试卷-电机学ii概念II主要

《电机学II》的主要概念、直流电机电枢绕组中流动的是交流电流。但其励磁绕组中流的是直流电 （过复励、欠复励直流电机的反电势表达式为E=CEn，其中：CE=pZa/(60a=)为总导体数 为转子每分钟的转速 为每极磁通量直流电机的电磁转矩表达式为Tem=CT，其中CT=pZa/(2a=) 电动势常数CE和转矩常数CT之间相差一个常系数，即CT＝60/(2×CE；当电动势公式中的转速以机械弧度/s为单位时，两个常数变成相同的。直流电机的并联支路数总是成对的，即有偶数个支 成一个无头的闭合回路。 无头的闭合回路。 串励直流电动机的机械特性很软在直流电机中，第一节距y1等于上元件边与下元件边之间相差的槽数；第二节距等于相串联的两个元件中，第二个元件的上元件边与第一个元件的下元件边之间相差的槽数；合成节距y等于相串联的两元件的上元件边之间相差的槽数；换向器节距等于合成节距。在直流电机中，虚槽数等于元件数，等于换向片直流电机的物理中性线是指电枢表面磁场为零的位置。几何中性线，从电刷放置（即电刷不移位时所放的位置在直流电机中，当电刷位于几何中性线上时，电枢反应是交磁性（在直流电机中，移动电刷，使之偏离几何中心线，将出现直轴电枢反应。往物理（导体数直流电机的电枢铁芯采用薄硅钢片材料，而主极铁芯则常采用厚直流发电机的额定功率关系为：PN＝UNIN；直流电动机的额定功率关系＝UNINηN电刷放置在磁极中心处的换向片上，就等效于放在电枢表面的几何中线处（在直流电机中，单叠绕组的并联支路对数等于极对数；单波绕组的并联支路数恒等于1电磁功率又称转换功在并励直流电动机中，电网输入的总功率，扣除励磁铜耗、电枢总铜耗，剩余的描述直流发电机外特性的参数是电压调直流发电机的调整特性是指：在转速不变的情况下，负载电流变了，如何维持端并励发电机要建立起空载（1）电机磁路（2）（3）励磁回路的电阻必须足够小直流电动机的理想空载转速等于U/(CE小型直流电动机采用直接起动；三点起动器起动属于电枢串电阻起动；直动机也可以采用降压起动。直流电动机的转速表达式为：n RaC C CCΦ2 E直流电动机的调速方法有：调压调速，电枢串电阻调速，调节励磁电流（磁通调速。前两个为枢控，后一个为场直流电动机调速时，工作点在不同的人工机械特性之间移直流电动机的电磁制动方法有：能耗制动，回馈制动，反接制动。反接制动分：电压反接制动（正转反接，电动势反接制动（正接反转，代表性的例子是吊车下放重物，即倒拉制动。并列、他励直流电动机在运行中改变励磁方向属于正转反接，这时，电流方向虽未变（但增大了，但是磁场的方向变反了。正在运行的并励直流电动机，其励磁绕组不可以开串励直流电动机不可以电机稳态三相不对称运行的分析方法是对称分量对称分量法的基础：叠加原理。应用的前提：电路为线性电对称分量法将不对称三相物理量分解为：正序、负序、移到三相互差120°，再三相相加，从而使需要的序分量成为单相的3倍，不需要的则三相抵消。零序分量的求法：不对称的三相量直接相加，再除以3。正序分量的求法：将B相的量前移120°、C相反移120°，三相正序达到同相，相加再除以3。负序分量的求法：将B相的量后移120°、C相前移120°，三相负序达到同相，相加再再除以3。对称分量法的优点：正序电流在正序电路中产生正序压降，负序电流在负序电路变压器的正、负序电路相同，但是负序电路的一次侧没有外加电压，是短路变压器的零序电路结构跟电路的联结组别有关。从T型等效电路的角度来看，星形流到外部；三角形连接的一侧，出线端是短路的Y,ynZm0Zk2连接到负载上的。Zm0的大小会受磁路结构的影响：组式变压器的Zm0大，心式变压器Y,yn变压器带单相负载会引起中点漂移：带负载的一相相电压降低，另外两相相电压升高。Y,yn连接的组式变压器的中点漂移严重，不宜带单相负载。YN,d连接的变压器，其零序阻抗近似等于短路阻Y,yn变压器带单相负载时，二次侧的三序电流相等，等于单相负载电流的1/3Y,yn变压器带单相负载时，归算到二次侧的三个序电路可以顺着序电流的方向，电流为单相电流的1/3，负载阻抗为单相负载阻抗的3感应电机负序的转差率为2-s，接近于2。因此，负序阻抗很小，一点点负序电压三相感应电机一相（A相）断线运行时，正序电流等于负序电流的相反数，等3负载电1/；正序电压减去负序电压，正好等于剩余的两相之间的线电压31/3。因此，可以顺着电流的实际流向，将正、负序电路串联起来，构成一个新的等效电路，电所加的电压为线电压、所流的电流为负载电流（电压、电流3同时放大了倍3三相感应电机BC两相短接（碰）在一起运行时，正序电压等于负序电压、所加线电压的1/3同步电机稳态短路时，负序电抗X＝(Xd”+Xq”)/2（有阻尼绕组时，或(Xd’+Xq’)/2（无阻尼绕组时；正序电抗X+=Xd同步电机的负序等效电路相当于一个转差率为2的感应电机的等效电单相同步发电机的转子上要安装强力阻尼绕组，以削弱负序磁同步发电机（B、C）两相对接稳态短路时，正序电流等于负序电流的相反数，等于短路电流的1/3；零序电流等于0；正序电压等于负序电压。因此，可以将正、负序电路对接，得到一个等效电路，其中的电源就是正序励磁感应的电动势。同步发电机三种稳态短路电流有效值的关系近似 : : 3&0 3&0 X X

X

X

XX X3&0X

3&0X

&0X

3 3电机动态分析中，使用3电机中，常见的坐标变dq0变换、对称分量法变换abc相绕组轴线abc是在定子上固定不动的坐标系；dq0系是旋转坐标系，d轴与a相轴线之间的夹角＝t，dq轴的旋转电角速度。《电机学》dq0坐标系，是q轴超前d轴90°dq0abc的变换是正变换，是真正的投影变i Ai

cos120o sin120o1iooiqC cos120sinooiq

0 abc到dq0的变换是逆变换，也跟投影变换类

cos120o i sin120osin120oiq 3 B 1 1 1 稳态分析中的零序分量、动态分析中的01/3，0abc坐标系中，三相同步电机的定子电感矩阵是一个具有时变电感系数的×3对称矩阵Ls

MM

M

MACMM

其中的各个电感系数都是一个平均值 LCC角度2×q的三角函数。当变换到dq0坐标系之后，就变成了一个常系数的对角矩L

1LC

0

，即在dq0坐标系中，d、q、0轴的电感是解耦的 L0轴之间不存在互感，尤其是0轴是一个孤立的系abc坐标系中，三相同步电机的定子电压、磁链方uA uBd

0iA 0iB B

MCBiA MAf i B BCB Bf 通过dq0变换，abc坐标系中的三相同步电机的时变系数的电压微分方程，变了常系数的派克方

udpdq& R u

a R a 其中，d、 轴电压方程中都有一个变压器电动势项、一个运动电动势项在dq0轴坐标系中，电磁功率（转换功率）和电磁转矩是由交、直轴电流与另一P3ii&3pi i 2TPΩ

pi i m外，还会叠加（mm），（定子短路且无阻尼绕组时）Td，即直轴瞬态时间常数。无阻尼绕组时，在同步发电机三相忽然短路的初瞬间，可以认为通过励磁绕组的主磁通、漏磁通均未因电枢反应的突然出现而发生改变，而是电枢反应磁通的路的直轴同步电抗（无阻尼绕组时）称作直轴瞬态电抗Xd’。流分量（在特殊情况下，可能有某相的周期性电流分量初值为零。为了满足电流不突变的条件，定子绕组中需要有个衰减的直流分量来平衡，其初值与交流分量的初值相反，其衰减的时间常数为（转子绕组短路且转子旋转时）时间常数Ta在同步电机忽然三相短路时，定子的非周期电流（直流）分量会在转子励磁绕组（周期性的）分量；二次谐波分量。这与三相同步发电机稳态短路时定子绕组中有一系列奇次谐波电流不同！有阻尼绕组时，在同步发电机忽然短路的瞬间，阻尼绕组具有抵御电枢反应磁通穿过的作用，使得电枢反应磁通需要依次经隙、阻尼绕组的漏磁路、励磁绕轴同步电抗称作直轴超瞬态电抗Xd”。阻尼绕组的存在，导致直轴超瞬态Xd”<直轴瞬态Xd’，因而导致同步发的周期性电流分量（I”I’）。它的衰减时间常数为直轴超瞬态时间常数Td”，即定阻尼绕组具有作用，它的存在得同步发电机忽然短路时，励磁绕非。其中，非周期分量的瞬间时间常数为Td”，周期分量则由定子非周期性短路电流引起，时间常数为电枢的时间常数Ta。a相绕组轴线与d轴垂直，则t=0时刻该相中的磁通at=0为零、eat=0)最大、a~t=0为零，所以at=0。相反，对a相绕组最不利的短路条件是：短路瞬间，a相绕组轴线与d轴重合或相反，则t=0时刻该相中的磁通at=0)为最大、ea(t=0)最零、|ia~(t=0)|为最大，所以|ia=(t=0)|为最大，在经过180°之后，交流电流将变为反向峰值，与直流分量叠加，造成最大短路电引起变压器过电流的主要原因有：空载接入电网、二次侧忽然短态电流比稳态时的励磁电流大很多倍，可高达正常励磁电流的80~100倍，或额定电流的4~6倍。大型变压器入网时往往在一次侧串电阻，来减少电流冲变压器忽然短路时，最不利的情况下，不考虑衰减的话，最大短路电流可达态短路电流的2倍。考虑衰减的话，最大短路电流的峰值，可达正常短路电流1.2~1.8倍，额定电流的20-30单相变压器空载投网，最不利的时刻是在电网电压为零的时刻投网。同样，单相变压器空载时突然短路，最不利的情况也是在电网电压为零的时刻短路。这是因为，无论投网还是短路，变压器都等效于一个RL电路，其中L较大、R较小，因此电路中的电流（及磁通）与电压（及电动势）的相位差约为90°。t=0时，若电压为零，则电流和磁通的交流分量绝对值为最大，为了不突变（电流、磁通的连续性要求，应有一个反向的直流分量，从而导致180°交流分量与直流分量叠加，产生最大电流（这类似三相同步发电机的忽然短路情况。变压器中，忽然短路电流会在变压器绕组上产生很大的电磁力，这个电磁力是电变压器的低压绕组靠铁心，高压绕组靠外，两者的负载电流方向是相反的。轴向变压器的过电压分：操作过电压、大气雷击在变压器上产生的大气过电压分为三个阶（1）（2）（3）的稳定阶段，电容、电感不起作用，有电阻和电流决定绕组的电位：中点不接地时，绕组为等电位；中点接地时，绕组电位从中点的零为首端的最高电位，按线变压器过电压保护措（1）（2