2011年高考理综答案[全国卷

1、2.2 常用的基本定律与定则常用的基本定律与定则2.2.1 电机磁场的描述电机磁场的描述电流电流 磁场磁场用磁场线描述用磁场线描述磁通磁通:S 与磁场线垂直的某面积与磁场线垂直的某面积（m m2 ) )SB =（T） 通过磁场中某一面积的磁场线的总数。通过磁场中某一面积的磁场线的总数。单位：单位：Wb。 (1) 磁感应强度磁感应强度 B B：矢量。：矢量。其数值其数值 B 表示磁场的强弱，表示磁场的强弱，其方向表示磁场的方向。其方向表示磁场的方向。在均匀磁场中：在均匀磁场中： 磁通密度磁通密度H ：矢量。矢量。0= 4107 H / mBH=方向与方向与B 的方向相同。的方向相同。单位：单位：

2、A/m。 磁导率磁导率： 真空中的磁导率真空中的磁导率:(2) 磁场强度磁场强度 HH 的大小：的大小：只与产生该磁场的电流大小成正只与产生该磁场的电流大小成正比，与介质的性质无关。比，与介质的性质无关。B 的大小：的大小：不仅与产生该磁场的电流大小有关，不仅与产生该磁场的电流大小有关，还与介质的性质有关。还与介质的性质有关。（H / m）HB铁磁材料的磁性能铁磁材料的磁性能 1.1.高导磁性高导磁性2.3 铁磁材料的特性铁磁材料的特性高导磁性、磁饱和性、磁滞性、非线性高导磁性、磁饱和性、磁滞性、非线性铁磁物质的磁化铁磁物质的磁化 铁磁材料在外磁场中铁磁材料在外磁场中 呈现很强的磁性，此呈现很

3、强的磁性，此现象称为现象称为铁磁物质的磁化铁磁物质的磁化。 0 0 铸钢：铸钢： 10000 硅钢片：硅钢片： (6000 7000)0当外磁场（或励磁电流）增大到一定值时，磁性材当外磁场（或励磁电流）增大到一定值时，磁性材料的全部磁畴的磁场方向都转向与磁场的方向一致，料的全部磁畴的磁场方向都转向与磁场的方向一致，磁化磁场的磁化磁场的磁感应强度磁感应强度B BJ J达到饱和值达到饱和值。 2.2.磁饱和特性磁饱和特性注注B BH H图0.2 铁磁材料的磁化曲线a ab bc cd d)(HfB)(HfFeHB0当有磁性物质存在时当有磁性物质存在时B与与H不成比例，不成比例， 与与I也不成比例也

4、不成比例。3.3.磁滞特性磁滞特性 磁感应强度滞后于磁场强度变化的性质称磁性物磁感应强度滞后于磁场强度变化的性质称磁性物质的磁滞性。质的磁滞性。磁滞回线磁滞回线: :呈现磁滞现象的呈现磁滞现象的B-HB-H闭合回线闭合回线.BH0HmBr剩磁剩磁HC矫顽矫顽力力HmBrHC图图0.3 铁磁材料的磁滞回线铁磁材料的磁滞回线BHO基本磁化曲线基本磁化曲线一、一、 直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理E+NS电刷电刷换向片换向片直流电源直流电源电刷电刷换向器换向器线圈线圈IaIaAB12abcd电枢线圈电枢线圈注意：注意：换向片和线圈固定联接，线圈无论怎样转换向片和线圈固定联接，线圈无论怎样转动

5、，总是上半边的电流向里，下半边的电流向外。动，总是上半边的电流向里，下半边的电流向外。电刷压在换向片上。电刷压在换向片上。由左手定则，通电线圈在磁场的作用下，由左手定则，通电线圈在磁场的作用下，使线圈逆时针旋转。使线圈逆时针旋转。FFE+NS电刷电刷换向片换向片IaIaAB12abdc用右手定则判用右手定则判感应电动势感应电动势e的方向的方向电枢绕组电枢绕组电阻电阻RaaaRIEU输出电压输出电压eeNSAB12二、二、 直流发电机直流发电机的工作原理的工作原理abcdaIFF+-直流电动机的各种主要部件图 他励电机：他励电机：励磁绕组与电枢绕组的电源分开。励磁绕组与电枢绕组的电源分开。并励电

6、机：并励电机：励磁绕组与电枢绕组并联到同一电源上。励磁绕组与电枢绕组并联到同一电源上。串励电机：串励电机：励磁绕组与电枢绕组串联接到同一电源励磁绕组与电枢绕组串联接到同一电源上。上。复励电机：复励电机：励磁绕组与电枢绕组的联接有串有并，接在励磁绕组与电枢绕组的联接有串有并，接在 同一电源上。同一电源上。M并励并励UIfM串励串励UM复励复励U直流电机的励磁方式直流电机的励磁方式M他励他励UfIfIaU3.3 直流电机的磁场和基本方程式直流电机的磁场和基本方程式avaeaNE2nCnapNe60avNTT aIapN2aTIC U=Ea+-IaRamecPCuapCufpFepTIEPaaMUI

7、P 13.6.2 3.6.2 并励直流电动机的工作特性并励直流电动机的工作特性NUU fNfIIaIfn aNaNNICeRCeUnaIfNfII直流电动机的工作特性，是指在直流电动机的工作特性，是指在U=UN，时时, , 转速转速n n、电磁转矩、电磁转矩T T和效率和效率 随电枢电流随电枢电流 而变化的关系。而变化的关系。1 1 转速特性转速特性条件：条件：2 2 转矩特性转矩特性aIfaIfT 3 3 效率特性效率特性思考：并励直流电动机的励磁绕思考：并励直流电动机的励磁绕组可否允许开路运行？为什么？组可否允许开路运行？为什么？3.6.3 3.6.3 串励直流电动机的工作特性串励直流电动

8、机的工作特性faII 特点：特点：)af(I)f(Ina1. 1. 转速特性转速特性当当I Ia a较小时，较小时，afIK aeaeICRCUn可得可得根据根据eaaefeaafeCRICUKCRIKCUn 思考：串励直流电动机可否允许空载运思考：串励直流电动机可否允许空载运行？为什么？行？为什么？UIf+_IaMEaRaRf3.8.3 3.8.3 并励直流发电机的自励过程并励直流发电机的自励过程 和自励条件和自励条件自励过程：自励过程： 并励发电机建立电压的过程。并励发电机建立电压的过程。定义：定义：自励条件：满足建压的条件。自励条件：满足建压的条件。1、自励过程：、自励过程：U)(foI

9、fU fI1234foIA由以上分析可知并励发电机的自励条件：由以上分析可知并励发电机的自励条件：1 1）电机必须有剩磁。）电机必须有剩磁。 2 2）励磁绕组的接线与电枢旋转方向必须正确）励磁绕组的接线与电枢旋转方向必须正确配合，以使励磁电流产生的磁场方向与剩磁配合，以使励磁电流产生的磁场方向与剩磁方向一致。方向一致。3 3）励磁回路的电阻应小于与电机运行转速下）励磁回路的电阻应小于与电机运行转速下相对应的临界电阻。相对应的临界电阻。2 2、自励条件：、自励条件：对于旋转运动，方程式为对于旋转运动，方程式为 dtdJTTLgGDmrJ422又因为又因为惯性转矩（或惯性转矩（或称加速转矩）称加速

10、转矩）602 n所以所以dtdnGDTTL3752式中式中 GDGD2 2飞轮转矩飞轮转矩 NmNm2 2二、运动方程式二、运动方程式对于直线运动，方程式为对于直线运动，方程式为 dtdvmFFZ式中式中 F F拖动力拖动力 F FZ Z阻力阻力 惯性力惯性力 m m的单位为的单位为kgkg dtdvm电动机的工作状态可由运动方程式判断电动机的工作状态可由运动方程式判断 （1） 当当 T=TT=TL L ， 0dtdn电力拖动系统稳定运行电力拖动系统稳定运行（2） 当当 TTTTL L ， 0dtdn电力拖动系统加速运行电力拖动系统加速运行 （3） 当当 TTT - 90 - 90o o时时时

11、轴AE0.CE0.BE0.AI.CI.BI.d轴q轴 A轴A AX XZ ZB BCYFfNS+90+900 0FaFa(1) 0 90o时(负载为感性) FaFad，与Ff1反向，去磁性质Faq，与Ff1正交，交磁性质IadIa qI(2) 90o 0o时(负载为容性) FaFad，与Ff1同向，助磁性质Faq，与Ff1正交，交磁性质a qIadII当当角为不同值的电枢反应角为不同值的电枢反应 位置位置夹角夹角记作记作电枢反电枢反应性质应性质对电机的影响对电机的影响负载性质负载性质n(f)n(f)U U=0=00 0q q轴轴+90+900 0交轴交轴波形波形畸变畸变下降下降不变不变R R=

12、90=900 0d d轴轴+90+900 0直、去直、去削弱削弱不变不变下降下降L L=-90=-900 0d d轴轴+90+900 0直、助直、助增强增强不变不变上升上升C C0 00 090900 0d d、q q轴轴+90+900 0交、直去交、直去削弱削弱下降下降下降下降 R R、L L-90-900 0000 0d d、q q轴轴+90+900 0交、直助交、直助增强增强下降下降上升上升R R、C CaFafFFaFaqFadFadFaqFadFadFaqFdF 采用发电机惯例，以输出电流作为电枢电流的正方向时，采用发电机惯例，以输出电流作为电枢电流的正方向时，电枢的电压方程为电枢的

13、电压方程为 UjXRIEEaa)(0IFEaaaaaXI jE因因可可aX-电枢反应电抗电枢反应电抗saaaXI jRIUXI jXI jRIUE0称为隐极同步电机的同步电抗，不计称为隐极同步电机的同步电抗，不计饱和时，是一个常值。饱和时，是一个常值。Xs=Xa+XXs=Xa+X 不考虑磁饱和时不考虑磁饱和时同步发电机负载运行时物理量的关系：同步发电机负载运行时物理量的关系：二、凸极同步发电机的电压方程和相量图二、凸极同步发电机的电压方程和相量图fIfF0 0 E EadE ad adFaF Iaq aqE aqF E XI jaddXXXaqqXXX-交轴同步电抗交轴同步电抗qqddaaqq

14、addaaqqaddaXI jXI jRIUXXI jXXI jRIUXI jXI jXI jRIUE)()(0-直轴同步电抗直轴同步电抗0 qI 0 Ed dj j0 UdI qdXI j IaRI ddXI j 返回凸极同步发电机的向量图凸极同步发电机的向量图QE)(0qddQXXI jEEqaqddqqddaQXI jRIUXXI jXI jXI jRIUE)()(aqIRUIXUjjcossinarctan0引入虚拟电动势引入虚拟电动势 ，使使确定内功率因数角确定内功率因数角 0Y可得可得对应的相量图如对应的相量图如图图所示所示由此得凸极同步发电机的等效电路，如由此得凸极同步发电机的等

15、效电路，如图图所示所示0 0 EQE qI )(qddXXI j qXI j aRI dI Ij j0 返回角的确定角的确定7.8.1 7.8.1 投入并联的条件和方法投入并联的条件和方法(1) (1) 波形相同波形相同(2) (2) 频率相同频率相同(3) (3) 幅值相同幅值相同(4) (4) 相位相同相位相同(5) (5) 相序相同相序相同1. 1. 并联条件并联条件发电机端电压与电网电压满足以下条件：发电机端电压与电网电压满足以下条件：整步过程：整步过程：为了将发电机投入并联运行所进行为了将发电机投入并联运行所进行的调节和操作过程。的调节和操作过程。准确整步法：准确整步法：将发电机调到

16、完全符合投入并联将发电机调到完全符合投入并联条件，然后投入电网。条件，然后投入电网。自整步法：自整步法：先验证发电机相序，拖到同步转速先验证发电机相序，拖到同步转速，然后直接加入电网。，然后直接加入电网。准确同步法直接接法准确同步法直接接法接线图向量图电机各端与电网同相端对应，三灯泡同时亮、暗，当灯泡亮、暗频率很低并且灯泡变暗的瞬间为合闸的最佳时机。2.2.并联方法并联方法接线图向量图准确同步法交叉接法准确同步法交叉接法一相灯泡同端连接，另外两组交叉连接，三组灯泡依次亮、暗一相灯泡同端连接，另外两组交叉连接，三组灯泡依次亮、暗，当三组灯泡亮度旋转速度很慢且第一组灯泡变暗的瞬间为合，当三组灯泡亮

17、度旋转速度很慢且第一组灯泡变暗的瞬间为合闸的最佳时机。闸的最佳时机。7.9.2 7.9.2 同步发电机的功角特性同步发电机的功角特性功角特性功角特性：当：当E E0 0和和U U保持不变时，发电机发出的电磁功保持不变时，发电机发出的电磁功率和功率角之间的关系率和功率角之间的关系)(dfPM忽略定子电阻时，忽略定子电阻时，)sinsincos(cosddYY mUI)cos(cos2djYmUImUIPPM)sincos(dddqIImUsinqqUIX0(cos )ddEUIX)sincos(dddqMIImUP由凸极机向量图，有由凸极机向量图，有dd2sin)11(2sin20dqdMXXU

18、mXUEmP代入上式，得功角特性表达式代入上式，得功角特性表达式基本电磁功率基本电磁功率附加电磁功率附加电磁功率静态稳定的条件静态稳定的条件 0ddedP0ddedP静态稳定极限点：静态稳定极限点： 其对应的功率称为静态稳定极限功率其对应的功率称为静态稳定极限功率 当电网或原动机偶然发生微小扰动时，若在扰动消失后发电机能自行回复到原运行状态稳定运行，则称发电机是静态稳定的；反之，就是不稳定的。整步功率系数slP2 工作方式工作方式 步进电动机的工作方式可分为：步进电动机的工作方式可分为：三相单三拍、三相三相单三拍、三相单双六拍、三相双三拍等。单双六拍、三相双三拍等。“三相三相”：定子有三相绕组；定子有三相绕组；“单单”：同时只让一相绕组通电；同时只让一相绕组通电；“双双”：同时有两相绕组通电；同时有两相绕组通电；“拍拍”：定子绕组改变一次通电方式；定子绕组改变一次通电方式；“三拍三拍”：通电三次完成一个循环。通电三次完成一个循环。（3）工作过程）工作过程转子，使转子的位置力图使通电相磁路的磁阻转子，使转子的位置力图使通电相磁路的磁阻最小，使转、定子的齿对齐停止转动。最小，使转、定子的齿对齐停止转动。A 相通电，相通电，A 方向的磁通