2012电机与拖动复习

电机与拖动

电机与拖动复习题型及分数填空题16×1′=16′多选择题13×2′=26′简答题2个共13′计算题4个共45′全电流定律磁路欧姆定律电磁力定律电磁感应定律磁路中的基尔霍夫定律1.

常用的磁路的物理量和基本定律第1章磁路磁通Φ磁密B磁场强度H左手定则右手定则右手螺旋定则2、铁心损耗1).磁滞损耗

铁磁材料在交变的磁场中反复磁化，磁畴间相互摩擦，产生损耗，这种损耗称为磁滞损耗。2).涡流损耗

铁芯是有阻值的，当磁通交变时，铁芯中就会感应交变的电势，在导电的铁芯中产生环流，称为涡流，涡流产生的损耗称为涡流损耗。3、磁化特性曲线将未经磁化的铁磁材料进行磁化，磁场强度H由零增大时，磁通密度B随之增大，所得的B=ƒ（H）曲线。1）起始磁化曲线2）磁滞回线对铁磁材料进行周期性磁化。3）基本磁化曲线对统一铁磁材料选择不同的磁场强度反复磁化，得到一系列的磁滞回线。连接顶点。最常使用。第2章变压器1、变压器工作的基本原理：（1）电压等级的变换（2）电流等级的变换空载时成立满载时，接近满载时成立（3）变阻抗（4）变相位|Ze

|

=

k2|

ZL|忽略Z1,Z2,I02、变压器的额定值①额定电压U1n和U2n（V,KV）“U1n”：正常运行时原边接到电源的额定电压值；“U2n”：原绕组接U1n，副绕组开路时的电压；注意：对于三相变压器指线电压。②额定电流I1n和I2n（A）：负载运行时原边电流的两个分量③额定容量Sn（VA，KVA）3、变压器负载时的情况变压器负载运行时的电磁关系稳态时的基本方程式：副边各物理量的折算值（归算值）折算后的方程式（已没有变比k）T形等效电路ZL'＋U1－I1R1jX1

E1

=E2'I0

－U2'

＋jX2'

R2'I2'R0jX0变压器的等值电路及相量图ZL'＋U1－I1＝－I2'RSjXS

－U2'

＋感性负载容性负载阻性负载U2'I2'

电感性负载2E1=E2'R2'I2'jX2'I2'－E1I0－I2'I1R1I1jX1I11U1

电阻性负载U2'I2'E1=E2'R2'I2'jX2'I2'I0－I2'U1－E1R1I1jX1I11I1

电容性负载U2'I2'E1=E2'R2'I2'jX2'I2'I0－I2'U12－E1I1R1I1jX1I11或4变压器的参数测定（1）、空载试验（低压侧）Z1,Z2,Z0|Z0|=U1I0R0=P0I02X0=√|Z0|2－R02U2U1k=若要将|Z0|、R0和X0折算至高压侧，则

折算至高压侧的参数=k2

×折算至低压侧的参数（2）、短路试验（高压侧）

|ZS|=USI1

RS=PSI12XS=√|

ZS

|

2－RS2折算至75℃时的RS值：5变压器的运行特性

——外特性、效率特性。电压调整率（电压变化率）：VR=(RS

cos2+XS

sin2)

×100%I1U1N效率SN2

SN2＋P0＋

2PS×100%

max=时钟表示法：把原边绕组的线电动势相量作为时钟的长针，且固定指向12的位置，

对应的副边绕组的线电动势相量作为时钟的短针，其所指的钟点数就是变压器联结组的标号。6、三相变压器绕组的联结组原、副绕组对应的线电动势之间的相位关系7三相变压器的并联运行理想并联运行的条件1.

电压比相等2.

联结组相同3.短路阻抗标么值相等。并联运行的变压器根据什么分配负载？第3章异步电机的基本理论一、圆形旋转磁场1.磁场的产生

三相(多相)对称电流

→三相(多相)对称绕组→圆形旋转磁场。

单相交流电流

→单相绕组→脉振磁场。取决于三相电流的相序2.旋转磁场的旋转方向结论：任意调换两根电源进线，则旋转磁场反转。3.旋转磁场的极对数p4.旋转磁场的转速—同步速n0与三相定子绕组接线方式有关二、工作原理转子转速亦可由转差率求得转差率s思考题说明三相异步电动机在何种情况下其转差率为下列数值:

(1)s=1;(2)0<s<1;(3)s=0;(4)s<0。

※交流绕组线圈节距y

线圈两圈边之间的距离（槽数）。当y=时，称为整距绕组；当y＜时，称为短距绕组。空间电角度的概念：※绕组因数kw

=

kp

ks

kp=sin90°y——分布系数三、异步电机的电磁关系1、定、转子回路电动势平衡方程式E1=4.44kw1

N1f1Φm

U1

=－E1+Z1I1E2s=

4.44kw2N2f2Φm

E2s=Z2sI2s

kp=sin90°y2三相异步电动机的磁通势平衡方程式单相电流通过单相绕组产生脉振磁通势和脉振磁场

脉振磁场：轴线不变，大小和方向随时间交变

脉振磁通势：空间位置固定，幅值随时间按正弦规律变化，其脉振频率就是通入线圈中电流的频率。

1）、脉振磁通势2）、旋转磁通势三个在时间、空间上都相差1200电角度的单相绕组的脉振磁动势的合成在三相对称分布的绕组中，通入三相对称的交流电流时，所产生的合成基波磁动势是一个沿空间按正弦规律分布、波幅恒定的旋转磁动势，磁场的极数与绕组的极数相同。（1）转向磁动势（磁场）的转向决定于电流的相序，总是从电流的超前相转到滞后相。（2）转速同步转速n0=60f1/p（3）瞬时位置哪一相电流达到最大值，合成基波磁场的正波幅一定位于该相绕组的轴线处。旋转磁场幅值在电流最大相的线圈轴线三相基波合成磁通势的特性：基波幅值Fm不变，为各相脉振磁动势幅值的3/2倍。推论：

m相对称绕组通以m相对称电流时，所形成的m相合成磁通势，也是圆形旋转磁通势，其幅值为各相脉振磁通势幅值的m/2，其转速仍为同步转速。（4）幅值Fm=Fpm=m20.9mkw

N

I2p四.等效电路及其简化－

E1=E2'＋＋U1－I1R1jX1jX2'

R2'I2'1－sR2'sR0jX0I0－

E1=E2'＋＋U1－I1R1jX1jX2'

R2'I2'1－sR2'sR0jX0I0频率相等：频率折算大小相等：绕组折算U1=－E1+(R1+jX1)

I1基本方程式（绕组折算、频率折算后）E1=E2'

I1+I2'

=I0+jX2'

)

I2'0=E2'

－(R2'sE1=－Z0I01、三相异步电动机的功率P1=3U1I1cos1五、三相异步电动机的功率和转矩=3U1LI1Lcos1PCu1=m1R1I12=3R1I12PFe=m1R0I02=3R0I02R2's=m1I2'2Pe=P1－PCu1－PFePe=m2E2I2cos2=m1E2'

I2'cos2=m1R2'I2'

2+m1R2'I2'

21－ssPm=Pe－PCu21－ss

Pm=m1R2'I2'2=(1－s

)PeP2=Pm－P0=Pe－PCu2－P0=P1－PCu1－PFe－PCu2－Pme

－PadP1PCu1+PFePePCu2P0P2Pm2、三相异步电动机的转矩Pm=P2＋P0T

=T2＋T0÷Ω1.电磁转矩TT

=PmPmn

=9.55

=60Pm2nT

=Pe0

=60Pe2n0Pen0

=9.552.空载转矩T0T0

=P0

=60P02nP0n

=9.553.输出转矩T2T2

=P2

=60P22nP2n

=9.55二、单机运行的异步发电机第3章异步电机的基本理论M3~QZL

单机运行的异步发电机

自励的条件(1)转子铁心要有剩磁。(2)定子绕组必须并联电容。CCCΦr

Φ

IC

E

并联电容后的相量图

自励的条件(3)必须有足够的电容。4.1三相异步电动机的机械特性4.2

电力拖动系统的稳定运行4.3三相异步电动机的起动4.4三相异步电动机的调速4.5三相异步电动机的制动第4章异步电机的电力拖动4.1三相异步电动机的机械特性4.2

电力拖动系统的稳定运行4.3三相异步电动机的起动4.4三相异步电动机的调速4.5三相异步电动机的制动由公式可知（1）电磁转矩参数表达式1.T与定子每相绕组电压成正比。U1T2.当电源电压U1一定时，T是

s的函数。3.R2

的大小对

T有影响。绕线式异步电动机可外接电阻来改变转子电阻R2

，从而改变转距。4.1、三相异步电动机的机械特性［］=±－1s

sM

TMT(

)2TMT解上述方程，可得

|s

|<|sM|时取负号,|s

|>|sM|时取正号。

当T=TN

时，则=ssM(MT

±

MT2－1)T=+2TM

sMs

ssM额定工作时（2）.电磁转矩的实用公式及其应用如何使用实用公式?额定工作时T=+2TM

sMs

ssMTM=MT

TN若忽略T0，则（3）、固有特性n0TnOTNnNTsTMnMsNMSS=0S=1SMa.额定状态（N点）b.

临界状态（M

点）αMT=TMTNc.堵转状态（S

点）（4）.人为特性a.降低定子电压时的人为特性SM与U1无关

T

正比于

U12UTmTstT2TOb.增加转子电阻时的人为特性sM

正比于

R2，TM与R2

无关。nTOTMR2'R2"R2'<R2"f1＜fNn0'f1n0TnOfNTM(2)f1＞fN

，U1=UNn0∝f1，sM∝1f1TM∝1f12f1＞fNn0'f1n0TnOfNc.改变定子频率时的人为特性=常数U1f1

n0∝f1

,sM∝1f1TM

不变。

(1)f1＜fN1.Y－YY变极2n0TnOYYYn0d.改变磁极对数时的人为特性2.△－YY变极2n0TnOYYn0

(1)(必要条件)电动机的机械特性与负载的转矩特性必须有交点(2)（充分条件）在交点T=TL处满足电力拖动系统稳定运行的充分必要条件是：即：n不变，T=TL4.2电力拖动系统的稳定运行三种典型负载类型：起动的要求电流；转矩

鼠笼式异步电动机的起动直接起动降压起动定子回路串电抗起动Y-△起动自耦变压器起动软启动器起动

改善起动性能的（高起动转矩的）笼型电机深槽型双笼型绕线式异步电动机的起动转子回路串电阻或频敏变阻器起动4.3三相异步电动机的起动4.4三相异步电动机的调速一、电动机的调速指标1.调速范围2.调速方向——nN为基速3.调速的平滑性——平滑系数4.调速的稳定性——静差率5.调速的经济性6.调速时的允许负载1.改变磁极对数p2.改变转差率s

3.改变电源频率f1(变频调速)二、绕线型和笼型异步电动机的调速方法：——

有级调速。无级调速。其中，改变转差率的调速方法涉及：改变定子电压的调压调速；绕线式异步电动机的转子串电阻调速；绕线式异步电动机的串级调速。4.5三相异步电动机的制动能耗制动反接制动回馈制动V1V2W2W1U1U2NS1三相同步电动机的工作原理+Uf－If转子转速同步60f1pn=n0=旋转Fam和Φa

电枢三相交流电流励磁机励磁F0m和Φ0相互作用Tn转速恒等于同步速

60f=np。第5、6章同步电动机

同步电动机中的磁通势电枢旋转磁通势Fam转子旋转磁通势F0m气隙旋转磁通势Fm

NSSNnn0

电枢反应——Fam

对Fm

的影响。F用交流电流作励磁电流？定转子磁极对数必须相同？n可否不等于n02三相同步电机的基本结构1）.定子（电枢）由硅钢片叠成。对称三相绕组。(1)定子铁心：(2)定子绕组：(3)机座和端盖等。钢板焊接而成，有足够的强度和钢度。3）.三相同步电动机的分类：隐极式，凸极式阻尼绕组为什么不用硅钢片叠成？2）.转子(1)转子铁心:由整块铸（锻）钢制成。(2)励磁绕组:工作时施加直流励磁。(3)阻尼绕组(4)转轴(5)护环：保护励磁绕组受离心力时不甩出(6)中心环：支持护环，阻止转子绕组轴向移动(7)滑环：引励磁电流经电刷、滑环进入励磁绕组3、三相隐极同步电动机的运行分析U1=－E0＋(R1＋j

X＋j

Xa

)

I1U1=－E0＋(R1＋jXs

)

I1※

Xs=X＋Xa

——同步电抗。一般：R1＜＜

Xs，忽略R1，则U1=－E0＋j

XsI12）.等效电路R1jXs+U1－I1－

+E01）.基本方程式3）.相量图U1=－E0＋(R1＋jXs

)

I1U1(a)电感性I1R1I1jXsI1－E0Ψ——功率因数角。Ψ——内功率因数角。已知：－E0滞后于－E1θ角，U1=－E1＋(R1＋j

X)

I1θ因此－E0滞后于

U1θ。≈－E1（忽略R1和X）(b)电阻性U1I1－E0jXsI1R1I1θ=Ψ(c)电容性U1I1R1I1jXsI1－E0θΨ

=±Ψ4、隐极同步电动机的功角特性和矩角特性OPe

/

Tθ

90o

PeM(TM)※当θ=90o时:

Pe

=PeM

，T

=TMPe

=3sinθ

U1E0XsT

=3sinθ

U1E0XsΩ5、凸极同步电动机的运行分析

由相量图求得

Ψ=±θ

由简化相量图还可以求得tanΨ

=U1sin±XqI1U1cos※电感性时取“－”，电容性时取“＋”。Xd=E0－U1cosθIdXq=U1sinθ

Iq－EQjXq

Iq－E0U1I1jXqI1IdIqjXd

IdΨθ对应的练习题：5.3.35、凸极同步电动机的功角特性和矩角特性Pe3U1E0Xd

=sin1Xq＋

(

－

)

sin23U1221Xd3U1E0XdΩ

T

=sin1Xq+(

－

)

sin23U122Ω1XdOPe

/

Tθ

90o

PeM(TM)Pe'Pe"注意：凸极和隐极式同步电动机在没有励磁电流时的不同表现。U1f1=常数以隐极同步电动机为例，有下面的关系U1E0XsTM=3E0=4.44kw1N1

f1Φ0∞

f1Xs=Xa＋X=2

f1(La＋L)=2

f1Ls∞

f11.

f1＜fN

时，要保持260=n260=60f1p=2

f1p6、他控式变频调速∞

f12.

f1＞fN

时，要保持U1=UNP7三相同步电动机功率因数的调节

同步电动机的主要优点

调节If

→

调节cos→－90o＜＜90o(纯电容性)(纯电感性)(1)正常励磁当If=If0时，I1与U1同相，

=1,电机呈电阻性。(2)欠励磁

当If

＜If0时，I1(I1'

)滞后于U1，电机呈电感性。If

→

，感性程度。(3)过励磁当If

＞If0时，电机呈电容性，

If

→||

，容性程度

。第7章直流电机的基本理论1、直流电机的工作原理直流电机的可逆原理

一台直流电机原则上既可以作为电动机运行，也可以作为发电机运行，只是外界条件不同而已。NS1）、直流电动机的工作原理NS＋U－＋U－电刷线圈边切割磁感线会产生什么？换向片iiffeeeeii1800电刷和换向片的作用是什么？TabcdABdcbaAB将外部直流电转换成内部的交流电(逆变)，以保持转矩方向不变。反电动势NS2）、直流发电机的工作原理NS－E＋－E＋载流导体在磁场中会产生什么？电刷和换向片的作用是什么？ee-+iiiff1800ee-+iiiabcdABdcbaAB将内部的交流电转换成外部直流电(整流)制动性质的电磁转矩2、直流电机的铭牌数据额定条件下电机所能提供的功率指电刷间输出的额定电功率发电机指轴上输出的机械功率电动机发电机：是指输出额定电压；电动机：是指输入额定电压。在额定工况下，电机出线端的平均电压在额定电压下，运行于额定功率时对应的电流在额定电压、额定电流下，运行于额定功率时对应的转速.对应于额定电压、额定电流、额定转速及额定功率时的励磁电流电机铭牌上还标有其它数据，如励磁电压、出厂日期、出厂编号等。直流电机工作中，主磁极产生主磁极磁动势，电枢电流产生电枢磁动势。电枢磁动势对主极磁动势的影响称为电枢反应。3直流电机的电枢反应①总磁场被扭歪了对于直流电动机来说，磁场的物理中心线逆着电枢旋转方向偏离几何中心线移动一定的角度②总磁通减小，4直流电机的电磁转矩和电动势T=CTΦIaCT转矩常数：CT=2pN

E=CEΦn

CE

电动势常数：CE=4pN60CT

=

9.55CE发电机电动机电压平衡方程式转距平