电机与拖动总复习

第一章 电力拖动系统的动力学基础1运动方程式的一般形式2运动方程的物理意义1）当T e = T L 时， d n /d t = 0，表示电动机以恒定转速旋转或静止不动，电力拖动系统的这种运动状态被称为静态或稳态；2）若T e ＞T L 时， d n /d t ＞0，系统处于加速状态； 3）若T e ＜T L 时， d n /d t ＜0，系统处于减速状态。

也就是一旦 T e ≠ T L ，则转速将发生变化，我们把这种运动状态称为动态或过渡状态。

3多轴旋转系统等效为单轴旋转系统的方法 （1）静态转矩的折算根据功率不变原则，应有折算前后工作机构的传递功率相等 （2）转动惯量和飞轮矩的折算等效原则是：折算前后系统的动能不变一、 电力拖动系统稳定运行的条件 系统在平衡点稳定运行时应有0L e =-T T （1-31）0d d =tn平衡状态仅仅是系统稳定的必要条件tn GD T T Le d d 3752=-如前所述，这种平衡状态仅仅是系统稳定的必要条件，是否稳定还需进一步分析和判断。

我们仍用前述图解法的思想方法，当电力拖动系统在平衡点工作时，给系统加一个扰动使转速有一个改变量∆n ，如果当扰动消失后系统又回到原平衡点工作，即有∆n →0，则系统是稳定的。

现假定拖动系统在扰动作用下离开了平衡状态A 点，此时式（1-4）变成由平衡点条件式（1-31）和式（1-32），上式变为tnGD T T d d 3752L e ∆=∆-∆（1-33）根据微分原理，式（1-33）可近似表示为tnGD n n T n n T d d 375d d d d 2L e ∆=∆⋅-∆⋅令L L e e d d d d αα==nTn T ，为电动机机械特性和负载特性曲线在平衡点的硬度，式（1-33）又可写成 ：nn t GD∆∆=-d d 3752Le αα再令常数2375GDK =，对上式两边取积分，经整理可得 t K Ce n )(Leαα-=∆考虑初始条件t = 0时，st n n ∆=∆ ，有t K e n n )(st L e αα-=∆（1-34）从（2-12）可知：n L图1-13 电力拖动系统不稳定运行n n n ∆+=A e eA e T T T ∆+=LLA L T T T ∆+=)(d d375)()(A 2L LAeeAn n tGD T TT T ∆+=∆+-∆+1）若αe -αL < 0，当 t →∞时，Δn →0； 2）若αe -αL > 0，当 t →∞时，Δn →∞ 。

稳定运行的充分必要条件是⎪⎩⎪⎨⎧<-=-0d d d d 0Le L e n T nT T T第二章 直流电机一、直流电动机的工作原理 二、直流电机的结构 三、直流电机的铭牌数据 四、直流电机的电枢绕组原则上，电压低，电流大的直流电机采用叠绕组；电流小，电压高的直流电机采用波绕组。

五、直流电机的励磁方式 六、直流电机的磁场七、直流电机负载时的磁场及电枢反应电机负载时，会有电枢反应。

电枢反应作用如下： （1）使气隙磁场分布发生畸变； （2）使物理中性线偏离几何中性线； （3）起去磁作用。

八、直流电机的运行原理 1、直流电机的基本方程式 电动势平衡方程式若电机稳态运行，对于电动机 若电机稳态运行，对于发电机第三章 直流电动机的电力拖动第一节 他励直流电动机的机械特性电枢串联电阻时的人为机械特性改变电压时的人为机械特性减弱电动机磁通时的人为机械特性根据电机的铭牌数据估算机械特性aa a R I E U +=aa a R I E U -=ee ae T C C R C U n 2NT N N Φ-Φ=ee a e T C C R R C U n 2NT ΩN N Φ+-Φ=e e a e T C C R C U n 2NT N Φ-Φ=e e a e T C C R C Un 2NT N Φ-Φ=0n图3-2 电枢串电阻人为特性n n 图3-3 降电压人为特性n kn 1k 2k n 图3-4 减弱磁通的人为特性)(212N N N aa P I U I R -=根据铭牌数据求电动机的固有机械特性，可按如下的次序进行：（1）估算EaN或实测Ra；（2）计算（3）求n0；（4）计算TN；在坐标纸上标出（n0，0），（n N,T N）两点，过此两点联成直线，即为该直流电动机的固有机械特性。

第二节他励直流电动机的起动他励直流电动机起动电阻的计算降压启动第三节他励直流电动机的制动能耗制动；反接制动:（1）电压反接制动，（2）电动势反接制动;回馈（再生发电）制动四、他励直流电动机的各种运行状态分析第四节他励直流电动机的调速1. 调速范围；2．静差率（或称相对稳定性）；3．平滑性（平滑系数）二、电枢串电阻调速三、改变电枢电源电压调速四、弱磁调速第四章变压器第一节 变压器的基本工作原理与结构 一、变压器的基本工作原理 二、变压器的分类 三、变压器的结构 四、变压器的额定值第二节 变压器的空载运行E 1和E 2的相量表达式 m212m111 4.44 j 4.44 j ΦN f E ΦN f E -=-=二、空载运行时的电动势平衡方程式、相量图及等效电路第三节 变压器的负载运行一、负载运行时的物理情况22010110101101σ11j E UZ I E R I X I E R I E E U =+-=++-=+--=221101I N I N I N +=第四节 变压器的等效电路及相量图第五节 变压器的参数测定一、空载试验162、电动势平衡方程式和漏电抗。

分别为一次和二次绕组的漏阻抗、电阻121212Z Z R R X X 、、、、和fZ I E 01 =-111111111j U E I R I X E I Z =-++=-+ 222222222j U E I R I X E I Z =--=- 1212//E E N N k==高压侧加电压，低压侧短路；由于外加电压很小，主磁通很少，铁≈Δp Cu短路电阻21Nsh 2shCush IP Ip R ≈∆=短路电抗2sh2sh sh R Z X -=.234铜线变压器第六节 三相变压器32Yd11 联结组需要满足下列三个条件：（1）并联运行的各台变压器的额定电压应相等，即各台变压器的电压比应相等； （2）并联运行的各台变压器的联结组号必须相同；（3）并联运行的各台变压器的短路阻抗（或阻抗电压）的相对值要相等。

二、互感器电压互感器在工作时不允许二次侧短路？电流互感器在工作时不允许二次侧开路？答：由于电压互感器二次侧所接的电压表或者功率表等仪表，内阻很大，所以实际上电压互感器工作时相当于一太降压变压器的空载运行，此时二次侧短路，会产生很大的短路电流，烧坏变压器绕组，所以不允许二次侧短路。

电流互感器正常工作时，二次侧相当于短路，二次侧电流所产生的磁动势近似与一次侧磁动势大小相等，方向相反，所以建立铁芯中主磁通的合成磁动势和励磁电流很小。

但是如果二次侧开路，则一次侧电流全部为励磁电流，在铁芯中产生的磁通会很大，铁芯过饱和，铁损耗增大，互感器发热。

而且二次绕组匝数很多，将会感应出危险的高电压，危机操作人员安全。

第五章三相异步电动机的基本原理第一节 三相异步电动机的工作原理及结构 一、三相异步电动机的工作原理与运行状态 （－）基本工作原理 (二）旋转磁场的产生（三）三相异步电动机的工作原理（四）三相异步电动机的转速与运行状态表5.1 三相异步电动机的转速与运行状态状态 电动机 电磁制动 发电机 实现 定子绕组接 对称电源 外力使电机沿 磁场反方向旋转外力使电机 快速旋转 转速 10n n <<0n <1n n >转差率 01S <<1S >0S <电磁转矩 拖动 制动 制动 感应电势反电势反电势电源电势能量关系 电能转变为机械能 电能和机械能变成内能 机械能转变为电能二、三相异步电机的结构00n n S n -=第二节 三相异步电动机的铭牌数据 第三节 三相异步电动机的定子绕组 1、电角度与机械角度 电角度= p ×机械角度（二）线圈及节距y槽数表示的极距τ2Qpτ=（三）槽距角α 360p Qα⨯︒=（四）每极每相槽数q 2Qq pm=二、交流绕组的排列和联接 三、三相单层绕组 四、三相双层绕组第四节 三相异步电动机的定子磁动势及磁场 一、单相绕组的磁动势– 脉振磁动势 （一）整距线圈的磁动势 （二）线圈组的磁动势线圈组合成磁动势基波幅值为1111sin 2sin2y q q y q qF F qk F q αα==1q k 称为交流绕组的为分布系数 1s i n2s i n2q q k q αα=（三）短距线圈组的磁动势yτβπτ-=111112cos2cos()2sin()22222()q qU qU qU qU y q y y y y F F F F F k qk F k βτππττ-===⨯==短距系数1sin()sin(90)2y yyk πττ=⨯=⨯︒二、三相绕组的磁动势– 旋转磁动势三个相磁动势基波表示式为111111cos coscos(120)cos(120)cos(240)cos(240)A PB PC P f F t x f F t x f F t x πωπωτπωτ==-︒-︒=-︒-︒应用三角公式11cos cos cos()cos()22αβαβαβ=-++分解相磁动势为11111111111cos()cos()2211cos()cos(240)2211cos()cos(120)22A P P B P P C P P f F t x F t x f F t x F t x f F t x F t x ππωωττππωωττππωωττ=-++=-++-︒=-++-︒三相合成基波磁动势为上述三式求和，得到111113(,)cos()2A B C P f x t f f f F t x πωτ=++=- 第五节 三相异步电动机定子绕组的感应电动势一、绕组的感应电动势111112sinsin222sin sin22q y y y q q q R E E qE qE k R q αααα=== 绕组的分布系数1sin2sin2q q k q αα=线圈组的基波电动势有效值为11111111114.44 4.44q y q c y q c w E qE k qN k k f qN k f ==Φ=Φ1w k 为绕组的基波绕组系数，111w y q k k k =。

二、线圈的电动势 三相电动势11114.44p w E f Nk =Φ第六章 三相异步电动机运行原理 第一节 三相异步电动机的空载运行 一、空载电流和空载磁动势 二、空载时的定子电压平衡关系第二节 三相异步电动机的负载运行二、基本方程式 (一） 磁动势平衡方程式负载时 )(21mm m B F F F Φ→=+ 空载时)(0010m m m B F F Φ→= 1011110110111Z I E X jI R I E R I E E U L +-=++-=+--=002n n sn n n =+=+（二）电磁关系（三）电动势平衡方程式于是mm m F F F F Φ→≈=+ 021)(21F F F m -+=相量表达式m w k N f E Φ-= 111144.4j s k N f k N f E m w m w s Φ-=Φ-= 221222244.4j 44.4j 111112222()()()()s s U E E I R E E I R R σ⎧=-+-+⎨=-++⎩Ω1(jX )m m m m mE I Z I R =-=-+Z m 为表征铁心磁化特性和铁耗的一个综合参数，称为励磁阻抗；X m 称为励磁电抗；R m 为反映铁耗的励磁电阻。