电机与拖动复习笔记

第0章 绪论： 1、电机：利用电磁感应原理实现能量转换的机械2、电力拖动系统包括：电动机、传动机构、生产机械、控制设备和电源。

第1章 直流电机1.2绕组1、单叠绕组：ε±=p Z y 21，即][pZ y 21=（向下取整）；1=k y ，k y y y -=12。

p 为磁极对数，Z 为槽数，1y 为第一节距（同一个元件的两个边跨过的距离），k y 为换向器节距。

画图步骤：1）计算1y ；2）根据Z 的数目画线（等间距），线的数目和Z 相同。

（Z=16，1y =4）（实线、虚线都画）3）根据1y 的值连接绕组，即编号为1的实线，需要跟编号为5（1+1y ）的虚线相连。

4）将编号为1的实线连接到编号为1换向片（位置自己定，换向片宽度和实线间宽度一样），（换向器编号和实线编号一致），将编号为5的虚线连接到编号为2的换向片。

5）平移将其他的画出来6）画磁极，磁极宽度约为PZ 270.倍的实线间宽度，极性交替放在线中，磁极平移距离为P Z 2倍的实线宽度；在磁极中心下方画出电刷（N 极下为+，S 极下为—）单叠绕组特点：1）并联支路对数等于磁极对数，即p a =；2）电刷数等于主磁极数，电刷间电动势等于并联支路电动势，电刷位置应使支路感应电动势最大（即电刷位置对准磁极中心）；3）电枢绕组闭合回路中，感应电动势之和为0，内部无换流4）正负电刷引出的电枢电流a I 为各支路电流之和，a a ai I 2=。

a 为支路对数5）元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上，即1=k y 。

2、单波绕组：ε±=p Z y 21，即][p Z y 21=（向下取整）；pK y k 1±=（向下取整），12y y y k -=。

画图与单叠类似。

特点：1）并联支路数=2，与磁极对数无关，即1=a 。

2）电刷数等于主磁极数，电刷间电动势等于并联支路电动势，电刷位置应使支路感应电动势最大（即电刷位置对准磁极中心）；（理论上电刷用2个就够了，但为了可靠换向，采用全额电刷）3）正负电刷引出的电枢电流a I 为各支路电流之和，a a i I 2=。

1.3 电枢反应一、定义：1、电枢反应：电枢磁场对气隙磁场的影响or 电枢磁动势对主磁极的磁动势的影响。

2、励磁XX ：所谓励磁XX 就是产生磁场（虽然有磁极，但是由磁极产生的磁场很弱，所以需要励磁XX 来激励（加强）磁场），励磁电流为0，则可默认磁场不存在。

（下角标为f ）3、电枢XX ：所谓电枢XX ，即转子产生的XX ；电枢磁场可看做由电枢（负载）电流引起的；空载即电流为0，无电枢磁场。

（下角标为a ）4、在电枢反应中由3个绕组：励磁绕组（直流），电枢绕组（交流），电刷绕组（直流）。

5、励磁磁场和电枢磁场构成电机整体的磁场，整体的磁场分为主磁场和漏磁场。

6、电枢反应的影响：1）电刷在几何中性线上a ）使气隙磁场发生畸变b ）对主磁场产生去磁作用1.4 电枢磁动势、电枢转矩和电磁功率1、电枢电动势指直流电机正负电刷之间的感应电动势，也是一条支路中产生的感应电动势。

2、n C E E a Φ=；a E 为每条支路的感应电动势（支路之间时并联关系，电动势都相同，且都为总电动势）；a pN C E 60=为电动势常数，仅与电机结构有关；Φ为每级磁通；n 为转速。

3、发电机U E a >，电动机U E a <。

由a a a R I U E +=可知：发电机E 与a I 同向；电动机E 与a I 反向4、a T em I C T Φ=，em T 为电磁转矩（电磁转矩由每级磁通和电枢电流引起）；E T C apN C 5592.==π为转矩常数，仅与电机结构有关；a I 为电枢电流。

5、发电机电磁转矩方向与电机转速方向相反，电磁转矩起制动作用；电动机电磁转矩方向与电机转速方向相同，电磁转矩起驱动作用。

6、a a em em I E T P =Ω=；Ωem T 从机械方向描述电磁功率，Ω为转子角速度；a a I E 从电气方向描述电磁功率。

1.6 直流发电机1、直流发电机的励磁方式：自励（串励、并励、复励）、他励。

2、a a a R I U E +=；a R 为电枢回路总电阻；01T T T em +=；1T 为原动机给发动机的拖动转矩；0T 为空载转矩（各种损耗之和）。

01P P P em +=；Cuf Cua em P P P P ++=2；1P为原动机的输入功率；Ω=00T P 为空载损耗；ad mec Fe P P P P ++=0； 2P 为给负载的输出电功率；Cu P 为铜损耗；3、发电机效率%10012⨯=P P η；4、发电机计算题公式N P 为额定功率，N U 为额定电压；额定电流N N N U P I =，励磁电流fN f R U I =，铜损耗a a Cua R I P 2=，f f Cuf R I P 2=，其中a I 通过发电机的励磁方式确定（并励发电机为f N a I I I +=）, N P P =2。

5、他励直流发电机的运行特性：负载特性（负载为0时为空载特性）)(f I f U =、外特性)(I f U =、调节特性)(I f I f =。

6、并励直流发电机的自励条件：1）主磁路有剩磁；2）励磁绕组极性正确，产生磁通方向与剩磁通方向相同；3）励磁回路的总电阻必须小于该转速下的临界电阻。

7、并励直流发电机的外特性曲线下降原因1）电枢反应的去磁效应；2）电枢回路电阻压降；3）端电压降低引起的励磁电流的减小。

1.7 直流电动机1、直流电机的可逆原理：一台电机既可以做发电机运行，又可以做电动机运行。

2、a a a R I E U +=；02T T T em +=；2T 为负载转矩；02P P P em +=；Cuf Cua em P P P P ++=1；3、电动机计算题公式N P 为额定功率，N U 为额定电压； 额定电流ηN N N U P I =，励磁电流fN f R U I =，铜损耗a a Cua R I P 2=，f f Cuf R I P 2=，其中a I 通过电动机的励磁方式确定（并励发电机为f N a I I I -=）, N P P =2，输出转矩NN P T Ω=2。

4、a E a E N I C R C U n Φ-Φ=第2章 直流电动机的电力拖动1、运动方程式：dtd J T T L em Ω=-，L T 为静负载转矩，J 为运动系统的转动惯量，Ω为系统旋转的角速度（弧度），dt d JΩ为系统的惯性转矩。

转速形式:dt dn GD T T L em ⋅=-3752，2GD 为飞轮矩，dtdn GD ⋅3752为动负载转矩。

2、L em T T =系统稳态，L em T T >系统加速，L em T T <系统减速。

3、负载的转矩特性：恒转矩负载特性（反抗性、位能性）、恒功率负载特性、泵与风机类负载特性。

4、他励电动机机械特性：固有机械特性：（a N N R R U U ===,,ΦΦ）a E a E N I C R C U n Φ-Φ=，020T C C R C U n T E E Φ-Φ='， 0n '为实际空载转速，其比理想空载转速小。

图像中斜率大的机械特性为软特性，斜率小的为硬特性。

人为机械特性：1）电枢串电阻：（N N U U ΦΦ==,） 2）降低电枢电压（a N R R ==,ΦΦ） em N T E S a N E N T C C R R C U n 2Φ+-Φ=； em NT E a N E T C C R C U n 2Φ-Φ=3）减弱励磁磁通时的人为特性：em T E a E N T C C R C U n 2Φ-Φ=5、电力拖动系统稳定运行条件：必要条件：电动机的机械特性与负载的转矩特性必须有交点，即存在L em T T =；充分条件：在交点的转速以上存在L em T T <，而在交点的转速以下存在L em T T >。

6、他励直流电动机的起动：起动要求：1）足够大的启动转矩；2）起动电流限制在一定范围之内；3）起动设备简单，可靠。

起动方法：电枢回路串电阻、降低电枢电压。

7、他励直流电动机的制动：em T 与n 同向为电动状态，em T 与n 反向为制动状态。

制动方法：能耗制动、反接制动（电压反接、倒拉反转反接）、回馈制动。

8、他励直流电动机的调速：Φ+-=E S a a N C R R I U n )( 调速方法：调压调速、电枢串电阻调速和励磁调速。

第3章 变压器3.1 变压器的基本工作原理和结构 1、变压器的变压原理：一、二次绕组的感应电动势大小正比于各自绕组的匝数。

2、变压器结构中：油箱：装油、机械支撑、散热和保护器身的作用；变压器油：绝缘和冷却作用；套管：使变压器引线与油箱绝缘；保护装置：保护变压器。

3、三项变压器的额定电压指的是线电压，额定电流是线电流。

3.2 空载运行1、空载运行：指变压器一次绕组接在额定频率、额定电压的交流电源上，而二次绕组开路时的运行状态。

2、11444fN E m .=Φ，m Φ为变压器主磁通，1E 一次感应电动势，f 磁通变化频率，N 1一次绕组匝数。

3、2121N N U U k ==，k 为变比，1U 、2U 为一、二次额定相电压 4、空载时等效电路：0111I jX R jX R U m m )(+++=；1U 为外加电压；0I 为空载电流；1R 为一次电阻；1X 为一次漏磁抗；m R 为励磁电阻（铁损耗的等效电阻）；m X 为励磁电抗（对应于主磁通的电抗）； 注：图中U 、I 应为向量3.3 负载运行1、负载运行：变压器的一次侧接在额定频率、额定电压的交流电源上，二次侧接负载的运行状态。

2、2112N N I I k ==，1I 、2I 为一、二次额定相电流。

3、将二次绕组的匝数看成一次绕组的匝数，为了保持二次侧的电磁关系不变，需要将二次侧的电磁参数折算到一次侧。

（不加上角标的为二次侧值，加角标的为一次侧值） 22kE E ='，k 为变比，2E 为二次感应电动势，2E '为二次电动势的折算值；221I k I ='，2I 为二次电流，2I '为二次电流的折算值； 222R k R ='，2R 为二次漏阻抗，2R '为二次漏阻抗的折算值； 22kU U ='，2U 为二次电压，2U '为二次电压的折算值； L LZ k Z 2='，L Z 为负载阻抗，L Z '为负载阻抗的折算值。

T 型等效电路：注：图中U 、I 、E 应为向量3.4 变压器参数的测定1、空载试验：（在低压侧进行，即二次侧）测得所有数据均为线状态数据，计算前需要进行线相转换。