電機與拖動基礎(chǔ)考點總結(jié)

考點總結(jié)第四章一、電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的充分必要條件是：dTdTedndn且TT0L0eL【T—電動機的電磁轉(zhuǎn)矩T—生產(chǎn)機械的阻轉(zhuǎn)矩n—轉(zhuǎn)速(r/min)】eL第五章一、直流電機的勵磁方式：----++++UUUUUUUUIIIIIf2aaIfIIIIaaaMMMMIUUfffI-ff1+a)b)c)d)圖5-15直流電機的勵磁方式a)他勵式b)并勵式b)串勵式b)復(fù)勵式按勵磁繞組的供電方式不同，直流電機分4種：○他勵直流電機1○并勵直流電機2○串勵直流電機3○復(fù)勵直流電機4二、基礎(chǔ)公式1.額定功率PN直流電動機中，P是指輸出的機械功率的額定值：N2n（T為額定輸出轉(zhuǎn)矩，n為額定轉(zhuǎn)速）PTTN60NNNNN直流發(fā)電機中，P是指輸出的電功率的額定值：NPUINNN2.電樞電動勢Ea直流電機的電動勢：（單位V）C為電動勢常數(shù)eECnaenZ（n—磁極對數(shù)，Z—電樞總有效邊數(shù)，a—支路對數(shù)）CeP60aP3.電磁轉(zhuǎn)矩Te直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩：（單位Nm）C為轉(zhuǎn)矩常數(shù)TCIeTaTCnZ（n—磁極對數(shù)，Z—電樞總有效邊數(shù)，a—支路對數(shù)）P2aTP4.常數(shù)關(guān)系式60由于CT故CT9.559.55CC2ee三、直流電機(一)分類：直流電動機和直流發(fā)電機。直流電動機：直流電能機械能直流發(fā)電機：機械能直流電能(二)直流電動機(考點：他勵直流電動機【如下圖】)-+UaRaELaIa+++IIfaEU_Uf_+aa_TLT0IfTenUUf-負載fa)b)圖5-18直流電動機物理量的正方向與等效電路a)物理量的參考正方向b)等效電路1.電壓方程：勵磁回路：電樞回路：URIfff(特點：)UERIUEaaaaaa(R——包括電樞繞組和電刷壓降的等效電阻E——直流電機感應(yīng)電動勢)a其中aECΦnae2.轉(zhuǎn)矩方程：TTT0eL3.功率方程：○輸入電功率1電磁功率輸入電功率P=勵磁回路輸入電功率P+電樞回路輸入電功率P1f(注意：一般題目沒有給出勵磁信息，那么輸入電功率=電樞回路輸入電功率)a電樞回路輸入電功率P=電磁功率P+銅耗功率paemCua勵磁回路輸入的電功率：PUIRI2ffPUIERIIEIRIfff電樞回路輸入的電功率：PpCua2aaaaaaaaaaaem(pRI2——電樞回路的銅耗PEI——電機的電磁功率)Cuaaaemaa60nZΦnInZnZp2πa且有EIΦIT即eEITeΦIpp6060a2πaaaaaaa（原本基礎(chǔ)公式為TCΦI）eTa而由上式可得電動機電磁轉(zhuǎn)矩的另一種計算公式：TPP2π9.55Pemnememne60故Te9.55P（P的取值單位為w才適用）ememnT9550P（P的取值單位為kW才適用）emenem○電磁功率輸出機械功率2電磁功率=機械功率=機械空載功率(損耗)+機械負載功率(輸出功率)0L由于TTT和0PTemTTT故ePpPem0LeLe電機的機械負載功率P——L電機的空載損耗，包括機械摩擦損耗p和鐵心損耗p輸出機械功率Pp——0mFe○輸入電功率P312電功率電磁功率機械功率PemPP12ppppppCuaCuamecmFepFepCufCuf圖5-19直流電動機的功率圖PPPppPppppPPp1faCufCuaemCuFemadd22式中P——電動機的輸出功率，有P2=PL；2padd——電動機的附加損耗，是未被包括在銅耗、鐵耗和機械損耗之內(nèi)的其他損耗；p——電動機的總損耗，并有ppppppRIRIpp2aa0add2ffCufCuaFemaddP1Pp故電動機的效率為：2Pp124.工作特性：5.如何避免造成“飛車”？答：直流電動機在使用時一定要保證勵磁回路連接可靠，絕不能斷開。原因：一旦勵磁電流If=0，則電機主磁通將迅速下降至剩磁磁通，若此時電動機負載較輕，電動機的轉(zhuǎn)速將迅速上升，造成“飛車”；若電動機的負載為重載，則電動機的電磁轉(zhuǎn)矩將小于負載轉(zhuǎn)矩，使電機轉(zhuǎn)速減小，但電樞電流將飛速增大，超過電動機允許的最大電流值，引起電樞繞組因大電流過熱而燒毀。因此，在閉合電動機電樞電路前應(yīng)先閉合勵磁電路，保證電動機可靠運行。(三)直流發(fā)電機(考點：他勵直流發(fā)電機【如下圖】)-+UaRELaaIa++_+IaIfEUa_Uf_+aTeTTmIf0UUf-n原動機fa)b)圖5-21直流發(fā)電機物理量的正方向與等效電路a)物理量的參考正方向b)等效電路1．電壓方程：(特點：)式中EURIUEaECΦnaaaaaae2．轉(zhuǎn)矩方程：3．功率方程：TTT0me○輸入機械功率1電磁功率輸入機械功率P(原動機)=電磁功率P+克服空載功率p0mem○電磁功率輸出電功率PPT(TT)Pp1mme0em02電磁功率P=輸出電功率P+銅耗功率pem2CuaPEIUIRIPp2emaaaaa2Cua○輸入機械功率輸出電功率P23P1機械功率電磁功率電功率PP1Pem2pCuapFepm圖5-23直流發(fā)電機的功率圖PPpPpppFe1em02CuamPpPp直流發(fā)電機的效率12P1式中直流發(fā)電機的總損耗，2p——四、考題解答pppppmFeCuaaddP=17kW,U=220V,n=1500r/min，=83%。計算NNNN1．某他勵直流電動機的額定數(shù)據(jù)為額定電樞電流I、額定電磁轉(zhuǎn)矩和額定負載時的輸入電功率。N分析：電機的額定功率指的是輸出功率，電動機的額定功率是機械功率（沒有空載P指的N損耗=電磁功率）（發(fā)電機的額定功率是電功率）P指的N解：(1)額定電樞電流I=17103PNU0.83220A=93.10ANNN(2)額定電磁轉(zhuǎn)矩1710PP2π9.55PN9.55nT3（Nm）108.2（3Nm）NNn1500eNN60(3)額定負載時輸入電功率法一：PUI122093.1020482W20.48kWNN17103P法二：PW20.48kWN0.831N2．有一他勵直流發(fā)電機的額定數(shù)據(jù)為：P=46kW，U=230V,n=1000r/min，R=0.1，NNPPNaN已知p=1kW，=0.01，求額定負載下、和。addpPN01em分析：電機的額定功率指的是輸出功率，發(fā)電機的額定功率P指的是電功率；N解：p0.01P0.46kWNadd46103PNUIA200A230NNpIR24000W4kWNCuaapppp10.4645.46kW0addCua負載下輸入功率(1)額定PPp(465.46)kW51.46kW1N磁功率(2)額定負載下電PPp(464)kW50kWemNCua(3)額定負載下發(fā)電機效率46P100%89.39%法一:NP51.46N1p5.46法二：1Pp1465.46100%110.61%89.39%NN第六章一、他勵直流電動機的機械特性：+_U1．機械特性的一般形式aQnUI(RR)URRTaeaaaaACΦCΦCΦCΦIaeeeTRRaVUTnTeaRCΦCCΦ2e0MeeT直流電機的理想空載轉(zhuǎn)速，R式中——na0IfU+An0；aCΦe——直流電機機械特性的斜率，URff_RcRR圖6-1他勵電動機接線圖CCΦ2。aeT2．固有機械特性(特點：電樞電壓、勵磁電壓均為額定值)URanTeNCΦCCΦ2eNeTNU○T0時，nnTCΦI可知，同時，I0由e1是理想空載轉(zhuǎn)速，aCΦee0TaaNUE。NaRa○硬：斜率2固有機械特性較小，表示固有轉(zhuǎn)速的變化小，所有固有機械特CCΦ2eTN性比較硬?！?電動機起動時n=0，由ECan，感應(yīng)電動勢E0，這時電樞電流為起動電流eaIUI；電磁轉(zhuǎn)啟動轉(zhuǎn)矩TCΦITCΦI；又因為電樞電阻R矩為NRasteTNastTNstaa很小，在額定電壓的作用下，起動電流將非常大，遠遠超過電動機所允許的最大電流，會燒壞換向器，因此直流電機一般不允許全電壓直接起動?！鹁豑T,n0，特性曲線在第四象限；若T0,n0,則特性曲線在第二象限，4若轉(zhuǎn)este矩與轉(zhuǎn)速方向相反，形成制動轉(zhuǎn)矩，電機處于發(fā)電狀態(tài)。電磁轉(zhuǎn)3．人為機械特性nn3RRaUnTeCΦCCΦ2eeT○改變電樞電壓U○減小每極氣隙磁通○電樞回路串接電阻RΦ12（注意：減小U或串接R都使得二、他勵直流電動機的起動方式（nn減小，而減小Φ2種））卻使得n增加○電樞回路串電阻起動○降壓起動12011．靜差率：是指在同一條機械特性上，從理想空載到額定負載時的轉(zhuǎn)速降與理想空載轉(zhuǎn)速之比。用百分比表示為：三、他勵直流電動機的調(diào)速nnnN100sN100000nn0000靜差率s值與機械特性的硬度及理想空載轉(zhuǎn)速有關(guān)。當理想空n0載轉(zhuǎn)速一定時，機械特性越硬，額定速降越小，則靜差率越小。n0nN2.他勵直流電動機的調(diào)速方法(根據(jù)3種改變n的人為機械特性)URR○串電阻調(diào)速nTe1NaCΦCCΦ2eNeTN特點：1）實現(xiàn)簡單，操作方便；2）低速時機械特性變軟，靜差率增大，相對穩(wěn)定性變差；3）只能在基速以下調(diào)速，因而調(diào)速范圍較小，一般D≤2；4）由于電阻是分級切除的，所以只能實現(xiàn)有級調(diào)速，平性滑差；5）由于串接電阻上要消耗電功率，因而濟性較差，而且轉(zhuǎn)速越低，能耗越大。經(jīng)（電樞串電阻調(diào)速的方法多用于對調(diào)速性能要求不高的場合，如過去的起重機、電車等，現(xiàn)在已不多見。）RRnUrecT2（整流裝置輸出電壓Ud0；整流裝置內(nèi)阻Rrec）○調(diào)電壓調(diào)速2d0CΦaCCΦeeNeT特點：n1）由于調(diào)壓電源可連續(xù)平滑調(diào)節(jié)，所以拖動系統(tǒng)可實現(xiàn)無級調(diào)速；2）調(diào)速前后機械特性硬度不變，因而相對穩(wěn)定性較好；n0A’ABUn01NUd13）在基速以下調(diào)速，調(diào)速范圍較寬，D可達10~20；4）調(diào)速過程中能量損耗較少，因此調(diào)速經(jīng)濟性較好；OTTeL圖6-11調(diào)壓調(diào)速時的機械特性5）需要一套可控的直流電源。（調(diào)壓調(diào)速多用在對調(diào)速性能要求較高的生產(chǎn)機械上，如機床、軋鋼機、造紙機等。）RnUNTe○弱磁調(diào)速3aCΦCCΦ2eeT特點：1）由于勵磁電流If<<Ia，因而控制方便，能量損耗??；2）可連續(xù)調(diào)節(jié)電阻值，以實現(xiàn)無級調(diào)速；3）在基速以上調(diào)速，由于受電機機械強度和換向火花的限制，轉(zhuǎn)速不能太高，一般約為（1.2~1.5）nN，特殊設(shè)計的弱磁調(diào)速電動機，最高轉(zhuǎn)速為（3~4）nN，因而調(diào)速范圍窄。（弱磁調(diào)速的調(diào)速范圍小，所以很少單獨使用，一般都調(diào)與壓調(diào)速配合，以獲得很寬范圍的、高效、平滑而又經(jīng)濟的調(diào)速。）3.調(diào)速方式○1恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式：在整個調(diào)速過程中保持電動機電磁轉(zhuǎn)矩T不變；e○2恒功率調(diào)速方式：在整個調(diào)速過程中保持電動機電磁功率不變。Pem（注意：一般弱磁調(diào)速適用于恒功率調(diào)速，其余兩個適用于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速）相關(guān)例題：一臺他勵直流電動機額定數(shù)據(jù)為：P=100kW，U=220V，I=517A，NNNn=1200r/minN，電樞回路電阻R=0.044Ω。求：a1）固有機械特性方程式；2）額定負載時的電樞電勢和額定電磁轉(zhuǎn)矩；3）額定輸出轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩；4）理想空載轉(zhuǎn)速和實際空載轉(zhuǎn)速；5）電機額定運行，分別求電樞回路外串電阻R=0.206Ω時的轉(zhuǎn)速、電壓U=50Va時的轉(zhuǎn)速和磁通Φ=75%時的轉(zhuǎn)速。N解：（1）固有機械特性方程式UIRa2005170.0440.164C常數(shù)eNNNn1200NRUCN2200.044n2TN0.1649.550.164T13410.17T2aCCT（2）電樞電勢和電磁轉(zhuǎn)矩eNeECn0.1641200196.8(V)電樞電勢為：aeNNT9.55CI9.550.164517809.7(Nm)eN（3）額定輸出轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩為：eaT9.559.55100103795.8(Nm)P輸出轉(zhuǎn)矩為：Nn1200LNTTT809.7795.813.9(Nm)空載轉(zhuǎn)矩為：e0（4）求理想空載轉(zhuǎn)速和實際空載轉(zhuǎn)速LUn1341(r/min)理想空載轉(zhuǎn)速為：NeNC0nn0.17T13410.1713.91338.6(r/min)實際空載轉(zhuǎn)速為：0（5）電樞回路外串電阻=0.2060Ω時的轉(zhuǎn)速RaRRT13410.0440.206809.7553(r/min)nn0aa9.550.16429.55(C)2eNe電壓U=50V時的轉(zhuǎn)速RU500.044nC9.55(C)2T0.1649.550.1642809.7166(r/min)aeNΦ=75%時的轉(zhuǎn)速eN磁通NUN75%CRanT9.55(75%C)2eNeN2200.044809.70.750.1649.55(0.750.164)21542(r/min)四、他勵直流電動機的四象限運行可見，電動機運行狀態(tài)分成兩大類，nT與n同方向時為電動運行狀態(tài)，T與n反方向時為制動運行狀態(tài)。nn'0se正向回饋制動能耗制動過程0n0AA正向電動運行e(注意：1.電動狀態(tài)機械特性分布在一【正向電動運行】、三【反向電動運行】象限；2.制動狀態(tài)機械特性分布在二、四象限；)反接制動過程TLT-TOeLCC能耗制動運行制動方法：機械制動+電氣制動電氣制動方法：1、能耗制動；2、反接制動：○1電樞反接(用于反抗性DD倒拉反轉(zhuǎn)運行BBEE-n0反向電動運行反向回饋制動運行負載)○2倒位反接（用于位能負載）3、回饋制動：○正向回1饋制動○反2向回饋制動圖6-24他勵直流電動機的四個象限運行（著重圖形，計算不做要求）圖知：1、與負載T有交點稱為運行，沒有交點則稱為過程；L2、電動運行狀態(tài)分布在一【正向電動運行】、三【反向電動運行】象限；3、能耗制動分布在，且過原點。二、四象限4、反接制動過二、三、四（電樞反接）象限或者一、四（）象限。倒位反接（但是制動只分布在）二、四象限！5、回饋制動過一、二（正向回饋制動）象限或三、四（反向回饋制動）象限。（但是制動只分布在二、四象限?。┑谄哒乱?、三相變壓器的電路系統(tǒng)——聯(lián)結(jié)組1．三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)法（2種）1）星形：繞組末端XYZ聯(lián)結(jié)一起，首端ABC引出(用字母Y或y表示，如果有中線N引出則用YN或yn表示)——————2）三角形：各項繞組首末相連(規(guī)定AXCZBYA聯(lián)結(jié))(用字母D或d表示)2．三相變壓器聯(lián)結(jié)組的判斷（考點：Yy0和Yd11）（注意：兩個皆為同名端同時作為首端，即A和a作為首端）（注意：大寫為高壓側(cè)繞組，小寫為低壓側(cè)繞組）（注意：數(shù)字填涂看高壓繞組EAB和Eab相差多少，逆時針為轉(zhuǎn)向，看Eab到EAB滯后的度數(shù)，30度1個點，圖2就是滯后330度即11點）一般采用Yyn0、Yd11、YNd11、YNy0和Yy0等5種標準聯(lián)結(jié)線。其中的Yyn0聯(lián)結(jié)組是在低壓側(cè)引出中性點，便于220V電器用戶使用；YNd11主要是供高壓輸電使用。例如：Dyn表示高壓繞組是三角形聯(lián)結(jié)線；低壓繞組是星形聯(lián)結(jié)線，并有中性點引出；YNyn表示高壓繞組是星形聯(lián)結(jié)，低壓繞組也是星形聯(lián)結(jié)，而且兩個繞組都有中性點引出；第九章一、異步電動機的分類1、按定子相數(shù)分：單相異步電動機；三相異步電動機。2、按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分：繞線式異步電動機；鼠籠式異步電動機，其中又包括單鼠籠異步電動機、雙鼠籠異步電動機、深槽式異步電動機二、