《电机与电力拖动》第三版,国防工业出版社.ppt

总复习,2.2常用的基本定律与定则,2.2.1电机磁场的描述,电流磁场,用磁场线描述,磁通:,S与磁场线垂直的某面积（m2),（T）,通过磁场中某一面积的磁场线的总数。单位：Wb。,(1)磁感应强度BB：矢量。,其数值B表示磁场的强弱，其方向表示磁场的方向。,在均匀磁场中：,磁通密度,H：矢量。,0=4107H/m,方向与B的方向相同。,单位：A/m。磁导率：,真空中的磁导率:,(2)磁场强度H,H的大小：,只与产生该磁场的电流大小成正比，与介质的性质无关。,B的大小：,不仅与产生该磁场的电流大小有关，还与介质的性质有关。,（H/m）,铁磁材料的磁性能,1.高导磁性,2.3铁磁材料的特性,高导磁性、磁饱和性、磁滞性、非线性,铁磁物质的磁化铁磁材料在外磁场中呈现很强的磁性，此现象称为铁磁物质的磁化。,0,铸钢：10000硅钢片：(60007000)0,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，磁化磁场的磁感应强度BJ达到饱和值。,2.磁饱和特性,注,B,H,图0.2铁磁材料的磁化曲线,a,b,c,d,当有磁性物质存在时B与H不成比例，与I也不成比例。,3.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质的磁滞性。,磁滞回线:呈现磁滞现象的B-H闭合回线.,剩磁,矫顽力,图0.3铁磁材料的磁滞回线,基本磁化曲线,一、直流电动机的工作原理,E,+,N,S,电刷,换向片,A,B,1,2,电枢线圈,注意：换向片和线圈固定联接，线圈无论怎样转动，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。,由左手定则，通电线圈在磁场的作用下，使线圈逆时针旋转。,用右手定则判感应电动势e的方向,电枢绕组电阻Ra,输出电压,N,S,A,B,1,2,二、直流发电机的工作原理,+,-,直流电动机的各种主要部件图,他励电机：励磁绕组与电枢绕组的电源分开。,并励电机：励磁绕组与电枢绕组并联到同一电源上。,串励电机：励磁绕组与电枢绕组串联接到同一电源上。,复励电机：励磁绕组与电枢绕组的联接有串有并，接在同一电源上。,直流电机的励磁方式,3.3直流电机的磁场和基本方程式,U=Ea+-IaRa,3.6.2并励直流电动机的工作特性,直流电动机的工作特性，是指在U=UN，时,转速n、电磁转矩T和效率随电枢电流而变化的关系。,1转速特性,条件：,2转矩特性,3效率特性,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？,3.6.3串励直流电动机的工作特性,特点：,1.转速特性,当Ia较小时，,可得,根据,思考：串励直流电动机可否允许空载运行？为什么？,3.8.3并励直流发电机的自励过程和自励条件,自励过程：并励发电机建立电压的过程。,定义：,自励条件：满足建压的条件。,1、自励过程：,由以上分析可知并励发电机的自励条件：,1）电机必须有剩磁。,2）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方向一致。,3）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。,2、自励条件：,对于旋转运动，方程式为,又因为,惯性转矩（或称加速转矩）,所以,式中GD2飞轮转矩Nm2,二、运动方程式,对于直线运动，方程式为,式中F拖动力FZ阻力,惯性力m的单位为kg,电动机的工作状态可由运动方程式判断,（1）当T=TL，,电力拖动系统稳定运行,（2）当TTL，,电力拖动系统加速运行,（3）当T-90o时,当角为不同值的电枢反应,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,因,可,-电枢反应电抗,称为隐极同步电机的同步电抗，不计饱和时，是一个常值。,Xs=Xa+X,不考虑磁饱和时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,-交轴同步电抗,-直轴同步电抗,返回,凸极同步发电机的向量图,引入虚拟电动势，,使,确定内功率因数角,可得,对应的相量图如图所示,由此得凸极同步发电机的等效电路，如图所示,返回,角的确定,7.8.1投入并联的条件和方法,(1)波形相同(2)频率相同(3)幅值相同(4)相位相同(5)相序相同,1.并联条件,发电机端电压与电网电压满足以下条件：,整步过程：为了将发电机投入并联运行所进行的调节和操作过程。,准确整步法：将发电机调到完全符合投入并联条件，然后投入电网。,自整步法：先验证发电机相序，拖到同步转速，然后直接加入电网。,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.并联方法,接线图,向量图,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，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闸的最佳时机。,7.9.2同步发电机的功角特性,功角特性：当E0和U保持不变时，发电机发出的电磁功率和功率角之间的关系,忽略定子电阻时，,由凸极机向量图，有,代入上式，得功角特性表达式,基本电磁功率,附加电磁功率,静态稳定的条件,静态稳定极限点：,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,2工作方式,步进电动机的工作方式可分为：三相单三拍、三相单双六拍、三相双三拍等。,“三相”：定子有三相绕组；“单”：同时只让一相绕组通电；“双”：同时有两相绕组通电；“拍”：定子绕组改变一次通电方式；“三拍”：通电三次完成一个循环。,（3）工作过程,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。,A相通电，A方向的磁通经转子形成闭合回路。若转