电机学上复习

1、1）磁路和电路的有关定律：）磁路和电路的有关定律： 全电流定律，电磁感应定律，全电流定律，电磁感应定律， 欧姆定律，基尔霍夫欧姆定律，基尔霍夫1，2定律等定律等全电流定律全电流定律电磁感应定律电磁感应定律 IlHddtdiLdtdNdtde当所有磁通匝链全部匝数时， 当为线性电感时（即非铁磁材料线圈时）， 磁链来表示线圈中感应的总磁通：磁链来表示线圈中感应的总磁通：N Li 磁路中产生的磁链磁路中产生的磁链 与线圈电流与线圈电流i成正比：成正比：3）铁磁材料及其特点）铁磁材料及其特点2）磁化的过程和基本磁化曲线）磁化的过程和基本磁化曲线当铁磁材料的磁滞回线较窄时，可用当铁磁材料的磁滞回线较窄时

2、，可用它的平均磁化曲线，即基本磁化曲线它的平均磁化曲线，即基本磁化曲线进行计算，进行计算，故通常所讲的铁磁材料的故通常所讲的铁磁材料的磁化曲线是指基本磁化曲线磁化曲线是指基本磁化曲线。铁磁材料可分为硬磁材料和软磁材料。铁磁材料可分为硬磁材料和软磁材料。软磁材料软磁材料回线窄,剩磁和矫顽小.如:硅钢片,铸铁,铸钢等，多用于做电机。硬磁材料硬磁材料回线宽,剩磁和矫顽大.如:铝,镍,钴等.做永久磁铁主要特点：导磁性能好（磁阻小） u电力拖动系统由电动机、传动机构、生产机械、电力拖动系统由电动机、传动机构、生产机械、控制设备等组成，它的运行状态与电动机机械特控制设备等组成，它的运行状态与电动机机械特性

3、及负载特性有关。性及负载特性有关。u电动机的典型负载分：电动机的典型负载分：位能性和反抗性恒转矩负位能性和反抗性恒转矩负载、恒功率负载以及通风机类负载载、恒功率负载以及通风机类负载。u电力拖动系统运动方程式电力拖动系统运动方程式dtdnGDTTL3752（2-1）GD2：飞轮矩，是一个整体，不是：飞轮矩，是一个整体，不是G与与D2 的乘积，的乘积，T：电磁转矩，：电磁转矩， TL：负载转矩：负载转矩（T-TL）称为动转矩，（也称为惯性转矩）称为动转矩，（也称为惯性转矩Tg）1、必要条件：、必要条件：电动机的机械特性与负载的转矩特性有交点，即存在：LTT 2、充分条件、充分条件：在交点处满足于：

4、dndTdndTL即：在交点的转速以上存在：LTT 或者说电动机机械特性的硬度大于负载特性的硬度在交点的转速以下存在：LTT 电力拖动系统稳定运行的充分必要条件电力拖动系统稳定运行的充分必要条件1.了解直流电机主要结构，注意换向器和电刷的作了解直流电机主要结构，注意换向器和电刷的作用；用；2.熟悉直流发电机和电动机基本工作原理，熟悉电熟悉直流发电机和电动机基本工作原理，熟悉电枢反应，理解感应电势和电磁转矩这两个机电能量枢反应，理解感应电势和电磁转矩这两个机电能量转换要素的物理意义，掌握求解它们的计算方法；转换要素的物理意义，掌握求解它们的计算方法；3.掌握直流电机的运行原理，电势、转矩平衡方程

5、掌握直流电机的运行原理，电势、转矩平衡方程式，以及不同励磁方式的直流电机的工作特性；式，以及不同励磁方式的直流电机的工作特性；4.了解直流电机的换向。了解直流电机的换向。本章教学基本要求本章教学基本要求3.1 直流电机的工作原理3.1 直流电机的工作原理3.2.2直流电机的额定数据4.直流电动机的额定功率轴上输出的机械功率5.直流发电机的额定功率电机出线端输出的电功率NNNIUP NNNNIUP6.直流电动机的额定转矩轴上输出的额定转矩NNNNNNNnPnPPT55. 960223.3 直流电机的空载磁场1.他励他励 2.自励自励 1).并励并励2).串励串励3).复励复励3.3 负载时直流电

6、机的磁场2.2.电枢反应电枢反应由于装配或换相的需要等由于装配或换相的需要等原因，有时电刷会偏离几原因，有时电刷会偏离几何中性线。当电刷位于几何中性线。当电刷位于几何中性线时，电枢电流只何中性线时，电枢电流只产生交轴磁通势，而电刷产生交轴磁通势，而电刷偏离几何中性线时，产生偏离几何中性线时，产生的电枢磁通势分解为两个的电枢磁通势分解为两个部分：部分：交轴磁通势交轴磁通势和和直轴直轴磁通势磁通势1. 1.电枢磁通势电枢磁通势3.3 负载时直流电机的磁场3.4 直流电机的电枢绕组u电枢绕组是直流电机的核心部分根据电机的工作状况，直流电机可以吸收或发出电磁功率，也可以输出或输入机械功率。可见，在能量

7、转换的过程中，电枢绕组起着重要的作用。 u直流电机电枢绕组的基本形式： 1)单叠绕组 2)单波绕组 实际电机中，为使元件端接部分能平整地排列，一般采用双层绕组单叠绕组、单波绕组的共同特点单叠绕组、单波绕组的共同特点:3.4 直流电机的电枢绕组3.5.1 感应电动势nCnlBapNEeaVaa)(60apNCae60lBavlvbekkyaSNN2绕组的全部有效导体数aNa2某条支路串联的导体数3.5.2 电磁转矩aTaaVaICIlBapNT)(2eeaaTCCapNapNC55. 92606026023.6.1 直流发电机稳态运行时的基本方程式aaaRIUEnCEeaaTICT01TTT01

8、TTT3.6.2 直流发电机功率关系01pPPMFemppTp00CuaaaaaaMpPRIUIIEP22pPppppPpPPsFemCuaM2201pPpPpPPP2111213.6.2 直流发电机功率关系3.6.3 他励发电机的运行特性1 空载特性空载特性 2 外特性外特性aaeaaaRInCRIEU3.6.3 他励发电机的运行特性3 调整特性调整特性aaNeNRInCU4 效率特性效率特性CufCuasmFeCufCuasmFepppppPppppp213.6.4 并励发电机的自励与外特性1并励直流发电机的自励并励直流发电机的自励crcrtgRsfffsffRrIIRrIUtg0000)

9、(3.7.1 直流电动机稳态运行时的基本方程式aaaRIEUnCEeaaTICT02TTT02TTT02pPPMFemppTp00CuaaaaaaMpPRIUIIEP12pPppppPpPPCuasFemCuaM221pPpPpPPP2111213.7.2 直流电动机功率关系3.7.2 直流电动机功率关系3.7.3 直流电动机的工作特性1.转速特性aNaaaNNICeRnICeRCeUn02.转矩特性aNTICT3.效率特性3.8 直流电动机的机械特性TnTCeCRCeUCeIRUnTaNaaN022TaCeCR3.8.1 固有机械特性TCeCRCeUnNTaNN2000Tnn3.8.1 固有

10、机械特性saNaeaIRUInCEn00NNTnn03.8.2 人为机械特性TCeCRRCeUnNTpaNN23.8.2 人为机械特性TCeCRCeUnTaN24321UUUU3.8.2 人为机械特性TCeCRCeUnTaN2小结小结小结小结小结小结小结小结当当Ia = IN时，若时，若 = N ，则，则T = 常数常数，此时，此时，P = (TN/9550)n ，当转速上升时，输出功率也上升。，当转速上升时，输出功率也上升。因而他励直流电动机因而他励直流电动机电枢回路串电阻调速电枢回路串电阻调速和和降低电源电压降低电源电压调速调速属于恒转矩调速方式。属于恒转矩调速方式。当当Ia = IN 时

11、，若时，若减小，则转速上升，同时转矩减小，保持减小，则转速上升，同时转矩减小，保持P=常数。他励直流电动机常数。他励直流电动机改变磁通调速改变磁通调速就属于恒功率调速方就属于恒功率调速方式。式。aNNaaaCRIURIER)5 . 25 . 1 (maxaNNaaaNCRIURIEUR)5 . 25 . 1 (2maxTnTLTb0反接制动-TL位能负载反抗负载制动到0不断电回馈制动反向电动稳定运行点TnTLTb0位能负载反抗负载制动到0停车能耗制动稳定运行点R Ra a+ +R Rc cRan,TTGL实际方向TTCCRRnCNTeCa2TnTCCRRCUnCNTeCaNeN02TnTCCR

12、RCUnCNTeCaNeN02TnTCCRCUnTeaeN02nn02T0n01n1n2TTbLn n0 回馈T反号 制动制动初转矩-Tb-TL降压调速时的回馈制动（最终稳定运行在电动状态）0caaNaRREUI他励电动机四象限机械特性他励电动机四象限机械特性URa+ Rcn= Ce CT Ce 2 TnTTL A n0 -n0 正向正向电动运行电动运行 能耗制动运行能耗制动运行 倒拉反转运行倒拉反转运行 正向回馈制动正向回馈制动能耗制动过程能耗制动过程 反接制动反接制动过程过程反向回馈制动运行反向回馈制动运行-TL B 反向反向电动运行电动运行 mmmjxrz111jxrzmE1=E2-E1

13、I0感性负载时I22U2I2R2I2jX2U1I2-I1jI1X1I1R11NNNNNZZIUIUIIUUIUZ*NNNIUZ22*211*122*211*1；*2*2222222*2*1*1111111*1/；变压器原、副边电压、电流、阻抗的标幺值为：变压器原、副边电压、电流、阻抗的标幺值为：通过测量通过测量:(1)空载电流；空载电流；(2)一、二次电压；一、二次电压；(3)空载功率空载功率计算计算得到的参数为得到的参数为： （1）变比；（）变比；（2）空载电流百分数）空载电流百分数 %；（；（3）铁耗）铁耗 ；（；（4）励磁阻抗）励磁阻抗通过测量通过测量（1）短路电流；（短路电流；（2）短

14、路电压；（）短路电压；（3）短路功率）短路功率计算计算得到的参数为得到的参数为：（1）变压器的短路电压百分数）变压器的短路电压百分数 % ；（；（2）铜损）铜损 ；（；（3）短路阻抗）短路阻抗。短路电压短路电压 负载试验时，当绕组中电流达到额定负载试验时，当绕组中电流达到额定值，加在一次绕组上的短路电压。用一次侧额定电值，加在一次绕组上的短路电压。用一次侧额定电压的百分值表示。压的百分值表示。%100%10017511NCkNNkkUZIUUu短路电压短路电压的标么值的标么值*75117517511*/kNCkNNCkNCkNNkkZZZIUZUZIUUu*kZ其中其中为短路阻抗的标么值为短路

15、阻抗的标么值%100%100121222NNNNUUUUUUU)sincos(sincos2*2*2*12*1kkKKxrxIrIU122222)。%100%20220 UUUU)(22IfU 2 U2I2U20I2N2 Ou 变压器的短路参数中，变压器的短路参数中， rk0，但其绝对值较小；，但其绝对值较小；（2）若负载为阻感性负载，）若负载为阻感性负载，cos2、 sin20， u0，但其绝对值较大；，但其绝对值较大；（3）若负载为容性负载，）若负载为容性负载，cos20、 sin20， u0 都可能存在都可能存在 ；)sincos(sincos2*2*2*12*1kkKKxrxIrIU对

16、变压器电压变化率的说明：对变压器电压变化率的说明：u 决定决定变压器的电压变化率变压器的电压变化率的几个因素：的几个因素：变压器的短路参数（变压器的短路参数（rk和和xk）、变压器的负载系数（）、变压器的负载系数（）及）及负载的功率因数（负载的功率因数（2）。）。12PP铁耗铁耗铜耗铜耗2002221211PppppPppPpPPPCuCuppSppPppppPppPpPPPkNNkNCuCu2022020022212cos111pSpNm020max2cos2141310ppkNppppkNmkNm020axbyczax)1(axczbyax)2(IIIIUIUIUSSSNNNNNN:3:3

17、:3:111111 1 11120202UUkUkUUUU 1 1 2kkkkczzUUzzUIAaBCcXYZABCXYZabcxyzbEabEABABCXYZabcxyz02020UUU 2kkczzUI 20 20 252.015sin2kkkkkkczzUzzUzzUI*52.052.020kkkkzzzzUIc2 .505.0*cIzzkk，取NNNNNIUIUS2211)11 ()(112111ANNNNAaAakSINNNUIUS)11 ()11 (22ANANNNaxaxkSkIUIUSIUSaxMMCaxaxaxSSIUIUIIUIUS11222)(CMaxAaaxAaSSI

18、UIUIUUIUS111111)(1IUSaxC11122.2fE 11144.4fET11144.4YyNfE2cos2sin1yky1111144.4qyyqkkqNfE1111qywkkk2sin2sin1qqqEEkyqqq1y1ykkqN注意：y1=ypmZq2Zp3601111111144. 4qyyqyyqkkqNfkkqEE11111144. 42wqkNfEapEapqNNy21)232(cos221)22(cos221),(111tINtINtfyyy)(cos21AtIicoscoscoscos22141111tFtINfyyyyyINF22141FFtFtFtFfyyyy)cos(21)cos(21coscos1111111)cos()cos(coscos2BABABA)cos(2111tFFycoscos2214coscos),(11111111tkpNItFtfwyNapqN1 yNapqN21 11112214wkpNIF34cos232cos2cos2tIitIitIiCBA)cos()cos(2311111111tFtFffffCBA111112242323WkpNIFFpfpfn