自动控制元件变压器资料重点

Tem Ct
Ct 9.55Ce
n Ua (Ra RL )I Ce
2. 变压器
异步电动机、自整角机、旋转变压器等很多重要的控 制元件的运行是基于变压器的工作原理。
2.1 变压器的用途和结构 一、变压器的用途
常用电器设备，和电机一样以电磁感应定律为依据。 基本用途是将一种等级的交流电（U、I）变换为另一 种等级的同频交流电。 如将电网上380V或220V交流电压变成不同大小的同
2.2 变压器原理
基本原理：电磁感应定律
结构：一个铁心和两套套在铁心上、没有导线连 接的原、副绕组。
1、规定正方向
U1 I1 E1
E2 I2 U2
2.2 变压器原理
变压器原、副绕组间虽然没有导线连接，但当原 绕组接交流电、副绕组接负载后，副绕组便有电 流和电功率输出；
根据能量守恒定律，变压器接负载后，原绕组比 空载时会相应增加一定的功率输入，增加的部分 等于副绕组输出的电功率；
Ia
Ua (Ra RL )Ia Cen
RL Ra Ua
Ea n Ua (Ra RL )Ia Ce
启动转矩等于堵转转矩
I U Ra RL
Tem 9.55CeI
作业
来自百度文库
（3）对于电源无内阻情况
Ia
Tem Ct
Ct 9.55Ce
n Ua Ra I Ce
（3）对于电源有内阻情况
Ia
（2）驱动器内阻 Ra 50 ，驱动器开路电压为 Ua2 70V 时理想空载转速、实际空载转速？启动转矩？
（3）分别在上述两种情况下，电机的总阻转矩（包括负载 和摩擦）由0.03Nm增加到0.04Nm时，对应电机转速各为多 少？
作业
分析：
（1）理想空载转速为电枢电压完全消耗在反 电动势上，由 U Cen 知，关键在求 Ce 前提是空载电流已知、空载转速已知、内阻 已知，则根据电压平衡方程可求 Ce
因而，变压器能够改变电压、传递电功率；
2.2.2 变压器的空载运行
关于空载运行状态
2.2.2 变压器的空载运行
主磁通
2.2.2 变压器的空载运行
漏磁通
2.2.2 变压器的空载运行
主磁通和漏磁通的区别
2.2.2 变压器的空载运行
电磁感应：在交变电压的作用下，主磁通、漏磁 通均随时间交变；
空载电流 Ia1 0.055A 空载转速 na1 4600r / min ,已知电枢内 阻 Ra 80 。
求：
（1）当电枢电压 Ua2 70V 时，理想空载转速？堵转转矩？ （2）驱动器内阻 Ra 50 ，驱动器开路电压为 Ua2 70V 时 理想空载转速、实际空载转速？启动转矩？ （3）分别在上述两种情况下，电机的总阻转矩（包括负载和摩 擦）由0.03Nm增加到0.04Nm时，对应电机转速各为多少？
自动控制元件
宋宇
课堂作业
1、利用电压平衡方程式解释机械特性曲线的下倾性，驱动直流 电机的功率放大器内阻（串联）对机械特性曲线有何影响？
2、直流电机空载时调节特性（电枢控制）死区的原因是什么？ 3、主磁场不变，直流电机转速由哪一变量控制？输出转矩呢？ 4、直流伺服电机激磁电压保持恒定。当电枢电压 Ua1 110V 时，
作业
1、利用电压平衡方程式解释机械特性曲线的下倾性，
驱动直流电机的功率放大器内阻（串联）对机械特性
曲线有何影响？
Ia
Tem CtIa Kt Ia
Ua (Ra RL )Ia Ea
Ua
RL Ra
Ea
Ea Cen
n
Ra RL CeCt 2
Tem
Ua Ce
n
答：特性曲线变软，理想空载速
答：
转速由电枢电压控制
n
Ra RL CeCt 2
Tem
Ua Ce
转矩由电枢电流调节 Tem CtIa Kt Ia
作业
4、直流伺服电机激磁电压保持恒定。当电枢电压 Ua1 110V 时，空载电流 Ia1 0.055A 空载转速na1 4600r / min ,已知 电枢内阻 Ra 80 。 求： （1）当电枢电压 Ua2 70V 时，理想空载转速？堵转转 矩？
度不变、实际空载速度降低、另
外，启动转矩和堵转转矩下降。
T
作业
直流电机空载时调节特性（电枢控制）死区的 原因是什么？
n
1 Ce
Ua
Tem Ra CeCt 2
启动电压 启动电流
Us
Tem Ra Ct
T0Ra Ct
Is
Us Ra
答：由于存在摩擦转矩。
作业
3、主磁场不变，直流电机转速由哪一变量 控制？输出转矩呢？
旋关系，另外，空载时电流很小，则： U1 E1
频电压，供不同电子线路使用。 阻抗匹配、电气隔离、信号传递与合成 。
2. 变压器
2. 变压器
二、变压器的基本结构 两个基本部分：绕组和铁心。
绕组 原绕组和副绕组。 原绕组和电源或输入电 压相连，输入端。副绕组 与负载相连，输出端，可多个。
铁心 构成主磁路，增加 磁密和磁通。硅钢片叠成 （减小涡流损耗）， 高频时用铁氧体。
2.2.2 变压器的空载运行
正旋信号的相量表示
2.2.2 变压器的空载运行
电压平衡方程式：
考虑原边绕组上的内阻产生的压降，基于基尔霍夫电 压定律，有
原边 u1 (e1 e1 ) r1 i0 U1 (E1 E1 ) r1 I0
副边 u2 e2
U2 E2
由于漏磁通远小于主磁通，且感应电式与磁通是正余
根据电磁感应定律，主磁通在原、副绕组中产生 的瞬间感应电动势为：
e1
N1
d dt
e2
N
2
d dt
变压器的变比： e1 E1 N1 k e2 E2 N2
漏磁通在原绕组中产生的感应电动势为：
e1
N1 d1 dt
2.2.2 变压器的空载运行
正旋信号的相量表示 一个随时间做正旋规律变化的信号的瞬时值 可由一个 旋转向量在纵轴上的投影表示，即相量表示。
Ua Ra Ia Cen
Ce
Ua
Ra Ia n
作业
（1）当电枢电压为70V时，理想空载转速
为：
n U Ce
堵转时，满足欧姆定律,有：
I U R
则堵转转矩为： Tem 9.55CeI
作业
（2）开路电压70伏，电源内阻50欧，由于 理想空载时电流为0，则理想空载转速不变。
实际空载转速：由于实际空载电流已知， 则可根据电压平衡方程求实际空载转速