電機學(xué)總復(fù)習(xí)(2016)

1、直流電機及其電力拖動直流電機及其電力拖動第一部分第一部分與電樞同軸旋轉(zhuǎn)與電樞同軸旋轉(zhuǎn)空間靜止不動（即空間靜止不動（即與磁極相對靜止）與磁極相對靜止）換向器換向器電電 刷刷（發(fā)電機）（發(fā)電機）（電動機）（電動機）直流電源直流電源方向恒定的電磁轉(zhuǎn)矩方向恒定的電磁轉(zhuǎn)矩注意：電刷兩端電樞電動勢、電樞電流為直流注意：電刷兩端電樞電動勢、電樞電流為直流單個線圈內(nèi)電動勢、電流為交流單個線圈內(nèi)電動勢、電流為交流二、直流電機的磁場二、直流電機的磁場1、勵磁方式、勵磁方式2、空載磁場、空載磁場(主極磁場、定子磁場主極磁場、定子磁場 ）Ff由定子上的勵磁繞組通直流勵磁電流由定子上的勵磁繞組通直流勵磁電流If建立，為

2、主磁場。建立，為主磁場。4、負(fù)載磁場（氣隙合成磁場）、負(fù)載磁場（氣隙合成磁場）F1）電樞反應(yīng)的概念）電樞反應(yīng)的概念他勵（包括永磁）他勵（包括永磁） 并勵并勵 串勵串勵 復(fù)勵復(fù)勵氣隙磁場由定子勵磁電流和轉(zhuǎn)子電樞電流共同建立。氣隙磁場由定子勵磁電流和轉(zhuǎn)子電樞電流共同建立。2）電樞反應(yīng)的影響（交軸、直軸助磁、直軸去磁）電樞反應(yīng)的影響（交軸、直軸助磁、直軸去磁）3）電樞反應(yīng)的補償）電樞反應(yīng)的補償3、電樞磁場、電樞磁場(轉(zhuǎn)子磁場）轉(zhuǎn)子磁場）Fa由轉(zhuǎn)子上的電樞電流由轉(zhuǎn)子上的電樞電流Ia建立，為電樞反應(yīng)。建立，為電樞反應(yīng)。電樞反應(yīng)電樞反應(yīng):問題：電樞是旋轉(zhuǎn)的，電樞電流建立的電樞問題：電樞是旋轉(zhuǎn)的，電樞電流建

3、立的電樞磁場為什么是空間靜止的呢？磁場為什么是空間靜止的呢？電機中定、轉(zhuǎn)子磁場相對靜止電機中定、轉(zhuǎn)子磁場相對靜止具有普遍性，只有這樣才能產(chǎn)具有普遍性，只有這樣才能產(chǎn)生不等于零的平均電磁轉(zhuǎn)矩。生不等于零的平均電磁轉(zhuǎn)矩。電樞磁場電樞磁場（）轉(zhuǎn)子磁場（電樞磁場轉(zhuǎn)子磁場（電樞磁場Fa）性質(zhì)：恒定）性質(zhì)：恒定定子磁場（主極磁場定子磁場（主極磁場Ff）性質(zhì)：恒定）性質(zhì)：恒定相對靜止相對靜止5、直流電機磁場性質(zhì)、直流電機磁場性質(zhì)三、直流電機電樞繞組三、直流電機電樞繞組單疊繞組單疊繞組單波繞組單波繞組并聯(lián)支路數(shù)并聯(lián)支路數(shù)電刷放置電刷放置電樞電流電樞電流2p2 （與p無關(guān)）元件幾何形狀對稱時電元件幾何形狀對稱時

4、電刷應(yīng)放在與刷應(yīng)放在與主極中心線主極中心線對準(zhǔn)位置對準(zhǔn)位置，使空載時正、，使空載時正、負(fù)刷間感應(yīng)電勢最大，負(fù)刷間感應(yīng)電勢最大，被電刷短路的元件感應(yīng)被電刷短路的元件感應(yīng)電勢最小。電勢最小。Ia=2pi支路Ia=2i支路聯(lián)接方式：聯(lián)接方式：上元件邊處于上元件邊處于同一個磁極同一個磁極下的元件串聯(lián)成一條支路下的元件串聯(lián)成一條支路上元件邊處于所有上元件邊處于所有同極性磁同極性磁極極下的元件串聯(lián)成一條支路下的元件串聯(lián)成一條支路元件幾何形狀對稱時電元件幾何形狀對稱時電刷應(yīng)放在與刷應(yīng)放在與主極中心線主極中心線對準(zhǔn)位置對準(zhǔn)位置，使空載時正、，使空載時正、負(fù)刷間感應(yīng)電勢最大，負(fù)刷間感應(yīng)電勢最大，被電刷短路的元件

5、感應(yīng)被電刷短路的元件感應(yīng)電勢最小。電勢最小。四、直流電機的基本公式四、直流電機的基本公式（要求定量計算要求定量計算 課件、作業(yè)課件、作業(yè) ）電樞電動勢電樞電動勢：電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩：電磁功率電磁功率：nCEeaapNCe60電動勢常數(shù):aMemICT轉(zhuǎn)矩常數(shù):apNCM2aeaaemInCIEP)(602 nTTPemem五、直流電機的基本方程（他勵、并勵）五、直流電機的基本方程（他勵、并勵）（定量計算定量計算 課件、作業(yè)課件、作業(yè) ）1 1、電動勢平衡方程式、電動勢平衡方程式)(RRIEUaaaffffRIrrIU)(電樞回路：電樞回路：勵磁回路：勵磁回路：eMCC55. 9發(fā)電機：發(fā)電機：電

6、動機：電動機：)(RRIUEaaaffffRIrrIU)(2 2、功率平衡方程式（、功率平衡方程式（定量計算定量計算 ）pcuapFepmecpad輸入功率輸入功率輸出功率輸出功率電磁功率電磁功率pcubpcuf（并勵）（并勵）（可忽略）（可忽略）發(fā)電機：發(fā)電機：電動機：電動機：0ppcuapFepmecpadpcub（可忽略）（可忽略）pcuf（并勵）（并勵）0pT0（空載制動轉(zhuǎn)矩）（空載制動轉(zhuǎn)矩）T1（驅(qū)動轉(zhuǎn)矩），（驅(qū)動轉(zhuǎn)矩），n3 3、轉(zhuǎn)矩平衡方程式、轉(zhuǎn)矩平衡方程式T0（空載轉(zhuǎn)矩）（空載轉(zhuǎn)矩）Tem（電磁轉(zhuǎn)矩），（電磁轉(zhuǎn)矩），n機機械械負(fù)負(fù)載載T2負(fù)載轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tem（電磁轉(zhuǎn)矩）（電磁

7、轉(zhuǎn)矩）發(fā)電機發(fā)電機電動機電動機穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)恒恒速速旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時：時：01TTTemMemaCTI空載時空載時：01TT 0, 0emaTI穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)恒恒速速旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時：時：理想空載時理想空載時：CemTTTT02MCMemaCTCTI) 0, 0( 002TTTC實際空載時實際空載時：, 0, 002TTMaCTI0額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩：NNNPT2六、直流電機的工作特性六、直流電機的工作特性空載特性空載特性:負(fù)載特性負(fù)載特性:外特性外特性:調(diào)整特性調(diào)整特性:目的是保持目的是保持U不變不變0),(0IIfUf)()(feffaIfIfE)()(constI，IfUf)()(constI，IfUf電壓變化率

8、：電壓變化率：%1000NNUUUU)()(constU，IfIfUfI0空載特性空載特性fI1fIACB負(fù)載特性負(fù)載特性aaRI)(afII特性三角形特性三角形1 1、他（并）勵發(fā)電機的工作特性、他（并）勵發(fā)電機的工作特性2、電動機的工作特性（他、并勵、串勵）、電動機的工作特性（他、并勵、串勵）轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速特性:轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩特性:效率特性效率特性:理想空載轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速變化率理想空載轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速變化率“飛車飛車”現(xiàn)象（串勵）現(xiàn)象（串勵）交直兩用（串勵）交直兩用（串勵）可變損耗、不變損耗可變損耗、不變損耗七、直流電機的換向七、直流電機的換向1、換向的概念、換向的概念3、改善換向的方法、改善換向的方法

9、裝換向極裝換向極2、換向火花產(chǎn)生的電磁原因、換向火花產(chǎn)生的電磁原因目的：抵消換向元件中感應(yīng)電動勢目的：抵消換向元件中感應(yīng)電動勢 位置：極間幾何中心線上位置：極間幾何中心線上極性：與電樞反應(yīng)磁動勢極性：與電樞反應(yīng)磁動勢 相反相反aF換向極繞組聯(lián)接方法：與電樞繞組串聯(lián)換向極繞組聯(lián)接方法：與電樞繞組串聯(lián)電抗電動勢電抗電動勢er、ea旋轉(zhuǎn)電動勢產(chǎn)生原因旋轉(zhuǎn)電動勢產(chǎn)生原因八、直流電機的電力拖動八、直流電機的電力拖動1.三種負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性三種負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性TZ=f(n)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒功率負(fù)載恒功率負(fù)載nzT02nkTznzT0nkTznzT0kTznzT0kTz風(fēng)機風(fēng)機/泵類負(fù)載泵類負(fù)載反抗性反抗性位

10、能性位能性2.他勵直流電機的機械特性他勵直流電機的機械特性T=f(n)固有機械特性固有機械特性TnTCCRCUnNNMeaNeN02nT0NnNT005. 0nnNQT特點特點下斜直線下斜直線人為機械特性人為機械特性電樞回路串電阻電樞回路串電阻降低端電壓降低端電壓減弱主磁通減弱主磁通0n不變，調(diào)速Rn0n，不變（平行）調(diào)速Un0n調(diào)速fIn起動、調(diào)速起動、調(diào)速nT00n0R1R2RNZTT Nn1n2n12RRNnT00nNUNZTT1U0n2U0nNn1n2nNUUU12NnT0NZTT10n0nN20n21NN3.3.他勵直流電機的起動他勵直流電機的起動三種起動方法三種起動方法（直接起動、

11、降壓起動、電樞回路串電阻）（直接起動、降壓起動、電樞回路串電阻）4.4.他勵直流電機的制動他勵直流電機的制動(四象限運行）三種制動方法三種制動方法制動原理制動原理電壓平衡方程式電壓平衡方程式機械特性表達(dá)式機械特性表達(dá)式能量關(guān)系能量關(guān)系能耗、反接、回饋能耗、反接、回饋各自實現(xiàn)方法、優(yōu)缺點各自實現(xiàn)方法、優(yōu)缺點1 1）畫機械特性，并標(biāo)出運行點；）畫機械特性，并標(biāo)出運行點；2 2）電壓平衡方程式；注意運行點對應(yīng)的電壓、轉(zhuǎn)速（電樞電）電壓平衡方程式；注意運行點對應(yīng)的電壓、轉(zhuǎn)速（電樞電勢）、電磁轉(zhuǎn)矩（電流）的正負(fù)號；勢）、電磁轉(zhuǎn)矩（電流）的正負(fù)號；nT0正向電動正向電動能耗制動能耗制動（下放）（下放）電動

12、勢反向反接制動電動勢反向反接制動（低速下放）（低速下放）回饋制動回饋制動 （下坡、調(diào)壓調(diào)速）（下坡、調(diào)壓調(diào)速）反向電動反向電動電壓反向反接制動電壓反向反接制動（快速停機）（快速停機）能耗制動能耗制動（停機）（停機）回饋制動回饋制動（高速下放）（高速下放）三種制動方法三種制動方法共同點共同點保持磁場大小、方向不變，保持磁場大小、方向不變，改變改變 Ia的方向（的方向（ T的方向）的方向）或改變或改變 n的方向，使的方向，使 T與與 n方向相反，獲得制動轉(zhuǎn)矩。方向相反，獲得制動轉(zhuǎn)矩。n0-n0直流電動機四象限運行直流電動機四象限運行5.他（并）勵直流電機的調(diào)速他（并）勵直流電機的調(diào)速電樞回路串電阻

13、電樞回路串電阻降低端電壓降低端電壓減弱主磁通減弱主磁通6.電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行條件電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行條件電動機機械特性電動機機械特性 n=f(Tem)生產(chǎn)機械負(fù)載特性生產(chǎn)機械負(fù)載特性 n=f(TZ)交點處交點處滿足滿足dndTdndTCem畫機械特性、標(biāo)出運行點、對運行點求解畫機械特性、標(biāo)出運行點、對運行點求解nemT0ATCT)(emTfn )(CTfn nAemTnnBTB變壓器變壓器第二部分第二部分dtdNdtde(e 的正方向與的正方向與的正方向符合右手螺旋的正方向符合右手螺旋）mmfNfNE1144. 422(有效值有效值）一、變壓器的工作原理一、變壓器的工作原理1 1、變壓器的磁

14、場、變壓器的磁場主磁通：主磁通：沿鐵心閉合，同時交鏈原、副邊繞組，是非線性磁路，與勵磁電沿鐵心閉合，同時交鏈原、副邊繞組，是非線性磁路，與勵磁電抗抗Xm對應(yīng)；在原、副繞組中感應(yīng)主電勢，將電磁功率從原邊傳遞到副邊。對應(yīng)；在原、副繞組中感應(yīng)主電勢，將電磁功率從原邊傳遞到副邊。漏磁通：漏磁通：沿非磁性材料閉合，僅交鏈一邊繞組，是線性磁路，與漏電抗沿非磁性材料閉合，僅交鏈一邊繞組，是線性磁路，與漏電抗X1、X 2對應(yīng)；只起電抗壓降作用，不直接參與能量傳遞。對應(yīng)；只起電抗壓降作用，不直接參與能量傳遞。變比：變比：主磁通在原、副邊產(chǎn)生的感應(yīng)電勢的比。主磁通在原、副邊產(chǎn)生的感應(yīng)電勢的比。2121NNEEkm

15、FFF21mIII12)()(121LmmFFFFFLmmIIIII121)(2 2、磁動勢平衡、磁動勢平衡NmUfNEU111144. 4電源電源U1、f 不變不變，主磁通不變。，主磁通不變。變壓器通過磁勢平衡，將原、副邊沒有電氣聯(lián)系的電路聯(lián)系起來。變壓器通過磁勢平衡，將原、副邊沒有電氣聯(lián)系的電路聯(lián)系起來。在在電源電壓不變的情況下，主磁通基本保持不變。電源電壓不變的情況下，主磁通基本保持不變。如果由于負(fù)載變化引如果由于負(fù)載變化引起副邊電流變化，立即反應(yīng)到原邊，原邊電流立即發(fā)生相應(yīng)變化，自起副邊電流變化，立即反應(yīng)到原邊，原邊電流立即發(fā)生相應(yīng)變化，自動調(diào)節(jié)輸入功率滿足輸出功率的要求。動調(diào)節(jié)輸入功

16、率滿足輸出功率的要求。二、變壓器的穩(wěn)態(tài)運行二、變壓器的穩(wěn)態(tài)運行1 1、六個基本方程式、六個基本方程式1111ZIEU2222ZIEU21IIImmfNjEE12144. 4)(1mmmmmjXRIZIE22LZIU變壓器的繞組折算：變壓器的繞組折算：將副邊繞組匝將副邊繞組匝數(shù)折算到原邊。數(shù)折算到原邊。折算原則：折算原則：保持折算前后保持折算前后 不變。不變。 2F空載損耗：空載損耗：基本為鐵耗基本為鐵耗mRIRIp201200mFeRIpp200Fep可忽略空載等效電路（分析空載運行）空載等效電路（分析空載運行）mRmX)(01mmjXRIEmmRXtg10滿足激磁電阻激磁電阻激磁電抗激磁電抗

17、mZ激磁激磁阻抗阻抗mmmFeRIIjXRIIEp200001)()(20IpRFem反映鐵心損耗的等效反映鐵心損耗的等效電阻（并非實際電阻）電阻（并非實際電阻）對應(yīng)于主磁通引起的電抗對應(yīng)于主磁通引起的電抗constZ 1漏阻抗漏阻抗1U1E1R1X0I1EUmI0ZmZm對應(yīng)于漏磁通引起對應(yīng)于漏磁通引起的電抗的電抗空心線圈空心線圈有鐵心線圈有鐵心線圈2、等效電路、等效電路(T型型空載空載短路短路 適用范圍、參數(shù)意義適用范圍、參數(shù)意義)短路損耗：短路損耗：基本為銅耗基本為銅耗FekkpRRIp)(212cukpp 可忽略短路等效電路（分析短路和額定運行）短路等效電路（分析短路和額定運行）2Uk

18、RkXLZAX21II1U短路電阻短路電阻短路電抗短路電抗kkZUI1穩(wěn)態(tài)短路電流：穩(wěn)態(tài)短路電流：短路電壓（阻抗電壓）短路電壓（阻抗電壓）定義：定義：當(dāng)變壓器短路電流達(dá)到額當(dāng)變壓器短路電流達(dá)到額定電流，即定電流，即 Ik=I1N時，外施電壓時，外施電壓Uk=I1NZk75C 稱為短路電壓（阻稱為短路電壓（阻抗電壓）。反映了變壓器在抗電壓）。反映了變壓器在額定額定負(fù)載時的漏阻抗壓降負(fù)載時的漏阻抗壓降的大小。的大小。%1001751NCkNkUZIuuk過大，則變壓器負(fù)載變化時，過大，則變壓器負(fù)載變化時，輸出電壓波動較大；輸出電壓波動較大；uk過小，變過小，變壓器故障短路時，短路電流較大。壓器故障

19、短路時，短路電流較大。3 3、功率平衡、功率平衡原邊輸入有功功率原邊輸入有功功率P1電磁功率電磁功率Pem副邊輸出有功功率副邊輸出有功功率P2pcu2功率平衡方程式：功率平衡方程式：pPpppPPcucuFe22121pcu1mRmX1R1XLZ2R2XAX1U21EE1I2I2UmILII12pFe三、變壓器基本工程計算三、變壓器基本工程計算1、變壓器的額定數(shù)據(jù)計算、變壓器的額定數(shù)據(jù)計算單相雙繞組單相雙繞組三相雙繞組三相雙繞組NNNNNIUIUS2211NNNNNIUIUS221133(線電壓、線電流、額定容量線電壓、線電流、額定容量）注意副邊額定電壓注意副邊額定電壓U2N 的定義的定義2、

20、變壓器的參數(shù)計算、變壓器的參數(shù)計算空載試驗空載試驗: :短路試驗：短路試驗：測取測取Rm、Xm及空載損耗及空載損耗注意：短路試驗時輸入的有功率主要補償原、副邊銅耗注意：短路試驗時輸入的有功率主要補償原、副邊銅耗 （電壓很低，（電壓很低， 很小，鐵耗忽略）很小，鐵耗忽略）注意：空載試驗時輸入的有功率主要補償鐵耗注意：空載試驗時輸入的有功率主要補償鐵耗 （I0很小，定子銅耗忽略）很小，定子銅耗忽略）測取測取Rk、Xk及短路損耗及短路損耗空載等效電路空載等效電路短路等效電路短路等效電路m(額定容量額定容量）定義式定義式參數(shù)計算公式參數(shù)計算公式222222201%100%100UUUUUUUuNNN)

21、sincos(222kkXRIu3、變壓器的工作特性計算、變壓器的工作特性計算電壓變化率電壓變化率負(fù)載系數(shù)負(fù)載系數(shù)漏阻抗大小漏阻抗大小負(fù)載性質(zhì)負(fù)載性質(zhì)I2U20I2NU201cos2（導(dǎo)前）（導(dǎo)前）8 . 0cos2（滯后）（滯后）8 . 0cos2電阻電容負(fù)載電阻電容負(fù)載電阻電感負(fù)載電阻電感負(fù)載純電阻負(fù)載純電阻負(fù)載1）外特性（）外特性（電壓變化率的計算電壓變化率的計算）2 2）效率特性（）效率特性（效率計算效率計算）%100)cos1 (22022220kNkpIpSIpIp空載損耗空載損耗:短路損耗短路損耗:21cucukpppFepp 0) 1(*2I(空載損耗主要是鐵耗空載損耗主要是鐵

22、耗)(短路損耗主要是原、副邊銅耗短路損耗主要是原、副邊銅耗)2P變壓器額定運行時，效率不是定值，與負(fù)載性質(zhì)（變壓器額定運行時，效率不是定值，與負(fù)載性質(zhì)（ cos2）有關(guān)；）有關(guān)；負(fù)載性質(zhì)一定時，效率與負(fù)載大?。ㄘ?fù)載性質(zhì)一定時，效率與負(fù)載大?。↖2*）有關(guān)）有關(guān);若變壓器負(fù)載為純電阻，則若變壓器負(fù)載為純電阻，則cos2=1，一定負(fù)載電流下，效率最高，一定負(fù)載電流下，效率最高; 若變壓器負(fù)載為純電感或純電容，即若變壓器負(fù)載為純電感或純電容，即cos2=0，則變壓器輸出有功功率，則變壓器輸出有功功率P2=0，此時，此時=0。三、三相變壓器三、三相變壓器1 1、 三相變壓器的聯(lián)接組三相變壓器的聯(lián)接組會

23、畫相量圖和聯(lián)接組（作業(yè)、課件）會畫相量圖和聯(lián)接組（作業(yè)、課件）線電勢線電勢 方向為方向為A指向指向B， 方向為方向為a指向指向b； ABEabE同一鐵心柱上的高、低壓繞組，首端為同名端時，相電動勢同相，同一鐵心柱上的高、低壓繞組，首端為同名端時，相電動勢同相，首端為非同名端時，相電動勢反相；首端為非同名端時，相電動勢反相； 相量圖中相量圖中A、B、C與與a、b、c的排列同為順時針，且的排列同為順時針，且A、a重疊。重疊。2 2、 三相變壓器的空載電動勢波形三相變壓器的空載電動勢波形繞組連接方式繞組連接方式（Y、）三相磁路結(jié)構(gòu)三相磁路結(jié)構(gòu)（組式、芯式）（組式、芯式）三次諧波電三次諧波電流能否流通

24、流能否流通是是否否0非正弦非正弦0正弦正弦i0尖頂波尖頂波i0正弦正弦注意：線電勢中三次諧波抵消，仍為正弦。注意：線電勢中三次諧波抵消，仍為正弦。e正弦正弦e非正弦非正弦交流電機共同理論交流電機共同理論第三部分第三部分一、交流繞組一、交流繞組掌握交流繞組基本數(shù)據(jù)掌握交流繞組基本數(shù)據(jù)),(11111wqykkkNqy二、交流繞組的感應(yīng)電動勢二、交流繞組的感應(yīng)電動勢(定量計算定量計算)一相感應(yīng)電動勢的計算一相感應(yīng)電動勢的計算三、交流繞組磁動勢三、交流繞組磁動勢 (定量計算定量計算)1、單相繞組建立的磁動勢、單相繞組建立的磁動勢脈振磁動勢脈振磁動勢2、三相繞組的合成磁動勢、三相繞組的合成磁動勢旋轉(zhuǎn)磁

25、動勢旋轉(zhuǎn)磁動勢最大幅值的計算、幅值位置、脈振頻率最大幅值的計算、幅值位置、脈振頻率幅值計算、幅值位置、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向幅值計算、幅值位置、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向概念概念+公式（定量計算）公式（定量計算）交流繞組中的感應(yīng)電動勢（基波、諧波）交流繞組中的感應(yīng)電動勢（基波、諧波）產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因： 氣隙旋轉(zhuǎn)磁場切割定（轉(zhuǎn)）子繞組而在定（轉(zhuǎn)）子繞組中氣隙旋轉(zhuǎn)磁場切割定（轉(zhuǎn)）子繞組而在定（轉(zhuǎn)）子繞組中感應(yīng)產(chǎn)生。感應(yīng)產(chǎn)生。相電動勢有效值：相電動勢有效值：1111144. 4wkNfE頻率：頻率：6011pnf wkNfE144. 41160fnpf削弱高次諧波電動勢的方法：削弱高次諧波電動勢的方法：合理的磁極形狀合理的磁

26、極形狀對稱三相繞組接成對稱三相繞組接成Y Y或或 采用分布和短距繞組采用分布和短距繞組三相基波電動勢：三相基波電動勢： 對稱（幅值大小相等，頻率相同，相位互差對稱（幅值大小相等，頻率相同，相位互差120）116060fnpnpf(同步同步)(異步異步)單相磁動勢單相磁動勢三相合成磁動勢三相合成磁動勢表達(dá)式表達(dá)式coscos),(11tFtf)cos(),(11tFtf性質(zhì)性質(zhì)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)脈振脈振幅值位置幅值位置空間固定不動（相軸）空間固定不動（相軸）幅值大小幅值大小隨時間交變隨時間交變IpkNFw1119 . 0最大幅值最大幅值恒定不變恒定不變IpkNFw11135. 1脈振角頻率脈振角頻率:f2

27、角速度角速度:1pfn601交流繞組建立的磁動勢（基波）交流繞組建立的磁動勢（基波）電流超電流超前相軸前相軸t電流滯電流滯后相軸后相軸脈振頻率脈振頻率:f轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速:電流在時間上經(jīng)過多少電角度，三相合成基波磁電流在時間上經(jīng)過多少電角度，三相合成基波磁動勢在空間上就轉(zhuǎn)過相同的電角度。動勢在空間上就轉(zhuǎn)過相同的電角度。四、兩組概念四、兩組概念空間矢量空間矢量 : 空間按正弦分布，幅值隨時間變化?？臻g按正弦分布，幅值隨時間變化。時間相量時間相量 ：幅值隨時間按正弦規(guī)律變化。幅值隨時間按正弦規(guī)律變化。B、FI、U、E空間電角度空間電角度時間電角度時間電角度t3、產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢的條件（、產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢的條件

28、（課后習(xí)題課后習(xí)題）繞組在空間上不同相（不是繞組在空間上不同相（不是0或或180 ）電流在時間上不同相（不是電流在時間上不同相（不是0或或180 ）旋轉(zhuǎn)磁動勢旋轉(zhuǎn)磁動勢圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢對稱對稱某相電流達(dá)到正最大值時，三相合成基某相電流達(dá)到正最大值時，三相合成基波磁動勢矢量（正波幅）與其相軸重合。波磁動勢矢量（正波幅）與其相軸重合。電流在時間上經(jīng)過多少電角度，三相合電流在時間上經(jīng)過多少電角度，三相合成基波磁動勢在空間上就轉(zhuǎn)過相同的電成基波磁動勢在空間上就轉(zhuǎn)過相同的電角度。角度。),(t)(t三相異步電動機及其電力拖動三相異步電動機及其電力拖動第四部分第四部分一、三相異步電動機的工作原

29、理一、三相異步電動機的工作原理空載：空載：mIIIInn0121, 0,負(fù)載：負(fù)載： 轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率增大，旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子相對運動加大，轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率增大，旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子相對運動加大，I2增大，增大，I1也自動增大。氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁場由定、轉(zhuǎn)子磁勢共也自動增大。氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁場由定、轉(zhuǎn)子磁勢共同建立，同建立，在電源電壓不變的情況下，主磁通基本保持不變在電源電壓不變的情況下，主磁通基本保持不變。氣隙合成磁場轉(zhuǎn)速（同步速）：氣隙合成磁場轉(zhuǎn)速（同步速）：pfn1160轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速：n轉(zhuǎn)差率：轉(zhuǎn)差率：111nnnnnS05. 00NS1 1、三相異步電機的磁場、三相異步電機的磁場 額定運行時：額

30、定運行時：主磁通：主磁通：同時交鏈定、轉(zhuǎn)子繞組，是非線性磁路，與勵磁電抗同時交鏈定、轉(zhuǎn)子繞組，是非線性磁路，與勵磁電抗Xm對應(yīng)；在定、對應(yīng)；在定、轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)主電勢，將電磁功率從定子傳遞到轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)主電勢，將電磁功率從定子傳遞到轉(zhuǎn)子。漏磁通：漏磁通：僅交鏈一邊繞組，是線性磁路，與漏電抗僅交鏈一邊繞組，是線性磁路，與漏電抗X1、X 2對應(yīng)；只起電抗對應(yīng)；只起電抗壓降作用，不直接參與能量傳遞。壓降作用，不直接參與能量傳遞。2 2、異步電機的磁動勢平衡、異步電機的磁動勢平衡mFFF21mIII12)()(121LmmFFFFFLmmIIIII121)(異步電機通過磁動勢平衡，將定、轉(zhuǎn)子上

31、沒有電氣聯(lián)系的電路聯(lián)系起來。異步電機通過磁動勢平衡，將定、轉(zhuǎn)子上沒有電氣聯(lián)系的電路聯(lián)系起來。在電源電壓不變的情況下，主磁通基本保持不變在電源電壓不變的情況下，主磁通基本保持不變，如果由于負(fù)載變化引如果由于負(fù)載變化引起轉(zhuǎn)子電流變化，定子電流中的負(fù)載分量立即發(fā)生相應(yīng)變化，從而自動起轉(zhuǎn)子電流變化，定子電流中的負(fù)載分量立即發(fā)生相應(yīng)變化，從而自動調(diào)節(jié)輸入功率以滿足輸出功率的要求。調(diào)節(jié)輸入功率以滿足輸出功率的要求。pfn11601F相對定子相對定子(切割定子）切割定子）相對轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)子(切割轉(zhuǎn)子）切割轉(zhuǎn)子）1Snn nSnpfSpf11260602F相對定子相對定子(切割定子）切割定子）相對轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)子(

32、切割轉(zhuǎn)子）切割轉(zhuǎn)子）1nnn在空間相對靜止在空間相對靜止,1F2F（通電）（通電）（感應(yīng)）（感應(yīng)）定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子NmwUkfNEU1111144. 4電源電源U1、f 不變不變，主磁通不變。，主磁通不變。二、三相感應(yīng)電動機的穩(wěn)態(tài)運行二、三相感應(yīng)電動機的穩(wěn)態(tài)運行1、額定數(shù)據(jù)計算、額定數(shù)據(jù)計算NNNNNIUP111cos3(線電壓、線電流線電壓、線電流)頻率折算等效靜止的等效靜止的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子),(22XSr實際轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子實際轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子),(22SXr靜止的轉(zhuǎn)子靜止的轉(zhuǎn)子2FSF21F與與相對靜止相對靜止繞組折算) 1, 1(eikk2、轉(zhuǎn)子頻率折算和繞組折算、轉(zhuǎn)子頻率折算和繞組折算（原則：保持折算

33、前后轉(zhuǎn)子磁動勢原則：保持折算前后轉(zhuǎn)子磁動勢(大小、大小、相位、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向）不變相位、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向）不變）NNNNIUP1111cos3(線電壓、線電流線電壓、線電流)額定輸入功率額定輸入功率:額定輸出功率額定輸出功率:基本方程組與等效電路（與變壓器對比）基本方程組與等效電路（與變壓器對比）感應(yīng)電機與變壓器對比感應(yīng)電機與變壓器對比變壓器變壓器感應(yīng)電機感應(yīng)電機主磁場性質(zhì)主磁場性質(zhì)交變交變 旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電勢和感應(yīng)電勢和電流的頻率電流的頻率原、副邊同頻率原、副邊同頻率( f1 )定子：定子：6011pnf 轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子：11260)(60SfSnpnpf1111ZIEULmmIIIII121)(mwmmk

34、NfjZIEE1112144. 41111ZIEU22222LZIZIEULmmIIIII121)(mmmNfjZIEE112144. 4基本方程組基本方程組3、基本方程組與等效電路、基本方程組與等效電路)1()(22222222rSSIZIjXSrIE變壓器變壓器感應(yīng)電機感應(yīng)電機mrmX1r1X21rSS2r2X1U1I2ImI21EE2U1r1X2r2XmrmXLZ1U1I2ImI21EE2U附加電阻的物理意義附加電阻的物理意義: 三相感應(yīng)電機三相感應(yīng)電機的總機械功率的總機械功率PPrSSI)1(322 2等效電路等效電路4、功率與轉(zhuǎn)矩計算、功率與轉(zhuǎn)矩計算 (要求：定量計算，作業(yè)要求：定量

35、計算，作業(yè)）輸入電功率輸入電功率P1電磁功率電磁功率Pem總機械功率總機械功率Pmec輸出機械功率輸出機械功率P21cupFep2cupmecpadp1）功率平衡方程式）功率平衡方程式:emFecuPppP11meccuemPpP22PppPadmecmec三個重要關(guān)系三個重要關(guān)系: :emcuSPp2emmecPSP)1( 2)1(cumecpSSP)1 ( :1:2SSPpPmeccuemNNNIUP1111cos3額定運行時：額定運行時：NNNNNNIUPP1112cos3admecNmecppPPememcumecemSPPSpPP)1 (22）轉(zhuǎn)矩平衡方程式）轉(zhuǎn)矩平衡方程式:ZemT

36、TTT0211)1 (emmecmecemPSPPT5、參數(shù)計算、參數(shù)計算空載試驗空載試驗短路試驗短路試驗空載試驗輸入有功功率空載試驗輸入有功功率: 主要補償鐵耗主要補償鐵耗+機械損耗機械損耗短路損耗輸入有功功率短路損耗輸入有功功率: 主要補償定、轉(zhuǎn)子銅耗主要補償定、轉(zhuǎn)子銅耗三、三相異步電動機的電力拖動三、三相異步電動機的電力拖動1、機械特性、機械特性物理表達(dá)式物理表達(dá)式參數(shù)表達(dá)式參數(shù)表達(dá)式實用公式實用公式直線近似公式直線近似公式（與哪些參數(shù)有關(guān)）（與哪些參數(shù)有關(guān)）（固有、人為）（固有、人為）（物理意義）（物理意義）表達(dá)式表達(dá)式曲線曲線 （固有、人為）（固有、人為）2、起動、起動四個關(guān)鍵點四個

37、關(guān)鍵點定子串對稱三相電抗器定子串對稱三相電抗器自耦變壓器降壓自耦變壓器降壓Y-Y-起動起動ststIT ,計算計算下降倍數(shù)下降倍數(shù)鼠籠式鼠籠式繞線式轉(zhuǎn)子回路串電阻繞線式轉(zhuǎn)子回路串電阻對起動點求解（令對起動點求解（令S=1）起動電流大起動電流大起動轉(zhuǎn)矩不大起動轉(zhuǎn)矩不大與要求矛盾，為什么？與要求矛盾，為什么？直接起動：直接起動：機械特性的實用表達(dá)式機械特性的實用表達(dá)式SSSSTSSSSTTmmNMmmm22)1(2MMNmSS由產(chǎn)品目錄查得：由產(chǎn)品目錄查得：MNNrnkWPmin),/(),(NNNNNnPnPT9550260103NMmTT11nnnSNNSSTSSTTmmmm22NMmSS2近

38、似直線公式近似直線公式成對使用成對使用注意：注意：3、調(diào)速、調(diào)速調(diào)速方法調(diào)速方法變頻調(diào)速變頻調(diào)速開環(huán)調(diào)壓調(diào)速開環(huán)調(diào)壓調(diào)速繞線式串電阻調(diào)速繞線式串電阻調(diào)速定量計算：定量計算：1 1）變頻調(diào)速）變頻調(diào)速（f fN時時 , U/f =常數(shù)）常數(shù)）平行特性平行特性constnmconstn (恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載)2 2）調(diào)壓調(diào)速）調(diào)壓調(diào)速對于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速范圍：對于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速范圍：0SSm通風(fēng)機負(fù)載適用，調(diào)速范圍寬通風(fēng)機負(fù)載適用，調(diào)速范圍寬3 3）繞線式串電阻調(diào)速）繞線式串電阻調(diào)速22mmSRrSr22SRrSr(恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載)原理、機械特性原理、機械特性（課件例題）（課件例題）4、

39、制動（四象限運行）、制動（四象限運行）定量計算定量計算停機或反轉(zhuǎn)（摩擦性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載）。計算一定轉(zhuǎn)速下停機停機或反轉(zhuǎn)（摩擦性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載）。計算一定轉(zhuǎn)速下停機時，最初制動轉(zhuǎn)矩與制動電阻的關(guān)系時，最初制動轉(zhuǎn)矩與制動電阻的關(guān)系; ; 判斷停機瞬間不斷判斷停機瞬間不斷電系統(tǒng)是否反轉(zhuǎn)。電系統(tǒng)是否反轉(zhuǎn)。限速限速（位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載）（位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載）。計算一定負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，下放。計算一定負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，下放速度與制動電阻的關(guān)系。速度與制動電阻的關(guān)系。求解方法求解方法：用：用“實用公式實用公式”或或“直線公式直線公式”，對運行點列方程求解。，對運行點列方程求解。1 1）畫機械特性，并標(biāo)出運行點；）畫機械特性，并標(biāo)出

40、運行點；2 2）注意）注意“+”+”、“-”-”號，同一轉(zhuǎn)速下，電源反相序時號，同一轉(zhuǎn)速下，電源反相序時3 3）SS2反接制動反接制動1S回饋制動回饋制動0S反接、回饋、能耗反接、回饋、能耗制動原理：制動原理：四、單相異步電動機四、單相異步電動機1、結(jié)構(gòu)特點、結(jié)構(gòu)特點定子：布置兩相繞組，空間相位差定子：布置兩相繞組，空間相位差90電角電角工作繞組工作繞組起動繞組串移相元件起動繞組串移相元件電流在時間上存在電流在時間上存在相位差相位差2、工作原理、工作原理電阻分相、電容分相、罩極電阻分相、電容分相、罩極3、起動、起動雙旋轉(zhuǎn)磁場理論雙旋轉(zhuǎn)磁場理論第五部分第五部分三相同步電動機三相同步電動機一、三相

41、同步電機的工作原理一、三相同步電機的工作原理)(11nFf)(1恒定fF)(直流fI)(1fIABC)60(1pfnFa相對靜止相對靜止穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)實現(xiàn)機電能量實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換相互作用相互作用轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子：定子：定子：1 1、三相同步電機的磁場、三相同步電機的磁場 空載空載: : 勵磁電流勵磁電流 If 單獨建立單獨建立 負(fù)載負(fù)載: : 勵磁電流勵磁電流 If與與電樞電流電樞電流 I共同建立共同建立fF)44. 4(01100wkfNEEFE2 2、三相同步電機的電樞反應(yīng)、三相同步電機的電樞反應(yīng)交軸電樞反應(yīng)交軸電樞反應(yīng) 產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩直軸電樞反應(yīng)直軸電樞反應(yīng) 去磁、助磁去磁、助磁 取決

42、于取決于 和和 的夾角的夾角 0EI二、三相同步電機的穩(wěn)態(tài)運行二、三相同步電機的穩(wěn)態(tài)運行1 1、電壓平衡方程式（隱極）、電壓平衡方程式（隱極）XI jRIEUataXI jRIUE0aRtX0EU發(fā)電）I(aRXEU發(fā)電機：發(fā)電機：電動機：電動機：taXI jRIEU0電動）I(發(fā)電）I(電動）I(發(fā)電機：發(fā)電機：電動機：電動機：XI jRIUEaaafaaFkFkFk1afFFF( (折算成勵磁磁動勢折算成勵磁磁動勢) )XXXat空載特性空載特性不飽和不飽和飽和飽和E1 1、電壓平衡方程式（凸極）、電壓平衡方程式（凸極）發(fā)電機：發(fā)電機：電動機：電動機：發(fā)電機：發(fā)電機：電動機：電動機：qqddaXI jXI jRIUE0qqddaXI jXI jRIEU0不飽和不飽和XI jXI jRIUEaqqadXI jXI jRIEUaqqad飽和飽和adadfadfdFkFFFF空載特性空載特性dE2、時空矢量圖（以發(fā)電機為例）、時空矢量圖（以發(fā)電機為例）F1fF0EUIaRIaXI jaEEXI jEiaFaFii1fF：d軸軸0E：q軸軸功率因數(shù)角功率因數(shù)角:)(IU內(nèi)功率因數(shù)角內(nèi)功率因數(shù)角:)(IEi功率角（功角）功率角（功角）:)(0UE內(nèi)功率角（內(nèi)功角）內(nèi)功率角（內(nèi)