电拖复习(个人整理仅供参考).doc

1 磁感应强度 B：描述磁场中某点强弱和方向的物理量，是一个矢量。磁力线是闭合的，且围绕着产生它的电流，并满足右手螺旋定则。定义式： 单位：T2. 磁通：穿过某一截面S的磁力线总数或磁感应强度B的通量，即 均匀磁场，若B与S相互垂直，则： 或： 磁通密度，单位:Wb/m2 若S的法线与B的方向之间夹角为 ， 单位：Wb3. 磁场强度 H ：表征磁场性质的另一基本物理量，是矢量。单位：A/m，反映磁性材料的导磁能力按磁滞回线的不同，磁性物质可分为(1) 硬磁材料 ： BH 曲线宽，Br 大、Hc 大。如钨钢、钴钢等用于制造永磁铁。(2) 软磁材料 ： BH 曲线窄， Br 小、Hc 小。如硅钢片、铸钢等用于制造变压器、电机等电器的铁心。(3) 矩磁物质 ： BH 曲线形状接近矩形， Br 大、Hc 小。用于计算机中，作记忆单元。电机铁芯采用软磁材料制成，铁芯损耗又分为磁滞损耗和涡流损耗。4、磁路：在我们的电机学中，通常是励磁线圈（有时又称为绕组）中通入励磁电流来产生磁场的。电流磁动势磁通（包括主磁通和漏磁通）5.电生磁的基本定律安培环路定律磁场中沿任一闭合回路的磁场强度H的线积分等于该闭合回路所包围的所有导体电流的代数和，即有 ， ， F称为磁势，是磁场源，即磁场是由磁势（安匝数）产生的。6.磁生电的基本定律电磁感应定律 1）运动电势：导体在磁场中运动时，导体中会感应出电势e 。电势大小：e=Blv。B: 磁密；l：导体长度；v：导体与磁场的相对速度正方向：用右手定则判断2）变压器电势：线圈中的磁通变化时，线圈中会感应电势e：感应电势 电势e正方向：e 的正方向与F正方向符合右手螺旋关系7、毕-萨电磁力定律：一个通电流的导体，在磁场中要受到力的作用，这个力叫电磁力。电磁力f=Bli ，电磁力方向：左手定则判断8、磁路的基尔霍夫第一定律：任何磁路中，流进节点的磁通代数和为零。节点A： F1+ F2+ F3=0 9、磁路的基尔霍夫第二定律：在闭合磁回路中，磁路各段磁压降代数和等于作用于该磁路上的磁动势之和。 该定律的本质是全电流定律。 一、简单串联磁路例1-2 铁心由铸钢和空气隙构成，截面积AFe=0.0009m2，磁路平均长度lFe=0.3m，气隙长度=510-4m，求该磁路获得磁通量=0.0009Wb时所需的励磁磁动势。解：铁心内磁通密度为从铸钢磁化曲线查得：与BFe对应的HFe=9102A/m铁心段的磁位降：；空气隙中：所以，励磁磁势为 F=HFelFe+Hl=655A作业：1.16第二章1、公式2-15，并由该公式分析电力拖动系统的运动状态； 系数375具有m/min.s量纲，GD2：系统转动部分的总飞轮惯量（飞轮矩）电力拖动系统的运动状态： TemTLn wM2、生产机械的负载转矩特性：工作机械的机械特性：n=f(TL) 1、恒转矩负载机械特性 （1）反抗性恒转矩负载特性：负载转矩由摩擦力产生，其特点：大小恒定（与n无关）；作用方向与运动方向相反。 TL电动机轴TemnnTm0Tm-Tm（2）位能性恒转矩负载特性：负载转矩由重力产生，其特点：绝对值大小恒定；作用方向与n无关，不变。提升时： n0 ,TL 0阻转矩；下放时： n0拖动转矩TL电动机轴TnnTL0TL由于存在传动转矩损耗DT，因此提升系统中，提升和下放时，电机轴承受的负载转矩不等。提升时， Tem=DT+TL=TL升 。下放时， TL=DT+Tem， Tem=TL - DT = TL下。2、变转矩负载机械特性负载转矩与转速成平方关系TL=kn2。例如通风机、水泵等，负载的性质与气体或液体的流速有关。nTm0 负载转矩与转速的符号相同，负载转矩的作用方向与转速相反。3.恒功率负载机械特性负载转矩与转速成反比关系TL=k/nnTL0 负载功率 它与n无关，称恒功率负载。第三章直流电机是实现直流电能和机械能相互转换的一种旋转电机，分为直流发电机和直流电动机。直流发电机和直流电动机的工作原理，其中需要知道线圈中是交流电。1、直流发电机原理（机械能-直流电能） 定子（不动部件）上的励磁绕组通过直流电流(称为励磁电流If)时产生恒定磁场（励磁磁场，主磁场）； 原动机带动电枢线圈旋转切割主磁场B,转速n(r/min)； 电枢线圈的导体中将产生感应电势e=Blv； 通过换向器与电刷的作用，可以引出单向（直流）的端电势eAB。从以上分析可以看出，线圈中的电动势及电流的方向是交变的，只是经过电刷和换向片的整流作用，才使外电路得到方向不变的直流电。直流发电机实质上是带有换向器的交流发电机。2、直流电动机的工作原理 从以上分析可见，在直流电动机中，加在线圈上的电流是恒定的，但产生的电磁转矩方向却是交变的，所以在这里，经过换向器作用将直流逆变成了交流电，是一个逆变过程。电刷和换向器起到了机械式变流器的作用，从而完成整流和逆变过程。采用电力电子变流器取代电刷和换向器，诞生了永磁无刷直流电动机，目前已成为中小型交流伺服电机的主力，广泛应用于机器人、数控机床等性能要求较高的伺服系统。3:直流电机的额定值、励磁方式： 电机包括三大部分：定子、转子和气隙。额定功率PN：电机额定工作状况下的输出功率KW发电机是出线端输出的电功率。 PN= UN IN电动机是轴上输出的机械功率。 PN= UN IN hN额定电压UN （V）；额定电流IN （A）；额定转速nN （rpm）励磁方式：它励、并励、串励、短复励、长复励电枢反应：电枢磁场对主磁场的影响成为电枢反应。电枢反应作用：（1）气隙磁场的分布发生畸变；（2）每极磁通量下降去磁效应。对于电动机，电枢反应的去磁作用引起转子转速升高；对于发电机，电枢反应的去磁作用引起感应电势降低；4、直流电机的感应电势 气隙磁密的分布将气隙磁密波等效为矩形波。 电枢导体电势导体A在磁场中运动，其中会感应电势eav。 ；叫电势常数f:每极磁通量；n:电机转速；N:绕组总导体数；p:极对数；a:绕组并联支路对数 结论：1、电枢绕组电势与磁通、转速成正比。2、Ea表达式虽然在整距绕组情况下推导出，但对短距、长距也适用。3、若电刷不在几何中性线时， Ea将减小。5、直流电机的电磁转矩 当电枢导体中有电流通过时，该导体在磁场中就产生电磁力。电枢绕组总电磁力矩总电磁力矩Tem=总导体数Tav；Ce、CT的关系6、直流电动机的基本方程电势： U=Ea+IaRa转矩： Tem=T2+T0功率: 转速与电磁力矩之间的关系称为电动机的机械特性。机械特性： n =f(Tem) 研究条件：U=UN， If=IfN 1、自然机械特性由转速和转矩表达式：n=UNCefR0CefIaTem=CTfIa推出机械特性表达式：n=UNCefRaCT Cef 2Tem=n0-KTem在U=UN， If=IfN，电枢回路不串电阻条件下，得到的机械特性叫自然特性（固有特性）7、直流发电机的基本方程 电势：Ea=IaRa+U转矩：T1=T0+Tem功率：P1=p0+pcu+ P2直流发电机中，物理量：U（端电压）、Ia（电枢电流）、If（励磁电流）两两间的变化关系称为发电机特性。它们包括空载特性、外特性、调节特性。空载特性U=f(If)当n=nN且Ia=0时，U与If关系也等于Ea与If关系，即 Ea=f(If)； 因Eaf， Ea=f(If)曲线与电机磁化曲线f=f(If)相似；Ea=f(If)曲线也有磁滞现象。空载实验时， If只能单方向调节。外特性U=f(Ia) 当If=IfN ，n=nN时，U与Ia的关系；曲线下降原因： U =Ea-IaRa 1、电枢反应去磁，使Ea减小。2、内阻Ra有压降。(主要) 电压变化大小用DU表示，称为电压变化率；他励DU=（510）%调节特性If =f(Ia)；当n=nN , U=C时， If与Ia关系例3.3、一他励直流电动机：PN=40KW， UN=220V, IN=210A, nN=1000rpm, Ra=0.078W。求额定时: P1、 p ; pcu、 Pem、 p0; T、T2、T0. 解：例3.4一并励直流电动机：PN=96KW， UN=440V, IN=255A, If=5A, nN=500rpm, Ra=0.078W。求额定时: P1、 p 、h; pcua、 Pem、 p0; T、T2、T0. 解： 第四章1、他励直流电动机的固有机械特性的特点： 1）斜率小，特性硬；2） 为理想空载转速 为实际空载转速3） 为额定转速降，是硬特性的数值体现。n=UNCefRaCT Cef 2Tem=n0-KTem在U=UN， If=IfN，电枢回路不串电阻条件下，得到的机械特性叫自然特性（固有特性）2、人工机械特性 1）电枢串电阻 特性方程变为：n=UNCefRa+ RCCT Cef 2Tem=n0-KTem串电阻特性与自然特性比较，斜率变大了， n0未变 2）减小磁通fn=UNCefRaCT Cef 2T=n0-KT减小f， n0和K都增加，特性上移，且变软，弱磁可以升速3）降低电枢端电压U降低U ， n0减小K不变，特性向下平移电磁转矩公式为： 电枢回路电阻Ra 例1：一台他励直流电动机额定数据为：PN=100kW，UN=220V，IN=517A，nN=1200r/min，电枢回路电阻Ra=0.044，试求：1）固有机械特性方程式；2）额定负载时的电枢电势和额定电磁转矩；3）额定输出转矩和空载转矩；4）理想空载转速和实际空载转速；5）电机额定运行，分别求电枢回路外串电阻Ra=0.206时的转速、电压U=50V时的转速和磁通=75%N时的转速。 解：（1）求固有机械特性方程式 （2）求电枢电势和电磁转矩 电枢电势为： 电磁转矩为： （3）额定输出转矩和空载转矩 输出转矩为： 空载转矩为： （4）求理想空载转速和实际空载转速 理想空载转速为： 实际空载转速为： （5）电枢回路外串电阻Ra=0.206时的转速 （6）电压U=50V时的转速 （7）磁通=75%N时的转速他励直流电动机的起动和正反转3、直流电动机的起动电动机的起动指接通U N ，转速从n=0到n=nN起动要求：1） Tst大2） Ist小 。满足Tst足够大的条件下，尽量减少Ist直接起动Ist太大，须限制Ist=(22.5)IN。限制Ist的方法有：降压起动；电枢回路串电阻起动。（1）电枢回路串电阻起动，串电阻Rst起动后，起动电流为：电压方程：起动电阻的计算，计算原则:保持起动最大电流I1和切换电流I2不变结论:若起动级数为m,则（2）降压起动需要可调压的电源 起动过程:先建立励磁,再给电枢加低压且RC=0,并随转速逐渐加大U.特点:能耗小,起动平滑;但设备复杂,初投资大4、他(并)励直流电动机的反转Tem=CTfIa 改变f(If)或Ia(U)的方向,可改变转向5、他励直流电动机的调速方法 电枢串电阻调速；调速前后TL=Tem=CTfIa不变，Ia不变，P1=UIa不变，P2= TLw 降压调速：调速前后TL=Tem=CTfIa不变，Ia不变，P1=U Ia，P2= TL w， 不变。减少磁通调速：调速前后TL=Tem=CTfIa不变，Ia不变，P1=U Ia，P2= TL w，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。电动机调速时分恒转矩和恒功率调速：串电阻和降压调速，保持磁通和Ia为额定值不变时，允许输出Tem=CTfIa也不变。它们属于恒转矩调速方式；若保持Ia=IaN不变时，则电动机允许输出的P2不变。该调速方法称恒功率调速。原则：恒转矩负载配合恒转矩调速方式 恒功率负载配合恒功率调速方式5、直流电动机的制动电磁制动的概念：让电动机产生一个与旋转方向相反的电磁力矩来实现制动。电动机制动的目的：停车；限速电动机制动的方法有：机械制动；电磁制动电磁制动分类：能耗制动；发电制动；反接制动。注意：正方向是电动状态正方向。nTTLAn0-n0电动运行能耗制动运行倒拉反转运行发电制动运行能耗制动电压反接制动他励电动机四象限机械特性URa+ Rcn=CefCT Cef 2Tem例3、起重用并励直流电动机： UN=220V,起重时IN=350A, nN=795rpm,Ra=0.032W, RfN=275W。1）将额定重物以300rpm速度下放，且励磁电流额定时，电枢应串电阻Rc=？若以300rpm速度提升， Rc=？ 2）将额定重物高速下放，且励磁电流额定、 Rc=0时，n=?解：额定提升运行时：；B点低速下放n=-300, Ia=IaN=349.2A；低速提升n=300,工作于D点高速下放时，规定n向下为正，工作于第二象限C点。此时：T、ITL； 2） 起动电流Ik尽可能的小,不能超过允许值； 3） 起动设备尽可能的简单。 在满足Tk足够大的条件下，尽量减少Ik 。降压起动常用的方法有：1）定子串电抗起动；2）星-三角起动；3）自耦变压器降压起动。绕线异步电动机的起动 1） 转子串三相对称电阻起动 2） 转子串频敏变阻器起动异步电动机的调速1、变极调速；2、变频调速；3、变转差率S调速异步电动机的制动 电动机制动的目的：停车；限速。 电动机制动的方法有：机械制动；电磁制动。电磁制动分：能耗制动；发电制动；反接制动。反接制动：倒拉反转工作于第四象限；Tem0;n1。 反接线制动 反接线制动在第二象限；n=0时，应断电，否则反转。-n0BATLn1nTkTmaxTem自然特性串Ra特