試卷-電機(jī)學(xué)ii概念I(lǐng)I主要

《電機(jī)學(xué)II》的主要概念、直流電機(jī)電樞繞組中流動的是交流電流。但其勵磁繞組中流的是直流電 （過復(fù)勵、欠復(fù)勵直流電機(jī)的反電勢表達(dá)式為E=CEn，其中：CE=pZa/(60a=)為總導(dǎo)體數(shù) 為轉(zhuǎn)子每分鐘的轉(zhuǎn)速 為每極磁通量直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式為Tem=CT，其中CT=pZa/(2a=) 電動勢常數(shù)CE和轉(zhuǎn)矩常數(shù)CT之間相差一個常系數(shù)，即CT＝60/(2×CE；當(dāng)電動勢公式中的轉(zhuǎn)速以機(jī)械弧度/s為單位時，兩個常數(shù)變成相同的。直流電機(jī)的并聯(lián)支路數(shù)總是成對的，即有偶數(shù)個支 成一個無頭的閉合回路。 無頭的閉合回路。 串勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性很軟在直流電機(jī)中，第一節(jié)距y1等于上元件邊與下元件邊之間相差的槽數(shù)；第二節(jié)距等于相串聯(lián)的兩個元件中，第二個元件的上元件邊與第一個元件的下元件邊之間相差的槽數(shù)；合成節(jié)距y等于相串聯(lián)的兩元件的上元件邊之間相差的槽數(shù)；換向器節(jié)距等于合成節(jié)距。在直流電機(jī)中，虛槽數(shù)等于元件數(shù)，等于換向片直流電機(jī)的物理中性線是指電樞表面磁場為零的位置。幾何中性線，從電刷放置（即電刷不移位時所放的位置在直流電機(jī)中，當(dāng)電刷位于幾何中性線上時，電樞反應(yīng)是交磁性（在直流電機(jī)中，移動電刷，使之偏離幾何中心線，將出現(xiàn)直軸電樞反應(yīng)。往物理（導(dǎo)體數(shù)直流電機(jī)的電樞鐵芯采用薄硅鋼片材料，而主極鐵芯則常采用厚直流發(fā)電機(jī)的額定功率關(guān)系為：PN＝UNIN；直流電動機(jī)的額定功率關(guān)系＝UNINηN電刷放置在磁極中心處的換向片上，就等效于放在電樞表面的幾何中線處（在直流電機(jī)中，單疊繞組的并聯(lián)支路對數(shù)等于極對數(shù)；單波繞組的并聯(lián)支路數(shù)恒等于1電磁功率又稱轉(zhuǎn)換功在并勵直流電動機(jī)中，電網(wǎng)輸入的總功率，扣除勵磁銅耗、電樞總銅耗，剩余的描述直流發(fā)電機(jī)外特性的參數(shù)是電壓調(diào)直流發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性是指：在轉(zhuǎn)速不變的情況下，負(fù)載電流變了，如何維持端并勵發(fā)電機(jī)要建立起空載（1）電機(jī)磁路（2）（3）勵磁回路的電阻必須足夠小直流電動機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速等于U/(CE小型直流電動機(jī)采用直接起動；三點(diǎn)起動器起動屬于電樞串電阻起動；直動機(jī)也可以采用降壓起動。直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式為：n RaC C CCΦ2 E直流電動機(jī)的調(diào)速方法有：調(diào)壓調(diào)速，電樞串電阻調(diào)速，調(diào)節(jié)勵磁電流（磁通調(diào)速。前兩個為樞控，后一個為場直流電動機(jī)調(diào)速時，工作點(diǎn)在不同的人工機(jī)械特性之間移直流電動機(jī)的電磁制動方法有：能耗制動，回饋制動，反接制動。反接制動分：電壓反接制動（正轉(zhuǎn)反接，電動勢反接制動（正接反轉(zhuǎn)，代表性的例子是吊車下放重物，即倒拉制動。并列、他勵直流電動機(jī)在運(yùn)行中改變勵磁方向?qū)儆谡D(zhuǎn)反接，這時，電流方向雖未變（但增大了，但是磁場的方向變反了。正在運(yùn)行的并勵直流電動機(jī)，其勵磁繞組不可以開串勵直流電動機(jī)不可以電機(jī)穩(wěn)態(tài)三相不對稱運(yùn)行的分析方法是對稱分量對稱分量法的基礎(chǔ)：疊加原理。應(yīng)用的前提：電路為線性電對稱分量法將不對稱三相物理量分解為：正序、負(fù)序、移到三相互差120°，再三相相加，從而使需要的序分量成為單相的3倍，不需要的則三相抵消。零序分量的求法：不對稱的三相量直接相加，再除以3。正序分量的求法：將B相的量前移120°、C相反移120°，三相正序達(dá)到同相，相加再除以3。負(fù)序分量的求法：將B相的量后移120°、C相前移120°，三相負(fù)序達(dá)到同相，相加再再除以3。對稱分量法的優(yōu)點(diǎn)：正序電流在正序電路中產(chǎn)生正序壓降，負(fù)序電流在負(fù)序電路變壓器的正、負(fù)序電路相同，但是負(fù)序電路的一次側(cè)沒有外加電壓，是短路變壓器的零序電路結(jié)構(gòu)跟電路的聯(lián)結(jié)組別有關(guān)。從T型等效電路的角度來看，星形流到外部；三角形連接的一側(cè)，出線端是短路的Y,ynZm0Zk2連接到負(fù)載上的。Zm0的大小會受磁路結(jié)構(gòu)的影響：組式變壓器的Zm0大，心式變壓器Y,yn變壓器帶單相負(fù)載會引起中點(diǎn)漂移：帶負(fù)載的一相相電壓降低，另外兩相相電壓升高。Y,yn連接的組式變壓器的中點(diǎn)漂移嚴(yán)重，不宜帶單相負(fù)載。YN,d連接的變壓器，其零序阻抗近似等于短路阻Y,yn變壓器帶單相負(fù)載時，二次側(cè)的三序電流相等，等于單相負(fù)載電流的1/3Y,yn變壓器帶單相負(fù)載時，歸算到二次側(cè)的三個序電路可以順著序電流的方向，電流為單相電流的1/3，負(fù)載阻抗為單相負(fù)載阻抗的3感應(yīng)電機(jī)負(fù)序的轉(zhuǎn)差率為2-s，接近于2。因此，負(fù)序阻抗很小，一點(diǎn)點(diǎn)負(fù)序電壓三相感應(yīng)電機(jī)一相（A相）斷線運(yùn)行時，正序電流等于負(fù)序電流的相反數(shù)，等3負(fù)載電1/；正序電壓減去負(fù)序電壓，正好等于剩余的兩相之間的線電壓31/3。因此，可以順著電流的實(shí)際流向，將正、負(fù)序電路串聯(lián)起來，構(gòu)成一個新的等效電路，電所加的電壓為線電壓、所流的電流為負(fù)載電流（電壓、電流3同時放大了倍3三相感應(yīng)電機(jī)BC兩相短接（碰）在一起運(yùn)行時，正序電壓等于負(fù)序電壓、所加線電壓的1/3同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)短路時，負(fù)序電抗X＝(Xd”+Xq”)/2（有阻尼繞組時，或(Xd’+Xq’)/2（無阻尼繞組時；正序電抗X+=Xd同步電機(jī)的負(fù)序等效電路相當(dāng)于一個轉(zhuǎn)差率為2的感應(yīng)電機(jī)的等效電單相同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上要安裝強(qiáng)力阻尼繞組，以削弱負(fù)序磁同步發(fā)電機(jī)（B、C）兩相對接穩(wěn)態(tài)短路時，正序電流等于負(fù)序電流的相反數(shù)，等于短路電流的1/3；零序電流等于0；正序電壓等于負(fù)序電壓。因此，可以將正、負(fù)序電路對接，得到一個等效電路，其中的電源就是正序勵磁感應(yīng)的電動勢。同步發(fā)電機(jī)三種穩(wěn)態(tài)短路電流有效值的關(guān)系近似 : : 3&0 3&0 X X

X

X

XX X3&0X

3&0X

&0X

3 3電機(jī)動態(tài)分析中，使用3電機(jī)中，常見的坐標(biāo)變dq0變換、對稱分量法變換abc相繞組軸線abc是在定子上固定不動的坐標(biāo)系；dq0系是旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，d軸與a相軸線之間的夾角＝t，dq軸的旋轉(zhuǎn)電角速度?！峨姍C(jī)學(xué)》dq0坐標(biāo)系，是q軸超前d軸90°dq0abc的變換是正變換，是真正的投影變i Ai

cos120o sin120o1iooiqC cos120sinooiq

0 abc到dq0的變換是逆變換，也跟投影變換類

cos120o i sin120osin120oiq 3 B 1 1 1 穩(wěn)態(tài)分析中的零序分量、動態(tài)分析中的01/3，0abc坐標(biāo)系中，三相同步電機(jī)的定子電感矩陣是一個具有時變電感系數(shù)的×3對稱矩陣Ls

MM

M

MACMM

其中的各個電感系數(shù)都是一個平均值 LCC角度2×q的三角函數(shù)。當(dāng)變換到dq0坐標(biāo)系之后，就變成了一個常系數(shù)的對角矩L

1LC

0

，即在dq0坐標(biāo)系中，d、q、0軸的電感是解耦的 L0軸之間不存在互感，尤其是0軸是一個孤立的系abc坐標(biāo)系中，三相同步電機(jī)的定子電壓、磁鏈方uA uBd

0iA 0iB B

MCBiA MAf i B BCB Bf 通過dq0變換，abc坐標(biāo)系中的三相同步電機(jī)的時變系數(shù)的電壓微分方程，變了常系數(shù)的派克方

udpdq& R u

a R a 其中，d、 軸電壓方程中都有一個變壓器電動勢項(xiàng)、一個運(yùn)動電動勢項(xiàng)在dq0軸坐標(biāo)系中，電磁功率（轉(zhuǎn)換功率）和電磁轉(zhuǎn)矩是由交、直軸電流與另一P3ii&3pi i 2TP?

pi i m外，還會疊加（mm），（定子短路且無阻尼繞組時）Td，即直軸瞬態(tài)時間常數(shù)。無阻尼繞組時，在同步發(fā)電機(jī)三相忽然短路的初瞬間，可以認(rèn)為通過勵磁繞組的主磁通、漏磁通均未因電樞反應(yīng)的突然出現(xiàn)而發(fā)生改變，而是電樞反應(yīng)磁通的路的直軸同步電抗（無阻尼繞組時）稱作直軸瞬態(tài)電抗Xd’。流分量（在特殊情況下，可能有某相的周期性電流分量初值為零。為了滿足電流不突變的條件，定子繞組中需要有個衰減的直流分量來平衡，其初值與交流分量的初值相反，其衰減的時間常數(shù)為（轉(zhuǎn)子繞組短路且轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時）時間常數(shù)Ta在同步電機(jī)忽然三相短路時，定子的非周期電流（直流）分量會在轉(zhuǎn)子勵磁繞組（周期性的）分量；二次諧波分量。這與三相同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)短路時定子繞組中有一系列奇次諧波電流不同！有阻尼繞組時，在同步發(fā)電機(jī)忽然短路的瞬間，阻尼繞組具有抵御電樞反應(yīng)磁通穿過的作用，使得電樞反應(yīng)磁通需要依次經(jīng)隙、阻尼繞組的漏磁路、勵磁繞軸同步電抗稱作直軸超瞬態(tài)電抗Xd”。阻尼繞組的存在，導(dǎo)致直軸超瞬態(tài)Xd”<直軸瞬態(tài)Xd’，因而導(dǎo)致同步發(fā)的周期性電流分量（I”I’）。它的衰減時間常數(shù)為直軸超瞬態(tài)時間常數(shù)Td”，即定阻尼繞組具有作用，它的存在得同步發(fā)電機(jī)忽然短路時，勵磁繞非。其中，非周期分量的瞬間時間常數(shù)為Td”，周期分量則由定子非周期性短路電流引起，時間常數(shù)為電樞的時間常數(shù)Ta。a相繞組軸線與d軸垂直，則t=0時刻該相中的磁通at=0為零、eat=0)最大、a~t=0為零，所以at=0。相反，對a相繞組最不利的短路條件是：短路瞬間，a相繞組軸線與d軸重合或相反，則t=0時刻該相中的磁通at=0)為最大、ea(t=0)最零、|ia~(t=0)|為最大，所以|ia=(t=0)|為最大，在經(jīng)過180°之后，交流電流將變?yōu)榉聪蚍逯?，與直流分量疊加，造成最大短路電引起變壓器過電流的主要原因有：空載接入電網(wǎng)、二次側(cè)忽然短態(tài)電流比穩(wěn)態(tài)時的勵磁電流大很多倍，可高達(dá)正常勵磁電流的80~100倍，或額定電流的4~6倍。大型變壓器入網(wǎng)時往往在一次側(cè)串電阻，來減少電流沖變壓器忽然短路時，最不利的情況下，不考慮衰減的話，最大短路電流可達(dá)態(tài)短路電流的2倍?？紤]衰減的話，最大短路電流的峰值，可達(dá)正常短路電流1.2~1.8倍，額定電流的20-30單相變壓器空載投網(wǎng)，最不利的時刻是在電網(wǎng)電壓為零的時刻投網(wǎng)。同樣，單相變壓器空載時突然短路，最不利的情況也是在電網(wǎng)電壓為零的時刻短路。這是因?yàn)椋瑹o論投網(wǎng)還是短路，變壓器都等效于一個RL電路，其中L較大、R較小，因此電路中的電流（及磁通）與電壓（及電動勢）的相位差約為90°。t=0時，若電壓為零，則電流和磁通的交流分量絕對值為最大，為了不突變（電流、磁通的連續(xù)性要求，應(yīng)有一個反向的直流分量，從而導(dǎo)致180°交流分量與直流分量疊加，產(chǎn)生最大電流（這類似三相同步發(fā)電機(jī)的忽然短路情況。變壓器中，忽然短路電流會在變壓器繞組上產(chǎn)生很大的電磁力，這個電磁力是電變壓器的低壓繞組靠鐵心，高壓繞組靠外，兩者的負(fù)載電流方向是相反的。軸向變壓器的過電壓分：操作過電壓、大氣雷擊在變壓器上產(chǎn)生的大氣過電壓分為三個階（1）（2）（3）的穩(wěn)定階段，電容、電感不起作用，有電阻和電流決定繞組的電位：中點(diǎn)不接地時，繞組為等電位；中點(diǎn)接地時，繞組電位從中點(diǎn)的零為首端的最高電位，按線變壓器過電壓保護(hù)措（1）（2