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第六章三相异步电动机
的电力拖动本章主要研究三相异步电动机的机械特性及在各种运转状态下机械特性的计算。
6.1三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性是指在定子电压、频率和参数固定的条件下,电磁转矩T与转速n(或转差率
s)之间的函数关系。一、机械特性的物理表达式该式虽不显含转差率s,但式中的Φm、I2,及φ2都是s的函数。可以定性地分析出机械特性曲线的大致形状。1.I2与s的关系:s较小时,I2
与s成正比地增加;
s较大时,I2
增加逐步减慢,最后基本保持不变。2.cosφ2与s的关系:
s=0,cosφ2=1;随着n
的逐步下降,s
增加,cosφ2
将逐步下降。n13.合成曲线:两条曲线相乘,并乘以常数CTΦm(实际上Φm随S增大而降低,见教材),即得n=f(T)
的曲线,称为异步电动机的机械特性。n1机械特性的物理表达式,反映了不同转速时T与Φm
及转子电流的有功分量I2cosφ2
间的关系;在物理上,这三个量的方向遵循左手定则。二、机械特性的参数表达式采用参数表达式可直接建立异步电动机工作时转矩和转速关系,并进行定量分析。由异步电动机的近似等效电路:代入电磁转矩公式中,即得机械特性的参数表达式:三、固有机械特性1.固有机械特性曲线:由机械特性的表达式,可作出相应的特性曲线。根据条件的不同,特性曲线又可以分为固有机械特性曲线和人为特性曲线。固有机械特性:异步电动机在电压、频率均为额定值不变,定、转子回路不串入任何阻抗时的机械特性。如图:可以看出异步电动机固有机械特性不是一条直线,它具有以下特点:(1)在0≤S≤1,即0
≤
n≤n1的范围内,特性在第Ⅰ象限,电磁转矩T和转速n都为正,从正方向规定判断,T与n同方向,如图所示。电动机工作在这范围内是电动状态。这也是我们分析的重点;(2)在s<0范围内,n>n1,特性在第Ⅱ象限,电磁转矩为负值,是制动性转矩,电磁功率也是负值,是发电状态,如图左上部所示,机械特性在S<0和s>0两个范围内近似对称;(3)在s>1范围内,n<0,特性在第Ⅳ象限,T>0,也是一种制动状态,如图右下部所示。B点为额定运行点,其电磁转矩与转速均为额定值。A点n=n1,T=0,为理想空载运行点。C点是电磁转矩最大点D点n=0,转矩为TS,是起动点(见图)。2.最大电磁转矩:
正、负最大电磁转矩可以从参数表达式求得,令
得到最大电磁转矩:最大转矩对应的转差率称为临界转差率
一般情况下,值不超过的5%,可以忽略。这样一来,有:
也就是说,异步发电机状态和电动机状态的最大电磁转矩绝对值可近似认为相等,临界转差率相等,机械特性具有对称性。过载倍数:最大电磁转矩与额定电磁转矩的比值,又称过载能力,用λm表示:一般三相异步电动机λm=1.6~2.2,起重、冶金用的异步电动机λm=2.2~2.8。
3.起动转矩:
满足n=0,s=1的电磁转矩,将s=1代入,得到起动转矩为:从式中看出,Tst与电压平方成正比,而且转子电阻越大,起动转矩越大;漏电抗越大,起动转矩越小。
起动转矩倍数:起动转矩与额定转矩的比值称为起动转矩倍数,用
KT
表示:
电动机起动时,只有Tst大于负载转矩才可顺利起动。4.稳定运行问题:机械特性上看,当0<s<sm
机械特性下斜,拖动恒转矩负载和泵类负载运行时均能稳定运行;当sm<s<1,机械特性上翘,拖动恒转矩负载不能稳定运行;拖动泵类负载时,满足
T=TL处dT/dn<
dTL/dn的条件,即可以稳定运行;但是由于这时候转速低,转差率大,转子电动势E2s=sE2
比正常运行时大很多,造成转子电流、定子电流均很大,不能长期运行。
因此三相异步电动机长期稳定运行的范围为0<s<sm。四、人为机械特性改变一些参数所得机械特性曲线更满足用户的需要,即为人为机械特性曲线。1.降低定子端电压的人为机械特性:保持其参数都不变,只改变定子电压的大小时的机械特性。由于电机的磁路在额定电压下已近饱和,故不宜再升高电压。只讨论降低定子端电压时的人为机械特性。
最大转矩Tm
及起动转矩
Tst
与U12成正比地降低;sm
与U1的降低无关。异步电动机降低U1时的人为机械特性n1降低定子端电压对电动机的影响过载能力下降;负载电流上升;从机械特性物理表达式进行分析,因为电网电压下降,电动机气隙磁通下降,所以在电动机带一定负载转矩情况下,转子电流增加。2.转子回路串三相对称电阻的人为机械特性:绕线式三相异步电动机通过滑环,将三相对称电阻串入转子回路,而后三相再短路。最大转矩Tm不变;sm
随串联电阻增大而增加。转子串联对称电阻时的人为机械特性n1转子回路串联对称电阻的用途:(1)绕线转子异步电动机的起动;(2)调速。
从图看出,转子回路稍串入一些电阻,可以增大起动转矩,串的电阻合适时但是若串入转子回路的电阻再增加,则sm>1因此,转子回路串电阻增大起动转矩并非是电阻越大越好,而是有一个限度,如图所示;除了上面两种方法,还可以改变定子电源频率,这种方法我们异步电动机调速方法中介绍。
3.定子电路串联对称电抗、对称电阻的人为机械特性最大转矩Tm
随串联电抗增大而减小;sm
随串联电抗增大而减小。用途:用于笼型异步电动机的降压起动,以限制电动机的起动电流
定子电路串联对称电抗、电阻时的人为机械特性n1n14.转子电路接入并联阻抗
n1起动初期:因为转子频率相当大,感抗较大,转子电流的大部分将流过电阻Rst
,所以起动转矩相当大,相当于转子电路串大电阻;转子加速:转子频率逐步降低,转子频率将变得很小,Xst
之值很小,所以相当于电动机转子串联很小对称电阻时的机械特性;几乎恒定的转矩:适当的参数配合,可使电动机在整个加速过程中产生几乎恒定的转矩。电抗器参数选取:
五、机械特性的实用表达式实际应用时,三相异步电机的参数不易得到,为了便于工程计算,可将参数表达式变换成能根据电机产品目录中给出的数据进行计算的形式。已知:代入上式,于是上式变为:由于,有:其中sm大约在0.1~0.2范围内,上式中,显然在任何s值时,都有而q<<2可忽略,这样上式可简化为这就是三相异步电动机机械特性的实用公式。实用公式的使用:
从实用公式看出,必须先知道最大转矩及临界转差率才能计算。而额定输出转矩可以通过额定功率和额定转速计算,在实际应用中,忽略空载转矩,近似认为。过载能力λm可从产品目录中查到,故便可确定。下面再推导一下临界转差率的计算公式。若用额定工作点的和,将其代入上式此式使用时,额定工作点的数据是已知的。
若使用实用公式时,不知道额定工作点数据,更多的情况是在人为机械特性上运行(机械特性照样可以用实用公式计算),但该特性上没有额定运行点,这时可用如下公式:异步电动机的电磁转矩实用公式很简单,使用起来也较方便,应该记住。同时,最大转矩对应的转差率sm
的公式也应记住。当三相异步电动机在额定负载范围内运行时,它的转差率小于额定转差率(SN=0.01~0.05)。这就是说忽略S/Sm
,实用表达式变成为:经过以上简化,使三相异步电动机的机械特性呈线性变化关系,使用起来更为方便。但是,上式只能用于转差率在SN
≥S>0的范围内。6.2笼型异步电动机的起动异步电动机的作用就是拖动负载工作,它的起动、制动和调速问题是我们关心的重点。一、概述1.起动定义:电动机接到电源上,从静止状态到稳定运行状态的过程;2.起动电流:n=0,S=1时的电流。起动电流倍数:4.Ist大的原因:此时处于短路。5.
Tst不大的原因:1)Φm减少;在额定电压起动三相异步电动机,最初起动瞬间主磁通约减少到额定值的一半;2)cosφ2减小。3.起动转矩:6.起动要求:起动电流尽量小,以减小对电网的冲击;起动转矩尽量大,以缩短起动时间;起动设备简单,可靠。二、笼型异步电动机的起动1.直接起动:优点:设备简单,操作方便;缺点:起动电流大,须足够大的电源;适用条件:小容量电动机带轻载的情况起动。**如何判断是否能起动:①起动电流;②起动转矩;二者必须同时满足。
一般地说,容量在7.5kw以下的小容量鼠笼式异步电动机都可直接起动;异步电动机的功率大于7.5KW时,满足下条件也可直接起动:
KI=I1st/I1N<0.25[3+(电源总容量/起动电动机容量)]
起动电流:起动转矩:从上面两个表达式我们可以看出:降低起动电流的方法有:①降低电源电压;②加大定子边电抗或电阻;③加大转子边电阻或电抗。加大起动转矩的方法只有适当加大转子电阻,但不能过份,否则起动转矩反而可能减小。2.笼型异步电动机的降压起动如果电源容量不够大,可采用降压起动。即起动时,降低加在电动机定子绕组电压,起动时电压小于额定电压,待电动机转速上升到一定数值后,再使电动机承受额定电压,可限制起动电流。*适用:容量大于20kW并带轻载的情况。(一)、定子串接电阻或电抗起动定子串电阻起动电路定子串电抗起动电路定子串电阻或电抗起动的方法特点:起动平稳、运行可靠、方法简单;降压后,起动转矩Tst
与电压的平方成正比例地降低;只能用于空载和轻载;起动电流Ist
与电压成正比例地降低。
式中:k为电动机端电压之比,且k>1。
定子回路串电阻起动,属于降压起动,可以降低起动电流。但由于外串的电阻上有较大的有功功率损耗,特别对中型、大型异步电动机更不经济。(二)、定子绕组Y—D起动Y—D切换起动方法适用于:定子绕组运行时接成三角形,且每相绕组有两个引出端的三相异步电动机;笼型异步电动机分别为星形和三角形接法时起动时有关参数的比较如下:
星形接法三角形接法定子线电压U1U1定子相电压57.7%U1U1定子相电流57.7%IstIst从电网吸收线电流57.7%Ist173%Ist起动转矩33.3%TstTst定子绕组Y-D
切换起动电路(三)、自耦变压器降压起动
自耦变压器由变压器原理知:
Ux/U1=N2/N1设起动时:电压电流U1IstUxIx则有:Ix/Ist=(Ux/U1)=N2/N1(由Ist表达式,Ist正比与U)而利用变压器原理可以得到:
I1/Ix=(Ux/U1)=N2/N1
(即电流的比等于匝数比的反比);由此可得:
I1/Ist=(N2/N1)2
或I1=Ist(N2/N1)2
定子串自耦变压器起动电路
利用自耦变压器前利用自耦变压器后定子起动电压U1(N2/N1)U1定子起动电流Ist(N2/N1)Ist从电网吸收电流Ist(N2/N1)2Ist起动转矩Tst(N2/N1)2Tst利用自耦变压器后电动机起动时有关参数的比较如下:采用自耦变压器起动时
Ist
与
Tst
以同样规律变化;自耦变压器若采用不同抽头(40%,68%和80%)便可满足不同的起动要求;自耦变压器体积大,价格高,不能带重负载起动。自耦变压器降压起动在较大容量鼠笼异步电动机上广泛应用。以上几种笼型异步电动机降压起动方法,主要目的都是减小Ist,但同时又都程度不同地降低了Tst
,因此只适合空载或轻载起动;对于重载起动,尤其要求起动过程很快的情况下,则需要Tst较大的异步电动机;由Tst表达式知,加大Tst的方法是增大转子电阻!对于绕线式异步电动机,则可在转子回路内串电阻。对于鼠笼式异步电动机,只有设法加大鼠笼本身的电阻值,这类电动机有高转差率笼型异步电动机、双笼异步电动机和深槽式笼型异步电动机。3.具有高起动转矩的笼型异步电动机(一)、高转差率笼型异步电动机高转差率笼型异步电动机,转子导条由高电阻系数的铝合金铸成,并具有较小的截面,因此转子电阻大;SN=0.07--0.13;KT=2.4--2.7;KI=4.5--5.5;机械特性软。(二)、双笼异步电动机双笼型异步电动机电机结构(1).结构定子:与普通鼠笼电动机一样;转子:有两套鼠笼。上层笼:ρ大,黄铜或青铜,截面小,∴r2上大————起动笼;下层笼:ρ小,紫铜,截面大,∴r2下小——工作笼;漏磁通分布情况:由于缝隙的存在,Φσ下>Φσ上,即x2下>x2上。
(2).运行原理起动时:s=1,f2最大,转子漏抗x2大,电流分布取决于x2,∵x2下>x2上,∴转子电流集中于上笼(趋肤效应)——起动笼起主要作用,又∵r2上大→cosφ2↑→Tst↑,同时限制了起动电流;正常运行:sN=0.01~0.06很小→f2很小→x2很小→电流分布取决于r2,∵r2下小→电流分布在下笼,此时漏抗x2小,cosφ2↑→T↑。双笼型异步电动机机械特性T1—上笼;T2—下笼;T-合成(3).优缺点优点:较大的Tst
和较小Ist;缺点:漏抗较大,其功率因数、最大转矩和过载能力较普通的笼型电动机小。
(三)、深槽笼型异步电动机深槽笼型异步电动机的槽型窄而深,处于槽底等效线匝的漏电抗大于处于槽口等效线匝的漏电抗;起动时,由于异步电动机转子电路频率较高,电流大部分集中在槽口部分的导体(集肤效应),转子的等效电阻大;起动结束以后,异步电动机转子电路频率较低(1-3Hz),集肤效应消失,转子导条电阻变为较小的直流电阻。深槽笼型异步电动机的工作原理与双笼异步电动机基本一致。深槽异步电动机槽内导条电流分布双笼型异步电动机的起动性能比深槽式好,但深槽式结构简单,制造成本低。二者共同的缺点是功率因数和过载能力低。
6.3绕线转子异步电动机的起动一、转子串三相对称电阻分级起动:在转子回路中串入多级对称电阻,起动时,随着转速的升高,逐级切除起动电阻。一般取最大加速转矩T1=(0.7~0.85)Tm,切换转矩T2=(1.1~1.2)TN。
转子:一般均接成Y形,正常三相绕组通过滑环短接,若转子绕组直接短接情况下起动,与笼型电机一样,Ist大,Tst不大。
转子串电阻起动电路原理图
如图所示:优点:只要在转子回路串入适当的电阻,既可减少起动电流,又可增加起动转矩。适用条件:电动机在重载情况下的起动场合。二、转子串频敏变阻器起动
对于单纯为了限制起动电流、增大起动转矩的绕线式异步电动机,可以采用转子串频敏变阻器起动。频敏变阻器
频敏变阻器等效电路
转子串频敏变阻器起动电路原理图接触器触点K断开时,电动机转子串入频敏变阻器起动。起动过程结束后,接触器触点K再闭合,切除频敏变阻器,电动机进入正常运行。频敏变阻器每一相的等值电路与变压器空载运行时的等值电路是一致的,忽略绕组漏阻抗时,其励磁阻抗为励磁电阻与励磁电抗串联组成,用表示。但是与一般变压器励磁阻抗不完全相同,主要表现于下:
(1)频率为5OHz的电流通过时,Rm>xm
,其原因是:xm正比与f2,且与铁心饱和程度有关;Rm则主要取决于铁耗,与(Bf2)2成正比。频敏变阻器中磁密取得高,铁心处于饱和状态,励磁电流越大,励磁电抗xm越小。而铁心是厚铁板或厚钢板的、磁滞涡流损耗都很大,频敏变阻器的单位重量铁心中的损耗,与一般变压器相比较要大几百倍,因此Rm较大;(2)随f2的降低,Rm、xm都将减小;绕线式三相异步电动机转子串频敏变阻器起动时,s=1,转子回路中的电流的频率为5OHz。转子回路串入,而Rm>>xm
,因此转子回路主要是串入了电阻。这样,转子回路功率因数大大提高了,既限制了起动电流,又提高了起动转矩;频敏变阻器是铁损耗很大的三相电抗器,在起动过程中,能自动、无级的减小电阻保持转矩近似不变,使起动过程平稳、迅速。结构简单,运行可靠,维护方便,应用广泛。转子串频敏变阻器起动的机械特性Tn0126.4三相异步电动机的各种
运行状态电动状态:异步电动机的电磁转矩和转子的转速同方向;制动状态:电磁转矩和转速的方向相反。根据转矩和转速的不同情况,制动运行状态又可分为:回馈制动、反接制动及能耗制动。一、电动运行状态
前面所分析的各种正常运行状态,(回顾!)电动运行状态二、反接制动1.定子两相反接的反接制动反接制动过程:处于正向电动运行的三相绕线式异步电动机,当改变三相电源的相序时,电动机便进入了反接制动过程。
如图所示:(b)图为拖动反抗性恒转矩负载,反接制动的同时转子回路串入较大电阻时的反接制动机械特性。电动机的运行点从A—B—C
,到C点后,-TL<T<TL,可以准确停车。在反接制动过程中,n1<0,s>1。转子回路总电阻折合值为,机械功率则为:即负载向电动机内输入机械功率。显然负载提供机械功率是靠转动部分减少动能来实现的。从定子到转子的电磁功率为:转子回路铜损耗:即转子回路中消耗了从电源输入的电磁功率及由负载送入的机械功率,数值很大,在转子回路中必须串入较大的外串电阻,以消耗大部分转子回路铜损耗,保护电动机不致由于过热而损坏。反接制动的机械特性图从图可知,如果电动机拖动负载转矩较小的反抗性恒转矩负载运行,或者拖动位能性恒转矩负载运行,这两种情况下,如果进行反接制动停车,那么必须在降速到n=0时切断电动机电源并停车,否则电动机将会反向起动;三相异步电动机反接制动停车比能耗制动停车速度快,但能量损失较大。一些频繁正、反转的生产机械,经常采用反接制动停车接着反向起动,就是为了迅速改变转向,提高生产率。反接制动停车的制动电阻计算,根据所要求的最大制动转矩进行;鼠笼式异步电动机转子回路无法串电阻,因此反接制动不能过于频繁。
P223图6-49分析,例6-4讲解2.转子反向的反接制动
拖动位能性恒转矩负载运行的三相绕线式异步电动机,若在转子回路内串入一定值的电阻,电动机转速可以降低;如果所串的电阻超过某一数值后,电动机还要反转,称之为转子反向的反接制动运行状态;
n1>0,
s>1,其功率关系与定子两相反接制动过程一样,电磁功率>0,机械功率<0。此时负载向电动机送入的机械功率是靠着负载贮存的位能的减少,是位能性负载倒过来拉着电动机反转。P224图6-51分析,例6-5三、回馈制动分为正向回馈制动运行和反向回馈制动运行。1.正向回馈制动运行将一部分机械能转换为电能并回馈回电源。从图上可以看出:在这个降速过程中,电动机运行在第二象限BC这一段机械特性上时,转速n>0,电磁转矩T<0,是个制动运行状态,称之为正向回馈制动过程。整个回馈制动过程中,始终有n>n1。转差率:从三相异步电动机等值电路上看出,电动机总的机械功率为:从定子到转子的电磁功率为:系统减少了动能而向电动机送入机械功率并转换为电功率,扣除了转子损耗后及机械损耗pm,变成了从转子送往定子的电磁功率了。那么主要送到哪里去了呢?为此,先看着转子过功率因数角的情况:根据以上两式,画出正向回馈制动时异步电动机的相量图,如图所示。显然有:这样一来,电动机的输入功率则为:回馈制动过程中,转子边送过来的电磁功率,除了定子绕组铜耗PCu1和铁损耗PFe消耗外,其余的回馈给电源了。这时的三相异步电动机实际上是一台发电机。2.反向回馈制动当三相异步电动机拖动位能性恒转矩负载,电源为负相序(A、C、B)时,电动机运行于第四象限,如图中的B点,电磁转矩T>0,转速n<0,称为反向回馈制动运行。P225图6-52分析起重机高速下放重物(指)时,经常采用反向回馈制动运行方式。若负载大小不变,转子回路串入电阻后,转速绝对值加大,如图中的C点;串入电阻值越大,转速绝对值越高。反向回馈制动运行时,电动机的功率关系与正向回馈制动过程是一样的,电动机是一台发电机,它把从负载位能减少而输入的机械功率转变为电功率,然后回送给电网。从节能的观点看问题,反向回馈制动下放重物比能耗制动下放重物要好。四、能耗制动1.能耗制动基本原理:三相异步电动机处于电动运行状态的转速为n,如果突然切断电动机的三相交流电源,同时把直流电I=
通入它的定子绕组。结果,电源切换后的瞬间,三相异步电动机内形成了一个不旋转的空间固定磁动势,用表示;空间固定不转的磁动势相对于旋转的转子(设n逆时针旋转)来说变成了一个磁动势,旋转方向为顺,转速大小为n。正如三相异步电动机运行于电动状态下一样。
转子与空间磁动势有相对运动,转子绕组则感应电动势,产生电流;进而转子受到电磁转矩T。T的方向与磁动势相对于转子的旋转方向是一样的,即转子受到顺时针方向的电磁转矩T。转子转向为逆时针方向,受到的转矩为顺时针方向,显然T与n反方向,电动机处于制动运行状态,T为制动性的阻转矩。转速n=0时,磁通势与转子相对静止,=0,=0,T=0,减速过程才完全终止。上述制动停车过程中,系统消耗原来贮存的动能,这部分能量主要被电动机转换为电能消耗在转子回路中。因此,上述过程亦称之为能耗制动过程。三相异步电动机能耗制动过程中电磁转矩T的产生,是由于转子与定子磁动势之间有相对运动;至于定子磁动势相对于定子本身是旋转的还是静止的,以及相对转速是多少,都是无关紧要的。因此,分析能耗制动状态下运行的三相异步电动机,可以用三相交流电流产生的旋转磁动势等效替代直流磁动势,在等效替代后,就可以使用电动运行状态时的分析方法与所得结论。等效替代的条件是:(1)保持磁动势幅值不变,即=;(2)保持磁动势与转子之间相对转速(即转差)不变,为2.定子等效电流异步电动机定子通入直流电流产生磁动势,其幅值的大小与定子绕组的接法及通入的方法有关。例如下图所示,其合成磁动势的大小为:把等效为三相交流电流产生的,每相交流电流的有效大小为,则交流磁动势大小为:等效的结果是:
3.转差率与等值电路磁通势与转子相对转速为(-n),的转速即同步转速为,能耗制动转差率用
表示,则为:
转子绕组感应电动势的大小与频率则为:三相异步电动机能耗制动的等值电路如图所示。注意,等值电路中各电量是等效电流I1
产生磁动势
作用的结果,并非指电机运行时的量。有了等值电路,能耗制动的机械特性推导就与正常运行时的固有机械特性完全一样了。4.能耗制动的机械特性能耗制动时,电动机内铁损耗很小,可以将其忽略。这样一来,根据等值电路画出电动机定子电流、励磁电流及转子电流之间的相量关系如图所示。它们之间大小的关系为忽略铁损耗后,则有:另外,还有:整理后得到:根据前一章的分析结果知道,电磁转矩为电磁功率除以同步角速度,即:上式便为能耗制动的机械特性表达式,与电动运行状态时的机械特性方程式是一致的,但是电动运行状态时,是用电源电压U1
来表示,而能耗制动的这个式子,是用等效的定子电流I1来表示。能耗制动时,视I1为已知量。对上式微分,并使dT/dV=0,则得到能耗制动运行时的最大转矩及相应的转差率为:能耗制动时的机械特性能耗制动时的机械特性与定子接三相交流电源运行时的机械特性很相似;改变直流励磁电流的大小,或者改变绕线式异步电动机转子回路每相所串的电阻值R,就都可以调节能耗制动时制动转矩的数值。能耗制动机械特性的实用公式为:6.5三相异步电动机的调速一、概述1.异步电动机特点:结构简单,价格便宜,运行可靠,维护方便。2.转速公式:3.调速方法:①变极调速;②变频调速;③改变转差率S调速。二、异步电动机的变极调速
1.变极调速的原理改变定子的极对数便可改变异步电动机的同步转速:
n1=60f1/p从而改变电动机的转速适用电动机:变极调速一般只适用于鼠笼式电动机调速;改变异步电动机的极对数调速是有级调速。如何改变异步电动机的极对数?(1)改变定子绕组联结方法可以改变定子极对数:如何改变定子极对数(2)常用的两种三相绕组改变联结方法:WW2.变极调速的机械特性(1)异步电动机的容许输出功率为:
P2=ηP1=3ηUxI1cosφ1(2)假定不同极对数情况下电动机的效率和功率因数保持不变,则有:P2
正比于UxI1(3)如果忽略定子损耗,电动机的电磁功率
PM
等于输入功率P1,则电动机转矩为:
T=9550PM/n1
正比于UxI1/n1
正比于pUxI1
。(4)如果在变极过程中施于异步电动机的线电压保持不变,电动机绕组流过额定电流,则由Y联结改为YY连接时的转矩比为:
TY/TYY=UxIN(2p)/Ux(2IN)p=1此调速方法近似为恒转矩,其机械特性如下图:由YY联结改为Y连接时的机械特性n12n1YYY(5)同样,如果在变极过程中施于异步电动机的线电压保持不变,电动机绕组流过额定电流,则由D联结改为YY连接时的功率比为:
PD/PYY=UxIN/0.577Ux(2IN)=0.866使用此调速方法时,容许输出为近似恒功率,其机械特性如下图:由D联结该为YY连接时的机械特性2n1n1DYY三、三相异步电动机的变频调速
变频调速的原理改变供电频率便可改变异步电动机的同步转速
n1=60f1/p从而改变电动机的转速。变频调速的特点:变频调速可以适用于各种交流电动机调速,有较大的调速范围、很好的调速平滑性与足够硬度的机械特性。变频调速应注意的问题变频调速时,希望调速过程中磁通F
保持不变。为什么?
Φ>ΦN
将引起磁路过分饱和;
Φ<ΦN
将使电动机容许输出转矩T
下降。如何使磁通Φ
保持不变?由电动势方程:
U1≈E1=4.44f1N1kw1
Φ
因此,在频率变化时若使E1/f1为定值即可,近似的U1/f1为定值也可。
如何在变频调速时使电动机的过载能力保持不变?由异步电动机的最大转矩公式:可引出最大转矩公式的近似表达式:考虑到:
x1σ+x2σ
'=2πf1(L1+L2')则可以得到:
Tm
≈
C(E1/f1)2
或者当电压比较大时有:
Tm
≈
C(U1/f1)2
额定频率称为基频,变频调速时,可以从基频向上调,也可以从基频向下调。1.从基频向下变频调速三相异步电动机每相电压:降低电源频率时,必须同时降低电源电压。降低电源电压U1
有两种控的制方法。⑴保持E1/f1=常数:这种方法是恒磁通控制方式.上式是保持气隙每极磁通为常数变频调速时的机械特性方程式。下面根据该方程式,具体分析一下最大转矩Tm及相应的转差率sm。最大转矩处dT/ds=0
,对应的转差率为sm,即:式中为转子静止时转子一相绕组漏电感系数折合值,=最大转矩处的转速降落为:改变频率时,若保持E1/f1
=常数,最大转矩Tm=常数,与频率无关,并且最大转矩对应的转速降落相等,也就是不同频率的各条机械特性是平行的,硬度相同。其机械特性如下图所示;这种调速方法机械特性较硬,在一定的静差率要求下,调速范围宽,而且稳定性好。由于频率可以连续调节,因此变频调速为无级调速,平滑性好。另外,电动机在正常负载运行时,转差率s较小,因此转差功率较小,效率较高;
恒磁通变频调速是属于为恒转矩调速方式。即当:I1=I1N
,I2’=I2N’时,T=TN
。⑵保持U1/f1
=常数:最大转矩Tm为:从上式可以看出,当频率降低时,Tm减小,最大转矩不是一个常数。如图:()与f1成正比变化,r1与f1无关。因此在f1接近额定频率时,随着f1的减小,Tm减少得不多,但是,当f1较低时,()比较小,r1相对变大了。这样一来,随着f1的降低,Tm就减小了。显然此时的机械特性上面的机械特性,特别在低频低速的机械特性变坏了;保持U1/f1
=常数降低频率调速近似为恒转矩调速方式。2.从基频向上变频调速
升高电源电压是不允许的,因此升高频率向上调速时,只能保持电压为UN不变,频率越高,磁通Φm越低,是一种降低磁通升速的方法,类似他励直流电动机弱磁升速情况。此时,电动机电磁转矩为:因此,频率越高时,Tm越小,Sm也减小,最大转矩对应的转速降落为根据电磁转矩方程式画出升高电源频率的机械特性,其运行段近似平行,如图所示。电动机的电磁功率为:正常运行时S很小,忽略r1和
x1+
x2,,电磁功率可表示为:运行时若U1=UN不变,则不同频率下S不大,电磁功率近似常数,可近似认为很恒功率调速方式
综上所述,三相异步电动机变频调速具有以下几个特点:①从基频向下调速,为恒转矩调速方式;从基频向上调速,近似为恒功率调速方式;②调速范围大;③转速稳定性好;④运行时损耗小,效率高;⑤频率可以连续调节,变频调速为无级调速。
四、改变定子电压调速
机械特性:转子电阻较小.带风机类负载时
机械特性:转子电阻较大.带恒转矩负载时
闭环系统示意图
闭环机械特性
五、转子电路串电阻调速电路原理图机械特性
根据比例推移,当负载转矩TL=TN时,有:式中s1、s2别是转子串入不同的电阻后的转差率。这种调速方法的调速范围不大;负载小时,调速范围就更小了。由于转子回路电流很大,使电阻的体积笨重,抽头不易,所以调速的平滑性不好,基本上属有级调速。多用于断续工作的生产机械上,在低速运行的时间不长,且要求调速性能不高的场合,如用于桥式起重机。
电磁转矩:当I2=I2N时,T=TN,所以转子回路串电阻属恒转矩调速方法六、串极调速(选讲)1.串极调速的一般原理为何被称为串极调速
?
串极调速适用于绕线转子异步电动机与其他电动机或电子设备串级联接以实现平滑调速。在异步电动机转子电路内引入与电动机转子频率相同的感应电动势Ef
,以调节异步电动机的转速。
引入感应电动势Ef
与E2s(=sE2)同相:
未引入Ef
时,转子电流为:引入Ef
后,转子电流变为:因此转子电流I2
增加,异步电动机转矩T
增加,使电动机转速增加,转差率下降,从而使E2s+Ef
下降,一直加速到新的稳定点,调速过程结束。
引入感应电动势Ef
与E2s(=sE2)
反相:
引入Ef后,转子电流变为:因此转子电流I2
下降,异步电动机转矩
T下降,使电动机转速下降,转差率增加,从而使E2s-Ef
增加,一直减速到新的稳定点,调速过程结束。2.串极调速的机械特性机械特性
n13.晶闸管串极调速的基本原理原理线路图
七、电磁转差离合器调速自学第六章完,谢谢!安全阀基本知识如果压力容器(设备/管线等)压力超过设计压力…1.尽可能避免超压现象堵塞(BLOCKED)火灾(FIRE)热泄放(THERMALRELIEF)如何避免事故的发生?2.使用安全泄压设施爆破片安全阀如何避免事故的发生?01安全阀的作用就是过压保护!一切有过压可能的设施都需要安全阀的保护!这里的压力可以在200KG以上,也可以在1KG以下!设定压力(setpressure)安全阀起跳压力背压(backpressure)安全阀出口压力超压(overpressure)表示安全阀开启后至全开期间入口积聚的压力.几个压力概念弹簧式先导式重力板式先导+重力板典型应用电站锅炉典型应用长输管线典型应用罐区安全阀的主要类型02不同类型安全阀的优缺点结构简单,可靠性高适用范围广价格经济对介质不过分挑剔弹簧式安全阀的优点预漏--由于阀座密封力随介质压力的升高而降低,所以会有预漏现象--在未达到安全阀设定点前,就有少量介质泄出.100%SEATINGFORCE75502505075100%SETPRESSURE弹簧式安全阀的缺点过大的入口压力降会造成阀门的频跳,缩短阀门使用寿命.ChatterDiscGuideDiscHolderNozzle弹簧式安全阀的缺点弹簧式安全阀的缺点=10090807060500102030405010%OVERPRESSURE%BUILT-UPBACKPRESSURE%RATEDCAPACITY普通产品平衡背压能力差.在普通产品基础上加装波纹管,使其平衡背压的能力有所增强.能够使阀芯内件与高温/腐蚀性介质相隔离.平衡波纹管弹簧式安全阀的优点优异的阀座密封性能,阀座密封力随介质操作压力的升高而升高,可使系统在较高运行压力下高效能地工作.ResilientSeatP1P1P2先导式安全阀的优点平衡背压能力优秀有突开型/调节型两种动作特性可远传取压先导式安全阀的优点对介质比较挑剃,不适用于较脏/较粘稠的介质,此类介质会堵塞引压管及导阀内腔.成本较高.先导式安全阀的缺点重力板式产品的优点目前低压储罐呼吸阀/紧急泄放阀的主力产品.结构简单.价格经济.重力板式产品的缺点不可现场调节设定值.阀座密封性差,并有较严重的预漏.受背压影响大.需要很高的超压以达到全开.不适用于深冷/粘稠工况.几个常用规范ASMEsectionI-动力锅炉(FiredVessel)ASMEsectionVIII-非受火容器(UnfiredVessel)API2000-低压安全阀设计(LowpressurePRV)API520-火灾工况计算与选型(FireSizing)API526-阀门尺寸(ValveDimension)API527-阀座密封(SeatTightness)介质状态(气/液/气液双相).气态介质的分子量&Cp/Cv值.液态介质的比重/黏度.安全阀泄放量要求.设定压力.背压.泄放温度安全阀不以连接尺寸作为选型报价依据!如何提供高质量的询价?弹簧安全阀的结构弹簧安全阀起跳曲线弹簧安全阀结构弹簧安全阀结构导压管活塞密封活塞导向不平衡移动副(活塞)导管导阀弹性阀座P1P1P2先导式安全阀结构先导式安全阀的工作原理频跳安全阀的频跳是一种阀门高频反复开启关闭的现象。安全阀频跳时,一般来说密封面只打开其全启高度的几分只一或十几分之一,然后迅速回座并再次起跳。频跳时,阀瓣和喷嘴的密封面不断高频撞击会造成密封面的严重损伤。如果频跳现象进一步加剧还有可能造成阀体内部其他部分甚至系统的损伤。安全阀工作不正常的因素频跳后果1、导向平面由于反复高频磨擦造成表面划伤或局部材料疲劳实效。2、密封面由于高频碰撞造成损伤。3、由于高频振颤造成弹簧实效。4、由频跳所带来的阀门及管道振颤可能会破坏焊接材料和系统上其他设备。5、由于安全阀在频跳时无法达到需要的排放量,系统压力有可能继续升压并超过最大允许工作压力。安全阀工作不正常的因素A、系统压力在通过阀门与系统之间的连接管时压力下降超过3%。当阀门处于关闭状态时,阀门入口处的压力是相对稳定的。阀门入口压力与系统压力相同。当系统压力达到安全阀的起跳压力时,阀门迅速打开并开始泄压。但是由于阀门与系统之间的连接管设计不当,造成连接管内局部压力下降过快超过3%,是阀门入口处压力迅速下降到回座压力而导致阀门关闭。因此安全阀开启后没有达到完全排放,系统压力仍然很高,所以阀门会再次起跳并重复上述过程,既发生频跳。导致频跳的原因导致接管压降高于3%的原因1、阀门与系统间的连接管内径小于阀门入口管内径。2、存在严重的涡流现象。3、连接管过长而且没有作相应的补偿(使用内径较大的管道)。4、连接管过于复杂(拐弯过多甚至在该管上开口用作它途。在一般情况下安全阀入口处不允许安装其他阀门。)导致频跳的原因B、阀门的调节环位置设置不当。安全阀拥有喷嘴环和导向环。这两个环的位置直接影响安全阀的起跳和回座过程。如果喷嘴环的位置过低或导向环的位置过高,则阀门起跳后介质的作用力无法在阀瓣座和调节环所构成的空间内产生足够的托举力使阀门保持排放状态,从而导致阀门迅速回座。但是系统压力仍然保持较高水平,因此回座后阀门会很快再次起跳。导致频跳的原因C、安全阀的额定排量远远大于所需排量。
由于所选的安全阀的喉径面积远远大于所需,安全阀排放时过大的排量导致压力容器内局部压力下降过快,而系统本身的超压状态没有得到缓解,使安全阀不得不再次起跳频跳的原因阀门拒跳:当系统压力达到安全阀的起跳压力时,阀门不起跳的现象。安全阀工作不正常的因素1、阀门整定压力过高。2、阀门内落入大量杂质从而使阀办座和导套间卡死或摩擦力过大。3、弹簧之间夹入杂物使弹簧无法被正常压缩。4、阀门安装不当,使阀门垂直度超过极限范围(正负两度)从而使阀杆组件在起跳过程中受阻。5、排气管道没有被可靠支撑或由于管道受热膨胀移位从而对阀体产生扭转力,导致阀体内机构发生偏心而卡死。安全阀拒跳的原因阀门不回座或回座比过大:安全阀正常起跳后长时间无法回座,阀门保持排放状态的现象。安全阀工作不正常的因素1、阀门上下调整环的位置设置不当。2、排气管道设计不当造成排气不畅,由于排气管道过小、拐弯过多或被堵塞,使排放的蒸汽无法迅速排出而在排气管和阀体内积累,这时背压会作用在阀门内部机构上并产生抑制阀门关闭的趋势。3、阀门内落入大量杂质从而使阀瓣座和导套之间卡死后摩擦力过大。安全阀不回座或回座比过大的因素:4、弹簧之间夹入杂物从而使弹簧被正常压缩后无法恢复。5、由于对阀门排放时的排放反力计算不足,从而在排放时阀体受力扭曲损坏内部零件导致卡死。6、阀杆螺母(位于阀杆顶端)的定位销脱落。在阀门排放时由于振动使该螺母下滑使阀杆组件回落受阻。安全阀不回座或回座比过大的因素:7、由于弹簧压紧螺栓的锁紧螺母松脱,在阀门排放时由于振动时弹簧压紧螺栓松动上滑导致阀门的设定起跳值不断减小。
8、阀门安装不当,使阀门垂直度超过极限范围(正负两度)从而使阀杆组件在回落过程中受阻。
9、阀门的密封面中有杂质,造成阀门无法正常关闭。
10、锁紧螺母没有锁紧,由于管道震动下环向上运动,上平面高于密封面,阀门回座时无法密封安全阀不回座或回座比过大的因素:谢谢观看癌基因与抑癌基因oncogene&tumorsuppressorgene24135基因突变概述.癌基因和抗癌基因的概念.癌基因的分类.癌基因产物的作用.癌基因激活的机理主要内容疾病:
——是人体某一层面或各层面形态和功能(包括其物质基础——代谢)的异常,归根结底是某些特定蛋白质结构或功能的变异,而这些蛋白质又是细胞核中相应基因借助细胞受体和细胞中信号转导分子接收信号后作出应答(表达)的产物。TranscriptionTranslationReplicationDNARNAProtein中心法规Whatisgene?基因:
—是遗传信息的载体
—是一段特定的DNA序列(片段)
—是编码RNA或蛋白质的一段DNA片段
—是由编码序列和调控序列组成的一段DNA片段基因主宰生物体的命运:微效基因的变异——生物体对生存环境的敏感度变化关键关键基因的变异——生物体疾病——死亡所以才有:“人类所有疾病均可视为基因病”之说注:如果外伤如烧伤、骨折等也算疾病的话,外伤应该无法归入基因病的行列。Genopathy问:两个不相干的人,如果他们患得同一疾病,致病基因是否相同?再问:同卵双生的孪生兄弟,他们患病的机会是否一样,命运是否相同?┯┯┯┯
ATGC
TACG
┷┷┷┷┯┯┯┯┯
ATAGC
TATCG
┷┷┷┷┷┯┯┯┯
ATGC
TACG
┷┷┷┷┯┯┯
AGC
TCG
┷┷┷┯┯┯┯
ACGC
TGCG
┷┷┷┷┯┯┯┯
ATGC
TACG
┷┷┷┷增添缺失替换DNA分子(复制)中发生碱基对的______、______
和
,而引起的
的改变。替换增添缺失基因结构基因变异的概念:英语句子中的一个字母的改变,可能导致句子的意思发生怎样的变化?可能导致句子的意思不变、变化不大或完全改变THECATSATONTHEMATTHECATSITONTHEMATTHEHATSATONTHEMATTHECATONTHEMAT同理:替换、增添、缺失碱基对,可能会使性状不变、变化不大或完全改变。基因的结构改变,一定会引起性状的改变??原句:1.基因多态性与致病突变基因变异与疾病的关系2.单基因病、多基因病3.疾病易感基因
基因多态性polymorphism是指DNA序列在群体中的变异性(差异性)在人群中的发生概率>1%(SNP&CNP)<1%的变异概率叫做突变基因多态性特定的基因多态性与疾病相关时,可用致病突变加以描述SNP:散在单个碱基的不同,单个碱基的缺失、插入和置换。
CNP:DNA片段拷贝数变异,包括缺失、插入和重复等。同义突变、错义突变、无义突变、移码突变
致病突变生殖细胞基因突变将突变的遗传信息传给下一代(代代相传),即遗传性疾病。体细胞基因突变局部形成突变细胞群(肿瘤)。受精卵分裂基因突变的原因物理因素化学因素生物因素基因突变的原因(诱发因素)紫外线、辐射等碱基类似物5BU/叠氮胸苷等病毒和某些细菌等自发突变DNA复制过程中碱基配对出现误差。UV使相邻的胸腺嘧啶产生胸腺嘧啶二聚体,DNA复制时二聚体对应链空缺,碱基随机添补发生突变。胸腺嘧啶二聚体胸腺嘧啶胸腺嘧啶紫外线诱变物理诱变(physicalinduction)
5溴尿嘧啶(5BU)与T类似,多为酮式构型。间期细胞用酮式5BU处理,5BU能插入DNA取代T与A配对;插入DNA后异构成烯醇式5BU与G配对。两次DNA复制后,使A/T转换成G/C,发生碱基转换,产生基因突变。化学诱变(chemicalinduction)碱基类似物(baseanalogues)诱变AT5-BUA5-BUAAT5-BU5-BU(烯醇式)
(酮式)GGC1.生物变异的根本来源,为生物进化提供了最初的原始材料,能使生物的性状出现差别,以适应不同的外界环境,是生物进化的重要因素之一。2.致病突变是导致人类遗传病的病变基础。基因突变的意义概述:肿瘤细胞恶性增殖特性(一)肿瘤细胞失去了生长调节的反馈抑制正常细胞受损,一旦恢复原状,细胞就会停止增殖,但是肿瘤细胞不受这一反馈机制抑制。(二)肿瘤细胞失去了细胞分裂的接触抑制。正常细胞体外培养,相邻细胞相接触,长在一起,细胞就会停止增殖,而肿瘤细胞生长满培养皿后,细胞可以重叠起生长。(三)肿瘤细胞表现出比正常细胞更低的营养要求。(四)肿瘤细胞生长有一种自分泌作用,自己分泌生长需要的生长因子和调控信号,促进自身的恶性增殖。Whatisoncogene?癌基因——是基因组内正常存在的基因,其编码产物通常作为正调控信号,促进细胞的增殖和生长。癌基因的突变或表达异常是细胞恶性转化(癌变)的重要原因。——凡是能编码生长因子、生长因子受体、细胞内信号转导分子以及与生长有关的转录调节因子等的基因。如何发现癌基因的呢?11910年,洛克菲勒研究院一个年轻的研究员Rous发现,鸡肉瘤细胞裂解物在通过除菌滤器以后,注射到正常鸡体内,可以引起肉瘤,首次提出鸡肉瘤可能是由病毒引起的。0.2m孔径细菌过不去但病毒可以通过从病毒癌基因到细胞原癌基因的研究历程:Roussarcomavirus,RSVthefirstcancer-causingretrovirus1958年,Stewart和Eddy分离出一种病毒,注射到小鼠体内可以引起肝脏、肾脏、乳腺、胸腺、肾上腺等多种组织器官的肿瘤,因而把这种病毒称为多瘤病毒。50年代末、60年代初,癌病毒研究成了一个极具想像力的研究领域,主流科学家开始进入癌病毒研究领域polyomavirus这期间,Temin发现RSV有不同亚型,且引起细胞恶变程度不同,推测RNA病毒将其遗传信息传递给了正常细胞的DNA。这与Crick提出的中心法则是相违背的让事实屈从于理论还是坚持基于实验的结果?VSTemin发现逆转录酶,1975年获诺贝尔奖TeminCrickTemin的实验设计:实验设计简单而巧妙:将合成DNA所需的“原料”,即A、T、C、G四种脱氧核苷酸,与破坏了外壳的RSV一起在体外40℃的条件下温育一段时间结果在试管里获得了一种新合成的大分子,它不能被RNA酶破坏,但却可以被DNA酶所分解,证明这种新合成的大分子是DNA用RNA酶预先破坏RSV的RNA,再重复上述的试验,则不能获得这种大分子,说明这个DNA大分子是以RSV的RNA为模板合成的1969年,一个日本学者里子水谷来到Temin的实验室,这是一个非常擅长实验的年轻科学家。按Temin的设想,他们开始寻找RSV中存在“逆转录酶”的证据DNA
RNA
ProteinTranscriptionTranslationReplicationReplicationRe-Transcription修正中心法规据说,1975年Temin因发现逆转录酶而获诺贝尔奖时,Bishop懊恼不已,因为早在1969年他就认为Temin的RNADNA的“前病毒理论”有可能是正确的,并且也进行了一些实验,但不久由于资深同事的规劝而放弃了这方面的努力。但Bishop马上意识到:逆转录酶的发现为逆转录病毒致癌的研究提供了一条新途径。一个RSV,三个诺贝尔奖!!!1989年,UCSF的Bishop和Varmus根据逆转录病毒的复制机制发现了细胞癌基因,并获诺贝尔奖。Cellularoncogene启示:Perutz说:“科学创造如同艺术创造一样,都不可能通过精心组织而产生”Bishop说:“许多人引以为豪的是一天工作16小时,工作安排要以分秒计……可是工作狂是思考的大敌,而思考则是科学发现的关键”Perutzsharedthe1962NobelPrizeforChemistrywithJohnKendrew,fortheirstudiesofthestructuresofhemoglobinandglobularproteins科学的本质和艺术一样,都需要直觉和想像力请给自己一些思考的时间吧!癌基因的分类目前对癌基因尚无统一分类的方法,一般有下面3种分类方法:一、按结构特点分(6)类(一)src癌基因家族(二)ras癌基因家族(三)sis癌基因家族(四)myc癌基因家族(五)myb癌基因家族(六)其它:如fos,erb-A等。三、按细胞增殖调控蛋白特性分成(4)类(一)生长因子(二)受体类(三)细胞内信号转换器(四)细胞核因子二、按产物功能分(8)类(一)生长因子类(二)酪氨酸蛋白激酶(三)膜相关G蛋白(四)受体,无蛋白激酶活性(五)胞质丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶(六)胞质调控因子(七)核反式调控因子(八)其它:db1、bcl-2癌基因产物参与信号转导
胞外信号作用于膜表面受体→胞内信使物质的生成便意味着胞外信号跨膜传递的完成。胞内信使至少有:cAMP(环磷酸腺苷)IP3(三磷酸肌醇)PG(前列腺素)cGMP(环磷酸鸟苷)DG(二酰基甘油)Ca2+(钙离子)CAM(钙调素)主要机制是通过蛋白激酶活化引起底物蛋白一连串磷酸化的生物信号反应过程,跨膜机制涉及到:(一)质膜上cAMP信使系统(二)质膜上肌醇脂质系统这两个系统都是由受体鸟苷酸调节蛋白(GTP-regulatoryprotein,G蛋白)和效应酶(腺苷酸环化酶磷脂酶等)组成,有相似的信号转导过程:即受体活化后引起GTP与不同G蛋白结合活化和抑制效应酶从而影响胞内信使产生而发生不同的调控效应。(三)受体操纵的离子通道系统(四)受体酪氨酸蛋白激酶的转导
(一)获得性基因病
(acquiredgeneticdisease)例如:病毒感染激活原癌基因癌基因活化的机制
(二)染色体易位和重排使无活性的原癌基因转位至强启动子或增强子附近而被活化。与基因脆性位点相关。(三)基因扩增(四)点突变三、癌基因的产物与功能(一)癌基因产物作用的一般特点1.目前发现c-onc均为结构基因.2.癌基因产物可分布在膜质核也可分泌至胞外.(二)癌基因产物分类1.细胞外生长因子:TGF-b2.跨膜生长因子受体:MAPK3.细胞内信号转导分子:Gprotein/Ras4.核内转录因子
(三)癌基因产物的协同作用实验证明,用ras或myc分别转染细胞,可使细胞长期增殖,但不能转化成癌细胞,在裸鼠体内也不能形成肿瘤。但用ras+myc同时转染细胞,则使细胞转化成癌细胞。说明:致癌至少需要2种或以上的onc协同作用,2种onc在2条通路上发挥作用,由于细胞增殖调控是多因子,多阶段影响的结果。而影响增殖分化的onc达几十种之多,所以大多数人认为:癌发生是多阶段多步骤的。Whatistumorsuppressorgene?肿瘤抑制基因(抗癌基因、抑癌基因)——是调节细胞正常生长和增殖的基因。当这些基因不能表达,或其产物失去活性时,细胞就会异常生长和增殖,最终导致细胞癌变。反之,若导入或激活它则可抑制细胞的恶性表型。——癌基因与抑癌基因相互制约,维持细胞增殖正负调节信号的相对稳定。影响1岁的儿童“二次打击”学说两个等位基因同时突变视网膜母细胞瘤(Retinoblastoma)RB基因变异(13号染色体)
(1)脱磷酸化Rb蛋白(活性)与转录因子E2F结合,抑制基因的转录活性(2)磷酸化Rb蛋白(失活)与E2F解离,释放E2F(3)E2F启动基因转录(4)细胞进入增生阶段(G1S)因此,Rb蛋白在控制细胞生长方面发挥重要作用一旦Rb基因突变可使细胞进入过度增生状态RB基因的功能等位基因(allele)例如:花颜色基因位于一对同源染色体的同一位置上、控制相对性状的两个的基因叫等位基因(allele)一对相同的等位基因称纯合等位基因
一对不同的等位基因称杂合等位基因
显性基因隐性基因完全显性不完全显性共显性问:女性的两条X染色体基因应如何表达?拓展知识:X染色体基因中,有65%完全处于“休眠”状态,20%仅在部分女性身上“休眠”,15%则完全逃离“休眠”状态一旦其中一条X染色体被损坏,还可以由另一条X染色体来纠正男性却只有一条X染色体,一旦它遭到破坏,男性就会患上血友病、色盲以及肌肉萎缩症等各种遗传病以前人们一直认为,在女性的两条X染色体中,有一条染色体是完全不起作用或是处于“休眠”状态的在Y染色体中,目前仍在“工作”的基因只剩下不到100个X染色体中“工作”的基因>1000个有一个这样的故事:20年前一次意外事故,三个工人遭受钴60(Co60)放射性核素的照射结果:一名工人不久死亡一名工人几年后死于白血病最后一名工人20年后患糖尿病就诊你知道医生在为病人检查时发现了什么吗?锁骨骨折肋骨串珠样X光片发现广泛性骨质缺损骨髓检查——浆细胞比例为30%左右(正常为0.6-1.3%)(多发性骨髓瘤)因此,多基因病涉及遗传因素和环境因素物理因素化学因素生物因素自发因素2.多基因病(polygenicdisease):性状或疾病的遗传方式取决于两个以上微效基因的累加作用,同时还受环境因素的影响,因此这类性状也称为复杂性状或复杂疾病(complexdisease)也叫:“复杂性状疾病”近视(myopia)高血压(hypertension)糖尿病(diabetes)精神分裂症(schizophrenia)哮喘(asthma)肿瘤或癌
(tumororcancer)多基因病的遗传要点数量性状的遗传基础是两对以上基因。这些基因之间没有显,隐性的区别,而是共显性。每个基因对表型的影响很小,称为微效基因。微效基因具有累加效应,即一个基因对表型作用很小,但若干个基因共同作用,可对表型产生明显影响。不仅遗传因素起作用,环境因素具有明显作用。例如:结肠癌(Coloncancer)相关基因:NGX6,SOX7,ITGB1,HSPA9B,MAPK8,PAG,
RANGAP1,SRC和CDC2等。相关信号通路:ras/MEK/ERK,JNK,Rb/E2F,PI3K/AKT及受体相互作用相关通路,免疫反应相关通路以及细胞黏附相关通路等。①早期原发癌生长②肿瘤血管形成③肿瘤细胞脱落并侵入基质④进入脉管系统⑤癌栓形成⑥继发组织器官定位生长⑦转移癌继续扩散例如:糖尿病(diabetes)依赖胰岛素型糖尿病在位于第6号染色体上可能包含至少一个对I型糖尿病敏感的基因在人类基因组中,大约10个位点现在被发现似乎对I型糖尿病敏感其中:1)11号染色体位点IDDM2上的基因
2)葡萄糖激酶基因高血压(hypertension)目前最受关注的是ATP2B1基因编码一种膜蛋白,具有钙泵特性能将高浓度细胞内钙泵出细胞外。精神神经性疾病精神分裂症基因表达改变/诱导增强家族史家暴基因本质:基因组变异惊吓—?—基因突变——精神病多基因病的遗传:易患性(liability)易感性(susceptibility)发病阈值(threshold)易患性(liability)——在多基因病发生中,遗传因素和环境因素共同作用决定一个个体患某种遗传病的可能性。possibility遗传因素(hereditaryfactors)环境因素(environmentalfactor)易感性(susceptibility)——特指由遗传因素决定的患病风险,仅代表个体所含有的遗传因素,易感性完全由基因决定。——在一定的环境条件下,易感性高低可代表易患性高低。riskwithdisease发病阈值(threshold)——当一个个体易患性高到一定限度就可能发病——这种由易患性所导致的多基因病发病最低限度称为发病阈值minimum例如:三核苷酸拷贝数变异CGG(精氨酸)重复:——重复5-54次,正常——重复6-230次,携带者(敏感体质)——重复230-4000次,发病
如:脆性X染色体综合征智力低下患者细胞在缺乏胸腺嘧啶或叶酸的环境中培养时往往出现X-染色体发生断裂男性发病1/1200-2500,女性发病1/1650-5000FragileXsyndrome阈值效
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