电机与拖动基础知识重点

电机与拖动基础总复习

试题类型

一、填空题（每题1分，共20分） 二、判断题（每题1分，共10分）

三、单项选择题（每题2分，共20分） 四、简答题（两题，共15分） 五、计算题（三题，共35分）

电力拖动系统动力学基础

1．电力拖动系统一般由电动机、生产机械的传动机构、工作机构、控制设备和电源组成，通常又把传动机构和工作机构称为电动机的机械负载。

2．电力拖动运动方程的实用形式为

由电动机的电磁转矩T e 与生产机械的负载转矩T L 的关系： 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 d n /d t ≠ 0 ，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．生产机械的负载转矩特性：

t

n

GD T T d d 3752L e =

-

直流电机原理

1．直流电动机主要由定子、转子、电刷装置、端盖、轴承、通风冷却系统等部件组成。 定子由机座、主磁极、换向极、电刷装置等组成。转子（又称电枢）由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成。

2．直流电机的绕组有五种形式：单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组和蛙绕组（叠绕和波绕混合绕组）。

3 极距、绕组的节距（第一节距、第二节距、合成节距）的概念和关系。

4 单叠绕组把每个主磁极下的元件串联成一条支路，因此其主要特点是绕组的并联支路对数a 等于极对数n p 。

5 电枢反应：直流电机在主极建立了主磁场，当电枢绕组中通过电流时，产生电枢磁动势，也在气隙中建立起电枢磁场。这时电机的气隙中形成由主极磁场和电枢磁场共同作用的合成磁场。这种由电枢磁场引起主磁场畸变的现象称为电枢反应。

6 直流电机的励磁方式：

dn

dT dn dT L

e

7直流电机的电枢电压方程和电动势：

直流电机电磁转矩 e af f a T G I I =

8 直流电动机功率方程

9直流电机工作特性

Φn

C E e a =a

T e ΦI C T =a a a I R E U a +=

10 直流电动机励磁回路连接可靠，绝不能断开

一旦励磁电流为0，则电机主磁通将迅速下降至剩磁磁通，若此时电动机负载较轻，电动机的转速将迅速上升，造成“飞车”；若电动机的负载为重载，则电动机的电磁转矩将小于负载转矩，使电机转速减小，但电枢电流将飞速增大，超过电动机允许的最大电流值，引起电枢绕组因大电流过热而烧毁。 11效率

他励直流发电机带负载运行时，其损耗中仅电枢回路的铜耗与电流 I a 的平方成正比，称为可变损耗；其他部分损耗与电枢电流无关，称为不变损耗。当负载较小时，I a 也较小，此时发电机的损耗是以不变损耗为主，但因输出功率小而效率低；随着负载增加，P 2增大

当U=U N ,I f =I fN 时，η=f (I a )的关系曲线

2

Fe mec Cuf a a a c 2

1a f 2Δ100%1()p p p I R I U P P U I I ⎡⎤++++η=⨯=-⎢⎥

+⎣⎦a a

e e R U

n I C C =+ΦΦ

而效率上升，当可变损耗与不变损耗相等时效率达到最大值。

直流电机拖动基础

1他励直流电动机的机械特性

2人为机械特性

（1）改变电枢电压 ： 一组平行曲线

（2）减小每极气隙磁通：特性曲线倾斜度增加，电动机的转速较原来有所提高

（3）电枢回路串接电阻 3 他励直流电动机的起动

一般直流电动机拖动负载顺利起动的条件是： 1)限制I st （I st ≤λ I N ， λ 为电机的过载倍数）； 2) T st ≥（1.1～1.2）T N ； （1）电枢回路串电阻起动

e

0e

2T e a e a e a a a )(T n T ΦC C R R ΦC U ΦC R R I U n β-=+-=+-=a

N

st R U I =

st

N T st I ΦC T =

（2）减压起动

4他励直流电动机的调速 调速范围、静差率、平滑性 （1）串电阻调速

特点：

1）实现简单，操作方便；

2）低速时机械特性变软，静差率增大，相对稳定性变差； 3）只能在基速以下调速，因而调速范围较小，一般D ≤ 2； 4）由于电阻是分级切除的，所以只能实现有级调速，平滑性差；

e

T ΦC C R R ΦC U n 2N

T e a N e N +-=

5）由于串接电阻上要消耗电功率，因而经济性较差，而且转速越低，能耗越大。

（2）调电压调速

特点是：

1）由于调压电源可连续平滑调节，所以拖动系统可实现无级调速；2）调速前后机械特性硬度不变，因而相对稳定性较好；

3）在基速以下调速，调速范围较宽，D可达10~20；

4）调速过程中能量损耗较少，因此调速经济性较好；

5）需要一套可控的直流电源。

（3）弱磁调速

特点：

1）由于励磁电流I f<< I a，因而控制方便，能量损耗小；

2）可连续调节电阻值，以实现无级调速；

3）在基速以上调速，由于受电机机械强度和换向火花的限制，转速不能太高，一般约为（1.2~1.5）n N，特殊设计的弱磁调速电动机，最高转速为（3~4）n N，因而调速范围窄。

5 他励直流电动机的制动

常用的电气制动方法有能耗制动、反接制动、回馈制动三种。（1）能耗制动

A 能耗制动过程

B能耗制动运行状态

e

N

T

N

e

eb

a T

Φ

C

Φ

C

R

R

n

+

-

=

a

N

e

eb

a I

Φ

C

R

R

n

+

-

=