)間變化的脈振磁動(dòng)勢(shì)；幅值位固定、幅值隨時(shí)間變化的脈振磁動(dòng)勢(shì)；幅

27、值位置始終在繞組的軸線處。置始終在繞組的軸線處。 FAXXAFA1+ - 2、 F1可分解為兩可分解為兩個(gè)轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)波，個(gè)轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)波，幅值為幅值為F1一半。一半。上上下下it0AX3、基波磁動(dòng)勢(shì)的幅值最、基波磁動(dòng)勢(shì)的幅值最大，諧波次數(shù)愈高，幅值大，諧波次數(shù)愈高，幅值愈小。愈小。結(jié)論：1、三相對(duì)稱繞組通入對(duì)稱交流電流，在空間產(chǎn)生基波磁勢(shì)合成F1是旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)，振幅為單相脈振磁勢(shì)的3/2倍。2、F1的旋轉(zhuǎn)方向與通電相序一致：順序轉(zhuǎn)向?yàn)椋?ABC 3、F1的轉(zhuǎn)速：pf60n1 電流頻率極對(duì)數(shù)上下4、三相電流哪相電流最大時(shí)，合成基波磁勢(shì)的振幅也恰好位于該相繞組的軸線處。三、產(chǎn)生圓形磁勢(shì)的條件1F

28、端點(diǎn)軌跡為圓的空間磁勢(shì)。產(chǎn)生圓形磁勢(shì)的條件： 1、對(duì)稱繞組通入對(duì)稱交流電流，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)圓形磁勢(shì)；旋轉(zhuǎn)方向與通電相序一致。 常見：三相對(duì)稱繞組通入三相對(duì)稱電流（互差120）；或兩相對(duì)稱繞組通入兩相對(duì)稱電流（互差90），產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)圓形磁勢(shì)。上下 2、對(duì)稱繞組通入有相位差的非對(duì)稱交流電流；或非對(duì)稱繞組通入對(duì)稱交流電流，產(chǎn)生橢圓旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)。 3、繞組通入無相位差的交流電流產(chǎn)生脈振磁勢(shì)。ABCiAiBiC脈振磁勢(shì)ABCiAiBiC圓形磁勢(shì)上下AB電容iAiBu 旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)，若電流差90為圓形磁勢(shì)。上下三相基波合成磁動(dòng)勢(shì)這是一個(gè)振幅為單相基波磁勢(shì)振幅的3/2倍，在空間按正弦規(guī)律分布且隨時(shí)間向+x方向前進(jìn)的旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)

29、波。AXYCBZ定子三相繞組通入三相交流電定子三相繞組通入三相交流電分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 6010pfn 切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體Blv旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)感應(yīng)電流感應(yīng)電流 I2旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)BliFvF0nNS二、異步電動(dòng)機(jī)的工作原理二、異步電動(dòng)機(jī)的工作原理電生磁電生磁：三相對(duì)稱繞組通往三相對(duì)稱電流產(chǎn)三相對(duì)稱繞組通往三相對(duì)稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。磁生電磁生電：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流。和電流。電磁力電磁力：轉(zhuǎn)子載流（有功分量電流）體在磁轉(zhuǎn)子載流（有功分量電流）體在磁場(chǎng)作用下受電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)場(chǎng)作用下受電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)

30、電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。%s)91( 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得1(1)nns11100%nnsn1nn例例1 1：一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速n= =975 r/min，電源頻率電源頻率 f1 1= =50 Hz，空載轉(zhuǎn)差率為，空載轉(zhuǎn)差率為0.003。試求電動(dòng)機(jī)。試求電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)、空載轉(zhuǎn)速和額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率。的極對(duì)數(shù)、空載轉(zhuǎn)速和額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率。解：解：根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系可知：速的關(guān)系可知：n1=1000 r/min , 11

31、1000975100%100%2.5%1000nnns空載轉(zhuǎn)速為空載轉(zhuǎn)速為010(1)1000(1 0.003)997( / min)nnsr三、轉(zhuǎn)差率與三種運(yùn)行狀態(tài)三、轉(zhuǎn)差率與三種運(yùn)行狀態(tài)三、異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)及應(yīng)用三、異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)及應(yīng)用額定功率額定功率PN：電動(dòng)機(jī)軸的：電動(dòng)機(jī)軸的輸出機(jī)械功率輸出機(jī)械功率。N1NNNNNPcosIU3P 額定電壓額定電壓UN ：定子：定子線電壓。線電壓。額定電流額定電流IN： 定子定子線電流。線電流。額定頻率額定頻率fN、額定轉(zhuǎn)速、額定轉(zhuǎn)速 nN 等。等。銘牌上還標(biāo)明繞組的相數(shù)與接法、絕緣等級(jí)及銘牌上還標(biāo)明繞組的相數(shù)與接法、絕緣等級(jí)及允許溫升等。繞

32、線式電機(jī)還標(biāo)轉(zhuǎn)子的額定電動(dòng)允許溫升等。繞線式電機(jī)還標(biāo)轉(zhuǎn)子的額定電動(dòng)勢(shì)及額定電流。勢(shì)及額定電流。4、相量圖、相量圖 .2U.2Ir1jx1 rmjxm+-.1U.1I.1Er2 jx2 .2E +-.mIrss12 .m .1EI.2.mI.1I.1E .1U1121snpf60spf60n 輸入：輸入：P1=m1U1I1cos 1電磁功率：電磁功率：Pem=m1E2 I2 cos 2=m1 I2 2 (r2 /s)產(chǎn)生的總機(jī)械功率：產(chǎn)生的總機(jī)械功率：定子銅耗：定子銅耗：pcu1=m1I12 r1 ；鐵耗：鐵耗：pFe=m1Im2 rm ；一一 、異步電動(dòng)機(jī)的功率關(guān)系、異步電動(dòng)機(jī)的功率關(guān)系.2I

33、 .2Ur1jx1 rmjxm+-.1U.1I.1Er2 jx2 .2E +-.mIrss12 三相電機(jī)三相電機(jī)m1=3轉(zhuǎn)子銅耗：轉(zhuǎn)子銅耗：pcu2=m1I2 2 r2 = s Pem 21221(1)mecemsPmrs PIs輸出功率：輸出功率：P2=Pmec-pmec-ps =Pmec-p0 .2I .2Ur1jx1 rmjxm+-.1U.1I.1Er2 jx2 .2E +-.mIrss12 摩擦損耗摩擦損耗附加損耗附加損耗空載損耗功率空載損耗功率功率流程圖：功率流程圖：P2P1pcu1PempFepcu2Pmecp0 二、異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩關(guān)系二、異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩關(guān)系電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)機(jī)械

34、生產(chǎn)機(jī)械TemnTL =T2 +T0 穩(wěn)定運(yùn)行必須穩(wěn)定運(yùn)行必須滿足受力平衡。滿足受力平衡。1 、轉(zhuǎn)矩平衡方程、轉(zhuǎn)矩平衡方程Tem=TL =T2 +T0其中其中T0 =Tmec +Ts摩擦損耗轉(zhuǎn)矩摩擦損耗轉(zhuǎn)矩附加損耗轉(zhuǎn)矩附加損耗轉(zhuǎn)矩2、電磁轉(zhuǎn)矩、電磁轉(zhuǎn)矩11)1()1( ememmecemPsPsPT 轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度：轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度：602n 磁場(chǎng)同步角速度：磁場(chǎng)同步角速度：60211n 2、輸出轉(zhuǎn)矩、空載轉(zhuǎn)矩、輸出轉(zhuǎn)矩、空載轉(zhuǎn)矩 22PT smecpppT 00三、電磁轉(zhuǎn)矩公式三、電磁轉(zhuǎn)矩公式60/2cos122211nIEmPPTemmecem pf60n11 2211111122211co

35、s44.42cos2 IkNffpmIEfpmTmwem 22cos ICTmTem 22cos ICTmTem 例、一三相籠型異步電動(dòng)機(jī)例、一三相籠型異步電動(dòng)機(jī)Y，PN=7.5KW, UN=380V , f1=50Hz, nN=960rpm,cos 1N=0.824, pcu1N=474W, pFe=231W, p0=82.5W.當(dāng)額定運(yùn)行時(shí)求：當(dāng)額定運(yùn)行時(shí)求：1)sN; 2)f2; 3)Pmec; 4)pcu2; 5)P1; 6) N; 7)I1N; 8)T2N; 9)T0; 10)Tem; 11)轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)相對(duì)于轉(zhuǎn)子的速度轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)相對(duì)于轉(zhuǎn)子的速度n2;相對(duì)于定子的速度相

36、對(duì)于定子的速度n2 。解：解：n1=1000rpm,sN=(n1-nN)/n1 =0.04,f2=sf1=2Hz,Pmec = PN+p0=7.5825KW,Pem= Pmec /(1-s)=7898.4W,pcu2=sPem =316W,P1=Pem +pFe +pcu1N =8603.4W, N =P2 /P1 =87.2%,A86.15cosU3PIN1N1N1N1 T2N =P2N/ N =74.61Nm,T0 =p0/ N =0.82Nm,T em=Pmec/ N = Pem/ 1 =75.43Nm,n2 =sn1 =40rpm,n2 =n+n2 =1000rpm第五節(jié) 異步電動(dòng)機(jī)的

37、調(diào)速一、調(diào)速方法pf60) s1(n) s1(n11 1、變極調(diào)速； 2、變頻調(diào)速；3、變轉(zhuǎn)差率S調(diào)速1)改變定子電壓U1調(diào)速；2)在定子繞組中串入阻抗，改變Z1調(diào)速；3)在繞線式，轉(zhuǎn)子繞組中串入電阻，改變r(jià)2調(diào)速； 4)在繞線式，轉(zhuǎn)子繞組中串入f2 =sf1的外加電動(dòng)勢(shì)，叫串級(jí)調(diào)速。例:計(jì)算一臺(tái)籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的固有特性 。電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù):PN=60kW,UN=220V,nN=720r/min,=2.2.解: (1)電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩為:mNTN.8 .795720609550 (2)最大轉(zhuǎn)矩為:mNTTN.1750max (4)臨界轉(zhuǎn)差率為:166. 0)1(2 Nmss(3)額定轉(zhuǎn)差率為

38、:04. 0750720750 Ns(5)固有機(jī)械特性為:166. 0166. 0175022maxssssssTTmmem 取不同的s值,得出對(duì)應(yīng)的Tem值,可繪出固有機(jī)械特性曲線。第六節(jié) 異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)機(jī)械TemnTL電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)機(jī)械TemnTL 電動(dòng)狀態(tài) 制動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)的目的：停車；限速。電動(dòng)機(jī)制動(dòng)的方法有：機(jī)械制動(dòng)；電磁制動(dòng)。電磁制動(dòng)分：能耗制動(dòng)；發(fā)電制動(dòng)；反接制動(dòng)。習(xí)題課1、三相四極異步機(jī)， P1 =10.7KW,pcu1 =450W,pFe =200W,s=0.029求：Pem，Pmec,pcu2 ,Tem.2、三相異步機(jī)， PN =260KW,UN =380V,nN =722rpm, m =2.13,求：sm;s=0.02時(shí)，Tem；0.8TN,時(shí)n=?3、三相繞線異步機(jī)， U1N /U2N =380/210V,Y/Y,nN =960rpm,cos1N