电机与拖动-绝对经典总结

• 三相交流绕组； • 交流绕组的感应电势； • 交流绕组的磁势； • 旋转磁势与脉振磁势； • 交流电机的时间－空间相量图；
对交流电机中气隙磁场的性质和时空关系要有深入的 了解，能够熟练地进行磁势、电势的计算与分析。
交流电机的统一问题基本公式
q Z 2 pm
E kw
4.44 f k y kq
当电机带上负载后，电机的气隙磁场由 主磁场和电枢两个磁场共同决定。电枢磁 动势的出现，使气隙磁场发生畸变，即电 枢反应。
直流电机基本公式
电磁转矩： 感应电动势：
M em
pN
2a
Ia
CM
Ia
Ea
pN 60a
n
Ce
n
CM 60
Ce 2
电枢回路电势平衡式： U Ea I a Ra
电动机转速特性：
T型等值Байду номын сангаас路
变压器基本公式
U1 E1 I1Z1
U
' 2
E 2'
I2'
Z
' 2
I1 I2' Im
E1 E2'
E1 Im Z m
U
' 2
I2'
Z
' L
有效值：
E1 4.44 f1N1m
变压器参数测定
一、空载试验
空载试验可以测出变压器的励磁参数。为了便于测试 和安全， 空载试验在低压侧施加电压。
单迭绕组和单波绕组
单迭绕组：先串联所有上元件边在同一极下的元件， 形 成一条支路。 每增加一对主极就增加一对支路。 2a＝2p。
单波绕组：把全部上元件边在相同极性下的元件相连， 形成一条支路。 整个绕组只有一对支路， 极数的增减与 支路数无关。 2a＝2。
电枢磁场、电枢反应
直流电机负载后，电枢绕组有电流通过， 该电流建立的磁场简称电枢磁场，电枢磁 场对主磁场的影响就称为电枢反应。
又称理想空载点；
S S=0 Sn Sm
S=1 T0 Tn Tm T
三相感应电动机的起动
直接起动 降压起动
• 定子串电阻或电抗降压起动； • 用自耦变压器降压起动； • Y－起动 • 延边三角形起动
绕线式电动机起动方法 改善起动性能的笼形感应电动机
三相感应电动机的制动
反接制动 转向反向的反接制动 定子两相对调的反接制动
的相位关系。 根据钟点法确定联接组别。
可以判断得到， 该联接组为Y/Y－12
异步电机
• 感应电动机基本结构、磁场分布和运行原理； •交流电机的一般问题 • 感应电动机的功率、转矩和工作特性； • 感应电动机的折算和等效电路；
掌握感应电机的折算概念及其等值电路，并熟练地利 用感应电机等值电路进行电压、电流、电磁功率等的 分析计算。
直流电机的电力拖动
• 直流电动机的机械特性； • 电力拖动的稳定性判据； • 直流电动机的起动； • 直流电动机的制动； • 直流电动机的调速；
掌握电动及制动等不同运行状态下电量及转矩相互关系。
机械特性
机械特性一般表达式：n
U
Ce
R
CeCM 2
M em
▪ 固有机械特性：通过理想空载点和额定工作点确定 ▪ 人为机械特性：
x
yz
B
E AB E ab
E A
E B EC
A
E CA
E BC
C
（1）在接线图上标出各相电动势相量；
（2）画出原绕组电动势相量位形图；
（3）根据同一铁心柱上原、副绕组感应电 动势的相位关系， 画出副边绕组电动势位 形图。将“a”点与“A”点重合，使相位关 系更直观。
（4）比较原、副绕组线电动势E AB 与 Eab
动势反向的反接制动） ❖回馈制动
直流电动机调速
直流电动机的转速公式： n U Ia (Ra Rj )
Ce
直流电动机的调速方法： （1）改变励磁电流从而改变磁通； （2）改变施加在电枢两端的电压U； （3）改变串入电枢回路的调节电阻；
变压器
• 变压器基本结构与基本原理； • 变压器空载运行之物理现象及电势、电流分析； • 变压器负载运行时电磁关系与等效电路； • 原、副边折算以及电压、磁势平衡式； • 标么值的运用； • 等效电路 • 三相变压器及联结组别。
w kw (sin y1 900
)
(
sin
q sin
q
2
)
f F cos(x t)
2
F1
1.35
I
N1 p
kw1
n1
60 f p
T形等效电路
三相感应电动机基本公式
U1 E1 I1(R1 jX1 );
E 2
E1
I2
R2 s
jX 2
;
I1 I2 Im ;
E1 Im (Rm jX m ) ImZm
电枢回路串电阻人为特性； 改变端电压人为特性； 减弱磁通人为特性
稳定性判据
稳定点的条件： dMem dM Z
dn dn
通常具有上翘机械特性的拖动系统运行是不稳定的。
直流电动机起动
Ia
U Ra R
直接起动； 限制起动电流
降低端电压； 电枢回路串电阻
直流电动机的制动
制动运行：从轴上吸收机械能转换成电 能而消耗在电机内部或反馈电网。 特点：转矩与转速方向相反 制动方式： ❖ 能耗制动 ❖反接制动（电压反向的反接制动， 电
电机与拖动总结
直流电机
•直流电机基本工作原理、结构； •直流电机的电枢绕组 •直流电机的磁场分析； •直流电机的电枢电动势、电磁转矩和电磁功率； •直流电动机基本电磁关系、运行特性，电压、 电磁功率平衡式； •直流电机的换向；
直流电机的基本结构总结
主要由定子、转子两部分组成
定子
直流电机
转子
机座 主磁极
基本工作原理
三相感应电动机定子对称三相绕组通入对称三 相电流后， 气隙中建立旋转磁场转速为n1，与 转子中的感应电流相互作用产生电磁转矩， 使
转子以转速n沿n1方向旋转。
n1
60 f1 p
转差率：
s n1 n n1
0<S<1时 电动状态
S<0时 发电（回馈）状态；
S>1时， 反接制动状态；
交流电机的统一问题
三相感应电动机的电力拖动 基本公式
T CM1I2 cos2
T
1
2f1
r1
m1 pU12
r2 S
r2 S
2
＋
X
1
X 2
2
T 2 Tmax S Sm
Sm S
Sm SN m 2m 1
机械特性的特殊点
固有机械特性的特殊点：
1. 起动点A：该点S＝1； 2. 临界点B：该点S＝Sm； 3. 额定点C：该点S＝Sn； 4. 同步点D：该点S＝0，
用参数表达的电压变化率
U
U1N
U
' 2
U1N
100 %
I1N rk U1N
cos 2
I1N xk U1N
sin 2
rk* cos2 xk* sin 2
U
I
* 2
(rk*
cos 2
xk*
sin 2 );
I
* 2
I2 I2N
联接组别（例）
ABC
E AX
E BX
E CX
X YZ
a bc E ax Eby Ecz
电枢铁心
电枢绕组
换向极
电刷装置 换向器
风扇 转轴
轴承
直流电动机运行时的几点结论
1. 外施电压、电流是直流， 电枢线圈内电流是交流； 2. 线圈中感应电势与电流方向相反； 3. 线圈是旋转的，电枢电流是交变的。 电枢电流产
生的磁场在空间上是恒定不变的； 4. 产生的电磁转矩M与转子转向相同， 是驱动性质；
回馈制动 能耗制动
三相感应电动机的调速
n
(1
S) n1
60 f1 p
(1
S)
调速的方法：
（1） 改变定子绕组的极对数p；
（2）改变电源的频率f1；
（3）改变电动机的转差率；
• 改变定子绕组的端电压；
• 改变定子绕组的外加电阻或电抗； • 转子回路加电阻或电抗； • 转子回路引进f＝sf的外加电势
n U IaR
CE
直流电动机功率平衡式
P1 Pem pcua ( pcuf )
Pem P2 p0
p0 p fe pmec pad
P1 P2 pcua pcuf pFe p pad P2 p 1 p
P2 p
2 n
60
直流电机的换向
影响换向的因素； （电抗电动势、旋转电动势） 改善换向的方法； （装换向极是最有效的手段） 换向极和补偿绕组的作用；
掌握变压器空载、负载运行分析方法，及由磁势不 变导出折算的概念与等值电路的建立。
等效电路
I1 r1
U1
I1 r1
U1
x1
x
' 2
r2'
I1
I2'
E1
E 2'
U
' 2
Z
' L
x1
I2' x2'
r2'
Im
rm xm
U
' 2
E2' E1
Z
' L
（1）电路中全部的 量和参数都是每一相 的值。原边为实际值， 副边为折算值。 （2）等效的是稳态 对称运行状态。
n
(1
S) n1
60 f1 p
(1
S)
Pem
m1
R2 s
I22 ;
pcu s; Pem
P (1 s) n
Pem
n1
三相感应电动机的拖动
• 三相感应电动机的机械特性； •三相感应电动机的起动； •三相感应电动机的制动； •三相感应电动机的调速；
掌握各种起动、调速、制动方式的实现手段和不同 运行状态下电量及转矩相互关系。
空载运行时，总阻抗
Z0 Z1 Zm (r1 jx1 ) (rm jxm )
激磁参数：
Zm
U1 I0
;
rm
p0
I
2 0
;
xm
Z2m rm2
二、短路试验
为了便于测试， 短路试验常在高压侧加电源电压，低压 侧直接短路。
参数计算：
Zk
U1 Ik
;
rk
pk
I
2 k
;
xk
Z
2 k
rk2
电压变化率