绘制水轮机运转综合特性曲线
第三节 绘制水轮机运转综合特性曲线
一、绘制等效率线和5%出力限制线
1、绘制等效率曲线η=f （H ，N ）
（1）列表计算。在最小水头到最大水头的范围内，一般取3～5个水头列表进行计算，通常包括max av min H H 和、、r H H 。对本设计，在水轮机的工作水头范围以内取五个水头H 1=H max =101m,H 2=94m,H 3=88m,H 4=H r =H av =82m,H 5=H min =78,对本设计，由于是混流式水轮机，表格的形式如表8所示。
计算时首先求出与各水头相应的n 11M 值，然后在模型主要综合特性曲线上作n 11M 等于常数的水平线,取n 11M 线与ηM=常数线的交点，依次在表8中记入ηM 、Q ′1、η和N 值。
表8 HL180水轮机运转综合特性曲线计算表 转轮型号： HL180 ；D 1= 3.80 （m ）； n= 166.7 r/min ；Δn 11<0.03n 110M ，可
忽略；
H max = 101 （m ）； H r = 82 （m ）； H min = 78 （m ）； Δη= 0.023 。 H （m ） H 1=Hmax=101 H 2=94 n 11=n D 1/H 1/2 63.03 65.34 n 11M =n 11-Δn 11
63.03 65.34 工作特性曲线计算
ηM
（%） Η （%） Q ′1
（m 3
/s ）
N （MW ）
ηM
（%） Η （%） Q ′1
（m 3
/s ）
N
（MW ）
78 78.023 1.007 112.97 78 78.023 1.014 102.14 80 80.023 0.988 113.68 80 80.023 0.993 102.59 82 82.023 0.962 113.46 82 82.023 0.970 102.72 84 84.023 0.938 113.32 84 84.023 0.945 102.51 86 86.023 0.91 112.56 86 86.023 0.920 102.17 88 88.023 0.876 110.87 88 88.023 0.883 100.34 90 90.023 0.828 107.18 90 90.023 0.835 97.04 91 91.023 0.793 103.79 91 91.023 0.802 94.24 91 91.023 0.605 79.18 91 91.023 0.615 72.27 90 90.023 0.576 74.56 90 90.023 0.582 67.64 88 88.023 0.532 67.33 88 88.023 0.543 61.71 86 86.023 0.494 61.10 86 86.023 0.501 55.64 84 84.023 0.460 55.57 84 84.023 0.463 50.22 82
82.023 0.430
50.71 82
82.023 0.432
45.75 功率限制线计算
89.22 89.243 0.844
108.30 89.33 89.353
0.849
97.94
H（m）H3=88 H4=H r=H a=82 n11=nD1
/H1/2
67.53 69.95
n11M=n1
1-Δn11
67.53 69.95
工作特性曲线计算
ηM
（%）
Η
（%）
Q′1
（m3/s）
N
（MW）
ηM
（%）
Η
（%）
Q′1
（m3/s）
N
（MW）78 78.023 1.022 93.25 78 78.023 1.024 84.04 80 80.023 1.000 93.58 80 80.023 1.003 84.43 82 82.023 0.977 93.71 82 82.023 0.978 84.38 84 84.023 0.951 93.44 84 84.023 0.957 84.58 86 86.023 0.921 92.65 86 86.023 0.924 83.61 88 88.023 0.888 91.40 88 88.023 0.889 82.31
90 90.023 0.841 88.53 90 90.023 0.841 79.64
91 91.023 0.811 86.32 91 91.023 0.811 77.65 91 91.023 0.640 68.12 91 91.023 0.675 64.63 90 90.023 0.600 63.16 90 90.023 0.629 59.56 88 88.023 0.558 57.44 88 88.023 0.575 53.24 86 86.023 0.500 50.30 86 86.023 0.530 47.96 84 84.023 0.464 45.59 84 84.023 0.489 43.22 82 82.023 0.439 42.11 82 82.023 0.447 38.57
功率限
制线计
算
89.42 89.443 0.851 89.01 89.37 89.393 0.857 80.58 H（m）H5=H min=78
n11=nD1
/H1/2
71.73
n11M=n1
1-Δn11
71.73
工作特性曲线计算
ηM
（%）
Η
（%）
Q′1
（m3/s）
N
（MW）78 78.023 1.026 78.12 80 80.023 1.005 78.48 82 82.023 0.979 78.36 84 84.023 0.958 78.55 86 86.023 0.924 77.56 88 88.023 0.890 76.45
90 90.023 0.844 74.14
91 91.023 0.808 71.77 91 91.023 0.701 62.27 90 90.023 0.655 57.54 88 88.023 0.594 51.02
86 86.023 0.546 45.83
84 84.023 0.503 41.24
82 82.023 0.456 36.50
功率限
制线计
算
89.33 89.353 0.860 74.99
注：（1）η=ηM＋Δη；
（2）N=9.81Q′1D21H3/2η。
表9 HL160水轮机运转综合特性曲线计算表
转轮型号：HL160 ；D1= 4.50 （m）；n= 136.4 r/min；Δn11<0.03n110M，可忽略；
Hmax= 101 （m）；H r=82 （m）；H min= 78 （m）；Δη= 0.031 。
H（m）H1=H max=101 H2=94
n11=nD1/
H1/2
61.08 63.31
n11M=n11
-Δn11
61.08 63.31
工作特性曲线计算
ηM
（%）
η
（%）
Q′1
（m3/s）
N
（MW）
ηM
（%）
η
（%）
Q′1
（m3/s）
N
（MW）76 76.031 0.805 119.78 76 76.031 0.811 134.40 78 78.031 0.789 120.49 78 78.031 0.794 135.05 80 80.031 0.773 121.07 80 80.031 0.779 135.89 82 82.031 0.751 120.57 82 82.031 0.759 135.71 84 84.031 0.739 121.53 84 84.031 0.743 136.09 86 86.031 0.703 118.36 86 86.031 0.714 133.89 88 88.031 0.665 114.57 88 88.031 0.679 130.29 90 90.031 0.00 90 90.031 0.625 122.65 90 90.031 0.00 90 90.031 0.518 101.65 88 88.031 0.469 80.80 88 88.031 0.461 88.46 86 86.031 0.426 71.73 86 86.031 0.424 79.51 84 84.031 0.397 65.29 84 84.031 0.396 72.53 82 82.031 0.367 58.92 82 82.031 0.366 65.44 80 80.031 0.395 61.87 80 80.031 0.393 68.56 78 78.031 0.324 49.48 78 78.031 0.322 54.77
功率限
制线计
算
87.9 87.931 0.666 114.61 88.5 88.531 0.666 128.52
H（m）H3=88 H4=H r=H a=82 n11=nD1/
H1/2
65.43 67.78
n11M=n11
-Δn11
65.43 67.78
工作特性曲线计算
ηM
（%）
η（%）
Q′1
（m3/s）
N
（MW）
ηM
（%）
η（%）
Q′1
（m3/s）
N
（MW）76 76.031 0.816 149.30 76 76.031 0.819 166.59 78 78.031 0.800 150.22 78 78.031 0.801 167.21 80 80.031 0.783 150.80 80 80.031 0.784 167.86 82 82.031 0.763 150.62 82 82.031 0.765 167.89 84 84.031 0.747 151.05 84 84.031 0.749 168.38 86 86.031 0.722 149.47 86 86.031 0.725 166.87 88 88.031 0.689 145.96 88 88.031 0.693 163.21 90 90.031 0.647 140.17 90 90.031 0.656 158.00 90 90.031 0.505 109.41 90 90.031 0.510 122.84 88 88.031 0.462 97.87 88 88.031 0.467 109.98 86 86.031 0.427 88.40 86 86.031 0.434 99.89 84 84.031 0.399 80.68 84 84.031 0.401 90.15 82 82.031 0.369 72.84 82 82.031 0.371 81.42 80 80.031 0.396 76.26 80 80.031 0.396 84.79 78 78.031 0.320 60.09 78 78.031 0.318 66.38
功率限
制线计
算
89.1 89.131 0.667 143.06 89.4 89.431 0.667 159.58 H（m）H5=Hmin=78
n11=nD1/
H1/2
69.50
n11M=n11
-Δn11
69.50
工作特性曲线计算ηM（%）η（%）Q′1（m3/s）N（MW）
76 76.031 0.820 179.79
78 78.031 0.799 179.79
80 80.031 0.783 180.71
82 82.031 0.764 180.73
84 84.031 0.748 181.26
86 86.031 0.723 179.37
88 88.031 0.694 176.18
90 90.031 0.658 170.83
90 90.031 0.519 134.74
88 88.031 0.476 120.84
86 86.031 0.442 109.66
84 84.031 0.409 99.11
82 82.031 0.377 89.18
80 80.031 0.398 91.85
78 78.031 0.316 71.11
功率限
制线计
89.5 89.531 0.667 172.21
算
（2）绘制工作特性曲线η=f（N）。以η为纵坐标，以N为横坐标，将表8中的各水头下的η和N值绘在η～N坐标内，把同一水头下的各点连接起来，即得水头为常数时的η=f（N）工作特性曲线，如图所示。
（3）绘制等效率曲线η=f（H，N）。该曲线不能由表直接描点绘制，需根据η=f（N）工作特性曲线绘制。为绘制方便，通常将两图的功率坐标轴去同一比例，并将曲线画在工作特性曲线的下方。
并绘制每个水头下的工作特性曲线如附图2-1（a）,在该图上以某一效率为常数作平行线，他与诸曲线相交并可得出各交点上的H,N值，然后依H，N值将各点落在H-N的坐标场中，并绘制成一光滑曲线如附图2-1(b)，即为该效率的等效率曲线，计算表2－6（彭旭义给的复制的）
2、绘制5%出力限制线
二、绘制等吸出高度线
第四节
他励直流电动机的机械特性曲线的分析
浅析：他励直流电动机的机械特性 在电源电压U 和励磁电路的电阻R f 为常数的条件下，表示电动机的转矩n 和转矩之间的关系n=f （T ）曲线，称为机械特性曲线。利用机械特性和负载转矩特性可以确定拖动系统的稳定转速，在一定条件下还可以利用机械特性和运动方程式分析拖动系统的动态运动情况，如转速、转矩及电流随时间的变化规律。可见，电动机的机械特性对分析电力拖动系统的启动、调速、制动等运行性能是十分重要的。 下图是他励直流电动机的电路原理图，他励直流电动机的机械特性方程式，可由他励直 流电动机的基本方程式导出。由公式 ， 和 导出机械特性方程式 ( 1-1 ) 他励直流电动机电路原理图 当电源电压U =常数，电枢回路总电阻R ＝常数，励磁磁通Φ＝常数时，电动机的机械特性如下图所示，是一条向下倾斜的直线，这说明加大电动机的负载，会使转速下降。特性 曲线与纵轴的交点为n 0时的转速，称为理想空载转速。 他励直流电动机的机械特性 a a a R I E U + =n E a Φe C =φa T em I C T =em T R U n 2T e e C C C ΦΦ-=Φ e 0C U n =
实际上，当电动机旋转时，不论有无负载，总存在有一定的空载损耗和相应的空载转矩， 而电动机的实际空载转速 将低于n 0。由此可见式（1-1）的右边第二项即表示电动机带负载后的转速降，用 表示，则 ( 1-2 ) 式中 β——机械特性曲线的斜率。 β越大， 越大，机械特性就越“软”，通常称β大的机械特性为软特性。一般他励电动机在电枢没有外接电阻时，机械特性都比较“硬”。 机械特性的硬度也可用额定转速调整率△n N %来说明，转速调整率小，则机械特性硬度就高。 电动机的机械特性分为固有机械特性和人为机械特性 。 固有机械特性是当电动机的电枢工作电压和励磁磁通均为额定值，电枢电路中没有串入附 加电阻时的机械特性，其方程式为 固有机械特性如下图中的 曲线 所示，由于 较小，故他励直流电动机固有机械特性较“硬”。 他励直流电动机串电阻时的机械特性 人为机械特性是人为地改变电动机电路参数或电枢电压而得到的机械特性，即改变公 式（1-1）中的参数所获得的机械特性，一般只改变电压、磁通、附加电阻中的一个，他励电动机有下列三种人为机械特性。 （1） 枢串电阻时的人为机械特性 此时 ，人为机械特性的方程式 与固有特性相比，理想空载转速n 0不变，但是，转速降△n 增大 。R pa 越大，△n 0 n 'n ?em em T T R n βΦ==?2T e C C n ?em N a N N T R U n 2T e e C C C ΦΦ-=a R R =a R pa a N N R R R U U +===,,ΦΦem N pa a N N T R R U n 2T e e C C C ΦΦ+-=
水轮机作业答案
1、某水轮机进行效率试验时测得的读数如下：水轮机进口压力表的读数为6.3kg/cm2，装压力表处的钢管直径为6m ，压力钢管中心高程为90 m ，压力表距钢管中心距离为3.5m 。水轮机的流量Q 为270m3/s ，下游尾水位高程为97m ，发电机出力为1.5╳105kW ，发电机的效率97.5%f η=。求该工况下水轮机的效率。 ()()2 2 22122 22 1122111 22212125=02270 9.556229.55==4.65229.8122=4.6590 3.5630097=64.15 1.51097.5%9.81270a n P P V g Q V m s D V m g V P V P H E E Z Z g g m P P αγγππαααγγη≈===???? ? ??????????=-=++-++ ? ? ????+++-++?==??解：将水轮机出口断面取在下游断面，则，=0.905 64.15 2、已知某水电站装有ZZ440-LH-800型水轮机，设计流量Q=490m3/s ，设计水头为21米，额定转速为60rpm ，叶片出口角0227β=，轮毂直径10.5B d D =，容积效率98%v η=，水力效率95.2%h η=。试绘制该工况下水轮机进、出口水流速度三角形，并求进口角。 ()()()11212222212220 20222211221860 25.133/60 6049098% 12.738/111844412.738 25.1330.133/tan tan 2712.738tan 890.133 1 1 2195.2%25.13325.9.8 m m B m u m u s u u u D n U U m s Q V V m s K D d V V U m s V V H U V U V g V ππππβααη??== = =?== = =-???-=-=-===== -?=-，得() 1011110 111111330.1337.928/12.738 tan 587.928 12.738 tan 3725.1337.928 u m u m u V m s V V V U V ααββ?===== ==--，得，得
生产机械的机械特性
生产机械的机械特性 同一转轴上负载转矩与转速之间的函数关系，称为生产机械的机械特性。即 n=f(T L)。不同类型的生产机械在运动中受阻力的性质不同，其机械特性曲线的形状也有所不同，大体上可以归纳为以下几种典型的机械特性。 一、恒转矩型机械特性 此类机械特性的特点是负载转矩为常数，如图2.4所示。属于这一类的生产机械有提升机构、提升机的行走机构、皮带运输机以及金属切削机床等。 依据负载转矩与运动方向的关系，可以将恒转矩型的负载转矩分为反抗转矩和位能转矩。 反抗转矩也称摩擦转矩，是因摩擦、非弹性休的压缩、拉伸与扭转等作用所产生和负载转矩，机床加工过程中切削所产生的负载转矩就是反抗转矩。反抗转矩的方向恒与运动方向相反，运动方向发生改变时，负载转矩的方向也会随着改变，因而它是阻碍运动的。按关于转矩正方向的约定可知，反抗转矩恒与转速n 取相同的符号，即n为正方向时T L为正，特性曲线在第一象限；n为反方向时T L为负，特性曲线为第三象限，如图2.4所示。 位能转矩与摩擦转矩不同，它是物体的重力和弹性体的压缩、拉伸与扭转等作用所产生的负载转矩，卷扬机起吊重物时重力所产生的负载转矩就是位能转矩。位能转矩的作用方向恒定，与运动方向无关，它在某方向阻碍运动，而在相反方
向便促进运动。卷扬机起吊重物时由于重力的作用方向永远向着地心，所以，由它产生的负载转矩永远作用在使重物下降的方向，当电动机拖动重物上升时，T L 与n方向相反；而当重物下降时，T L则与n方向相同。不管n为正向还是反向，反抗转矩T L和符号总是正的；位能转矩T L的符号则有时为正，有时为负。 二、离心式通风机型机械特性 这一类型的机械是按离心力原理工作的，如离心式鼓风机、水泵等，它们的负载转矩T L与n的平方成正比，即T L=Cn2，C为常数，如图2.5所示。 三、直线型机械特性 这一类机械的负载转矩T L是随n的增加成正比地增大，即T L=Cn，C为常数，如图2.6所示。 实验室中作模拟负载用的他励直流发电机，当励磁电流和电枢电阻固定不变时，其电磁转矩与转速即成正比。 四、恒功率型机械特性 ，或K=T L n∞P为常数，如此类机械的负载转矩T L与转速成反比，即T L=K n 图2.7所示。例如车床加工、在粗加工时，切削量大，负载阻力大，开低速；在精加工时，切削量小，负载阻力小，开高速。当选择这样的加工方式时，不同的转速下，切削功率其余不变。
架空线路机械特性及安装曲线制作及应用
广西电力职业技术学院电力工程系 课程设计说明书 题目架空线路机械特性及安装曲线 制作及应用 专业高压输配电线路施工运行与维护 班级电力812班 学号 204081224 学生姓名韦振堂 指导教师曾令通 2009年 09 月 12日 摘要 本设计是高压输配电线路专业的线路设计方案。根据课程应用知识设计规格采用的导线型号为LGJ—120/7，气象条件为第VI 气象区。初步设计的工作包括：确定气象条件、编制导线的机械应力计算原则（指安全系数、平均运行应力等）及应力弧锤曲线。根据导线型号和经过的气象区条件利用WCAD线路设计辅助软件求出导线计算参数、导线特性、计算比载、控制条件、有效临界档距和各种气象条件下不同档距的应力和弧锤值并用AutoCAD绘出导线机械特性曲线导线安装曲线的制作及过程；断线张力和邻档断线的交叉跨越校验；施工紧线时弧锤观测档选择及观测档的观测弧锤值计算。根据导线型号、气象条件和不同的档距选择防振锤型号、防振锤安装个数和计算出防振锤的安装距离。 2009年9月 目录
第一章导线应力弧锤特性曲线 (1) 1.1 导线应力弧锤特性曲线的定义 (1) 1.2 导线机械特性曲线的计算程序 (1) 1.3 确定控制条件 (4) 1.3.1 求已知年平均时的气象条件求最高气温时各孤立档的应力 (5) 1.3.2 根据以上结果可手工绘出导线特性曲线如下图 (8) 1.4 导线安装曲线 (8) 1.4.1 导线安装曲线的计算 (9) 1.4.2 根据以上结果可手工绘出导安装曲线如下图 (9) 第二章交叉跨越校验及观测挡的选择 (10) 2.1 断线前交叉跨越的基本要求 (10) 2.2 导线交叉跨越效验计算 (10) 2.3 施工紧线时的观测弧锤 (11) 2.3.1观测档的选择 (11) 2.3.2观测档的弧锤计算 (12) 第三章导线防振设计 (13) 3.1 振动的起因 (13) 3.2 影响振动的主要因素 (13) 3.3 防振措施 (13) 3.4 导线防振锤的安装 (14) 3.5 计算防振锤的安装距离 (16) 参考文献 (17) 附录一 (18) 附录二 (19) 致谢 (20)
导线机械特性曲线绘制
电气化届架空线路课程设计机械特性曲线绘制设计 学生姓名 学号 所属学院 专业农业电气化与自动化 班级 指导教师 日期
前言 建设一条架空线输电线路,必须符合经济合理、安全适用的原则，既要充分利用材料的强度，又要保证安全运行。 对于悬挂在架空线路杆塔上的导线，外界温度变化将引起导线的伸长或缩短，而导线上的荷载变化将引起导线的弹力变形，这两种现象都使导线的长度发生变化。通过计算可知：档距一定时，导线长度的微小变化也会导致导线应力和弧垂的很大变化。导线长度的缩短，将使导线应力增大，弧垂减小；反之，导线伸长，将使导线应力减小，弧垂增大。显然，在线路设计时，必须计算导线的应力和弧垂，确定和掌握导线在各种气象条件下的应力和弧垂的变化情况，并保证当导线应力最大时，其值不超过导线强度允许值，而当弧垂最大时，要保证导线的对地安全距离，从而保证线路设计经济合理、运行安全可靠。 本次设计是要绘制导线的机械特性曲线，在线路设计过程中，为了设计计算的方便，总是首先计算导线在各种不同气象条件下和不同代表档距时的应力和弧垂，并把计算结果以横坐标为代表档距，纵坐标为应力或弧垂绘制成各种气象条件时代表档距和应力或弧垂的关系曲线，这些曲线就称为导线的应力或弧垂曲线，简称导线机械特性曲线。
目录 工程概况 (3) 1．导线型号的确定 (3) 2.各气象条件时的比载确定 (3) 3.安全系数及防振措施的确定 (4) 4.临界档距计算及辨别 (4) 4.1计算数据 (4) 4.2临界档距计算 (4) 4.3有效临界档距辨别 (5) 4.4结论 (5) 5.机械特性应力特计算 (5) 6.绘制机械特性曲线 (7) 致谢 (8) 参考文献 (9)
水轮机特性曲线
保证出力与额定出力之间有什么关系，他们之间的区别是什么？分别怎样计算？ 保证出力指的是机组在各个运行水头稳定运行的出力范围。有最大保证出力，也有最小保证出力。各种机型的保证出力是不一样的。比如混流式的保证出力定义是：在最小到最大水头范围内水轮机出力是45~100%。那么最大保证出力就是某水头时的100%，最小出力为最大出力的45%。保证出力受能量性能（效率），气蚀等诸多因素的影响。例如，某水轮机出力在设计水头下为8333kw，那么，在这个水头下最大出力就8333kw,最小出力就是8333X45%=3750kw.。以上最大最小出力在行业规范中有具体的规定。额定出力是指机组在最优工况点的出力（既选择的运转特性曲线上效率最大点的水头和流量）。设计出力指的是在设计点的出力（设计水头，设计流量，设计效率）。 出力计算公式：N=9.81QHη（千瓦） 其中：9.81是水的比重常数 Q—通过水轮机的流量（立方米/秒） H—水轮机的工作水头（米） η—水轮机的工作效率（％） 水轮机的线型特性曲线可用转速特性曲线、工作特性曲线及水头特性曲线三种不同形式表示。线型特性曲线具有简单、直观等特点，所以常用来比较不同型式水轮机的特性。 一、转速特性曲线 转速特性曲线表示水轮机在导水叶开度、叶片转角和水头为某常数时，其他参数与转速之间的关系。在水轮机的模型试验中，常规的做法是保持一定的水头，通过改变轴上的负荷（力矩）来改变转速，达到调节工况的目的。故整理模型试验的数据时，以转速特性曲线最为方便，水轮机的其他特性曲线，实际上都是从转速特性曲线换算而得。 如图下图所示。由水轮机转速特性曲线可以看出水轮机在不同转速时的流量、出力与效率，还可以看出水轮机在某开度时的最高效率、最大出力及水轮机的飞逸转速。
架空线路机械特性及安装曲线制作及应用
架空线路机械特性及安装 曲线制作及应用 Prepared on 24 November 2020
广西电力职业技术学院电力工程系 课程设计说明书 题目架空线路机械特性及安装曲线 制作及应用 专业高压输配电线路施工运行与维护 班级电力812班 学号 4 学生姓名韦振堂 指导教师曾令通 2009年 09 月 12日 摘要 本设计是高压输配电线路专业的线路设计方案。根据课程应用知识设计规格采用的导线型号为LGJ—120/7，气象条件为第VI 气象区。初步设计的工作包括：确定气象条件、编制导线的机械应力计算原则（指安全系数、平均运行应力等）及应力弧锤曲线。根据导线型号和经过的气象区条件利用WCAD线路设计辅助软件求出导线计算参数、导线特性、计算比载、控制条件、有效临界档距和各种气象条件下不同档距的应力和弧锤值并用AutoCAD绘出导线机械特性曲线导线安装曲线的制作及过程；断线张力和邻档断线的交叉跨越校验；施工紧线时弧锤观测
档选择及观测档的观测弧锤值计算。根据导线型号、气象条件和不同的档距选择防振锤型号、防振锤安装个数和计算出防振锤的安装距离。 2009年9月 目录 第一章导线应力弧锤特性曲线 (1) 导线应力弧锤特性曲线的定义 (1) 导线机械特性曲线的计算程序 (1) 确定控制条件 (4) 1.3.1 求已知年平均时的气象条件求最高气温时各孤立档的应力 (5) 1.3.2 根据以上结果可手工绘出导线特性曲线如下图 (8) 导线安装曲线 (8) 1.4.1 导线安装曲线的计算 (9) 1.4.2 根据以上结果可手工绘出导安装曲线如下图 (9) 第二章交叉跨越校验及观测挡的选择 (10) 断线前交叉跨越的基本要求 (10) 导线交叉跨越效验计算 (10) 施工紧线时的观测弧锤 (11) 2.3.1观测档的选择 (11) 2.3.2观测档的弧锤计算 (12)
异步电动机机械特性的MATLAB仿真
辽宁工业大学 实验室开放课题设计（论文） 题目：异步电动机机械特性的MATLAB仿真》 院（系）：电气工程学院 专业班级：自动化 131 学号： 0 ` 学生姓名：徐峰 指导教师：赵丽丽
起止时间：
摘要 异步电动机以其结构简单、运行可靠、效率较高、成本较低等特点，在日常生活中得到广泛的使用。目前，电动机控制系统在追求更高的控制精度的基础上变得越来越复杂，而仿真是对其进行研究的一个重要手段。MATLAB是一个高级的数学分析和运算软件，可用动作系统的建模和仿真。在分析三相异步电动机物理和数学模型的基础上，应用MATLAB软件简历了相对应的仿真模型；在加入相同的三相电压和转矩的条件下，使用实际电机参数，与MALAB给定的电机模型进行了对比仿真。 第一章对异步电机的实验要求做出了相关的描述，第二章对MATLAB仿真软件做了一定的介绍，第三章是对异步电动机的机械特性、启动、制动和正反转进行理论分析和仿真模拟以及仿真结果的分析。 经分析后，表明模型的搭建是合理的。因此，本设计将结合MATLAB的特点，对三相异步电机进行建模和仿真，并通过实际的电动机参数，对建立的模型进行了验证。 关键词：异步电机、数学模型、MATLAB仿真、三相异步电动机
目录 第1章实验任务及要求 (1) 第2章 MATLAB及SIMULINK的介绍 (2) MATLAB介绍 (2) S IMULINK模块的介绍 (3) 第3章仿真实验 (4) 三相异步电动机的机械特性 (4) 三相异步电动机起动的仿真 (6) 三相异步电动机制动仿真 (8) 三相异步电动机正反转仿真 (10) 第4章总结 (12) 参考文献 (13) 附录 (14)
7流体机械的特性曲线与运行调节(精)
7 流体机械的特性曲线与运行调节 §7-1流体机械特性曲线的定义与分类 流体机械的性能取决于三个基本因素： []?? ? ???）（或，，、或，），（或，—运动参数，，，—介质的物性参数，—几何参数h h p H P ，q q Q n R m v σηκ μρ?α) (0 几何参数和物性参数一定时，机器的工况由H q n v 和，三个参数决定，而ση，，P 等则是工况的函数。流体机械特性曲线的广义函数为： )(0H q n f P v ，，，，，，，，κρ?αση= H q n v 和，中只有二个是独立的自变量，当几何参数和物性参数一定时，上式自变量的数 目为2~6个 ?? ?常数参数为自变量，其余为综合特性曲线：取二个 常数参数为自变量，其余为线型特性曲线：取一个 一、线型特性曲线 在线型特性曲线中只有一个自变量，选择不同的自变量就得到不同的特性曲线，如工作特性曲线和转速特性曲线等 （一）泵与风机的工作特性曲线 1、v q H ~曲线 ①vT T q H ~∞ ∞∞= u T c u g H 221 ∞∞∞-=y m u ctg c u c 2222β 2 22b D q c vT m π= ∞ ∞∞ -=y vT T ctg b D g q u g u H 22 222 2 βπ ∞==y ctg b D g u B g u A 22 2222βπ； vT T Bq A H -=∞ 上式为一直线方程，其斜率由∞y 2β来决定。
??? ??? ???? ???==?>???? ?? ?=== =?<==?∞∞∞ ∞∞∞∞∞g u H q ctg b D u q H g u H q g u H q T vT y y vT T T vT y T vT y 2 2 222 2222 22 2 20900090090时，，上升线，前弯式， 当时，时，，下降线，后弯式当时，，水平线，径向式， ＝当ββπββ 以后弯式叶片为例： ②vT T q H ~ ??? ? ???=====∞∞y vT T T vT T T ctg b D u q H g u K H q KH H 22 222 200βπ时，时， K 为滑移系数。1 浅析：他励直流电动机的机械特性 在电源电压U 和励磁电路的电阻R f 为常数的条件下，表示电动机的转矩n 和转矩之间的关系n=f （T ）曲线，称为机械特性曲线。利用机械特性和负载转矩特性可以确定拖动系统的稳定转速，在一定条件下还可以利用机械特性和运动方程式分析拖动系统的动态运动情况，如转速、转矩及电流随时间的变化规律。可见，电动机的机械特性对分析电力拖动系统的启动、调速、制动等运行性能是十分重要的。 下图是他励直流电动机的电路原理图，他励直流电动机的机械特性方程式，可由他励直 流电动机的基本方程式导出。由公式 ， 和 导出机械特性方程式 ( 1-1 ) 他励直流电动机电路原理图 当电源电压U =常数，电枢回路总电阻R ＝常数，励磁磁通Φ＝常数时，电动机的机械特性如下图所示，是一条向下倾斜的直线，这说明加大电动机的负载，会使转速下降。特性 曲线与纵轴的交点为n 0时的转速，称为理想空载转速。 他励直流电动机的机械特性 实际上，当电动机旋转时，不论有无负载，总存在有一定的空载损耗和相应的空载转矩， 而电动机的实际空载转速 将低于n 0。由此可见式（1-1）的右边第二项即表示电动机带负载后的转速降，用 表示，则 ( 1-2 ) 式中 β——机械特性曲线的斜率。 β越大， 越大，机械特性就越“软”，通常称β大的机械特性为软特性。一般他励电动机在电枢没有外接电阻时，机械特性都比较“硬”。 机械特性的硬度也可用额定转速调整率△n N %来说明，转速调整率小，则机械特性硬度就高。 电动机的机械特性分为固有机械特性和人为机械特性 。 固有机械特性是当电动机的电枢工作电压和励磁磁通均为额定值，电枢电路中没有串入附加电阻时的机械特性，其方程式为 固有机械特性如下图中的 曲线 所示，由于 较小，故他励直流电动机固有机械特性较“硬”。 他励直流电动机串电阻时的机械特性 人为机械特性是人为地改变电动机电路参数或电枢电压而得到的机械特性，即改变公式（1-1）中的参数所获得的机械特性，一般只改变电压、磁通、附加电阻中的一个，他励电动机有下列三种人为机械特性。 （1） 枢串电阻时的人为机械特性 此时 ，人为机械特性的方程式 与固有特性相比，理想空载转速n 0不变，但是，转速降△n 增大 。R pa 越大，△n 也越大，特性变“软”,这类人为机械特性是一组通过 n 0 ,但具有不同斜率的直线。 如下图所示 （2） 改变电枢电压时的人为机械特性 a a a R I E U + =n E a Φe C =φa T em I C T =em T R U n 2T e e C C C ΦΦ-=Φ e 0C U n =0 n 'n ?em em T T R n βΦ==?2T e C C n ?em N a N N T R U n 2T e e C C C ΦΦ-=pa a N N R R R U U +===,,ΦΦem N pa a N N T R R U n 2T e e C C C ΦΦ+-=0=pa R N ΦΦ= 架空线路机械特性及安装曲线制作及应用 标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N] 广西电力职业技术学院电力工程系 课程设计说明书 题目架空线路机械特性及安装曲线 制作及应用 专业高压输配电线路施工运行与维护 班级电力812班 学号 4 学生姓名韦振堂 指导教师曾令通 2009年 09 月 12日 摘要 本设计是高压输配电线路专业的线路设计方案。根据课程应用知识设计规格采用的导线型号为LGJ—120/7，气象条件为第VI 气象区。初步设计的工作包括：确定气象条件、编制导线的机械应力计算原则（指安全系数、平均运行应力等）及应力弧锤曲线。根据导线型号和经过的气象区条件利用WCAD线路设计辅助软件求出导线计算参数、导线特性、计算比载、控制条件、有效临界档距和各种气象条件下不同档距的应力和弧锤值并用AutoCAD绘出导线机械特性曲线导线安装曲线的制作及过程；断线张力和邻档断线的交叉跨越校验；施工紧线时弧锤观测档选择及观测档的观测弧锤值计算。根据导线型号、气象条件和不同的档距选择防振锤型号、防振锤安装个数和计算出防振锤的安装距离。 2009年9月 目录 第一章导线应力弧锤特性曲线 (1) 导线应力弧锤特性曲线的定义 (1) 导线机械特性曲线的计算程序 (1) 确定控制条件 (4) 1.3.1 求已知年平均时的气象条件求最高气温时各孤立档的应力 (5) 1.3.2 根据以上结果可手工绘出导线特性曲线如下图 (8) 导线安装曲线 (8) 1.4.1 导线安装曲线的计算 (9) 1.4.2 根据以上结果可手工绘出导安装曲线如下图 (9) 三相异步电动机的机械特 性 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020 三相异步电动机的运行特性 摘要：本章介绍了三相异步电动机的机械特性的三个表达式。 固有机械特性和人为机械特性，阐述了三相异步电动机的起动、调速和制动的各种方法、特点和应用 三相异步电动机的运行特性 三相异步电动机的运行特性就是三相异步电动机的运行工作时的机械特性。和直流电动机一样，三相异步电动机的机械特性也是指电磁转矩与转子转速之间的关系。由于转子转速与同步转速 、转差率存在下列关系，即 （） 则三相异步电动机的机械特性用曲线表示时，习惯上纵坐标同时表示转速和转差率，横坐标表示电磁转矩。 三相异步电动机的机械特性有三种表达式，现介绍如下： 机械特性的物理表达式 由上一章三相异步电动机的转矩关系知，三相异步电动机转矩的一般表达式为 （） 式中为三相异步电动机的转矩系数，是一常数； 为三相异步电动机的气隙每极磁通量； 为转子电流的折算值； 为转子电路的功率因数； 式（）表明了电磁转矩与磁通量和转子电流的有功分量的乘积成正比，它是电磁力定律在三相异步电动机的应用，它从物理特性上描述了三相异步电动机的运行特性，因此这一表达式又称为三相异步电动机的物理表达式。 仅从式（）不能明显地看出电磁转矩与转差率之间的变化规律。要从分析气隙每极磁通量，转子相电流，以及为转子功 率因数与转差率之间的关系，间接地找出其变化规律。现分析如表所示。 根据表中的分析，可作出曲线、和分别如图、、所示，据此可得出图所示的机械特性曲线。曲线分为两段：当较小时(),变化不大，，电磁转矩 与转子相电流成正比关系，表现为AB段近似为直线，称为直线部分；当较大时 ()，如，减少近一 半，很小，尽管转子相电流增大，有功电流不大，使电磁转矩反而减小了，此时表现为段，段为曲线段，称为曲线部分。由此分析知，三相异步电动机的机械特性在某转差率下，产生最大转矩，即点称为最大转矩点，相应的转矩为称为最大转矩，对应的转差率称为临界转差率。 机械特性的参数表达式 1.参数表达式的推导： 习题一 1．水轮机的基本工作参数通常有哪几个？它们的代表符号和单位是什么？ 2．什么叫水轮机的设计水头、最大水头、最小水头和净水头？ 3．某河床式电站在设计水头下：上游水位Z上=63m，下游水位Z下=44.4m， 通过某台水轮机的流量m2/s,发电机效率, 水轮机效率，如忽略引水建筑物中的水力损失，试求水流出力、水轮机出力和机组出力。 4．现代水轮机的基本类型有哪些？它们的适应水头怎样？ 5．了解我国已建及正在建的大型水电站的机组的单机容量和适用水头。 6．反击式和冲击式水轮机在能量转换上有何区别？ 7．解释水轮机型号： HL160-LJ-520、ZZ560-LH-800、GD600-WP-250、 2CJ30-W-120/2×10。 8. 贯流式机组主轴都采用卧轴布置的优缺点有哪些？ 习题二 1.混流式水轮机的性能如何？ 2.混流式水轮机由哪几大部分组成？其工作过程怎样？ 3.水轮机的类型有几种，各种类型水轮机有何优缺点？ 4.转轮的作用是什么？转轮一般由哪几部分组成？ 5.混流式水轮机转轮与轴流式水轮机在结构上有何异同点？ 6.止漏环有哪几种类型，其作用范围怎样？ 7.什么叫水轮机的轴向水推力？如何估算？ 8.减压装置有几种类型？它们的工作的原理是怎样的 9.引水室的作用是什么？它有几种类型？ 10．金属蜗壳的应用条件、结构类型和一般的受力特点是怎样的？ 11．导水机构的作用是什么，它有几种类型？一般用来调节流量的方法有几种？ 12．导水机构的传动机构有何作用？它有哪几种类型？ 13．导叶的数目、开度、高度及相对高度、偏心距、进口角和出口角等用什么符号代表？基本概念如何？ 14．说明水轮机顶盖和底环的结构以及其和其它部件的装置关系？ 15．尾水管的类型有几种，各有何优缺点，其作用是什么？ 16.试用伯努里推导尾水管回收动能原理。 17．减轻尾水管振动的措施通常有几种方法？ 18．说明补气装置的作用？ 19．尾水管的十字架补气和短管补气装置结构怎样？应用范围如何？ 习题三 1.轴流式和混流式转轮中水流运动各有什么特点？ ?五、水轮机的选择 ?水轮机选型设计是水电站设计中的一项重要工作，也是本课程的重点内容之一 ?水轮机选型设计的原则 ?水轮机选型设计要求提供的基本资料 ?最大工作水头、最小工作水头、加权平均水头 ?水电站引用流量 ?水电站装机容量 ?水轮机选型设计的主要内容 ?水轮机台数确定 ?水轮机型号与装置形式选定 ?水轮机直径、额定转速、最大允许吸出高度的确定?绘制水轮机运转综合特性曲线 ?机组台数的选择 ?与水轮机类型的关系 ?与水电站在电力系统中担任负荷类型的关系 ?与供电可靠性的关系 ?与水电站造价的关系 ?综合考虑确定机组台数 ?水轮机型号选择 ?利用水轮机系列型谱图表选型 ?图5-20：中小型反击式水轮机使用范围图以及表5-4：8个转轮型谱参数 ?表5-5：水斗式水轮机型谱资料 ?表5-6：500kW以下水轮机型谱资料 ?采用套用机组和通用机型选型 ?《小型水电站机电设计手册》（水力机械） ?反击式水轮机主要参数选择 ?用系列水轮机应用范围图选择直径、转速和吸出高度 (图5-21：HL220；图5-22：HL260；图5-23：ZD760） ?用主要综合特性曲线选择直径、转速和吸出高度 ?选择转轮标称直径 ?计算效率修正值 ?选择水轮机转速 ?计算水轮机的额定出力 ?绘制方块图，确定水轮机的工作范围 ?计算吸出高度，确定水轮机安装高程 ?水轮机选择方案的分析比较 ?水斗式水轮机主要参数的选择?系列水轮机应用范围图方法 ?公式计算方法 第六章、水轮机的调速设备 ?一、水轮机调节的任务 ?调速器 ?电能质量频率基本稳定的要求即为机组转速基本稳定的要求 ?实际机组转动部件的动力矩与阻力矩是变化的，两者之差一般 不等于零，导致角加速度不等于零，从而转速变化 ?由于电力负荷变化，从而阻力矩变化，要使角加速度为零，则 必须改变动力矩。反击式水轮机通过调节导叶开度即调节过流 量来改变；冲击式水轮机通过调节喷针（针阀）来改变。 水电站HYDROPOWER ENGINEERING 水泵水轮机全特性 1．水泵水轮机全特性曲线 抽水蓄能电站的水泵水轮机均设有活动导叶，通过导叶调节水轮机运行时的流量，故水泵水轮机的特性曲线一般为一组不同导叶开度下的全特性曲线，其区域的划分与水泵的全特性区域划分一样，只是习惯上以正常水轮机运行工况的各参数为正。同时抽水蓄能电站一般H 也总是正值，即在实际工程中实用也就是5个工况区，即水轮机工况、水轮机制动工况、水泵工况、反水泵工况、水泵制动工况。 水泵水轮机全特性曲线表示方法通常采用1111~n Q 和1111~n M 来表示。图3-7和图3-8所示为某抽水蓄能电站水泵水轮机的四象限特性曲线。 图3-7 水泵水轮机流量特性曲线 图3-8 水泵水轮机力矩特性曲线 2．水泵水轮机全特性曲线的特点 通过对不同水泵水轮机的全特性分析可以看出，水泵水轮机全特性有着下述的规律与特点： （1）在水泵工况，大开度等导叶开度曲线汇集成一簇很窄的交叉曲线，说明在此区域水泵扬程与导叶开度的关系不大，开度的改变不会造成单位转速及单位力矩的很大的变化。当导叶开度较小区域时随着导叶开度的减小其流量曲线及力矩曲线则加速分又，说明此时的导水机构可看作是节流装置，水头损失急剧增大，从而对水泵的力矩及流量产生较大的影响。在水泵实际运行中导叶开度将随着扬程的变化而沿各导叶开度特性曲线的外包络线变化，使得水力损失最小，也即使得水泵的效率在此工况最高。此外，随着单位转速的增大，也即水泵扬程的减小，水泵的流量及水力矩将快速增大，所以在水泵及电动机设计时应充分考虑此时水泵的力矩特性，电动机容量应根据可能的正常运行最低扬程工况进行设计，并留有一定的裕量；同时根据导叶小开度区域力矩分散的特性，在异常低扬程起动时（如初次向上水库异常低扬程充水时）可采取关小导叶开度来限制其水力矩，即限制水泵的入力在一定范围以内。 第三节 绘制水轮机运转综合特性曲线 一、绘制等效率线和5%出力限制线 1、绘制等效率曲线η=f （H ，N ） （1）列表计算。在最小水头到最大水头的范围内，一般取3～5个水头列表进行计算，通常包括max av min H H 和、、r H H 。对本设计，在水轮机的工作水头范围以内取五个水头H 1=H max =101m,H 2=94m,H 3=88m,H 4=H r =H av =82m,H 5=H min =78,对本设计，由于是混流式水轮机，表格的形式如表8所示。 计算时首先求出与各水头相应的n 11M 值，然后在模型主要综合特性曲线上作n 11M 等于常数的水平线,取n 11M 线与ηM=常数线的交点，依次在表8中记入ηM 、Q ′1、η和N 值。 表8 HL180水轮机运转综合特性曲线计算表 转轮型号： HL180 ；D 1= 3.80 （m ）； n= 166.7 r/min ；Δn 11<0.03n 110M ，可 忽略； H max = 101 （m ）； H r = 82 （m ）； H min = 78 （m ）； Δη= 0.023 。 H （m ） H 1=Hmax=101 H 2=94 n 11=n D 1/H 1/2 63.03 65.34 n 11M =n 11-Δn 11 63.03 65.34 工作特性曲线计算 ηM （%） Η （%） Q ′1 （m 3 /s ） N （MW ） ηM （%） Η （%） Q ′1 （m 3 /s ） N （MW ） 78 78.023 1.007 112.97 78 78.023 1.014 102.14 80 80.023 0.988 113.68 80 80.023 0.993 102.59 82 82.023 0.962 113.46 82 82.023 0.970 102.72 84 84.023 0.938 113.32 84 84.023 0.945 102.51 86 86.023 0.91 112.56 86 86.023 0.920 102.17 88 88.023 0.876 110.87 88 88.023 0.883 100.34 90 90.023 0.828 107.18 90 90.023 0.835 97.04 91 91.023 0.793 103.79 91 91.023 0.802 94.24 91 91.023 0.605 79.18 91 91.023 0.615 72.27 90 90.023 0.576 74.56 90 90.023 0.582 67.64 88 88.023 0.532 67.33 88 88.023 0.543 61.71 86 86.023 0.494 61.10 86 86.023 0.501 55.64 84 84.023 0.460 55.57 84 84.023 0.463 50.22 82 82.023 0.430 50.71 82 82.023 0.432 45.75 功率限制线计算 89.22 89.243 0.844 108.30 89.33 89.353 0.849 97.94 第五节 水轮机运转综合特性曲线及其绘制 运转综合特性曲线是在转轮直径1D 和转速n 为常数时，以水头H 和出力P 为纵、横坐标而绘制的几组等值线，它包括等效率线),(H P f =η，等吸出高度线),(H P f H S =以及出力限制线。此外，有时图中还绘有导叶等开度0a 线，转桨式水轮机的叶片等转角?线等。 图8-17 水轮机的运转综合特性曲线 图8-17为某混流式水轮机的运转综合特性曲线。水轮机的运转综合特性曲线一般由模型综合特性曲线换算而来。由水轮机相似定律可知，当水轮机的1D 、n 为常数时，具有下列关系存在。 2 11111) ( )(n nD n f H == （8-8） ηηη?+=M （8-9） 215.1111181.9)(D H Q Q f P η== （8-10） H E f H s )(900/10)(σσσ?+--== （8-11） 根据上述关系式，可以把1111~n Q 为坐标系的模型综合特性曲线换算为以P ~H 为坐标系的运转综合特性曲线。 下面以混流式和转桨式水轮机为例，介绍如何用模型综合特性曲线绘制水轮机运转综合特性曲线。 一、混流式水轮机运转特性曲线绘制 1．等效率曲线的绘制 1）计算： ① 按以下两式求出水轮机原型最优工况效率0T η和效率修正值η?。 115 00) 1(1D D M M T ηη--= （8-12） 00M T ηηη-=? （8-13） 为简化计算，其他工况的效率修正值也采用η?。 ② 求水轮机的最优单位转速011n 和单位转速修正值11n ?。 ③ 在最小水头min H 和最大水头max H 范围内进行分段，一般可取4~5个水头，其中包括min H 、r H 和max H ，并分别计算各水头对应应的单位转速11n 。 ④ 求各选取水头相应的模型单位转速M n 11 11 1111111n H nD n n n M ?-= ?-= （8-14） ⑤ 在模型综合特性曲线图上作各M n 11的水平线，得到与模型综合特性曲线等效率曲线交点的坐标值M Q 11和M η。因单位流量一般不需修正，所以M Q Q 1111=。 ⑥ 求原型水轮机效率ηηη?+=M 。 ⑦ 求原型水轮机出力115 .12 181.9Q H D P η=。 等效率曲线计算时，可按表8-1的格式进行。 表8-1 等效率曲线计算表 2）绘制： 等效率曲线由工作特性曲线绘制而成，绘图时可放在工作特性曲线下面，并取比例相同的横坐标。具体步骤如下： ① 绘制工作特性曲线)(P f =η。将表8-1中的η和P 两项，以η为纵坐标，P 为横 第四章 水轮机的特性曲线与选型 第一节 水轮机的相似律 一、水轮机的相似条件 在进行模型试验时，模型与原型水轮机之间应满足的条件称为水轮机的相似条件。模型和原型水轮机之间应满足几何相似、运动相似和动力相似三个相似条件。 1.几何相似（必要非充分）（同轮系） 几何相似是指两个水轮机的过流部件形状相同（即过流部件几何形状的所有对应角相等），尺寸大小成比例。即： == = m m m a a b b D D 000011 式中 ：01b D 、、0a ——水轮机的转轮直径、导叶高度、导叶开度。 满足几何相似的一系列大小不同的水轮机，称为同轮系（或同型号）水轮机。只有同轮系的水轮机才能建立起运动相似或动力相似。 2.运动相似（等角工作状态） 运动相似是指同一轮系的水轮机，水流在过流通道中对应点的同名流速方向相同，大小成比例，即相应点的速度三角形相似。即 两水轮机运动相似就称此两水轮机为等角工作状态。 3.动力相似 动力相似是指同一轮系水轮机在等角工作状态下，水流在过流部件对应点的作用力（惯性力、重力、粘滞力、摩擦力等），同名力的方向相同，大小成比例。 二、轮机的相似律 在满足相似条件的基础上原型与模型水轮机各参数之间的相互关系称为水轮机的相似律，也称为水轮机的相似公式。 1.转速相似律 s m s m m H D H D n n ηη1 1= s H D n η1 1∝ 2.流量相似律 sm m m s vm m v H D H D Q Q ηηηη2121= s V H D Q ηη21∝ 式中：v Q η—有效流量。 称为水轮机的流量相似律，亦称为流量方程式。 在应用中，直径m D 1、1D 、水头m H 、H 为定值，若效率vm η、sm η、v η、s η为已知时，则可由测得的m Q 求得原型水轮机的流量Q 。 3.出力相似律 ()() jm sm m m j s m H D H D N N η ηηη23 2123 2 1 = 2 3 2 1 s H D N η∝ 称为水轮机的出力相似律，亦称出力方程式。 同理，在已知其它参数时，也可由测得的模型水轮机出力m N 求得原型水轮机的出力 N 。 假定sm s ηη=、vm v ηη=、jm j ηη=和m ηη=时，得出近似相似律公式如下： m m m H D H D n n 1 1= 1 n 11'== m m m H D n H nD m m m H D H D Q Q 2121= 1 Q 212 1 '== m m m H D Q H D Q 23 212 3 21m m m H D H D N N = 1 N 2 3 2 12 32 1'== m m m H D N H D N 第二节 水轮机的单位参数及比转速 一、水轮机的单位参数 H nD n 11 = ' H D Q Q 2 1 1 =' 2 3 211 H D N N = ' 由上述表达式可看出：当水轮机转轮直径1D =1m 、水头1=H m 时，1 n '、1Q '、1N '分别等于水轮机的转速、流量和出力，所以1 n '、1Q '、1N '分别被称为单位转速、单位流量和单位出力，统称为单位参数。 对于同轮系水轮机，单位参数随着工作状态（工况）的改变而改变，当工作状态（工况）一定时，则单位参数是不变的三个常数，工作状态（工况）变化时，单位参数则又 是三个对应于工作状态（工况）的常数。显然可知：（1 n '、1Q '、1N '）就代表了同轮系 直流电动机的机械特性 直流电动机按励磁方式不同可分为他励、并励、串励和复励四种。下面一常用的他励和并励电动机为例介绍其机械特性、起动、反转和调速，他励和并励电动机只是连接方式上的不同，两者的特性是一样的。 直流电机的接线图 图是他励和并励直流电动机的接线原理图。他励电动机的励磁绕组与电枢是分离的，分别由励磁电源电压Uf和电枢电源电压U两个直流供电；而在并励电动机中两者是并联的，由同一电压U 供电。 并励电动机的励磁绕组与电枢并联，其电压与电流间的关系为： U=E+RaIa 即：Ia=（Ra为电枢电压） If= I=Ia+If≈Ia 当电源电压U和励磁电路的电阻Rf（包括励磁绕组的电阻和励磁调节电阻）保持不变时，励磁电流If以及由它所产生的磁通Φ也保持不变，即Φ=常数。 则电动机的转距也就和电枢电流成正比，T= KTΦIa= KIa这是并励电动机的特点。 当电动机的电磁转距T必须与机械负载转距T2及空载损耗转距T0相平衡时，电动机将等速转动；当轴上的机械负载发生变化时，将引起电动机的转速、电流及电磁转距等发生变化。，称为： n===－Ｔ＝n0－ 式中 并励电动机的起动与反转 并励电动机在稳定运行时，其电枢电流位：Ia＝，因电枢电阻Ra很小，所以电动机在正常运行时，电源电压U与反电动势E近似相等。 在起动时，n=０，所以E＝kEΦn＝０。这时电枢电流及起动电流为Iast=，由于Ra很小，因此起动电流I ast可达额定电流IN的10～20倍，这时不允许的。同时并励电动机的转距正比于 电枢电流Ia，这么大的起动电流引起极大的起动转距，会对生产机械的传动机构产生冲击和破坏。 限制起动电流的方法就是在起动时的电枢电路中串接起动电阻Rst，见图。这时起动电枢中的起动电流的初始值为：Iast= 则起动电阻为：Rst=－Ra 一般：Iast=（1.5～2.5）IN 起动时，可将起动电阻Rst放在最大值处，待起动后，随着电动机转速的上升，再把它逐段切除。 注意：直流电动机在起动或工作时，励磁电路一定要保持接通，不能断开（满励磁起动）。普则，由于磁路中只有很小的剩磁，就有可能发生以下： 要改变电动机的转动方向，就必须改变电磁转距T的方向，可通过改变磁通Φ（励磁电流）或电枢电流Ia的方向实现。 并励电动机的调速 电动机的调速就是在同一负载下获得不同的转速，以满足不同的要求。 由转速公式：n=可知常用的调速方式有调磁调速和调压调速两种。 9.5.1改变磁通Φ（调磁调速） 当保持电源电压U为额定值不变时，调节励磁电路的电阻，改变励磁电流If而改变磁通Φ。 由式n=－Ｔ可见，当磁通Φ减小时，n0升高了，转速降也增大了；但 与Φ2成正比，所以磁通愈小，机械特性曲线也愈陡，但仍有一定的硬度。见图他励直流电动机的机械特性曲线的分析
架空线路机械特性及安装曲线制作及应用
三相异步电动机的机械特性
水轮机试题综合
5 第五章 水轮机的工作原理、特性及选择3
水泵水轮机全特性..
绘制水轮机运转综合特性曲线
水轮机运转曲线的计算方法
水轮机特性曲线及选型
直流电动机的机械特性