电机学总复习

1、第一页，共58页。直流电机及其电力拖动直流电机及其电力拖动第一部分第一部分第二页，共58页。与电枢同轴旋转与电枢同轴旋转空间静止不动即与磁极相对空间静止不动即与磁极相对静止静止换向器换向器电电 刷刷发电机发电机电动机电动机直流电源直流电源方向恒定的电磁转矩方向恒定的电磁转矩注意：电刷两端电枢电动势、电枢电流为直流注意：电刷两端电枢电动势、电枢电流为直流单个线圈内电动势、电流为交流单个线圈内电动势、电流为交流第三页，共58页。二、直流电机的磁场二、直流电机的磁场1、励磁方式、励磁方式2、空载磁场、空载磁场(主极磁场、定子磁场主极磁场、定子磁场 Ff由定子上的励磁绕组通直流励磁电流由定子上的励磁绕

2、组通直流励磁电流If建立，为主磁场。建立，为主磁场。4、负载磁场气隙合成磁场、负载磁场气隙合成磁场F1电枢反响的概念电枢反响的概念他励包括永磁他励包括永磁 并励并励 串励串励 复励复励气隙磁场由定子励磁电流和转子电枢电流共同建立。气隙磁场由定子励磁电流和转子电枢电流共同建立。2电枢反响的影响交轴、直轴助磁、直轴去磁电枢反响的影响交轴、直轴助磁、直轴去磁3电枢反响的补偿电枢反响的补偿3、电枢磁场、电枢磁场(转子磁场转子磁场Fa由转子上的电枢电流由转子上的电枢电流Ia建立，为电枢反响。建立，为电枢反响。电枢反响电枢反响:第四页，共58页。问题：电枢是旋转的，电枢电流建立的电枢磁场为什么是空间静止的

3、呢？问题：电枢是旋转的，电枢电流建立的电枢磁场为什么是空间静止的呢？电机中定、转子磁场相对静止具有普遍性，只有这电机中定、转子磁场相对静止具有普遍性，只有这样才能产生不等于零的平均电磁转矩。样才能产生不等于零的平均电磁转矩。电枢磁场电枢磁场（）转子磁场电枢磁场转子磁场电枢磁场Fa性质：恒定性质：恒定定子磁场主极磁场定子磁场主极磁场Ff性质：恒定性质：恒定相对静止相对静止5、直流电机磁场性质、直流电机磁场性质第五页，共58页。三、直流电机电枢绕组三、直流电机电枢绕组单叠绕组单叠绕组单波绕组单波绕组并联支路数并联支路数电刷放置电刷放置电枢电流电枢电流2p2 与p无关元件几何形状对称时电刷应放在与主

4、极元件几何形状对称时电刷应放在与主极中心线对准位置，使空载时正、负刷间中心线对准位置，使空载时正、负刷间感应电势最大，被电刷短路的元件感应感应电势最大，被电刷短路的元件感应电势最小。电势最小。Ia=2pi支路Ia=2i支路联接方式：联接方式：上元件边处于同一个磁极下的元件串联上元件边处于同一个磁极下的元件串联成一条支路成一条支路上元件边处于所有同极性磁极下的元件串上元件边处于所有同极性磁极下的元件串联成一条支路联成一条支路元件几何形状对称时电刷应放在元件几何形状对称时电刷应放在与主极中心线对准位置，使空载与主极中心线对准位置，使空载时正、负刷间感应电势最大，被时正、负刷间感应电势最大，被电刷短

5、路的元件感应电势最小。电刷短路的元件感应电势最小。第六页，共58页。四、直流电机的根本公式要求定量计算四、直流电机的根本公式要求定量计算 课件、作业课件、作业 电枢电动势：电枢电动势：电磁转矩：电磁转矩：电磁功率：电磁功率：nCEeaapNCe60电动势常数:aMemICT转矩常数:apNCM2aeaaemInCIEP)(602 nTTPemem五、直流电机的根本方程他励、并励定量计算五、直流电机的根本方程他励、并励定量计算 课件、作业课件、作业 1 1、电动势平衡方程式、电动势平衡方程式)(RRIEUaaaffffRIrrIU)(电枢回路：电枢回路：励磁回路：励磁回路：eMCC55. 9发电

6、机：发电机：电动机：电动机：)(RRIUEaaaffffRIrrIU)(第七页，共58页。2 2、功率平衡方程式定量计算、功率平衡方程式定量计算 pcuapFepmecpadpcubpcuf（并励）（并励）可忽略可忽略发电机：发电机：电动机：电动机：0ppcuapFepmecpadpcub可忽略可忽略pcuf（并励）（并励）0p第八页，共58页。T0空载制动转矩空载制动转矩T1驱动转矩，驱动转矩，n3 3、转矩平衡方程式、转矩平衡方程式T0（空载转矩）（空载转矩）Tem电磁转矩，电磁转矩，n机机械械负负载载T2负载转矩负载转矩Tem电磁转矩电磁转矩发电机发电机电动机电动机稳稳态态恒恒速速旋旋转

7、转时：时：01TTTemMemaCTI空载时空载时：01TT 0, 0emaTI稳稳态态恒恒速速旋旋转转时：时：理想空载时理想空载时：CemTTTT02MCMemaCTCTI) 0, 0( 002TTTC实际空载时实际空载时：, 0, 002TTMaCTI0额定转矩额定转矩：NNNPT2第九页，共58页。六、直流电机的工作特性六、直流电机的工作特性空载特性空载特性:负载特性负载特性:外特性外特性:调整特性调整特性:目的是保持目的是保持U不变不变0),(0IIfUf)()(feffaIfIfE)()(constI，IfUf)()(constI，IfUf电压变化率：电压变化率：%1000NNUUU

8、U)()(constU，IfIfUfI0空载特性空载特性fI1fIACB负载特性负载特性aaRI)(afII特性三角形特性三角形1 1、他并励发电机的工作特性、他并励发电机的工作特性第十页，共58页。2、电动机的工作特性他、并励、串励、电动机的工作特性他、并励、串励转速特性转速特性:转矩特性转矩特性:效率特性效率特性:理想空载转速、转速变化率理想空载转速、转速变化率“飞车现象串励飞车现象串励交直两用串励交直两用串励可变损耗、不变损耗可变损耗、不变损耗第十一页，共58页。七、直流电机的换向七、直流电机的换向1、换向的概念、换向的概念3、改善换向的方法、改善换向的方法装换向极装换向极2、换向火花产

9、生的电磁原因、换向火花产生的电磁原因目的：抵消换向元件中感应电动势目的：抵消换向元件中感应电动势 位置：极间几何中心线上位置：极间几何中心线上极性：与电枢反响磁动势极性：与电枢反响磁动势 相反相反aF换向极绕组联接方法：与电枢绕组串联换向极绕组联接方法：与电枢绕组串联电抗电动势电抗电动势er、ea旋转电动势产生原因旋转电动势产生原因第十二页，共58页。八、直流电机的电力拖动八、直流电机的电力拖动TZ=f(n)恒转矩负载恒转矩负载恒功率负载恒功率负载nzT02nkTznzT0nkTznzT0kTznzT0kTz风机风机/泵类负载泵类负载对抗性对抗性位能性位能性第十三页，共58页。T=f(n)固有

10、机械特性固有机械特性TnTCCRCUnNNMeaNeN02nT0NnNT005. 0nnNQT特点特点下斜直线下斜直线第十四页，共58页。人为机械特性人为机械特性电枢回路串电阻电枢回路串电阻降低端电压降低端电压减弱主磁通减弱主磁通0n不变，调速Rn0n，不变平行调速Un0n调速fIn起动、调速起动、调速nT00n0R1R2RNZTT Nn1n2n12RRNnT00nNUNZTT 1U0n2U0nNn1n2nNUUU12NnT0NZTT10n0nN20n21NN第十五页，共58页。三种起动方法直接起动、降压起动、电枢回路串电阻三种起动方法直接起动、降压起动、电枢回路串电阻(四象限运行三种制动方法

11、三种制动方法制动原理制动原理电压平衡方程式电压平衡方程式机械特性表达式机械特性表达式能量关系能量关系能耗、反接、回馈能耗、反接、回馈各自实现方法、优缺点各自实现方法、优缺点1 1画机械特性，并标出运行点；画机械特性，并标出运行点；2 2电压平衡方程式；注意运行点对应的电压、转速电枢电势、电磁转矩电电压平衡方程式；注意运行点对应的电压、转速电枢电势、电磁转矩电流的正负号；流的正负号；第十六页，共58页。nT0正向电动正向电动能耗制动能耗制动（下放）（下放）电动势反向反接制动（低电动势反向反接制动（低速下放）速下放）回馈制动回馈制动 （下坡、调压调速）（下坡、调压调速）反向电动反向电动电压反向反接

12、制动电压反向反接制动（快速停机）（快速停机）能耗制动能耗制动（停机）（停机）回馈制动（高回馈制动（高速下放）速下放）三种制动方法共同点三种制动方法共同点保持磁场大小、方向不变，改变保持磁场大小、方向不变，改变 Ia的的方向方向 T的方向或改变的方向或改变 n的方向，的方向，使使 T与与 n方向相反，获得制动转矩。方向相反，获得制动转矩。n0-n0直流电动机四象限运行直流电动机四象限运行第十七页，共58页。5.他并励直流电机的调速他并励直流电机的调速电枢回路串电阻电枢回路串电阻降低端电压降低端电压减弱主磁通减弱主磁通电动机机械特性电动机机械特性 n=f(Tem)消费机械负载特性消费机械负载特性

13、n=f(TZ)交点处满足交点处满足dndTdndTCem画机械特性、标出运行点、对运行点求解画机械特性、标出运行点、对运行点求解nemT0ATCT)(emTfn )(CTfn nAemTnnBTB第十八页，共58页。变压器变压器第二部分第二部分第十九页，共58页。dtdNdtde(e 的正方向与的正方向与的正方向符合右手螺旋的正方向符合右手螺旋mmfNfNE1144. 422(有效值有效值一、变压器的工作原理一、变压器的工作原理1 1、变压器的磁场、变压器的磁场主磁通：沿铁心闭合，同时交链原、副边绕组，是非线性磁路，与励磁电抗主磁通：沿铁心闭合，同时交链原、副边绕组，是非线性磁路，与励磁电抗X

14、m对应；在原、副绕组中感应主对应；在原、副绕组中感应主电势，将电磁功率从原边传递到副边。电势，将电磁功率从原边传递到副边。漏磁通：沿非磁性材料闭合，仅交链一边绕组，是线性磁路，与漏电抗漏磁通：沿非磁性材料闭合，仅交链一边绕组，是线性磁路，与漏电抗X1、X 2对应；只起电抗压降作对应；只起电抗压降作用，不直接参与能量传递。用，不直接参与能量传递。变比：主磁通在原、副边产生的感应电势的比。变比：主磁通在原、副边产生的感应电势的比。2121NNEEk第二十页，共58页。mFFF21mIII12)()(121LmmFFFFFLmmIIIII121)(2 2、磁动势平衡、磁动势平衡NmUfNEU1111

15、44. 4电源电源U1、f 不变不变，主磁通不变。，主磁通不变。变压器通过磁势平衡，将原、副边没有电气联络的电路联络起来。在电源电压不变的情况下，主磁通根本变压器通过磁势平衡，将原、副边没有电气联络的电路联络起来。在电源电压不变的情况下，主磁通根本保持不变。假如由于负载变化引起副边电流变化，立即反响到原边，原边电流立即发生相应变化，自动调保持不变。假如由于负载变化引起副边电流变化，立即反响到原边，原边电流立即发生相应变化，自动调节输入功率满足输出功率的要求。节输入功率满足输出功率的要求。第二十一页，共58页。二、变压器的稳态运行二、变压器的稳态运行1 1、六个根本方程式、六个根本方程式1111

16、ZIEU2222ZIEU21IIImmfNjEE12144. 4)(1mmmmmjXRIZIE22LZIU变压器的绕组折算：将副边绕组匝数折算到原边。变压器的绕组折算：将副边绕组匝数折算到原边。折算原那么：保持折算前后折算原那么：保持折算前后 不变。不变。 2F第二十二页，共58页。空载损耗：根本为铁耗空载损耗：根本为铁耗mRIRIp201200mFeRIpp200Fep可忽略空载等效电路分析空载运行空载等效电路分析空载运行mRmX)(01mmjXRIEmmRXtg10满足激磁电阻激磁电阻激磁电抗激磁电抗mZ激磁阻激磁阻抗抗mmmFeRIIjXRIIEp200001)()(20IpRFem反映

17、铁心损耗的等效电阻反映铁心损耗的等效电阻并非实际电阻并非实际电阻对应于主磁通引起的电抗对应于主磁通引起的电抗constZ 1漏阻抗漏阻抗1U1E1R1X0I1EUmI0ZmZm对应于漏磁通引起的电抗对应于漏磁通引起的电抗空心线圈空心线圈有铁心线圈有铁心线圈2、等效电路、等效电路(T型型空载空载短路短路 适用范围、参数意义适用范围、参数意义)第二十三页，共58页。短路损耗：根本为铜耗短路损耗：根本为铜耗FekkpRRIp)(212cukpp 可忽略短路等效电路分析短路和额定运行短路等效电路分析短路和额定运行2UkRkXLZAX21II1U短路电阻短路电阻短路电抗短路电抗kkZUI1稳态短路电流：

18、稳态短路电流：短路电压阻抗电压短路电压阻抗电压定义：当变压器短路电流到达额定电流，即定义：当变压器短路电流到达额定电流，即 Ik=I1N时，外施电压时，外施电压Uk=I1NZk75C 称为短称为短路电压阻抗电压。反映了变压器在额定负路电压阻抗电压。反映了变压器在额定负载时的漏阻抗压降的大小。载时的漏阻抗压降的大小。%1001751NCkNkUZIuuk过大，那么变压器负载变化时，输出电压波动较过大，那么变压器负载变化时，输出电压波动较大；大；uk过小，变压器故障短路时，短路电流较大。过小，变压器故障短路时，短路电流较大。第二十四页，共58页。3 3、功率平衡、功率平衡原边输入有功功率原边输入有

19、功功率P1电磁功率电磁功率Pem副边输出有功功率副边输出有功功率P2pcu2功率平衡方程式：功率平衡方程式：pPpppPPcucuFe22121pcu1mRmX1R1XLZ2R2XAX1U21EE1I2I2UmILII12pFe第二十五页，共58页。三、变压器根本工程计算三、变压器根本工程计算1、变压器的额定数据计算、变压器的额定数据计算单相双绕组单相双绕组三相双绕组三相双绕组NNNNNIUIUS2211NNNNNIUIUS221133(线电压、线电流、额定容量线电压、线电流、额定容量注意副边额定电压注意副边额定电压U2N 的定义的定义2、变压器的参数计算、变压器的参数计算空载试验空载试验:

20、:短路试验：短路试验：测取测取Rm、Xm及空载损耗及空载损耗注意：短路试验时输入的有功率主要补偿原、副边铜耗注意：短路试验时输入的有功率主要补偿原、副边铜耗 电压很低，电压很低， 很小，很小，铁耗忽略铁耗忽略注意：空载试验时输入的有功率主要补偿铁耗注意：空载试验时输入的有功率主要补偿铁耗 I0很小，定子铜耗忽略很小，定子铜耗忽略测取测取Rk、Xk及短路损耗及短路损耗空载等效电路空载等效电路短路等效电路短路等效电路m(额定容量额定容量第二十六页，共58页。定义式定义式参数计算公式参数计算公式222222201%100%100UUUUUUUuNNN)sincos(222kkXRIu3、变压器的工作

21、特性计算、变压器的工作特性计算电压变化率电压变化率负载系数负载系数漏阻抗大小漏阻抗大小负载性质负载性质I2U20I2NU201cos2（导前）（导前）8 . 0cos2（滞后）（滞后）8 . 0cos2电阻电容负载电阻电容负载电阻电感负载电阻电感负载纯电阻负载纯电阻负载1外特性电压变化率的计算外特性电压变化率的计算第二十七页，共58页。2 2效率特性效率计算效率特性效率计算%100)cos1 (22022220kNkpIpSIpIp空载损耗空载损耗:短路损耗短路损耗:21cucukpppFepp 0) 1(*2I(空载损耗主要是铁耗空载损耗主要是铁耗)(短路损耗主要是原、副边铜耗短路损耗主要是

22、原、副边铜耗)2P变压器额定运行时，效率不是定值，与负载性质变压器额定运行时，效率不是定值，与负载性质 cos2有关；有关；负载性质一定时，效率与负载大小负载性质一定时，效率与负载大小I2*有关有关;假设变压器负载为纯电阻，那么假设变压器负载为纯电阻，那么cos2=1，一定负载电流下，效率最高，一定负载电流下，效率最高; 假设变压器负载为纯电感或纯电容，即假设变压器负载为纯电感或纯电容，即cos2=0，那么变压器输出有功功率，那么变压器输出有功功率P2=0，此时，此时=0。第二十八页，共58页。三、三相变压器三、三相变压器1 1、 三相变压器的联接组三相变压器的联接组会画相量图和联接组作业、课

23、件会画相量图和联接组作业、课件线电势线电势 方向为方向为A指向指向B， 方向为方向为a指向指向b； ABEabE同一铁心柱上的高、低压绕组，首端为同名端时，相电动势同相，首端为非同名端时，相电动势反相；同一铁心柱上的高、低压绕组，首端为同名端时，相电动势同相，首端为非同名端时，相电动势反相； 相量图中相量图中A、B、C与与a、b、c的排列同为顺时针，且的排列同为顺时针，且A、a重叠。重叠。2 2、 三相变压器的空载电动势波形三相变压器的空载电动势波形绕组连接方式绕组连接方式Y、三相磁路构造组式、三相磁路构造组式、芯式芯式三次谐波电流能三次谐波电流能否流通否流通是是否否0非正弦非正弦0正弦正弦i

24、0尖顶波尖顶波i0正弦正弦注意：线电势中三次谐波抵消，仍为正弦。注意：线电势中三次谐波抵消，仍为正弦。e正弦正弦e非正弦非正弦第二十九页，共58页。交流电机共同理论交流电机共同理论第三部分第三部分第三十页，共58页。一、交流绕组一、交流绕组掌握交流绕组根本数据掌握交流绕组根本数据),(11111wqykkkNqy二、交流绕组的感应电动势二、交流绕组的感应电动势(定量计算定量计算)一相感应电动势的计算一相感应电动势的计算三、交流绕组磁动势三、交流绕组磁动势 (定量计算定量计算)1、单相绕组建立的磁动势、单相绕组建立的磁动势脉振磁动势脉振磁动势2、三相绕组的合成磁动势、三相绕组的合成磁动势旋转磁动

25、势旋转磁动势最大幅值的计算、幅值位置、脉振频率最大幅值的计算、幅值位置、脉振频率幅值计算、幅值位置、转速、转向幅值计算、幅值位置、转速、转向概念概念+公式定量计算公式定量计算第三十一页，共58页。交流绕组中的感应电动势基波、谐波交流绕组中的感应电动势基波、谐波产生原因：产生原因：气隙旋转磁场切割定转子绕组而在定转子绕组中感应产生。气隙旋转磁场切割定转子绕组而在定转子绕组中感应产生。相电动势有效值：相电动势有效值：1111144. 4wkNfE频率：频率：6011pnf wkNfE144. 41160fnpf削弱高次谐波电动势的方法：削弱高次谐波电动势的方法：合理的磁极形状合理的磁极形状对称三相

26、绕组接成对称三相绕组接成Y Y或或 采用分布和短距绕组采用分布和短距绕组三相基波电动势：三相基波电动势：对称幅值大小相等，频率一样，相位互差对称幅值大小相等，频率一样，相位互差120116060fnpnpf(同步同步)(异步异步)第三十二页，共58页。单相磁动势单相磁动势三相合成磁动势三相合成磁动势表达式表达式coscos),(11tFtf)cos(),(11tFtf性质性质旋转旋转脉振脉振幅值位置幅值位置空间固定不动相轴空间固定不动相轴幅值大小幅值大小随时间交变随时间交变IpkNFw1119 . 0最大幅值最大幅值恒定不变恒定不变IpkNFw11135. 1脉振角频率脉振角频率:f2角速度角

27、速度:1pfn601交流绕组建立的磁动势基波交流绕组建立的磁动势基波电流超前电流超前相轴相轴t电流滞后相电流滞后相轴轴脉振频率脉振频率:f转速转速:电流在时间上经过多少电角度，三相合成基波磁动势在空间上就电流在时间上经过多少电角度，三相合成基波磁动势在空间上就转过一样的电角度。转过一样的电角度。第三十三页，共58页。四、两组概念四、两组概念空间矢量空间矢量 : 空间按正弦分布，幅值随时间变化。空间按正弦分布，幅值随时间变化。时间相量时间相量 ：幅值随时间按正弦规律变化。：幅值随时间按正弦规律变化。B、FI、U、E空间电角度空间电角度时间电角度时间电角度t3、产生旋转磁动势的条件课后习题、产生旋

28、转磁动势的条件课后习题绕组在空间上不同相不是绕组在空间上不同相不是0或或180 电流在时间上不同相不是电流在时间上不同相不是0或或180 旋转磁动势旋转磁动势圆形旋转磁动势圆形旋转磁动势对称对称某相电流到达正最大值时，三相合成基波磁动势矢量某相电流到达正最大值时，三相合成基波磁动势矢量正波幅与其相轴重合。正波幅与其相轴重合。电流在时间上经过多少电角度，三相合成基波磁动势在空间上就转电流在时间上经过多少电角度，三相合成基波磁动势在空间上就转过一样的电角度。过一样的电角度。),(t)(t第三十四页，共58页。三相异步电动机及其电力拖动三相异步电动机及其电力拖动第四部分第四部分第三十五页，共58页。

29、一、三相异步电动机的工作原理一、三相异步电动机的工作原理空载：空载：mIIIInn0121, 0,负载：负载：转速下降，转差率增大，旋转磁场与转子相对运动加大，转速下降，转差率增大，旋转磁场与转子相对运动加大，I2增大，增大，I1也自动增大。也自动增大。气隙中的旋转磁场由定、转子磁势共同建立，在电源电压不变的情况下，主磁通气隙中的旋转磁场由定、转子磁势共同建立，在电源电压不变的情况下，主磁通根本保持不变。根本保持不变。气隙合成磁场转速同步速：气隙合成磁场转速同步速：pfn1160转子转速：转子转速：n转差率：转差率：111nnnnnS05. 00NS1 1、三相异步电机的磁场、三相异步电机的磁

30、场 额定运行时：额定运行时：主磁通：同时交链定、转子绕组，是非线性磁路，与励磁电抗主磁通：同时交链定、转子绕组，是非线性磁路，与励磁电抗Xm对应；在定、转子绕组中感应主电势，将电磁功率从对应；在定、转子绕组中感应主电势，将电磁功率从定子传递到转子。定子传递到转子。漏磁通：仅交链一边绕组，是线性磁路，与漏电抗漏磁通：仅交链一边绕组，是线性磁路，与漏电抗X1、X 2对应；只起电抗压降作用，不直接参与能量传递。对应；只起电抗压降作用，不直接参与能量传递。第三十六页，共58页。2 2、异步电机的磁动势平衡、异步电机的磁动势平衡mFFF21mIII12)()(121LmmFFFFFLmmIIIII121

31、)(异步电机通过磁动势平衡，将定、转子上没有电气联络的电路联络起来。在电源电压不变的情况异步电机通过磁动势平衡，将定、转子上没有电气联络的电路联络起来。在电源电压不变的情况下，主磁通根本保持不变，假如由于负载变化引起转子电流变化，定子电流中的负载分量立即发下，主磁通根本保持不变，假如由于负载变化引起转子电流变化，定子电流中的负载分量立即发生相应变化，从而自动调节输入功率以满足输出功率的要求。生相应变化，从而自动调节输入功率以满足输出功率的要求。pfn11601F相对定子相对定子(切割切割定子定子相对转子相对转子(切割转切割转子子1Snn nSnpfSpf11260602F相对定子相对定子(切割

32、切割定子定子相对转子相对转子(切割转切割转子子1nnn在空间相对静止在空间相对静止,1F2F通电通电感应感应定子定子转子转子NmwUkfNEU1111144. 4电源电源U1、f 不变不变，主磁通不变。，主磁通不变。第三十七页，共58页。二、三相感应电动机的稳态运行二、三相感应电动机的稳态运行1、额定数据计算、额定数据计算NNNNNIUP111cos3(线电压、线电流线电压、线电流)频率折算等效静止的转子等效静止的转子),(22XSr实际转动的转子实际转动的转子),(22SXr静止的转子静止的转子2FSF21F与与相对静止相对静止绕组折算) 1, 1(eikk2、转子频率折算和绕组折算原那么：

33、保持折算前后转子磁动势、转子频率折算和绕组折算原那么：保持折算前后转子磁动势(大小、相位、转速、转向大小、相位、转速、转向不变不变NNNNIUP1111cos3(线电压、线电流线电压、线电流)额定输入功率额定输入功率:额定输出功率额定输出功率:根本方程组与等效电路与变压器比照根本方程组与等效电路与变压器比照第三十八页，共58页。感应电机与变压器比照感应电机与变压器比照变压器变压器感应电机感应电机主磁场性质主磁场性质交变交变 旋转旋转感应电势和电流的感应电势和电流的频率频率原、副边同频率原、副边同频率( f1 )定子：定子：6011pnf 转子：转子：11260)(60SfSnpnpf1111Z

34、IEULmmIIIII121)(mwmmkNfjZIEE1112144. 41111ZIEU22222LZIZIEULmmIIIII121)(mmmNfjZIEE112144. 4根本方程组根本方程组3、根本方程组与等效电路、根本方程组与等效电路)1()(22222222rSSIZIjXSrIE第三十九页，共58页。变压器变压器感应电机感应电机mrmX1r1X21rSS2r2X1U1I2ImI21EE2U1r1X2r2XmrmXLZ1U1I2ImI21EE2U附加电阻的物理意义附加电阻的物理意义: 三相感应电机的总机械功率三相感应电机的总机械功率PPrSSI)1(322 2等效电路等效电路第四

35、十页，共58页。4、功率与转矩计算、功率与转矩计算 (要求：定量计算，作业要求：定量计算，作业输入电功率输入电功率P1电磁功率电磁功率Pem总机械功率总机械功率Pmec输出机械功率输出机械功率P21cupFep2cupmecpadp1功率平衡方程式功率平衡方程式:emFecuPppP11meccuemPpP22PppPadmecmec三个重要关系三个重要关系: :emcuSPp2emmecPSP)1( 2)1(cumecpSSP)1 ( :1:2SSPpPmeccuemNNNIUP1111cos3额定运行时：额定运行时：NNNNNNIUPP1112cos3admecNmecppPPememcu

36、mecemSPPSpPP)1 (2第四十一页，共58页。2转矩平衡方程式转矩平衡方程式:ZemTTTT0211)1 (emmecmecemPSPPT5、参数计算、参数计算空载试验空载试验短路试验短路试验空载试验输入有功功率空载试验输入有功功率: 主要补偿铁耗主要补偿铁耗+机械损耗机械损耗短路损耗输入有功功率短路损耗输入有功功率: 主要补偿定、转子铜耗主要补偿定、转子铜耗第四十二页，共58页。三、三相异步电动机的电力拖动三、三相异步电动机的电力拖动1、机械特性、机械特性物理表达式物理表达式参数表达式参数表达式实用公式实用公式直线近似公式直线近似公式与哪些参数有关与哪些参数有关固有、人为固有、人为

37、物理意义物理意义表达式表达式曲线曲线固有、人为固有、人为2、起动、起动四个关键点四个关键点定子串对称三相电抗器定子串对称三相电抗器自耦变压器降压自耦变压器降压Y-Y-起动起动ststIT ,计算计算下降倍数下降倍数鼠笼式鼠笼式绕线式转子回路串电阻绕线式转子回路串电阻对起动点求解令对起动点求解令S=1起动电流大起动电流大起动转矩不大起动转矩不大与要求矛盾，为什么？与要求矛盾，为什么？直接起动：直接起动：第四十三页，共58页。机械特性的实用表达式定量计算机械特性的实用表达式定量计算)SSSSTSSSSTTmmNMmmm22)1(2MMNmSS由产品目录查得：由产品目录查得：MNNrnkWPmin)

38、,/(),(NNNNNnPnPT9550260103NMmTT11nnnSNNSSTSSTTmmmm22NMmSS2近似直线公式近似直线公式成对使用成对使用注意：注意：第四十四页，共58页。3、调速、调速调速方法调速方法变频调速变频调速开环调压调速开环调压调速绕线式串电阻调速绕线式串电阻调速定量计算：定量计算：1 1变频调速变频调速f fN时时 , U/f =常数常数平行特性平行特性constnmconstn (恒转矩负载恒转矩负载)2 2调压调速调压调速对于恒转矩负载，调速范围：对于恒转矩负载，调速范围：0SSm通风机负载适用，调速范围宽通风机负载适用，调速范围宽3 3绕线式串电阻调速绕线式

39、串电阻调速22mmSRrSr22SRrSr(恒转矩负载恒转矩负载)原理、机械特性原理、机械特性课件例题课件例题第四十五页，共58页。4、制动四象限运行、制动四象限运行定量计算定量计算停机或反转摩擦性恒转矩负载。计算一定转速下停机时，最初制动转矩与制动电停机或反转摩擦性恒转矩负载。计算一定转速下停机时，最初制动转矩与制动电阻的关系阻的关系; ; 判断停机瞬间不断电系统是否反转。判断停机瞬间不断电系统是否反转。限速位能性恒转矩负载。计算一定负载转矩下，下放速度与制动电阻的关系。限速位能性恒转矩负载。计算一定负载转矩下，下放速度与制动电阻的关系。求解方法：用求解方法：用“实用公式或实用公式或“直线公

40、式，对运行点列方程求解。直线公式，对运行点列方程求解。1 1画机械特性，并标出运行点；画机械特性，并标出运行点；2 2注意注意“+“+、“-“-号，同一转速下，电源反相序时号，同一转速下，电源反相序时3 3SS2反接制动反接制动1S回馈制动回馈制动0S反接、回馈、能耗反接、回馈、能耗制动原理：制动原理：第四十六页，共58页。四、单相异步电动机四、单相异步电动机1、构造特点、构造特点定子：布置两相绕组，空间相位差定子：布置两相绕组，空间相位差90电角电角工作绕组工作绕组起动绕组串移相元件起动绕组串移相元件电流在时间上存在相位差电流在时间上存在相位差2、工作原理、工作原理电阻分相、电容分相、罩极电

41、阻分相、电容分相、罩极3、起动、起动双旋转磁场理论双旋转磁场理论第四十七页，共58页。第五部分第五部分三一样步电动机三一样步电动机第四十八页，共58页。一、三一样步电机的工作原理一、三一样步电机的工作原理)(11nFf)(1恒定fF)(直流fI)(1fIABC)60(1pfnFa相对静止相对静止稳态稳态实现机电能量转换实现机电能量转换互相作用互相作用转子：转子：定子：定子：1 1、三一样步电机的磁场、三一样步电机的磁场 空载空载: :励磁电流励磁电流 If 单独建立单独建立 负载负载: :励磁电流励磁电流 If与与电枢电流电枢电流 I共同建立共同建立fF)44. 4(01100wkfNEEFE

42、2 2、三一样步电机的电枢反响、三一样步电机的电枢反响交轴电枢反响交轴电枢反响 产生电磁转矩产生电磁转矩直轴电枢反响直轴电枢反响 去磁、助磁去磁、助磁 取决于取决于 和和 的夹角的夹角 0EI第四十九页，共58页。二、三一样步电机的稳态运行二、三一样步电机的稳态运行1 1、电压平衡方程式隐极、电压平衡方程式隐极XI jRIEUataXI jRIUE0aRtX0EU发电）I(aRXEU发电机：发电机：电动机：电动机：taXI jRIEU0电动）I(发电）I(电动）I(发电机：发电机：电动机：电动机：XI jRIUEaaafaaFkFkFk1afFFF( (折算成励磁磁动势折算成励磁磁动势) )X

43、XXat空载特性空载特性不饱和不饱和饱和饱和E第五十页，共58页。1 1、电压平衡方程式凸极、电压平衡方程式凸极发电机：发电机：电动机：电动机：发电机：发电机：电动机：电动机：qqddaXI jXI jRIUE0qqddaXI jXI jRIEU0不饱和不饱和XI jXI jRIUEaqqadXI jXI jRIEUaqqad饱和饱和adadfadfdFkFFFF空载特性空载特性dE第五十一页，共58页。2、时空矢量图以发电机为例、时空矢量图以发电机为例F1fF0EUIaRIaXI jaEEXI jEiaFaFii1fF：d轴轴0E：q轴轴功率因数角功率因数角:)(IU内功率因数角内功率因数角:)(IEi功率角功角功率角功角:)(0UE内功率角内功角内功率角内功角:)(1FFfiiUE,iUE,第五十二页，共58页。3