直流電機(jī)復(fù)習(xí)市公開課金獎市賽課一等獎?wù)n件

1重慶大學(xué)自動化學(xué)院電機(jī)學(xué)及拖動基礎(chǔ)第1頁2直流電機(jī)復(fù)習(xí)第2頁3測試題：1、直流電動機(jī)電樞繞組中流過電流是直流還是交流（）。2、直流電動機(jī)電樞繞組作用是（）。3、直流電機(jī)電樞反應(yīng)結(jié)果是（）。4、一臺他勵式直流電動機(jī)拖動位能性負(fù)載運(yùn)行，假如只增大電樞電阻，當(dāng)電動機(jī)到達(dá)新穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩、電樞電流和轉(zhuǎn)速變不改變？其改變過程怎樣？第3頁45、改變直流電動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向方法為（）。6、直流電動機(jī)制動方式有（）。7、三相變壓器A、B、C按順時(shí)針分布，分別畫出三相變壓器Y/△-5、Y/Y-10接線圖。第4頁58、一臺他勵直流電動機(jī)額定數(shù)據(jù)為：Ｕe＝220Ｖ，Ie=100A，Ｐe＝19Kw，ｎe=1000轉(zhuǎn)／分，Ｒa＝0.2Ω，電動機(jī)拖動額定恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載（位能性負(fù)載）運(yùn)行。試求：⑴輸入功率、電磁功率和空載損耗功率。⑵電動機(jī)直接起動轉(zhuǎn)矩和起動電流。⑶若采取降壓調(diào)速，求使電動機(jī)以600轉(zhuǎn)／分轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)電樞電壓。（4）設(shè)電動機(jī)電樞最大允許電流為200A，若要實(shí)現(xiàn)從額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行切換到以-600轉(zhuǎn)／分運(yùn)行，有幾個(gè)方法能夠?qū)崿F(xiàn)，并計(jì)算各種方法時(shí)電樞回路需要串入多大電阻？第5頁6第6頁7工作原理：有電流為何會產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩？有轉(zhuǎn)速為何會產(chǎn)生電勢？運(yùn)行：有了轉(zhuǎn)矩會有什么樣運(yùn)行狀態(tài)？能量：運(yùn)行狀態(tài)改變怎樣反應(yīng)到電路上？第7頁8一、直流電動機(jī)工作原理與結(jié)構(gòu)安培定律（電磁力定律）——載流導(dǎo)體在磁場中受到力所以,直流電機(jī)工作條件:

磁場：勵磁方式和磁場特點(diǎn)通電線圈：對通電線圈要求第8頁9需要載流導(dǎo)體在磁場中受到力能形成方向不變轉(zhuǎn)矩而磁場是固定不變通電線圈：處于相同極性磁極下導(dǎo)體所受電磁力方向保持不變，亦即相同極性磁極下導(dǎo)體中電流方向不變；----所以線圈處于不一樣磁極下電流方向需要對應(yīng)改變所需結(jié)構(gòu)條件——換向器和電刷。第9頁10直流電動機(jī)工作原理幾點(diǎn)結(jié)論外施電壓、電流是直流電，電樞線圈內(nèi)電流是交流電；線圈中感應(yīng)電動勢與電流方向相反；線圈是旋轉(zhuǎn)，電樞電流是交變。電樞電流產(chǎn)生磁場在空間上是恒定不變；第10頁11額定功率(PN，kW)——額定條件下電機(jī)所能提供功率電動機(jī)——指軸上輸出機(jī)械功率發(fā)電機(jī)——指電刷間輸出額定電功率額定電壓(UN，V)——在額定工況下，電機(jī)出線端平均電壓發(fā)電機(jī)——是指輸出額定電壓；電動機(jī)——是指輸入額定電壓。二、直流電機(jī)額定值第11頁12額定電流(IN，A)——在額定電壓下，運(yùn)行于額定功率時(shí)對應(yīng)電流直流發(fā)電機(jī)——直流電動機(jī)——額定轉(zhuǎn)速(nN，r/min)——在額定電壓、額定電流下，運(yùn)行于額定功率時(shí)對應(yīng)轉(zhuǎn)速額定勵磁電壓(UfN，V)——對應(yīng)于額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速及額定功率時(shí)勵磁電流第12頁13直流電機(jī)工作原理特點(diǎn)不論是直流電動機(jī)還是直流發(fā)電機(jī)，都需要一個(gè)空間分布不變磁場；電樞繞組中必須有多個(gè)線圈，線圈之間經(jīng)過串聯(lián)形成一個(gè)無頭無尾閉合回路；電機(jī)結(jié)構(gòu)中必須有換向器和電刷，電刷放置在電勢最小線圈位置；經(jīng)過電刷，電樞繞組形成兩條并聯(lián)支路，而且線圈內(nèi)流過電流為交流；

第13頁14勵磁方式——供給勵磁繞組電流而產(chǎn)生勵磁磁動勢方式他勵——勵磁繞組與電樞繞組無連接，由獨(dú)立電源供電自勵——并勵、串勵和復(fù)勵并勵——勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)串勵——勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)復(fù)勵——一個(gè)勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)，另一個(gè)串聯(lián)。三、直流電機(jī)勵磁方式及電樞反應(yīng)第14頁15電樞反應(yīng)——此時(shí)電機(jī)氣隙磁場是由勵磁磁動勢和電樞磁動勢共同產(chǎn)生。電樞磁動勢對氣隙磁場影響稱為電樞反應(yīng)。電樞反應(yīng)展現(xiàn)去磁作用三、直流電機(jī)勵磁方式及電樞反應(yīng)第15頁16直流電機(jī)磁場特點(diǎn)直流電機(jī)磁場空間分布是固定不變；直流電機(jī)磁場空間每一個(gè)磁場大小是不一樣。第16頁17四、直流電機(jī)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩公式以上公式就回答了有電流就一定會有轉(zhuǎn)矩，有轉(zhuǎn)速就一定會有電勢剩下問題就是：轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速關(guān)系，電流與電勢關(guān)系。第17頁18五、直流電機(jī)基本方程式（穩(wěn)態(tài)、他勵）1.電動勢平衡方程式2.轉(zhuǎn)矩平衡方程式第18頁19直流電動機(jī)功率平衡方程式Pe為轉(zhuǎn)換成機(jī)械功率電磁功率pCua=Ia2Ra為電樞回路上銅耗，也稱可變損耗pc為電刷接觸損耗3.功率平衡方程式第六節(jié)直流電機(jī)運(yùn)行原理第19頁20pFe為電機(jī)鐵耗pmech為機(jī)械損耗pFe+

pmech為空載損耗，也稱不變損耗P2輸出機(jī)械功率第20頁21pCuapmech六、直流電機(jī)功率流程圖第21頁221.恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特征——負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tz

與轉(zhuǎn)速n大小無關(guān)特征反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特征特點(diǎn)——轉(zhuǎn)矩Tz

總與運(yùn)動方向相反，位于一三象限（金屬壓延機(jī)構(gòu)、機(jī)床平移機(jī)構(gòu)等）位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特征特點(diǎn)——轉(zhuǎn)矩Tz含有固定方向，由拖動一些含有位能部件造成，位于一四象限七、負(fù)載特征nTznTz第22頁23通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩負(fù)載特征——轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速大小相關(guān)，基本上與轉(zhuǎn)速平方成正比2、通風(fēng)機(jī)負(fù)載特征第23頁24恒功率負(fù)載轉(zhuǎn)矩特征——負(fù)載轉(zhuǎn)矩基本上與轉(zhuǎn)速成反比，功率基本不變(如車床等)3、恒功率負(fù)載特征第24頁25R——電樞回路總電阻Ce——電動是常數(shù)CT——轉(zhuǎn)矩常數(shù)八、直流電動機(jī)機(jī)械特征第25頁26機(jī)械特征特點(diǎn)機(jī)械特征是一條向下傾斜直線斜率越大，速度降落越大，機(jī)械特征越軟幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)理想空載點(diǎn)(0，n0)實(shí)際空載點(diǎn)(T0

，n'0)額定工作點(diǎn)(TN，nN)起動點(diǎn)(Tst，0)機(jī)械特征小結(jié)第26頁27電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行充分必要條件：必要條件——機(jī)械特征和負(fù)載轉(zhuǎn)矩特征有交點(diǎn)T=Tz充分條件——在交點(diǎn)對應(yīng)轉(zhuǎn)速之上T<Tz，轉(zhuǎn)速之下T>Tz記憶方式：在交點(diǎn)之上要降下來，必須負(fù)載轉(zhuǎn)矩大；在交點(diǎn)之下，要升上去，必須電磁轉(zhuǎn)矩大。九、穩(wěn)定性判據(jù)第27頁28起動存在問題——電流大、轉(zhuǎn)矩大處理方法——降壓起動、串阻起動十、直流電動機(jī)起動第28頁291.能耗制動實(shí)現(xiàn)、特點(diǎn)、電阻計(jì)算十一、直流電動機(jī)制動2.轉(zhuǎn)速反向反接制動實(shí)現(xiàn)、特點(diǎn)、電阻計(jì)算3.電樞反接反接制動實(shí)現(xiàn)、特點(diǎn)、電阻計(jì)算第29頁30制動部分小結(jié)：1.對反抗性負(fù)載而言：能耗制動能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)停車；2.對位能性負(fù)載而言，全部制動過程都需要在轉(zhuǎn)速靠近零時(shí)斷開電機(jī)；3.能耗制動運(yùn)行在一、二、四象限4.電壓反向反接制動運(yùn)行一、二、三、四象限，且穩(wěn)定運(yùn)行轉(zhuǎn)速大于理想空載轉(zhuǎn)速。5.轉(zhuǎn)速反向反接制動運(yùn)行于一、四象限，只對位能性負(fù)載有效。6.全部制動過程中，電壓反向反接制動減速最快。7.能耗制動、電壓反向反接制動受最大允許電流限制。第30頁311.調(diào)速方法十二、直流電動機(jī)調(diào)速2.各種調(diào)速方法特點(diǎn)改變Ua——調(diào)壓調(diào)速，從額定轉(zhuǎn)速向下調(diào)速改變勵磁磁通——在減弱磁通時(shí)調(diào)速，稱弱磁調(diào)速改變電樞電阻——串阻調(diào)速，從額定轉(zhuǎn)速向下調(diào)速第31頁32十三、變壓器特點(diǎn)1.利用電磁感應(yīng)定律工作，實(shí)現(xiàn)變壓，變壓前后電壓之間沒有直接電聯(lián)絡(luò)。2.因?yàn)槠涓鞑糠衷诠ぷ髦徐o止不動，故稱為器3.將某一等級交流電壓變成同一頻率另一個(gè)電壓4.變壓器不但能夠變壓，而且能夠變流、變負(fù)載、變相位。第32頁33變壓關(guān)系：與繞組匝數(shù)成正比變流關(guān)系：與繞組匝數(shù)成反比，但原副邊電流之間是正比關(guān)系變負(fù)載：與匝數(shù)平方成正比。第33頁34聯(lián)結(jié)法——三相變壓器繞組聯(lián)結(jié)方式，星形和三角形聯(lián)結(jié)高壓繞組首端由A、B、C表示，末端由X、Y、Z表示；低壓繞組首端由a、b、c表示，末端由x、y、z表示。十四、三相變壓器電路系統(tǒng)——聯(lián)結(jié)組1、聯(lián)結(jié)法第34頁35聯(lián)結(jié)組——三相變壓器一、二次繞組線電壓相位關(guān)系不一樣組合三相變壓器相位：與之間順時(shí)鐘所轉(zhuǎn)過角度。2、聯(lián)結(jié)組第六節(jié)三相變壓器第35頁363、同名端：單相變壓器原副邊電勢不是同相就是反相。同名端——一、二次繞組被同一交變主磁通φ交鏈，在任一瞬間，一次繞組一端點(diǎn)電位為正，二次繞組也有一端點(diǎn)電位為正。這兩個(gè)端點(diǎn)為“同名端”，在旁邊用“·”表示第36頁37ABCABCabcnNabcnN第37頁38我對直流電機(jī)思索直流電機(jī)部分：1.直流電機(jī)產(chǎn)生原理：為何要多線圈；為何要換向。2.直流電機(jī)結(jié)構(gòu)具備特點(diǎn)。（電樞繞組）3.直流電機(jī)所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩和電勢大小跟哪些原因相關(guān)？4.直流電動機(jī)能量傳遞過程。5.直流電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)與哪些變量相關(guān)？6.電力拖動系統(tǒng)具備什么條件才能確保系統(tǒng)穩(wěn)定？（負(fù)載轉(zhuǎn)矩特征）第38頁397.直流電動機(jī)起動存在問題和處理方案？8.直流電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)改變有哪些伎倆，這些伎倆對其運(yùn)行狀態(tài)結(jié)果有何關(guān)系？詳細(xì)改變過程。9.直流電動機(jī)銘牌數(shù)據(jù)含義。比如：1.直流電動機(jī)電樞繞組流過電流是直流還是交流？每一個(gè)線圈所產(chǎn)生電勢是直流還是交流？第39頁402.當(dāng)改變電樞電壓后，電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)改變過程和改變結(jié)果.3.直流電動機(jī)電磁功率是何種形式能量，其大小與哪些變量相關(guān)？4.任意一個(gè)電力拖動系統(tǒng)是否是穩(wěn)定，怎樣判斷？5.要求以某種轉(zhuǎn)速運(yùn)行，有幾個(gè)方法能夠?qū)崿F(xiàn)？6.電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)中額定功率含義是什么？第40頁41變壓器部分：1.變壓器含有變壓、變流、變負(fù)載、變相位作用，其改變關(guān)系結(jié)論是什么？2.三相變壓器連接組別。3.電流互感器為何不能開路？電壓互感器為何不能短路？第41頁42電機(jī)能否實(shí)現(xiàn)高精度定位？怎樣實(shí)現(xiàn)？第42頁43控制電機(jī)——因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)需要，主要作用是完成控制信號傳遞和轉(zhuǎn)換；主要要求是運(yùn)行可靠、響應(yīng)快速、準(zhǔn)確度高等。主要控制電機(jī)：伺服電機(jī)步進(jìn)電機(jī)第43頁44伺服電動機(jī)：也稱執(zhí)行電動機(jī)，是一個(gè)服從控制信號要求而動作電動機(jī)——“伺服”信號到來之前，轉(zhuǎn)子靜止不動信號到來之后，轉(zhuǎn)子馬上轉(zhuǎn)動信號消失，轉(zhuǎn)子能及時(shí)自行停轉(zhuǎn)直流伺服電機(jī)就是直流電機(jī)。兩相交流伺服電機(jī)就是兩相異步電動機(jī)。第44頁45定子繞組f和c在空間上相差90of由定值交流電壓勵磁，稱勵磁繞組c由伺服放大器供電而進(jìn)行控制，稱控制繞組轉(zhuǎn)子為籠型第45頁46步進(jìn)電機(jī)：步進(jìn)電動機(jī)將輸入脈沖電信號變換為階躍角位移或直線位移，給一個(gè)脈沖信號，電動機(jī)前深入，所以稱為步進(jìn)電動機(jī)。第46頁47

1直流電機(jī)與交流電機(jī)改變旋轉(zhuǎn)方向有什么不一樣？直流機(jī)能夠改變勵磁繞組或電樞繞組正負(fù)極；交流異步機(jī)則只能改變定子電流相序。

2三相異步電動機(jī)定子繞組短路與轉(zhuǎn)子繞組短路各有什么影響？三相異步機(jī)定子繞組短路則電源短路，必定跳閘；若兩相短路且能夠只接兩相電源，則異步機(jī)仍能夠工作，輸出轉(zhuǎn)矩減??；轉(zhuǎn)子繞組短路，若短路區(qū)域比較小，則異步機(jī)仍能夠工作，但輸出功率減小。

3異步電動機(jī)短路與變壓器短路有什么異同？變壓器短路情形與異步機(jī)相類似，只不過按正常接線，短路電流較大則電源必定跳閘，無法工作。但在經(jīng)過改變電源接線，則有些部分短路，還是可能能夠工作。第47頁481、直流電機(jī)和異步電機(jī)主磁場分別由什么建立？二者在能量轉(zhuǎn)換上有什么異同？直流電機(jī)主磁場和一部電機(jī)主磁場均由勵磁電流產(chǎn)生，直流電機(jī)磁場就是由勵磁繞組產(chǎn)生，異步機(jī)則由定子電流一部分產(chǎn)生。二者在能量上轉(zhuǎn)換原理相同（切割或交變），但直流機(jī)直接變換出來是機(jī)械能，異步機(jī)變換出來則是電能，所以是傳遞能量。

2、影響直流電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩原因有哪些？

影響直流電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩內(nèi)部原因就是磁通和電樞電流；外部原因就是負(fù)載轉(zhuǎn)矩，平衡時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩=負(fù)載轉(zhuǎn)矩。

3、異步電機(jī)脈振磁場是怎樣改變到橢圓磁場，采取是什么樣辦法？