电机学第3章
电机学(刘颖慧)课件第3章直流电动机的电力拖动基础[48页]
电机学 Electric machinery
3.1 电力拖动系统的运动方程式和负载转矩特性
❖ 1.运动方程式
+
U
-
J
d
dt
Tem
TL
❖ 转动惯量:
J GD2 mD2 4g 4
M
Tem n
TL
图3.1.1 电动机与工作机构
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❖ 2.负载的转矩特性 ❖ a.恒转矩负载
n n
o
TL
o
TL
3.1.2 反抗性恒转矩负载特性
图3. 1. 3 位能性恒转矩负载特性
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电机学 Electric machinery
0
T
图3. 2. 4
电动机不同电压机械特性
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电机学 Electric machinery
❖ 减弱励磁磁通时的人为特性:
❖ 当 U UN R Ra 只减弱励磁磁通
n
UN Ce
Ra Ce
Ia
n
n02 2 n01 1 2 1 N
第3章 直流电动机的电力拖动基础
电机学 Electric machinery
❖ 电力拖动的定义:用各种电动机作为原动机拖动生产机械, 产生运动,电力拖动也称为电力传动。直流电力拖动是由直 流电动机来实现的。
电源
控制设备
电动机
工作机构
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电机学_第3篇_异步电机
2019/9/24
河海大学 电气学院
3
第九章 异步电机的理论分析与 工作特性
第一节 异步电机的基本结构 第二节 异步电机的基本原理 第三节 三相异步电机的等效电路 第四节 异步电机的参数 第五节 异步电动机的功率平衡式和转矩平衡式 第六节 异步电动机的机械特性 第七节 异步电动机的工作特性
2019/9/24
(3)阻抗的归算 根据归算前后转子铜耗保持不变,即
m1I2 '2r2' m2I22r2
r2m m1 2(N N21K KN N12)2KeKir2
式中 K为e K阻i 抗变比。 电阻变比也适用于转子电抗、阻抗的归算。
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25
第三节 三相异步电机的等效电路
二、转子转动后的异步电机
河海大学 电气学院
15
第二节 异步电机的基本原理
3、电磁制动
b
相对转速大于同步转速
n1
n<0
0
S>1
Fe
x
F n
(实际上异步电机主要作为电动机运行)
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第二节 异步电机的基本原理
二、异步电机的主磁通和漏磁通 主磁通: 穿过气隙,与定转子绕组交链 漏磁通 不属于主磁通的磁通 (槽、端部,谐波)
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一 空载试验与励磁参数的确定
( 三 ) 励磁参数的确定 空载时, s 0 , 附加电阻( 转子开路,有
1 s ) r2 / s
xm x1 x0
2
U1 I 10
r
电机学第3章 异步电动机
线转子两种。 气 隙:
中、小容量的电动机气隙一般在0.2~1.5mm范围。
Page 8
3.1三相异步电动机
3.1.1基本结构和铭牌数据 1.基本结构
按转子结构分: 鼠笼型异步电动机绕线转子异步电动机
A1 定子绕组
A2 转子绕组
电刷
图3-2 笼型转子示意图
Page 6
3.1三相异步电动机
3.1.1基本结构和铭牌数据 1.基本结构
图3-1所示为三相 笼型异步电动机结构示 意图。它主要由定子和 转子两部分组成,定、 转子之间是气隙。
图3-1 三相笼型异步电动机结构示意图
Page 7
3.1三相异步电动机
3.1.1基本结构和铭牌数据 1.基本结构
转子铁心: 一般用0.5mm的硅钢片叠压而成,它是磁路的一部分。
本课程的章节和内容
绪论 第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章
变压器 交流电机基础 异步电动机 同步电机 直流电机 风力发电机
Page 1
第3章 异步电动机
Page 2
本章内容
3.1 三相异步电动机 3.2 其他常用异步电动机
Page 3
本章教学基本要求 1.熟悉三相异步电动机的基本工作原理、基本结构和额定值, 以及转差率s。 2.掌握综合表达三相异步电动机电磁关系的基本方程、等效 电路和时空图,学会三相异步电动机转子绕组折算和频率 折算方法。 3.熟悉三相异步电动机的工作特性,掌握三相异步电动机的 机械特性。 4.了解其他异步电动机的基本工作原理和适用场合。
输入功率为: P1 3U1N I1NcosjN
输出功率为:PN 3U1N I1NhNcosjN
电机学第3章
Y,yn0用作配电变压器,其二次侧可以引出 中线昨晚三相四线制,可以供动力电和照 明电,(高压侧U1 <35KV,低压侧U2 < 400V,单相时为230V), Y,d11用于 110KV以上的高压输电线路,高压可以接地。 有x形的联结适用于防雷性能较高的变压器。
常用。对于单相变压器,标准连接组为Ⅰ, Ⅰ0。 3.3 三相变压器空载电动势波形
的相位; 2、强迫aA同相位,画出与A相同一铁心柱上的低压绕组 相量x-a(与一次侧的绕组的相电势相同或者相反); 3、按顺时针读取abc的次序确定b、c相的相量; 4、凡是三角形联接时必须标出绕组首末端和相值方向 (末—首)、比较两侧线电势的相位差,对照钟表盘确定 联接组盘
AB
(2)重心重合法 分别做出一、二次侧的相量图,三角形联接时要注意绕组 的首位端,并画成三角形相量图。 将一、二次侧相量图中心o和Q重合,比较OA和Qa的相对 方位,即可确定联接组别。
(3-14)
由于
,如果将Zk和Z2忽
图3.18 Y,yn连接单相运行时的等效电路
略,则
(3-15)
忽略Zk和Z2后,原、副方相电压相等
(3-16)
图3.19 Y,yn连接带单相负载
在实验时, 强迫Aa同相 位。 当同相时:
U Xx U Ax U ax
当反相时:
U Xx U Ax U ax
图3.3 绕组的标志、极性和电动势相量图
3.2.2 三相绕组的连接方式
三相变压器的联结组用高低压侧对应线电势之 间的相位关系来,描述。 如果一次侧为Y接法,AB相线电势EAB 的相位为 Eab 0度,二次侧也为Y接法,对应的ab相的线电势 之相位为0度,则该联接组为Y,y0。 实际变压器高低压侧对应的相位差一般为 。 。 。 。 0。 、 30。 、 60。 、 90。 、 120 .....150 、 300 、 330 。 正好对应与钟表盘上的12个位置。 1钟时序法 将一次侧的,某线电势固定在0点,二次侧对 应相的相线电势所指的位置(小数),可以用 来表征联结组。
电机学第三章
120 dv f 120 j1 j 2 j 3 j1 j 2 j 3 af Df dt Df 120 0.1 3 3.5 4 267.4r/min s 3.14 0.6
电机与拖 动基础
电机与拖 动基础
解:(1)提升重物时作用在卷筒上的负 载转矩
电机与拖 动基础
Df 1 1 0.6 Tf m0 mf g 200 5000 9.81 7651.8N m 2 2 2 2
转筒转速 电机转速
602vf 60 2 0.3 nf 19.1r/min Df 0.6
电机与拖 动基础
m GD 123Nm GD 49N
2 a 2
GD 465Nm GD D 卷筒直径 m 重物质量mf=5000kg,忽略电动机的空 载转矩、钢丝绳重量和滑轮的传动损 耗。求:
2 c 2
2 2 , =0.6m,吊钩质量 =200kg, 40Nm f f 0
2 b
2
(1)提升重物时,提升速度vf=0.3m/s, 作用在卷筒上的负载转矩、卷筒转速、 电动机的转速、电动机的输出转矩及 功率。 (2)从负载折算到电动机转轴上的系统 总飞轮矩。 (3)下放重物时,下降速度为vf= 0.4m/s,电动机的输出转矩及功率。 (4)提升重物时,提升加速度为af= 0.1m/s,电动机的输出转矩。
电机与拖 动基础
在考虑传动损耗后,
Ff vf TF 9.55 n η (3-10) 式中,Ff的单位为N,vf的单位为m/s,TF的单位 为N· m。
电机与拖 2.平移运动中工件质量的折算 动基础 将平移运动工件的质量折算成电动机轴上的等 效飞轮矩。 工件运动部分的动能为 1 mf vf2 1 Gf vf2 2 2 g 因为折算前后能量守恒,有
电机学 — 各章总结
(18.67A )
9)一台变比为k=10的变压器,从低压侧作空载实验, 求得副边的励磁阻抗标幺值为16,那末原边的励磁阻抗标 幺值是 (16 。)
10)变压器负载呈容性,负载增加时,副边电压 (可能上升或下降)
。
11) 单相变压器铁心叠片接缝增大,其他条件不变,则 空载电流 。 (增大) 12)在单相变压器中,为了保证主磁通的波形为正弦波, 空载电流波形应是 波。 (尖顶波) 13)在Yd11三相变压器中,外施电压为正弦波,空载
11) 若并励直流发电机转速上升20%,则空载时发电机的 端电压U0将 。 (升高大于20%) 12)直流电动机常用的制动方式有
(能耗制动、反接制动 、回馈制动 )
、
、
。
13)并励直流发电机自励电压建立应满足的条件是什么?
14) 励磁电流不变的情况下,发电机负载时电枢绕组感应 电动势与空载时电枢绕组感应电动势大小相同吗?为什么?
四、思考题
1)直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是 (交流) 。 2) 一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩,做额定运行时, 如果将电源电压降低了20%,则稳定后电机的电流为 1.25 倍的 额定电流(假设磁路不饱和)。 3) 直流发电机的电磁转矩是 转矩,直流电动机的电磁转 矩是 转矩。 制动、驱动 4) 电枢反应对并励电动机转速特性和转矩特性有一定的影响, 下降、增加 当电枢电流增加时,转速n将 ,转矩Te将 。
18)自耦变压器的容量是如何传递的?这种变压器最适 合的变比范围是多大?
一、基本概念
第二章 直流电机
基本结构及工作原理 额定值(功率、电压、电流、效率、转速等) 电枢绕组的并联支路对数 空载磁场 电枢反应(交轴、直轴) 感应电动势、电磁转矩 励磁方式(他励、并励、串励、复励) 电压方程、功率平衡方程、转矩平衡方程 运行特性(工作特性、机械特性) 电动机稳定运行的判据 启动、调速、制动
电机学第3章
TL= Tm Ωm/ Ω= Tm /j j= Ω/ Ωm=n/nm ,
j为电机轴与工作机构间的转速比,往哪个轴折 算,哪个轴的转速在上。如已知每级转速比j1、 j2…jn,则总的转速比为: j= j1j2…jn= n/nm = (n/n1)· (n1/n2) · · · nm-1/nm
实际上,在传递功率时,因传动机构中有摩擦,所以 要有损耗。可以用传动效率ηc来考虑。电动机拖动旋 转的,传动机构中的损耗功率应由电动机负担,故根据 功率不变的原则,负载转矩的折算值:
TL=a+bn2
n >0时,TL 与T反向,取 TL > 0(常数)。
PL=TLΩ=kTLn 图3-3恒转矩负载、鼓风 机负载和恒功率负载 图3-4 位能负载和 反抗负载
3.1.3 电力拖动系统的飞轮惯量 转动惯量是物体绕固定轴旋转时转动惯性的度量, 它等于物体的各质量微元Δmi和到某一固定轴的距离 ri的二次方的乘积之和,用公式表示为
2n TL TL FV 60
折算到电动机轴上的转矩
FV TL 9.55 n
FV TL 9.55 nc
若考虑传动系统的传动损耗,则 (2)飞轮矩折算
作平移运动部分的物体总重,其动能为
1 1 Gf 2 2 mf v v 2 2 g
折算前后的动能不变
1 G f 2 1 GD 2 n v 2 g 2 4 g 60
J mi r
i 1
k
2 i
J r dm
2
3.2
多轴电力拖动系统运动方程式
3.2.1
多轴旋转系统折算成简单单轴旋转系统
实际的拖动系统,电动机的轴很少与工作机构的轴 直接相连,大多数是通过传动机构相连。系统中具 有两根或两根以上不同转速的轴,称为多轴系统。
电机学第三章课件
第35页
电机学
各变压器的输出功率分配关系为:
SⅠ n S 1 Z ki i 1 1 Z kⅡ S SⅡ n 1 Z ki i 1 1 Z kn Sn n S 1 Z ki i 1 1 Z kⅠ
1 总的负载电流为: I 2 U 1 k U 2 i 1 Z ki
n
Exit
第34页
电机学
各变压器的负载电流分配关系为:
I2 n 1 Z ki i 1 1 Z kⅡ I I 2Ⅱ 2 n 1 Z ki i 1 1 Z kn I2 I 2n n 1 Z ki i 1 I Ⅰ 2 1 Z kⅠ
特点:各相电流的三次谐波分量是同相位的!
Exit
第18页
电机学
饱和时正弦磁通必须由尖顶的励磁电流产生
第19页
Exit
电机学
由于三次谐波电流在时间上是同相位的,它们能否 流通取决于三相绕组的连接方法。 一次侧YN连接:三次谐波电流可以通过N线流通, 不论二次侧如何连接,各相磁化电流均为尖顶波, 铁芯中的磁通为正弦波,二次侧各相电动势也为正 弦波。 一次侧Y连接:三次谐波电流不能流通,铁芯中 的磁通波形和二次侧各相电动势波形与变压器的构 造及二次侧的连接有关。
电机学exit第一节三相变压器的磁路第二节三相变压器的连接组第三节三相变压器绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响第四节变压器的并联运行电机学exit第一节三相变压器的磁路一各相磁路彼此独立用三个单相变压器构成三相变压器组
电机学
第三章 三相变压器及运行
• 第一节 三相变压器的磁路 • 第二节 三相变压器的连接组
电机学 第3章 机电能量转换,旋转电机原理
旋转机械端用电磁转矩T、角位移描述
3. 磁能和磁共能分析
机电装置中的能量守恒
✓ 能量守恒定理是分析机电能量转换过程的出发点。 其表述为:能量只能发生形式或形态上的转换, 而不会发生总量上的改变。
✓ 以电动型旋转机电装置(输入电能、输出旋转机械 能)为例:输入到无损耦合场的净电能分为两部分: 一部分引起磁场储能的改变,即转换成了磁能的 增量(可正可负);另一部分转换成了机械能, 实现机械功输出。。
✓ 通过本章学习,将建立起关于机电能量转换的总体概念,明确电机在机电装 置中的定位,为后续学习各种特定类型的电机打下基础。
2. 机电装置的物理模型
✓ 电磁式机电装置的组成:①电系统(1个或多个线圈);②机械系统(直线或 旋转运动);③磁场储能系统(包含气隙的主磁路)。
✓ 机电装置的无损理想模型:具有若干电端口(电端)和 1个机械端口(机械端) 的 “无损”磁场储能系统。
✓ 能变表量征(电函流数i或状磁态链的y独)和立机变械量端称变为量状(态角变位量移。q或W线m位函移数x有)。两组状态变量,电端
Wm 1, 2 n , (多电端、单旋转机械端磁场系统的磁能函数) Wm i, x(单电端、单线动机械端磁场系统的磁能函数)
单边激励机电装置分析
✓ 机电装置一般由固定部分(定子)和可动部分(转子或动子)构成。如果只是定 子或转子中的一边有绕组通电流,则称为单边激励机电装置;如果定、转 子两边均有绕组通电流,则为双边激励机电装置。
3. 磁能和磁共能分析
✓ 简单而典型的单边激励机电装置:电磁继电器。由固定铁心、可动铁心以 及气隙组成了一个闭合磁路。固定铁心上装有线圈,用来输入电能和激励 耦合场。
电机学第五版第3章 直流电机
2.转矩方程
发电机情况下 电磁转矩为制动转矩,有
— 原动机的驱动转矩; — 电机本身的机械阻力转矩; — 为电磁转矩。 电动机情况下 电磁转矩为驱动转矩,有
图3-29 直流电机的电磁转矩和外施转矩 a)发电机 b)电动机
— 电动机轴上的负载转矩。
3.电磁功率
电磁功率用 因
表示,则 ,得
发电机: 机械能 电动机: 电能
1.直流电动机的起动 2.直流电动机转速的调节 3.直流电动机的制动
1.直流电动机的起动
直流电动机常用的起动方法: (1)直接起动; (2)电枢回路接入变阻器起动; (3)降压起动。
图3-48 三点起动器 及其接线图
2.直流电动机转速的调节
从直流电动机的转速公式
可知,调速方法有两种: (1)电枢控制,即用调节电枢电压或者在电枢电路中接入调速电阻来调速。 (2)磁场控制,即用调节励磁电流来调速。
式中 令
为电枢绕组的总导体数, 为平均气隙磁密,
为并联支路对数。
则上式改写为
将
代入上式得出
1.电枢绕组的感应电动势
电动势公式 :
式中:
— 每极的总磁通量;
— 电动势常数;
— 电动势公式。
2.电枢的电磁转矩
电枢表面任一点处的载流导体上的电磁转距
为
式中, — 该点处的气隙磁密。 一个极下的载流导体上的电磁转矩
3.串励电动机的运行特性
串励电动机的特点是,电 枢电流、线路电流和励磁 电流三者相等
图3-42 串励电动机 的接线图
3.串励电动机的运行特性
图3-43 串励电动机的工作特性
3.串励电动机的运行特性
图3-44 串励电动机的机械特性
电机学第三章 变压器
2019/12/19
《电机学》 第三章 变压器
26
三、变压器一、二次侧相电压、相电流、漏阻抗的标幺 值
U 1 * U U 1 1 N; U 2 * U U 2 2 N; I1 * II1 1 N; I2 * II2 2 N
漏阻抗的标幺值:
Z1*
Z1 Z1N
U 2 N
U 2 N
U 1 N
用副边量表示
用原边量表示
2019/12/19
《电机学》 第三章 变压器
36
U % U 2 0 U 2 1% 0 U 2 0 N U 2 1% 0 U 1 0 N U '2 1% 0
U 2 N
U 2 N
U 1 N
电压变化率是表征变压器运行性能的重要指标之一, 它大小反映了供电电压的稳定性。
U 1N I0
Rm
P0
I
2 0
Xm
Z
2 m
R
2 m
2019/12/19
《电机学》 第三章 变压器
5
要求及分析: 1)低压侧加电压,高压侧开路; 为了便于测量和安全,空载实验一般在低压绕组上加电 压UN,高压绕组开路。 2 ) 电 U 1 在 压 0 ~ 1.N 范 2 围 方 U 调 节 向 ,测 U 2,出 I 0 0 和 P 0 ,画 出 I0 f( 1 )和 U P 0 f( 1 ) 曲 U 线
的电抗分量
《电机学》 第三章 变压器
2、缺点
31
标么值没有单位,物理意义不明确。
2019/12/19
《电机学》 第三章 变压器
32
2019/12/19
《电机学》 第三章 变压器
3 电机学_第三章、第四章 三相变压器及运行_西大电气
4.在相量图中,同向绕组在同一铁芯柱上,注意 同名端
5.连接副方绕组
19:43:15
第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
由于磁路饱和,磁化电流是尖顶波。分解为基波 分量和各奇次谐波(三次谐波最大)。
问题
在三相系统中,三次谐波电流在时间上同相位, 是否存在与三相绕组的连接方法有关。
大容量变压器一般有较大的短路电压。
•分析三次谐波电流不能流通所产生的影响。
19:43:15
第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
一、三相变压器组Y,y连接
初级为Y连接,激磁电 流中所必需的三次谐 波电流分量不能流 通——磁化电流正弦 形
19:43:15
第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
思考:
相电势中存在三次谐波电势, 则线电势的波形如何?
19:43:15
第三章
第二节 三相变压器的连接组
Y,d连接
1、Y,d11 Eab滞后EAB 330 Eab超前EAB30
19:43:15
第三章
第二节 三相变压器的连接组
Y,d连接
2、Y,d1 Eab滞后EAB 30 Eab超前EAB 330
19:43:15
第三章
第二节 三相变压器的连接组
在高压线路中的大容量变压器需接成Y,d
19:43:15
第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
五、三相变压器D,y连接
3次谐波电流可流通,磁
通呈正弦形,从而每相 电势接近正弦波。 分析点:
一次侧相电流中是否有三次谐波电流?
华中科技大学版【电机学】(第三版)电子讲稿【第三章】
第三章直流电机的稳态分析主要内容:研究直流电机的稳态运行,对直流电机的工作原理、结构、电路、磁路及运行原理和换向问题加以分析,并对直流电机的启动、调速和制动进行了分析。
3-1直流电机的工作原理和基本结构电机是由两大部分组成1、静止部分——定子2、旋转部分——转子一、直流电机的静止部分(定子)1、主磁极主磁通的作用是建立主磁场。
主磁极由主极铁心和套装在铁心上的励磁绕组组成它的,铁心是由1~1.5mm厚的钢板冲片叠压紧固而成。
极靴的作用是使主磁通在过气隙时分布的更合理并且固定励磁绕组。
2、机座其作用一是作为磁路的一部分,二是固定主极,换向极和端盖。
通常是用铸钢或厚钢板焊成,机座中有磁通通过的部分称为磁轭。
3、换向极换向极装在两极之间。
其作用是用来改善换向,也是由铁心和绕组组成,换向极绕组与电枢绕组串联。
4、电刷装置电刷装置是电枢电路的引入(或引出)装置,通过它可以把电机旋转部分的电流引出到静止的电路里,它与换向器配合才能使电机获得直流电机的效果。
二、直流电机的转动部分1、电枢铁心电枢铁心即是主磁路的组成部分,又是电枢部分绕组的支撑部件.为减少电枢铁心内的涡流损耗,铁心一般采用0.5mm厚的DR530或DR510的硅钢片叠压而成.2、电枢绕组.电枢绕组叠放在电枢铁心的槽内,是由按一定规律联接的线圈组成.它是直流电机的电路部分.上、下层之间及线圈与铁心之间都要有绝缘,槽口处用槽楔压紧.3、换向器换向器也是直流电机的重要部件,在发电机中可将电枢绕组中交变的电流转换成电刷上的直流,起整流作用,而在直流电动机中将电刷上的直流变为电枢绕组内的交流,即起逆变作用。
换向器由许多换向片组成,片间用云母绝缘,电枢绕组的每个线圈的两端分别接到两个换向片上.三、电流电机的工作原理1、直流电动机的工作原理我们首先分析一个简单的物理模型,图中N.S是一对磁铁,它可以是永久磁铁,也可以为电磁铁,所谓电磁铁就是在磁极铁心上绕上励磁线圈且通入直流,便产生固定的极性。
电机学第三章作业答案
3.1答:直流发电机工作时总是朝一个方向转动,磁极固定不动,所以每个磁极下的导体中流过的电流和电压方向恒定不变,当导体转到某一磁极下,导体经由换向片和电刷接触输出电能,又由于电刷和磁极相对静止,所以该磁极下的电刷上的电压极性恒定不变,故能发出直流电。
如果没有换向器,就不能把每个磁极下电枢上流过的方向不变的电流引出,电机不能发出直流电流。
3.2答:(1)直流电。
电刷与磁极同时旋转,这样就能保证电刷与磁极相对静止,这样电刷引出的还是与其对应磁极下的方向不变的电流,故发出直流电。
(2)交流电。
电刷与电枢同时旋转,电刷与磁极发生相对运动,电刷在N极和S极下不停的变换,这就导致电枢一会儿引出的时N极下的方向不变的电流,一会儿引出的时S极下的方向不变的电流,由于N极和S极下导体中的电流方向相反,所以,电刷引出的是交流电。
3.3答:直流电动机电刷两端接入直流电,换向器与电刷交替接触,这样就保证了所有导体转动时在每一个磁极下流过的电流方向不变,从而使得每一根导体产生的电磁转矩方向不变,电枢从而产生恒定转矩,拖动负载向一个方向转动。
3.5方向不变:①④⑤⑥方向交变:②③⑦3.6因为励磁绕组绕在电机的定子上,由其产生的励磁磁通与定子相对静止,所以不能产生感应电动势。
而电枢绕组绕在转子上,转子与定子做相对运动,电枢绕组切割励磁磁力线,产生感应电动势。
3.73.8电枢的几何中性线:相邻两主极间的中心线称为电枢的几何中性线换向器上的几何中性线:当元件轴线与主极轴线重合时,元件所接两片换向片间的中心线称为换向器上的几何中性线(电动势为零的元件所接的两换向片间的中心线称为换向器上的几何中性线)。
换向器上几何中性线由元件结构决定:对于对称元件,换向器上的几何中性线与主极轴线重合;对于非对称元件,换向器上的几何中性线偏离主极轴线一个角度,这个角度与元件不对成度相等;在实际电机中的位置:电刷的中心线上。
3.9解:(2)120524i Z y p ε=±== 1k y y ==21154y y y =-=-=-绕组展开图如下所示:n(3) 54141921=+=±=ξp z y i 921191=-==p k y k μ 9==k y y412=-=y y y绕组展开图如下所示:3.13 交轴电枢反应,无论是电动机还是发电机,不但使气隙磁场畸变,而且还具有去磁作用。
《电机学》(华中科技大学出版社) 第三章 变压器ppt
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3.1 分类、基本结构、额定值 分类、基本结构、
1. 变压器的分类 • • • • • • 变压器可以按用途、绕组数目、相数、 变压器可以按用途、绕组数目、相数、冷却方式 分别进行分类。 分别进行分类。 按用途分类:电力变压器、互感器、特殊用途变压器 电力变压器、互感器、 按绕组数目分类:双绕组变压器、三绕组变压器、自 双绕组变压器、三绕组变压器、 耦变压器; 耦变压器; 按相数分类:单相变压器、三相变压器; 单相变压器、三相变压器; 按铁心结构形式分:窗式和壳式; 按铁心结构形式分:窗式和壳式; 按冷却方式分类:以空气为冷却介质的干式变压器、 以空气为冷却介质的干式变压器、 以油为冷却介质的油浸变压器。 以油为冷却介质的油浸变压器。
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空载电流
(1) 空载电流的波形 电网电压为正弦波, 电网电压为正弦波, 铁心中主磁通亦为正弦波。 铁心中主磁通亦为正弦波。 若铁心不饱和 ),空载电流 (Bm<1.3T),空载电流 ), i0也是正弦波。而对于电 也是正弦波。 力变压器, 力变压器,Bm=1.4T~ ~ 1.73T,铁心都是饱和的。 ,铁心都是饱和的。 由图可知,励磁电流呈尖 由图可知, 顶波,除基波外,还有较 顶波,除基波外, 强的三次谐波和其它高次 谐波。 谐波。
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变压器的额定值
3. 变压器的额定值
额定值是选用变压器的依据,主要有: 额定值是选用变压器的依据,主要有: (1)额定容量 N:是变压器的视在功率。由于变压器 额定容量S 是变压器的视在功率。 额定容量 效率高,设计规定一次侧、二次侧额定容量相等。 效率高,设计规定一次侧、二次侧额定容量相等。 (2)一次侧、二次侧额定电压U1N、U2N。二次侧额定电 一次侧、二次侧额定电压 一次侧 是当变压器一次侧外加额定电压U 压U2N是当变压器一次侧外加额定电压 1N时二次侧的空 载电压。对于三相变压器,额定电压指线电压。 载电压。对于三相变压器,额定电压指线电压。 (3)一次侧、二次侧额定额定电流I1N、I2N。对于三相 一次侧、二次侧额定额定电流 一次侧 变压器,额定电流指线电流。 变压器,额定电流指线电流。
电机学第三章 变压器习题与答案
02.11.2021
《电机学》 第三章 变压器
3.44 解 设 U 260 ∠ 0 0 V0
14
876 k= =3.369
260
Z′ L=U I22k2=6108× 0030 .362= 937.383∠ 9 3.6 8° 7
2=arc0 c.8o=3 s.6 8° 7 U 1=(Z 1+Z ′ 2+Z ′ L)I′ 2= ( 3.0 56 6 +j2 4.5 3) 3 4 × 3 1 5 .38 6 ∠ 0 -9 3.8 6° 7
典型的绕向标号问题 N1/N2=2
答:将X、a端联在一起,Ax:330V
UAX=4.44fN1Φ=220V;Uax=4.44fN2Φ=110V
U´AX=UAX+Uax=4.44f(N1+N2)Φ´=330V
Φ´=330/4.44f(3/2)N1=Φ
Φ不变→Fm (F0)不变→Fm=I0N1
I0N1=I´0(N1+N2)=(3/2)I´0N1I´0=(2/3)I0
(3)当频率增加:fΦm=常数,因此主磁通Φm↓,磁路饱
和程度↓,
↑;而
m
1 与磁路饱和程度无关。
∴当f´1=1.1f1时,X´1σ=1.1X1σ,Xm1>1.1Xm;
当f´1=0.9f1时,X´1σ=0.9X1σ,Xm1<0.9Xm。
02.11.2021
《电机学》 第三章 变压器
7
3.12
U 1≈ E 1=4 .4f4 N 1 m
因为,ppF F ' ee11..2212.3 1.20.7 0.88,所以铁损耗减小了。
漏电抗, XL2fL 因为频率上升,所以原边漏电抗,副边漏电抗增大
电机学第三章中国电力出版社
对三相变压器:三相的三次谐波电流在时间上同相 位,它能否流通与三相绕组的连接方法有关:
结论:1)当三相变压器原边是YN,D
i3有通路 i0尖顶波 Φm正弦波 相电势e2正弦波 无论副边是哪种接法,均可得到正弦电势
2)三相变压器的原边是Y接法
I3不能流通 i0为正弦波 Φm平顶波 Φm1 Φm3
e为尖顶波
(二)三相变压器的组别
用初级、 用初级、次级绕组的线电势相位差来表示 与绕组的接法和绕组的标志方法有关
Y,y连接
1、Y,y0 同极性端相同首端标 志 初级、次级相电势同 相位,次级侧线电势 Eab与初级侧线电势 EAB同相位。
Y,y连接
2、Y,y6 同极性端相异首端 标志 次级侧线电势Eab 与初级侧线电势 EAB相位差180°。
思考题
3-1 连接组的决定因素
与绕组的接法和绕组的标志方法有关
3-3 组式变压器不能使用Yy连接
三次谐波电势使相电势过高
3-4 大容量变压器不接成Yy
三次谐波磁通经过油箱壁产生漏磁损耗
3-6 组式变压器Yy连接,线电势中无三次谐波
第四节 变压器的并联运行
变压器的并联运行
变压器并联运行的意义并联 应具备的条件条件 并联运行负载分配的实用计算公式公式
(一)单相变压器的组别
同极性端相同首端标志:初级、次级电势相位 差为零度,用时钟表示法为I,10。 同极性端相异首端标志:初级、次级电势相位 差为180°,用时钟表示法为I,16。 I,1表示初级、次级都是单相绕组,0和6表示 组号。单相变压器的标准连接组 ,10。 单相变压器的标准连接组I, 单相变压器的标准连接组
第三章
三相变压器及运行
三相变压器及运行
电机学 第3章
— 原动机的驱动转矩;
— 为电磁转矩。
2、电动机情况下
电磁转矩为驱动转矩,有
式中,
— 电动机轴上的负载转矩。
三、电磁功率
电磁功率用 将 表示,则 代入上式,得
发电机: 机械能 电动机: 电能
转化为电能
;
转化为机械能 Te 。
四、直流电机的可逆性
电机的可逆性:从原理上讲,任何电机既可作为 发电机、亦可作为电动机运行。
3.1 直流电机的工作原理
一、直流电动机的工作原理
电刷 + U -
N + U -
N
S
换向片
S
线圈边切割磁感线会产生什么?
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3.1 直流电机的工作原理
电磁关系
直流 电流
换向
交流 电流
Φ
电磁转矩 (拖动转矩)
旋转
机械 负载
克服
反电 做功 动势
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3.1 直流电机的工作原理
2、直轴电枢磁动势和直轴电枢反应
发电机:电刷顺电枢旋转方向移动,电枢反应为去磁;
电刷逆电枢旋转方向移动,电枢反应为增磁。 电动机:与发电机的情况相反。
3.4 直流电机的感应电动势和电磁转矩
一、电枢绕组的感应电动势
设气隙磁场的分布(如图3-7)所示,则每 根导体的感应电动势为 式中,
— 导体所在处的气隙磁密;
n
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
A1
B1
A2
B2
着磁极的中心线: ① 电刷之间的电动 势最大。 ② 被电刷短接的元 件电动势为零。 ※ 习惯称 “电刷放在 几何中心线位置”。
几何中心线
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.
. . . . . Z.
ZkII
kn
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I2I
2II
2n
.
电气工程与 自动化专业
变压器的并联运行
1、由于连接组相同,变比一致,可使用并联电路的分 流计算方法 U 1 I Z I Z I Z U 2 2 I kI 2 II kII 2 N kN k 2、假设各变压器同时达到满载,则
电气工程与 自动化专业
三相变压器绕组连接法及其磁路系统对电动势波形的影响
三相变压器YN,y连接
• 原边接通三相交流电源后,3次谐波电流均 可在原绕组畅通。
• 在磁路饱和的情况下 ,铁心中的磁通和绕 组中的感应电势仍呈(或接近)正弦形,不论 是线电势,相电势,不论是原边,还是副 边电势,其波形均呈正弦形。
磁通中有无三次谐波
一次侧线电流、相电势与线电势中有无三次谐波 二次侧电势、电流中是否存在三次谐波
电气工程与 自动化专业
三相变压器绕组连接法及其磁路系统对电动势波形的影响
Y,y连接附加一组D连接第三绕组(Y,D,y) • 在铁芯柱另外安装一套第三绕组,三角形连接, 提供三次谐波电流通道
电气工程与 自动化专业
电气工程与 自动化专业
三相变压器的连接组
• 连接组别
表示初级、次级(线)电势相位关系
同极性端 两个正极性相同的对应端点
• 变压器的初级、次级绕组由 同一磁通交链,在某一瞬间 高压绕组的某一端为正电位, 低压绕组上也必定有一个端 点的电位也为正
• 在绕组旁边用符号•表示
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三相变压器的连接组
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变压器的并联运行
实际上
• 一般电力变压器的uk*大约在0.05~0.105范围内,容量大
的变压器uk*也较大。
• 如果uk*不等,则uk*较小的那台变压器将先达到满载。 (SⅠ/SⅠN):(SⅡ/SⅡN)=(1/UKⅠ*) : (1/UKⅡ*) 当UKⅠ*<UKⅡ*时,SⅠ/SIN>SⅡ/SⅡN说明变压器Ⅰ 先满载 • 实用:为使总容量能够得到利用,要求并联运行的各变 压器的容量接近,最大容量与最小容量之比不超出3:1; 短路电压接近,差值不超过10%。
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三相变压器绕组连接法及其磁路系统对电动势波形的影响
三相铁芯式变压器Yy连接 这种变压器的磁路是各相相互关联的,对于三次谐波 磁通,三相同相位,它们不能沿铁心闭合,只有从 铁轭处散射出去,穿过一段间隙,借道油箱壁而闭合, 如图所示。这样三次谐波磁通就遇到很大的磁阻,使 得它们大为削弱,使主磁通接近正弦波,因此相电势 中三次谐波很小,电势波形接近正弦波。
第二节
三相变压器的连接组
电气工程与 自动化专业
三相变压器的连接组
每个绕组有两个出线端,称为绕组首端和末端,符号 标记规定如下
星形连接
① 绕组联结:首端向外引出,将 末端联接在一起成为中性点。 ② 代表符号: 高压绕组— Y或YN(有中性点引出) 低压绕组— y或yn(有中性点引出) ③ 相量图:电动势参考正向:由 首端指向末端。
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三相变压器的磁路
• 三相铁芯式变压器
三相铁心互不独立 三相磁路互相关联 中间相的磁路较短,令外施电压为对称三相电压,三相激 磁电流也不完全对称,中间相激磁电流较其余两相为小。 与负载电流相比激磁电流很小,如负载对称,三相电流基 本对称。
A
.
B
.
C
.
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电气工程与 自动化专业
变压器的并联运行
理想的并联运行条件
内部不会产生环流——空载时,各变压器的相应的次级 电压必须相等且同相位。 使全部装置容量获得最大程度的应用——在有负载时, 各变压器所分担的负载电流应该与它们的容量成正比例, 各变压器均可同时达到满载状态。 每台变压器所分担的负载电流均为最小——各变压器的 负载电流都应同相位,则总的负载电流是各负载电流的 代数和。当总的负载电流为一定值时。每台变压器的铜 耗为最小,运行经济。
对每一相
复数运算简化为代数运算
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变压器的并联运行
S NI S NII S Nn S I : S II : : S n : :: ukI* ukII * ukn*
• 各变压器的负载分配与该变压器的额定容量成正比, 与短路电压成反比。
• 如果各变压器的短路电压都相同,则变压器的负载分 配只与额定容量成正比。各变压器可同时达到满载, 总的装置容量得到充分利用。
Z I Z I Z I NI kI NII kII Nn kn ukI* ukII* ukn*
要求各变压器短路电阻与短路电抗的比值相等。即要 求阻抗电压降的有功分量和无功分量应分别相等
uk* ua* jur* rk* jxk*
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A EAX X x a
.
. .
.
EAX
.
A EAX X a x
.
. .
.
.
Eax
Eax
.
Eax
.
电气工程与 自动化专业
三相变压器的连接组
连接组的时钟表示 • 高压电势看作时钟的长针——固 定指向时钟12点(或0点) 低压电势看作时钟的短针——代 表低压电势的短针所指的时数作为 绕组的组号。
• 同极性端相同首端标志:初级、次 级电势相位差为零度,用时钟表示 法为Ii0。 • 同极性端相异首端标志:初级、次 级电势相位差为180,用时钟表示 法为Ii6。 • I,1表示初级、次级都是单相绕组, 0和6表示组号。单相变压器的标准 连接组Ii0。
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三相变压器的连接组
三相变压器的组别
• 用初级、次级绕组的线电势相位差来表示 • 与绕组的接法和绕组的标志方法有关 Yy连接
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三相变压器的连接组
1、Y,y0 • 同极性端相同首端 标志 • 初级、次级相电势 同相位,次级侧线 电势Eab与初级侧 线电势EAB同相位。
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变压器的并联运行
如何满足并联运行的条件
1.并联连接的各变压器必须有相同的电压等级,且属 于相同的连接组。不同连接组变压器不能并联运行。 2.各变压器都应有相同的线电压变比。 实用上所并联的各变压器的变比间的差值应限制在 0.5%以内。
U1 I II n
.
Z kI
U2
.
U1/k
ECZ Y c Z A a
.
.
Eab
EAB
.
B
.
. E
ab
Eax x y z
.
. E.
.
b
by
Ecz
.
c
EAX c C
.
30º b c
EAX C
.
.
A a 330º
. .
Eax
.
y Ecz
.
x
Eby
.
.
z
1、Y,d11
Eab滞后EAB 330
2、Y,d1
Eab滞后EAB 30
• 五种标准连接组:①Y,yn0;②Y,d11,③YN,d11;④ YN,y0,⑤Y、y0。 • YN--高压侧的中点可以直接接地或通过阻抗接地 • 对不同的应用场合,使用不同的标准组别
电气工程与 自动化专业
三相变压器的连接组
三角形连接
① 绕组联结:A→X→C→Z→B→Y 顺序联结成三角形。 ② 代表符号:高压绕组—— D 低压绕组—— d ③ 相量图:电动势参考正向:由首 端指向末端。 1、Y,y 或 YN,y 或 Y,yn 2、Y,d 或 YN,d: 3、D,y 或 D,yn, 4、D,d。
对电动势波形的影响
电气工程与 自动化专业
三相变压器绕组连接法及其磁路系统对电动势波形的影响
•由于磁路饱和,磁化电流是尖顶波。分解为基波分量和 各奇次谐波(三次谐波最大)。
•在三相系统中,各相电流的三次谐波之间的相位差 3×120°=360°,即各相三次谐波电流在时间上同相位。
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第四节
变压器的并联运行
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变压器的并联运行
在大容量的变电站中,常采用几 台变压器并联的运行方式,即将 这些变压器的一次侧、二次侧的 端子分别并联到一次侧、二次侧 的公共母线上,共同对负载供电。
并联的运行的优点是: (1)适应用电量的增加——随着 负载的发展,必须相应地增加变 压器容量及台数。 (2)提高运行效率——当负载随 着季节或昼夜有较大的变化时、 根据需要调节投入变压器的台数。 (3)提高供电可靠性——允许其 中部分变压器由于检修或故障退 出并联。
EAX
A
B
C
.
.. .
EBY X a b
ECZ Y c Z A
.
.
.
EAB
.
B
Eab b a c
EAX C
.
Eax
.
.. .
Eby x
Ecz y z
.
.
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三相变压器的连接组
2、Y,y6
A B C
• 同极性端相异 首端标志 • 次级侧线电势 Eab与初级侧线 电势EAB相位 差180。
• 各相主磁通以各自铁芯作为磁路。——铁芯独立,磁 路不关联 • 各相磁路的磁阻相同,当三相绕组接对称的三相电压 时,各相的激磁电流和磁通对称。
电气工程与 自动化专业
三相变压器的磁路
• 通过中间三个芯柱的磁通等于三相磁通的总和。 • 当外施电压为对称三相电压,三相磁通也对称,其总和 A+B+c=0,即在任意瞬间,中间芯柱磁通为零。 • 在结构上省去中间的芯柱