2012電機(jī)與拖動(dòng)復(fù)習(xí)_第1頁(yè)
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電機(jī)與拖動(dòng)

電機(jī)與拖動(dòng)復(fù)習(xí)題型及分?jǐn)?shù)填空題16×1′=16′多選擇題13×2′=26′簡(jiǎn)答題2個(gè)共13′計(jì)算題4個(gè)共45′全電流定律磁路歐姆定律電磁力定律電磁感應(yīng)定律磁路中的基爾霍夫定律1.

常用的磁路的物理量和基本定律第1章磁路磁通Φ磁密B磁場(chǎng)強(qiáng)度H左手定則右手定則右手螺旋定則2、鐵心損耗1).磁滯損耗

鐵磁材料在交變的磁場(chǎng)中反復(fù)磁化,磁疇間相互摩擦,產(chǎn)生損耗,這種損耗稱為磁滯損耗。2).渦流損耗

鐵芯是有阻值的,當(dāng)磁通交變時(shí),鐵芯中就會(huì)感應(yīng)交變的電勢(shì),在導(dǎo)電的鐵芯中產(chǎn)生環(huán)流,稱為渦流,渦流產(chǎn)生的損耗稱為渦流損耗。3、磁化特性曲線將未經(jīng)磁化的鐵磁材料進(jìn)行磁化,磁場(chǎng)強(qiáng)度H由零增大時(shí),磁通密度B隨之增大,所得的B=?(H)曲線。1)起始磁化曲線2)磁滯回線對(duì)鐵磁材料進(jìn)行周期性磁化。3)基本磁化曲線對(duì)統(tǒng)一鐵磁材料選擇不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度反復(fù)磁化,得到一系列的磁滯回線。連接頂點(diǎn)。最常使用。第2章變壓器1、變壓器工作的基本原理:(1)電壓等級(jí)的變換(2)電流等級(jí)的變換空載時(shí)成立滿載時(shí),接近滿載時(shí)成立(3)變阻抗(4)變相位|Ze

|

=

k2|

ZL|忽略Z1,Z2,I02、變壓器的額定值①額定電壓U1n和U2n(V,KV)“U1n”:正常運(yùn)行時(shí)原邊接到電源的額定電壓值;“U2n”:原繞組接U1n,副繞組開路時(shí)的電壓;注意:對(duì)于三相變壓器指線電壓。②額定電流I1n和I2n(A):負(fù)載運(yùn)行時(shí)原邊電流的兩個(gè)分量③額定容量Sn(VA,KVA)3、變壓器負(fù)載時(shí)的情況變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系穩(wěn)態(tài)時(shí)的基本方程式:副邊各物理量的折算值(歸算值)折算后的方程式(已沒有變比k)T形等效電路ZL'+U1-I1R1jX1

E1

=E2'I0

-U2'

+jX2'

R2'I2'R0jX0變壓器的等值電路及相量圖ZL'+U1-I1=-I2'RSjXS

-U2'

+感性負(fù)載容性負(fù)載阻性負(fù)載U2'I2'

電感性負(fù)載2E1=E2'R2'I2'jX2'I2'-E1I0-I2'I1R1I1jX1I11U1

電阻性負(fù)載U2'I2'E1=E2'R2'I2'jX2'I2'I0-I2'U1-E1R1I1jX1I11I1

電容性負(fù)載U2'I2'E1=E2'R2'I2'jX2'I2'I0-I2'U12-E1I1R1I1jX1I11或4變壓器的參數(shù)測(cè)定(1)、空載試驗(yàn)(低壓側(cè))Z1,Z2,Z0|Z0|=U1I0R0=P0I02X0=√|Z0|2-R02U2U1k=若要將|Z0|、R0和X0折算至高壓側(cè),則

折算至高壓側(cè)的參數(shù)=k2

×折算至低壓側(cè)的參數(shù)(2)、短路試驗(yàn)(高壓側(cè))

|ZS|=USI1

RS=PSI12XS=√|

ZS

|

2-RS2折算至75℃時(shí)的RS值:5變壓器的運(yùn)行特性

——外特性、效率特性。電壓調(diào)整率(電壓變化率):VR=(RS

cos2+XS

sin2)

×100%I1U1N效率SN2

SN2+P0+

2PS×100%

max=時(shí)鐘表示法:把原邊繞組的線電動(dòng)勢(shì)相量作為時(shí)鐘的長(zhǎng)針,且固定指向12的位置,

對(duì)應(yīng)的副邊繞組的線電動(dòng)勢(shì)相量作為時(shí)鐘的短針,其所指的鐘點(diǎn)數(shù)就是變壓器聯(lián)結(jié)組的標(biāo)號(hào)。6、三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)組原、副繞組對(duì)應(yīng)的線電動(dòng)勢(shì)之間的相位關(guān)系7三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行理想并聯(lián)運(yùn)行的條件1.

電壓比相等2.

聯(lián)結(jié)組相同3.短路阻抗標(biāo)么值相等。并聯(lián)運(yùn)行的變壓器根據(jù)什么分配負(fù)載?第3章異步電機(jī)的基本理論一、圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)1.磁場(chǎng)的產(chǎn)生

三相(多相)對(duì)稱電流

→三相(多相)對(duì)稱繞組→圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

單相交流電流

→單相繞組→脈振磁場(chǎng)。取決于三相電流的相序2.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向結(jié)論:任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線,則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)。3.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)p4.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速—同步速n0與三相定子繞組接線方式有關(guān)二、工作原理轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得轉(zhuǎn)差率s思考題說(shuō)明三相異步電動(dòng)機(jī)在何種情況下其轉(zhuǎn)差率為下列數(shù)值:

(1)s=1;(2)0<s<1;(3)s=0;(4)s<0。

※交流繞組線圈節(jié)距y

線圈兩圈邊之間的距離(槽數(shù))。當(dāng)y=時(shí),稱為整距繞組;當(dāng)y<時(shí),稱為短距繞組??臻g電角度的概念:※繞組因數(shù)kw

=

kp

ks

kp=sin90°y——分布系數(shù)三、異步電機(jī)的電磁關(guān)系1、定、轉(zhuǎn)子回路電動(dòng)勢(shì)平衡方程式E1=4.44kw1

N1f1Φm

U1

=-E1+Z1I1E2s=

4.44kw2N2f2Φm

E2s=Z2sI2s

kp=sin90°y2三相異步電動(dòng)機(jī)的磁通勢(shì)平衡方程式單相電流通過(guò)單相繞組產(chǎn)生脈振磁通勢(shì)和脈振磁場(chǎng)

脈振磁場(chǎng):軸線不變,大小和方向隨時(shí)間交變

脈振磁通勢(shì):空間位置固定,幅值隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化,其脈振頻率就是通入線圈中電流的頻率。

1)、脈振磁通勢(shì)2)、旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)三個(gè)在時(shí)間、空間上都相差1200電角度的單相繞組的脈振磁動(dòng)勢(shì)的合成在三相對(duì)稱分布的繞組中,通入三相對(duì)稱的交流電流時(shí),所產(chǎn)生的合成基波磁動(dòng)勢(shì)是一個(gè)沿空間按正弦規(guī)律分布、波幅恒定的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì),磁場(chǎng)的極數(shù)與繞組的極數(shù)相同。(1)轉(zhuǎn)向磁動(dòng)勢(shì)(磁場(chǎng))的轉(zhuǎn)向決定于電流的相序,總是從電流的超前相轉(zhuǎn)到滯后相。(2)轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速n0=60f1/p(3)瞬時(shí)位置哪一相電流達(dá)到最大值,合成基波磁場(chǎng)的正波幅一定位于該相繞組的軸線處。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)幅值在電流最大相的線圈軸線三相基波合成磁通勢(shì)的特性:基波幅值Fm不變,為各相脈振磁動(dòng)勢(shì)幅值的3/2倍。推論:

m相對(duì)稱繞組通以m相對(duì)稱電流時(shí),所形成的m相合成磁通勢(shì),也是圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì),其幅值為各相脈振磁通勢(shì)幅值的m/2,其轉(zhuǎn)速仍為同步轉(zhuǎn)速。(4)幅值Fm=Fpm=m20.9mkw

N

I2p四.等效電路及其簡(jiǎn)化-

E1=E2'++U1-I1R1jX1jX2'

R2'I2'1-sR2'sR0jX0I0-

E1=E2'++U1-I1R1jX1jX2'

R2'I2'1-sR2'sR0jX0I0頻率相等:頻率折算大小相等:繞組折算U1=-E1+(R1+jX1)

I1基本方程式(繞組折算、頻率折算后)E1=E2'

I1+I2'

=I0+jX2'

)

I2'0=E2'

-(R2'sE1=-Z0I01、三相異步電動(dòng)機(jī)的功率P1=3U1I1cos1五、三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩=3U1LI1Lcos1PCu1=m1R1I12=3R1I12PFe=m1R0I02=3R0I02R2's=m1I2'2Pe=P1-PCu1-PFePe=m2E2I2cos2=m1E2'

I2'cos2=m1R2'I2'

2+m1R2'I2'

21-ssPm=Pe-PCu21-ss

Pm=m1R2'I2'2=(1-s

)PeP2=Pm-P0=Pe-PCu2-P0=P1-PCu1-PFe-PCu2-Pme

-PadP1PCu1+PFePePCu2P0P2Pm2、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩Pm=P2+P0T

=T2+T0÷Ω1.電磁轉(zhuǎn)矩TT

=PmPmn

=9.55

=60Pm2nT

=Pe0

=60Pe2n0Pen0

=9.552.空載轉(zhuǎn)矩T0T0

=P0

=60P02nP0n

=9.553.輸出轉(zhuǎn)矩T2T2

=P2

=60P22nP2n

=9.55二、單機(jī)運(yùn)行的異步發(fā)電機(jī)第3章異步電機(jī)的基本理論M3~QZL

單機(jī)運(yùn)行的異步發(fā)電機(jī)

自勵(lì)的條件(1)轉(zhuǎn)子鐵心要有剩磁。(2)定子繞組必須并聯(lián)電容。CCCΦr

Φ

IC

E

并聯(lián)電容后的相量圖

自勵(lì)的條件(3)必須有足夠的電容。4.1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性4.2

電力拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行4.3三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)4.4三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速4.5三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)第4章異步電機(jī)的電力拖動(dòng)4.1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性4.2

電力拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行4.3三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)4.4三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速4.5三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)由公式可知(1)電磁轉(zhuǎn)矩參數(shù)表達(dá)式1.T與定子每相繞組電壓成正比。U1T2.當(dāng)電源電壓U1一定時(shí),T是

s的函數(shù)。3.R2

的大小對(duì)

T有影響。繞線式異步電動(dòng)機(jī)可外接電阻來(lái)改變轉(zhuǎn)子電阻R2

,從而改變轉(zhuǎn)距。4.1、三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性[]=±-1s

sM

TMT(

)2TMT解上述方程,可得

|s

|<|sM|時(shí)取負(fù)號(hào),|s

|>|sM|時(shí)取正號(hào)。

當(dāng)T=TN

時(shí),則=ssM(MT

±

MT2-1)T=+2TM

sMs

ssM額定工作時(shí)(2).電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用公式及其應(yīng)用如何使用實(shí)用公式?額定工作時(shí)T=+2TM

sMs

ssMTM=MT

TN若忽略T0,則(3)、固有特性n0TnOTNnNTsTMnMsNMSS=0S=1SMa.額定狀態(tài)(N點(diǎn))b.

臨界狀態(tài)(M

點(diǎn))αMT=TMTNc.堵轉(zhuǎn)狀態(tài)(S

點(diǎn))(4).人為特性a.降低定子電壓時(shí)的人為特性SM與U1無(wú)關(guān)

T

正比于

U12UTmTstT2TOb.增加轉(zhuǎn)子電阻時(shí)的人為特性sM

正比于

R2,TM與R2

無(wú)關(guān)。nTOTMR2'R2"R2'<R2"f1<fNn0'f1n0TnOfNTM(2)f1>fN

,U1=UNn0∝f1,sM∝1f1TM∝1f12f1>fNn0'f1n0TnOfNc.改變定子頻率時(shí)的人為特性=常數(shù)U1f1

n0∝f1

,sM∝1f1TM

不變。

(1)f1<fN1.Y-YY變極2n0TnOYYYn0d.改變磁極對(duì)數(shù)時(shí)的人為特性2.△-YY變極2n0TnOYYn0

(1)(必要條件)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性必須有交點(diǎn)(2)(充分條件)在交點(diǎn)T=TL處滿足電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的充分必要條件是:即:n不變,T=TL4.2電力拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行三種典型負(fù)載類型:起動(dòng)的要求電流;轉(zhuǎn)矩

鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)直接起動(dòng)降壓起動(dòng)定子回路串電抗起動(dòng)Y-△起動(dòng)自耦變壓器起動(dòng)軟啟動(dòng)器起動(dòng)

改善起動(dòng)性能的(高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的)籠型電機(jī)深槽型雙籠型繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)子回路串電阻或頻敏變阻器起動(dòng)4.3三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)4.4三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速一、電動(dòng)機(jī)的調(diào)速指標(biāo)1.調(diào)速范圍2.調(diào)速方向——nN為基速3.調(diào)速的平滑性——平滑系數(shù)4.調(diào)速的穩(wěn)定性——靜差率5.調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性6.調(diào)速時(shí)的允許負(fù)載1.改變磁極對(duì)數(shù)p2.改變轉(zhuǎn)差率s

3.改變電源頻率f1(變頻調(diào)速)二、繞線型和籠型異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法:——

有級(jí)調(diào)速。無(wú)級(jí)調(diào)速。其中,改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速方法涉及:改變定子電壓的調(diào)壓調(diào)速;繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速;繞線式異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速。4.5三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)能耗制動(dòng)反接制動(dòng)回饋制動(dòng)V1V2W2W1U1U2NS1三相同步電動(dòng)機(jī)的工作原理+Uf-If轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速同步60f1pn=n0=旋轉(zhuǎn)Fam和Φa

電樞三相交流電流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁F0m和Φ0相互作用Tn轉(zhuǎn)速恒等于同步速

60f=np。第5、6章同步電動(dòng)機(jī)

同步電動(dòng)機(jī)中的磁通勢(shì)電樞旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)Fam轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)F0m氣隙旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)Fm

NSSNnn0

電樞反應(yīng)——Fam

對(duì)Fm

的影響。F用交流電流作勵(lì)磁電流?定轉(zhuǎn)子磁極對(duì)數(shù)必須相同?n可否不等于n02三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1).定子(電樞)由硅鋼片疊成。對(duì)稱三相繞組。(1)定子鐵心:(2)定子繞組:(3)機(jī)座和端蓋等。鋼板焊接而成,有足夠的強(qiáng)度和鋼度。3).三相同步電動(dòng)機(jī)的分類:隱極式,凸極式阻尼繞組為什么不用硅鋼片疊成?2).轉(zhuǎn)子(1)轉(zhuǎn)子鐵心:由整塊鑄(鍛)鋼制成。(2)勵(lì)磁繞組:工作時(shí)施加直流勵(lì)磁。(3)阻尼繞組(4)轉(zhuǎn)軸(5)護(hù)環(huán):保護(hù)勵(lì)磁繞組受離心力時(shí)不甩出(6)中心環(huán):支持護(hù)環(huán),阻止轉(zhuǎn)子繞組軸向移動(dòng)(7)滑環(huán):引勵(lì)磁電流經(jīng)電刷、滑環(huán)進(jìn)入勵(lì)磁繞組3、三相隱極同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析U1=-E0+(R1+j

X+j

Xa

)

I1U1=-E0+(R1+jXs

)

I1※

Xs=X+Xa

——同步電抗。一般:R1<<

Xs,忽略R1,則U1=-E0+j

XsI12).等效電路R1jXs+U1-I1-

+E01).基本方程式3).相量圖U1=-E0+(R1+jXs

)

I1U1(a)電感性I1R1I1jXsI1-E0Ψ——功率因數(shù)角。Ψ——內(nèi)功率因數(shù)角。已知:-E0滯后于-E1θ角,U1=-E1+(R1+j

X)

I1θ因此-E0滯后于

U1θ?!郑璄1(忽略R1和X)(b)電阻性U1I1-E0jXsI1R1I1θ=Ψ(c)電容性U1I1R1I1jXsI1-E0θΨ

=±Ψ4、隱極同步電動(dòng)機(jī)的功角特性和矩角特性O(shè)Pe

/

90o

PeM(TM)※當(dāng)θ=90o時(shí):

Pe

=PeM

,T

=TMPe

=3sinθ

U1E0XsT

=3sinθ

U1E0XsΩ5、凸極同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析

由相量圖求得

Ψ=±θ

由簡(jiǎn)化相量圖還可以求得tanΨ

=U1sin±XqI1U1cos※電感性時(shí)取“-”,電容性時(shí)取“+”。Xd=E0-U1cosθIdXq=U1sinθ

Iq-EQjXq

Iq-E0U1I1jXqI1IdIqjXd

IdΨθ對(duì)應(yīng)的練習(xí)題:5.3.35、凸極同步電動(dòng)機(jī)的功角特性和矩角特性Pe3U1E0Xd

=sin1Xq+

(

)

sin23U1221Xd3U1E0XdΩ

T

=sin1Xq+(

)

sin23U122Ω1XdOPe

/

90o

PeM(TM)Pe'Pe"注意:凸極和隱極式同步電動(dòng)機(jī)在沒有勵(lì)磁電流時(shí)的不同表現(xiàn)。U1f1=常數(shù)以隱極同步電動(dòng)機(jī)為例,有下面的關(guān)系U1E0XsTM=3E0=4.44kw1N1

f1Φ0∞

f1Xs=Xa+X=2

f1(La+L)=2

f1Ls∞

f11.

f1<fN

時(shí),要保持260=n260=60f1p=2

f1p6、他控式變頻調(diào)速∞

f12.

f1>fN

時(shí),要保持U1=UNP7三相同步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)的調(diào)節(jié)

同步電動(dòng)機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)

調(diào)節(jié)If

調(diào)節(jié)cos→-90o<<90o(純電容性)(純電感性)(1)正常勵(lì)磁當(dāng)If=If0時(shí),I1與U1同相,

=1,電機(jī)呈電阻性。(2)欠勵(lì)磁

當(dāng)If

<If0時(shí),I1(I1'

)滯后于U1,電機(jī)呈電感性。If

,感性程度。(3)過(guò)勵(lì)磁當(dāng)If

>If0時(shí),電機(jī)呈電容性,

If

→||

,容性程度

。第7章直流電機(jī)的基本理論1、直流電機(jī)的工作原理直流電機(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,也可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行,只是外界條件不同而已。NS1)、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理NS+U-+U-電刷線圈邊切割磁感線會(huì)產(chǎn)生什么?換向片iiffeeeeii1800電刷和換向片的作用是什么?TabcdABdcbaAB將外部直流電轉(zhuǎn)換成內(nèi)部的交流電(逆變),以保持轉(zhuǎn)矩方向不變。反電動(dòng)勢(shì)NS2)、直流發(fā)電機(jī)的工作原理NS-E+-E+載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生什么?電刷和換向片的作用是什么?ee-+iiiff1800ee-+iiiabcdABdcbaAB將內(nèi)部的交流電轉(zhuǎn)換成外部直流電(整流)制動(dòng)性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩2、直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)額定條件下電機(jī)所能提供的功率指電刷間輸出的額定電功率發(fā)電機(jī)指軸上輸出的機(jī)械功率電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī):是指輸出額定電壓;電動(dòng)機(jī):是指輸入額定電壓。在額定工況下,電機(jī)出線端的平均電壓在額定電壓下,運(yùn)行于額定功率時(shí)對(duì)應(yīng)的電流在額定電壓、額定電流下,運(yùn)行于額定功率時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速.對(duì)應(yīng)于額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速及額定功率時(shí)的勵(lì)磁電流電機(jī)銘牌上還標(biāo)有其它數(shù)據(jù),如勵(lì)磁電壓、出廠日期、出廠編號(hào)等。直流電機(jī)工作中,主磁極產(chǎn)生主磁極磁動(dòng)勢(shì),電樞電流產(chǎn)生電樞磁動(dòng)勢(shì)。電樞磁動(dòng)勢(shì)對(duì)主極磁動(dòng)勢(shì)的影響稱為電樞反應(yīng)。3直流電機(jī)的電樞反應(yīng)①總磁場(chǎng)被扭歪了對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō),磁場(chǎng)的物理中心線逆著電樞旋轉(zhuǎn)方向偏離幾何中心線移動(dòng)一定的角度②總磁通減小,4直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)T=CTΦIaCT轉(zhuǎn)矩常數(shù):CT=2pN

E=CEΦn

CE

電動(dòng)勢(shì)常數(shù):CE=4pN60CT

=

9.55CE發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)電壓平衡方程式轉(zhuǎn)距平

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