电动机效率曲线
同步电动机转矩-转速特性曲线
電機機械基本原理 ch 05 同步電動機 11
圖 5-5 同步電動機之轉矩-轉速特性。因為電動機之轉速為 定值，所以其轉速調整率為 0。
電機機械基本原理 ch 05 同步電動機 12
負載變化對同步電動機的影響
同步電動機一開始以領先功率因數運轉的情形，如圖 5-6 所示。若電動 機轉軸上之負載增加，轉部會開始慢下來。轉部慢下來，轉矩角 δ 就變 大了，且感應轉矩也變大了。感應轉矩增加之後反而又使轉部加速，而 電動機則再次以同步轉速運轉，只不過此時之轉矩角 δ 變大了。
電機機械基本原理 ch 05 同步電動機 16
圖 5-8 (a) 以落後功率 因數運轉的同步電動機。 (b) 磁場電流的增加對發 電機之運轉造成的影響。
電機機械基本原理 ch 05 同步電動機 17
圖 5-9 所示為同步電機之 IA 對 IF 圖。此種圖形稱為同步電動機 V 曲線 電樞電流之最小值發生在單位功率因數時，此時只有實功率供應至電動 機。 當磁場電流比造成 IA 最小值時之磁場電流值還小，電樞電流是落後的， 消耗 Q。當磁場電流比造成 IA 最小值時之磁場電流值還大，電樞電流是 領先的，供應 Q 至電力系統就像一個電容器，藉由控制同步電動機之磁 場電流，可控制電力系統所消耗或供應的虛功率 (reactive power)。
4
同步電動機之等效電路
由於 IA 方向的改變，等效電路的克希荷夫電壓定律方程式也跟著改變了。 新的等效電路的克希荷夫電壓定律方程式可寫為
或
圖 5-2 (a) 三相同步電動機之完整等效電路。
電機機械基本原理 ch 05 同步電動機
5
電ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ機械基本原理 ch 05 同步電動機
二、电源的功率、效率及三类曲线
二、电源的功率、效率及三类曲线【知识要点】一、导体的伏安特性曲线导体中的电流跟电压的关系用图线表示出来，就称为导体的伏安特性曲线。
分析时要注意以下两点：（如图1）1、注意I-U 曲线和U-I 曲线的区别。
（斜率的含义不同）2、对于线性元件伏安特性曲线是 ，对于非线性元件伏安特性曲线是 或 直线。
二、电源的功率、效率1、闭合电路中各部分的功率（1）电源的功率（电源的总功率）P 总= （2）电源的输出功率P 出= （3）电源内部消耗的功率P 内= 2、电源的效率：η= =3、若外电路为纯电阻电路（1）电源输出功率随外电阻变化的图线如图2所示。
由图可知，当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为m P = 。
由图像还可知，当R<r 时，若R 增加，则P 出增大；当R>r 时，若R 增大，则P 出减小。
对应于电源的非最大输出功率可以有两个不同的外电阻R l 和R 2使得电源输出功率相等，且； （2）电源的效率随外电路电阻的增大而增大，当R=r 时效率为 。
三、电源的伏安特性曲线如图3所示，路端电压U 与电流I 的关系曲线，也就是U =E —Ir 式的函数图象，称为电源的伏安特性曲线。
当电路断路即I ＝0时，纵坐标的截距为电动势E ；当外电路电压为U ＝0时，横坐标的截距I 短=E/r 为短路电流；图线斜率的绝对值为电源的内阻。
四、两类曲线的综合如图4中a 为电源的U-I 图象；b 为外电路电阻的U-I 图象；两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率；a 的斜率的绝对值表示电源内阻的大小；b 的斜率的绝对值表示外电阻的大小；当两个斜率相等时，即内、外电阻相等时图中矩形面积最大，即输出功率最大，可以得出此时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半。
图3图UI EU 0 M （I 0,U 0）β α b a NI 0 I m图 4IO U O IU1 2 1 2图1212r R R【专项练习】1、实验室用的小灯泡灯丝的I-U特性曲线可用以下哪个图象来表示（）2、下图所列的4个图象中，最能正确地表示家庭常用的白炽电灯在不同电压下消耗的电功率P与电压平方U 2之间的函数关系的是以下哪个图象（）3、将阻值为R且不随温度而变化的电阻接在电压为U的电源两端，则描述其电压U、电阻R及流过电流I间的关系图象中，正确的（）4、两电阻R1，R2的伏安特性曲线如图所示，可知两电阻的大小之比R1:R2等于（）A、1:3B、3:1 C 、D 、5、如图所示，电源的电动势是6V，内阻是0.5Ω,小电动机M的线圈电阻为0.5Ω，限流电阻R0为3Ω，若电压表的示数为3V，试求：（1）电源的总功率和电源的输出功率（2）电动机消耗的功率和电动机输出的机械功率6、如图，E =6V，r =4Ω，R1=2Ω，R2的最大值为10Ω。
第五章：电力系统负荷
把用户所消耗的总用电负荷再加上网络中线路和变压器所 损耗的功率就是系统中各个发电厂所应供给的功率， 损耗的功率就是系统中各个发电厂所应供给的功率，称其 为系统的供电负荷。 为系统的供电负荷。 供电负荷再加上发电厂本身所消耗的功率(发电厂的自用 供电负荷再加上发电厂本身所消耗的功率( 电)就是系统中各个发电厂所应发出的总功率。 就是系统中各个发电厂所应发出的总功率。
三、电力系统的年负荷曲线和年最大负荷利用小时数
年最大负荷P 年最大负荷 max ：指全年中消耗电能最多的半小时的平均 功率， 功率，即 P =P
m ax 30
年最大负荷利用小时数Tmax:若用户始终保持最大负荷 年最大负荷利用小时数Tmax:若用户始终保持最大负荷 Tmax: Pmax运行 经过Tmax 运行， Pmax运行，经过Tmax 后所消耗的电能恰好等于全年的实 际耗电量。 际耗电量。
2．负荷的分类 (1)按物理性能分类 可分为有功负荷与无功负荷。 按物理性能分类： (1)按物理性能分类：可分为有功负荷与无功负荷。 (2)按电力生产和销售过程分类：可分为发电负荷、 (2)按电力生产和销售过程分类：可分为发电负荷、供电负 按电力生产和销售过程分类 荷和用电负荷等。 荷和用电负荷等。 (3)按突然中断供电对用户所造成的损失分类： (3)按突然中断供电对用户所造成的损失分类： 按突然中断供电对用户所造成的损失分类 一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，重大设备损坏， 一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，重大设备损坏，重大 产品报废，或在政治、经济上造成重大损失。 产品报废，或在政治、经济上造成重大损失。 供电方式:由两个独立电源供电。 供电方式 由两个独立电源供电。 由两个独立电源供电 二级负荷：中断供电将造成主要设备损坏，大量产品报废， 二级负荷：中断供电将造成主要设备损坏，大量产品报废， 重点企业大量减产，或在政治、经济上造成较大损失。 重点企业大量减产，或在政治、经济上造成较大损失。 供电方式:由双回路供电。 供电方式 由双回路供电。 供电 三级负荷：所有不属于一、二级负荷的电力负荷。 三级负荷：所有不属于一、二级负荷的电力负荷。 供电方式:对供电电源无特殊要求。 供电方式 对供电电源无特殊要求。 对供电电源无特殊要求
三相异步电动机的机械特性曲线概要
sm
s 'm
0
T
Tst Tst
R2 得：S m X 20
T 令： 0 S
R2 R'2
R2的 改变 ： 鼠笼式电动机转子导条的金属材料不同 绕线式电动机外接电阻不同
（牛顿•米）
三、电机的自适应负载能力
电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调 整，这种能力称为自适应负载能力。 常用特
TL n S I 2 T 直至新的平衡。此过程中，I 2 时， I 电源提供的功率自动 1
增加。
n
性段
n0
T
自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要 特点。（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大 油门，才能带动新的负载。）
n
n0
T
sR2 2 T K 2 U1 2 R2 ( sX 20 )
求 解
Tmax
T 0 S
Tmax
KU12
1 2 X 20
五、最大转矩
Tmax 过载系数： TN
三相异步机
1.8 ~ 2.2
（1）三相异步机的 Tmax和电压的平方成正比，所 以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。 （2） 工作时，一定令负载转矩 机将停转。致使 ，否则电 TL Tmax
电机严重过热
n 0 I 2 I1
六、起动转矩 Tst
n
sR2 2 T K 2 U1 2 R2 (sX 20 ) 其中 n 0 (s 1)
则
n0
T
Tst
R2 2 Tst K 2 U1 2 R2 ( X 20 )
பைடு நூலகம்
Tst体现了电动机带载起动的能力。若 Tst TL电机能
直流电动机的特性曲线
(3)說明②：
由下式可知，當小負載時，
m 隨 Ia 成正比變化，故轉
矩 T 隨 Ia 的平方成正比，其 轉矩特性曲線為上升的拋物 線；而當負載增加到場磁通 達磁飽和的狀態時，轉矩 T 則隨 Ia 成正比，此時其轉矩 曲線為一上升直線。
轉矩特性曲線
T＝K''mIa＝K'Ia2（小負載時串激磁場未飽和）
2 n 2 1800
(3)
Tm＝
60Pm
2 n
＝ 60
2
8800≒46.7（牛頓-公尺） 1800
(4) PS＝Pm－Po＝8800－10×746＝1340（瓦特）
節目次
7-2 直流電動機啟動法
1.原理
直流電動機啟動的瞬間，轉速 nST≒0 轉／分，故電樞反電勢
Em(ST)＝KnSTm＝0 伏特，若代入公式 7-1，可得知電樞啟動
1.他激式直流電動機
(1)原理：
場繞組因由另一直流電源供給，故場磁通 m 等 於由場繞組所產生的磁通 f，且為定值，即不會
隨負載大小變化而改變，如圖中的虛線所示。
電路圖
轉速特性曲線
(2)說明①：
由公式 7-1 可推得下式，即轉速 n 會隨電樞電流
Ia（即負載電流 IL）的增加而些微下降，故實際
Km
Km
故影響直流電動機轉速的因素有下列幾點：
(1)外加電源電壓 Vt。
(2)主磁極的磁通量 m。
(3)電樞電路的電阻壓降 IaRa。
節目次
1.電樞電壓控速法
(1)複壓控速法：係改變電樞兩端的外加電源電壓大小來 控制轉速，當電樞端電壓愈大，轉速就愈快，最近大 多採用倍壓或降壓的電子電路來控速。 圖例
直流伺服电动机的n=fT曲线
應用場合：短距離移動，高精度
2、齒條及小齒輪傳動
齒條
小齒輪 應用場合：較長距離移動
4、鏈條傳動
S
二、交流伺服电机结构及工作原理
交流伺服电动机就是一台两相交流异步电机。 它的定子上装有空间互差90的两个绕组：励磁绕组 和控制绕组，其结构如图所示。
控制绕组 内定子
励磁绕组
杯形转子
交流伺服电动机结构图
U I C 1
+ 控制信号 +
– +
U
– 放
U 1
–
励磁绕组
1
U 1
1
I 1
+
U
–
检 测 元 件
I 2
+
大
器
– U2
U
U C
控制绕组 (a）接线图 (b) 相量图
交流伺服电动机的接线图和相量图
励磁绕组串联电容C , 是为了产生两相旋转磁场。 适当选择电容的大小，可使通入两个绕组的电流相位差接 近90,从而产生所需的旋转磁场。
控制信号
控制电压U 2 + + – 与电源电压 频 U U 2 U 率相同，相位相 – 控制绕组 同或反相。 交流伺服电动机的工作原理与单相异步电动机 有相似之处。
2.1 直流伺服电动机
直流伺服电动机的结构与直流电动机基本相 同。只是为减小转动惯量，电机做得细长一些。 直流伺服电动机的工作原理也与直流电动机 相同。 供电方式：他励供电。励磁绕组和电枢分别由两 个独立的电源供电。 I I
2 1
放 + + M
U1为励磁电压， U U2为电枢电压
液压与气压传动实验指导书
液压与气压传动实验指导书本实验指导书是根据机械设计制造及自动化等专业《液压传动与气压传动》教学大纲及实验教学大纲的要求编写的，共编入七个教学实验，适用于在YCS系列液压教学实验台上进行。
通过实验教学，目的是使学生掌握常用液压元件及常用液压回路的性能及测试方法，培养学生分析解决实际工程问题的能力。
由于水平所限，不妥之处在所难免，欢迎批评指正。
实验一液压泵（马达）结构实验----------------------------------4 实验二液压控制阀结构实验--------------------------------------5 实验三液压泵性能实验------------------------------------------6 实验四溢流阀性能实验------------------------------------------11 实验五节流调速性能实验----------------------------------------17 实验六液压回路设计实验----------------------------------------23 实验七气压回路设计实验----------------------------------------24实验一液压泵（马达）结构实验一、实验目的1.通过实验，熟悉和掌握液压系统中动力与执行元件的结构、工作原理。
2.通过实验，能熟练完成各种泵（马达）的拆卸和组装。
二、实验内容将实验中给出的液压泵（马达）分别拆开，观察其组成零件、结构特征、工作原理，并记录拆装顺序以便于正确组装。
1.齿轮泵的拆装：将齿轮泵按顺序拆开，观察泵的密封容积由哪些零件组成，困油区、卸荷槽在什么位置，泵内压力油的泄漏情况，如何提高容积效率。
2.叶片泵的拆装：将叶片泵按顺序拆开，观察泵的密封容积由哪些零件组成，如何区分配油盘上的配油窗口，分析配油盘上的三角沟槽有什么作用，叶片能否反装，泵在工作时叶片一端靠什么力始终顶住定子内圆表面而不产生脱空现象。
三相异步电动机的机械特性曲线
n1
n
A
Tem
0
C
第5章 三相异步电动机的电力拖动
5.3.2 反接制动 一、电源两相反接的反接制动
实现：将电动机电源两相反接可实现反接制动。
由于定子旋转磁场方向改变 , 理 想空载转速变为 n1 , s 1.
机械特性由曲线1变为曲线 2，工作点由A→B →C， n=0,制动过程结束。 绕线式电动机在定子两反 接同时,可在转子回路串联 制动电阻来限制制动电流 和增大制动转矩 ,曲线3。
B
A
Tem Tm
0
TN Tst
第5章 三相异步电动机的电力拖动
二、人为机械特性 人为机械特性是指人为改变电源参数或电动机参数而得到的机 械特性。
1. 降压时的人为机械特性
U 1下降后, Tm 和 Tst 均下降, 但 sm不变, T 和 k st 减少。
s n n
0
1
TL
如果电机在定额负载下运 sm 行,U 1下降后, n 下降, s 增大, E 转子电流因 2 s sE2 增大而增 大,导致电机过载。长期欠压 过载运行将使电机过热，减 10 少使用寿命。
第5章 三相异步电动机的电力拖动
二、转子串频敏变阻器起动 频敏变阻器是一铁损很大的三相电抗器。 起动时，S2断开，转子串入频敏 变阻器,S1闭合，电机通电开始起动。 起动时,f 2 f1,频敏变阻器铁损大,反 映铁损耗的等效电阻 Rm大,相当于转 子回路串入一个较大电阻。随着 n f2 上升, 减小,铁损减少,等效电阻 减小,相当于逐渐切除 Rm ,起动结 束,S2闭合，切除频敏变阻器，转子 电路直接短路。
反接制动时，s>1，所以有
机械功率为 PMEC m1 I 22 1 s R2 0 s 2 R2 Pem m1 I 2 0 s
电工学电动机
i W1
2
V1
V2' U1 W2'
W1'
V1
U2'
U2
V1' W2
W1 U1' V2
i1
U
1
U
V2'
1
U2 U1'
W1'
N
W2' U2'
i3
W1' V2' V2 W2 V1'
U2'
S
i W1
2
V1 V1'
N
I m i1 i2 i3
W2 U1'
0
t
极对数 p
W2' V1
S U2
W1 V2
2
t 0
V2' W1'
铭牌数据：
三相异步电动机
型号：Y132M-4 功率：7.5kW 频率：50Hz
电压：380V
电流：15.4A 接法：△
转速：1440r/min 绝缘等级：B 工作方式：连续
×年×月生产
技术数据：功率因数：0.85 效率：87%
1. 型号
用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。 例如： Y 132 M－4
（3）起动转矩 Ts： 电动机起动时的转矩。
n0 n
起动时，n= 0 （s =1）
电动机直接起动能力，用
KS表示： TS KSTN
O
Ts
T
❖若 Ts > TL ，则电动机能带此负载直接起动。
直接起动时，起动电流IS要远大于额定电流IN。
KC
IS IN
IS KCIN
6-3 三相异步电动机的铭牌数据
感应电动机的转矩转差率曲线
气隙中的主磁场以同步转速旋转时，主磁通
将在定子
m
每相绕组中感生电动势 E 1
E 1 j4 .4 4 f1 N 1m k w 1
若主磁路的磁化曲线用一条线性化的磁化曲
线来代替，则主磁通将与激磁电流成正比；
于是可认E 1为
I
与
m
之间具有下列关系：
E 1 I 1 Z m I m (R m j X m )
CmI2 cos2
例题
CΤ
1 2 pm2N验 1. 试验目的: 确定电动机的激磁参数、铁耗和机械损耗。
空载特性曲线
2. 铁耗和机械损耗分离 P1 03I120R1
O
p Fe
pΩ
U
2 1
返回
5.5 感应电动机参数的测定
参数计算
P 10m 1I1 2 0R 1pF epΩ
1σ
'
R j(X X ) 三、机械特性 (转矩-转速特性)
2
m
2σ 2σ
k
k
7 感应电动机的工作特性
3定3子Ω,漏漏磁抗通X1又σ＝可2分. 为槽漏磁、端部漏磁和谐波漏磁等三部分，槽漏磁和端部2漏磁如图5-8a和b所示。
X 5)/2=75r/min
2
m
R R R 空图载中运 定行子时和，转子定的子频磁率动k均势为基f本1，上转就子1是电产路生中气出隙现2主了磁一场个的表激征2磁机磁械动负势载，的定等子效电电流阻就。近似等于激2磁电流。
Rk mP11Ik12k ,
Xk
Zk 2 Rk2
5)/2=75r/min
负载时转子磁动势的基波对气隙磁场的影响，称为转子反应。
= 750-730/750=0.
jX (R jX ) 图中定子和转子的频率均为f1，转子电路中出现了一个表征机械负载m的等效电2阻。
直流电机实验报告
电机实验报告电气1209高树伦12292002实验一：他励直流发电机一、实验电路图按图接线：图中直流发电机G 选用DJ15，其额定值P N＝100W，U N＝180V，I N＝0.5A，n N＝1600r/min。
校正直流测功机MG 作为G 的原动机（按他励电动机接线）。
MG、G 及TG 由联轴器直接连接。
开关S 选用D51组件。
R f1 选用D44 的1800Ω变阻器，R f2 选用D42 的900Ω变阻器，并采用分压器接法。
R1 选用D44 的180Ω变阻器。
R2 为发电机的负载电阻选用D42，采用串并联接法（900Ω与900Ω电阻串联加上900Ω与900Ω并联），阻值为2250Ω。
当负载电流大于0.4 A 时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接。
直流电流表、电压表选用D31、并选择合适的量程。
二、实验器材三、实验步骤（1）测空载特性1）把发电机G 的负载开关S 打开，接通控制屏上的励磁电源开关，将R f2 调至使G 励磁电流最小的位置。
2）使MG 电枢串联起动电阻R1 阻值最大，R f1 阻值最小。
仍先接通控制屏下方左边的励磁电源开关，在观察到MG 的励磁电流为最大的条件下，再接通控制屏下方右边的电枢电源开关，起动直流电动机MG，其旋转方向应符合正向旋转的要求。
3）电动机MG 起动正常运转后，将MG 电枢串联电阻R1 调至最小值，将MG 的电枢电源电压调为220V，调节电动机磁场调节电阻R f1，使发电机转速达额定值，并在以后整个实验过程中始终保持此额定转速不变。
4）调节发电机励磁分压电阻R f2，使发电机空载电压达U0＝1.2U N 为止。
5）在保持n=n N＝1600r/min 条件下，从U0＝1.2U N 开始，单方向调节分压器电阻R f2 使发电机励磁电流逐次减小，每次测取发电机的空载电压U0 和励磁电流I f，直至I f＝0（此时测得的电压即为电机的剩磁电压）。
6）测取数据时U0＝U N 和I f＝0 两点必测，并在U0＝U N 附近测点应较密。