电机与拖动复习资料.ppt

宝剑锋从磨砺出 梅花香自苦寒来 按磁导率分类 非磁性物质 磁性物质 一 非磁性物质 01 顺磁物质 如空气 略大于 0 2 反磁物质 如铜 略小于 0 二 磁性物质1 高导磁性 1 物质的磁性能 磁性物质内部存在着很多很小的 磁畴 磁性物质的高导磁性被广泛应用于变压器和电机中 2 磁饱和性 常数 起始磁化曲线 3 磁滞性 注意 磁化曲线 B的变化总是滞后于H的变化 按磁滞回线的不同 磁性物质可分为 1 硬磁物质 B H曲线宽 Br大 Hc大 用于制造永磁铁 2 软磁物质 B H曲线窄 Br小 Hc小 用于制造变压器 电机和电器等的铁心 3 矩磁物质 B H曲线形状接近矩形 Br大 Hc小 2 磁路欧姆定律 1 恒定磁通的磁路欧姆定律 铁心中 气隙中 Rmc Rm0 Rm 因此Rm F 4 变压器在电路中的作用 2 交变磁通的磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 磁通势幅值 磁阻抗 3 变压器的工作原理 一 单相变压器 是利用电磁感应原理将某一电压的交流电变换成频率相等的另一电压的交流电的变换装置 1 电压变换 忽略Z1和Z2 4 变压器在电路中的作用 2 电流变换 电流变换 5 i2的大小由什么决定 i1的大小由什么决定 3 阻抗变换 忽略Z1 Z2 I0 则 Ze k2 ZL 等效 4 变压器在电路中的作用 6 三相绕组的联结方式 7 变压器的参数测定 一 空载试验 5 电压比 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 二 短路试验 5 阻抗电压 US 铭牌上常用阻抗电压的标么值表示 阻抗电压的标么值 8 标么值 折算至75 时的RS值 绕阻电抗与温度无关 75 时的短路阻抗模 若要将 ZS RS和XS折算至低压侧 则 折算至75 9 三相变压器的并联运行 一 意义 变压器并联运行可以解决单台变压器供电不足的 困难 提高供电的可靠性 减少储备容量 并可根据负载的大小来调整投入运行的变压器的数量 提高运行效益 二 条件 1 电压比相等 以保证二次空载电压相等 规定 电压比之差 0 5 平均电压比 2 联结组相同 以保证二次空载电压相位相同 10 例2 7 1 12 三相异步电动机工作原理 一 旋转磁场的转速 同步转速n0 二 工作原理 1 电磁转矩的产生 转差率 1 电磁转矩的产生 转子转速 n 1 s n0 起动时n 0 s 1理想空载时n n0 s 0正常运行时0 n n0 1 s 0额定运行时sN 0 01 0 09 2 电磁转矩的大小 T CT mI2cos 2 3 电磁转矩的的方向 与旋转磁场的转向相同 13 三相异步电动机的各种运行状态 三相异步电动机由定子和转子两部分组成 按转子绕组的不同 又分为笼型和绕线型两种 一 三相绕组 假设已知电机的槽数z 磁极对数p 绕组的相数m 每极每相槽数q 槽距角 相邻两槽中心线间的电角度 极距 相邻两磁极中心线间的距离 槽数 14 三相异步电动机的分类 特点 15 异步电动机根据绕组的分类 二 笼型绕组 1 极数转子磁极极数 定子磁极极数 p1 p2 p 2 相数 笼型转子是对称多相绕组 转子槽数能被磁极对数整除时 每对磁极下的每一根导条就构成一相 各对极下占相同位置的导条可看作是属于一相的并联导条 即每相有p根导条并联 m2 6 转子槽数不能被极对数整除时m2 z2即每一根导条就构成一相 3 匝数 16 笼型转子是对称多相绕组 计算方法 三相异步电动机的额定值之间的关系 17 例3 2 1 19 电动机磁场的特点P74公式 转子旋转磁通势与定子磁通势在空间是沿同一方向以同一速度旋转的 二者组成了统一的合成旋转磁通势 共同产生了旋转磁场 20 三相异步电动机的功率和转矩 一 三相异步电动机的功率 1 输入功率P1 2 定子铜损耗PCu1 PCu1 m1R1I12 3 铁损耗PFe 转子铁损耗忽略不计 PFe m1R0I02 4 电磁功率Pe Pe P1 PCu1 PFePe m2E2I2cos 2 m1E2 I2 cos 2 PCu2 m2R2I22 m1R2 I2 2 sPe 5 转子铜损耗PCu2 6 机械功率Pm 7 空载损耗P0 8 输出功率P2 P2 Pm P0 Pe PCu2 P0 P1 PCu1 PFe PCu2 P0 二 三相异步电动机的转矩 电动机的负载转矩为TL 稳定运行时T T2 TL 例3 6 2 求例3 6 1中的电动机的转矩T2 T0和T 解 输出转矩 空载损耗 P0 Pm P2 空载转矩 电磁转矩 T T0 T2 或者 21 单相异步电动机的启动方法P85 2 罩极起动 22 电磁转矩的实用公式及其应用 1 电磁转矩的物理公式 转矩常数 2 电磁转矩的参数公式 3 电磁转矩的实用公式 若忽略T0 则 电磁转矩的实用公式 解上述方程 可得 当T TN时 则 或 s sM 时取正号 制动状态 例4 1 1 Y132M 4型三相异步电动机带某负载运行 转速n 1455r min 试问该电动机的负载转矩TL是多少 若负载转矩TL 45N m 则电动机的转速n是多少 23 例4 1 1 解 由电工手册查到该电机的PN 7 5kW n0 1500r min nN 1440r min MT 2 2 由此求得 忽略T0 则 当TL T2 T 45N m时 公式小结 24 人为特性P97 P100 1 降低定子电压时的人为特性 1 SM与U1无关 2 T正比于U12 转矩特性 机械特性 2 增加转子电阻时的人为特性 1 sM正比于R2 2 TM与R2无关 转矩特性 机械特性 R2增加后 TST大小则与R2和X2的相对大小有关 当R2 X2时 sM 1 R2 TST 当R2 X2时 sM 1 TS TM 当R2 X2时 sM 1 R2 TST 3 改变定子频率时的人为特性 1 f1 fN 为保持 m 常数 4 改变磁极对数时的人为特性 Y YY变极 YY变极 25 电力拖动系统的稳定运行的条件 电动机的机械特性与生产机械的负载特性有交点 即 26 自适应负载能力是电动机区别于其他动力机械的重要特点 27 三相异步电动机的起动条件 起动方法有哪些 4 3节 一 起动指标 1 起动转矩足够大 2 起动电流不超过允许范围 二 起动方法及条件 1 笼型异步电动机的直接起动 2 笼型异步电动机的减压起动 1 定子串联电阻或电抗减压起动 2 星形 三角形减压起动 Y 起动 适用于 正常运行为 形联结的电动机 Y 起动的使用条件 3 自耦变压器减压起动 自耦变压器减压起动的使用条件 例4 3 1 一台Y250M 6型三相笼型异步电动机 UN 380V 联结 PN 37kW nN 985r min IN 72A ST 1 8 SC 6 5 如果要求电动机起动时 起动转矩必须大于250N m 从电源取用的电流必须小于360A 试问 1 能否直接起动 2 能否采用Y 起动 3 能否采用KA 0 8的自耦变压器起动 28 例4 3 1 解 1 能否直接起动 直接起动时起动转矩和起动电流为TST STTN 1 8 359N m 646N mIST SCIN 6 5 72A 468A 虽然TST 250N m 但是IST 360A 所以不能采用直接起动 2 能否采用Y 起动 虽然ISTY 360A 但是TSTY 250N m 所以不能采用Y 起动 3 能否采用KA 0 8的自耦变压器起动 TSTa KA2TST 0 82 646N m 413N mISTa KA2IST 0 82 468A 300A 由于TSTa 250N m 而且ISTa 360A 所以能采用KA 0 8的自耦变压器起动 31 三相异步电动机的调速详见P114 P120 1 改变磁极对数p2 改变转差率s3 改变电源频率f1 变频调速 33 三相异步电动机的制动4 5节 一 能耗制动 能耗制动时的机械特性 1 能耗制动时的机械特性的特点 1 因T与n方向相反 n T曲线在第二 四象限 2 因n 0时 T 0 n T曲线过原点 3 制动电流增大时 制动转矩也增大 产生最大转矩的转速变 2 能耗制动过程 迅速停机 1 制动原理制动前 特性1 制动时 特性2 3 能耗制动运行 下放重物 下放重物的能耗制动 二 反接制动 1 定子反向的反接制动 迅速停机 2 转子反向的反接制动 下放重物 三 回馈制动 1 调速过程中的回馈制动 2 下放重物时的回馈制动 详细请看课本 详细请看课本 34 同步电动机的磁通势 三相同步电机的可逆运行 励磁旋转磁通势在空间是超前于合成旋转磁通势 角的 功角 功率因数角 内功率因数角之间的关系 35 三相同步电机的基本结构 在同步发电机中 阻尼绕组起抑制转子机械振荡的作用 在同步电动机中 主要作起动绕组用 35 三相同步电机的励磁方式 3 旋转整流器励磁交流励磁机 整流 直流电 励磁绕组 1 直流励磁机励磁 励磁绕组由小型直流发电机供电 2 静止整流器励磁交流励磁机 整流 直流电 37 三相同步电机的主要种类 1 按能量转换的方式不同 同步发动机 同步电动机 2 按相数的不同 三相 单相 3 按转子结构的不同 隐极式 凸极式 39 三相同步电动机功率因数的调节5 6节 调节If可使同步电动机在任意特定负载下的达到1 或改变其负载性质 即 同步电动机的V形曲线 40 同步电动机能否在异步状态下运行 转子上产生的电磁转矩的平均值为零 43 三相同步电动机的起动 1 拖动起动法 2 异步起动法 3 变频起动法 44 三相同步电动机的调速 同步电动机的转速 调速方法 变频调速 1 他控式变频调速 2 自控式变频调速 3 变频调速性能 1 调速范围广 2 调速方向 f1 n f1 n 3 调速的平滑性好 为无级调速 4 调速的稳定性好 静差率 0 5 调速的经济性 初期投资大 运行费用不大 6 调速时的允许负载 f1 fN时为恒转矩调速 f1 fN时为恒功率调速 44 三相同步电动机的制动 一般三相同步电动机只能采用能耗制动 46 直流电机的基本结构 一 主要部件 1 定子 1 主磁极 2 换向磁极 3 机座 4 端盖等 2 转子 电枢 1 电枢铁心 2 电枢绕组 3 换向器 4 转轴与风扇 直流电枢绕组 结论 整个电枢绕组通过换向片连成一个闭合回路 单叠绕组的展开图 电刷的中心线对着磁极的中心线 电刷之间的电动势最大 被电刷短接的元件电动势为零 习惯称 电刷放在几何中心线位置 47 48 直流电机的励磁方式 1 直流电动机按励磁方式分类 2 直流发电机按励磁方式分类 49 直流电机的电枢反应 电枢反应的影响 50 稳态电枢电流Ia由谁确定 例7 5 1 某并励直流电动机 UN 220V IN 12 5A nN 3000r min Rf 628 Ra 0 41 求该电机在额定状态下运行时的 1 If 2 Ia 3 E 4 T 51 例7 5 1 例7 6 1 一并励电动机 UN 110V IN 12 5A nN 1500r min TL 6 8N m T0 0 9N m 求该电机的P2 Pe P1 Pal和 51 例7 6 1 解 52 他励直流电动机的起动 起动电流IST 起动转矩TST 起动性能 直接起动 起动瞬间 n 0 E 0 对于他励电机 一 降低电枢电压起动 需要可调直流电源 二 增加电枢电阻起动 1 无级起动 起动时起动变阻器由最大电阻调至零 起动变阻器的最大电阻 Ra的估算公式 2 有级起动 1 起动过程 串联 RST1 RST2 起动 Ra2 Ra RST1 RST2起动转矩 电流 T1 I1 1 5 2 0 TN IaN 切除RST2 Ra1 Ra RST1切换转矩 电流 T2 I2 1 1 1 2 TL IL 切除RST1 Ra0 Ra 2 起动电阻的计算 选择起动电流I1和切换电流I2 I1 T1 1 5 2 0 IaN TN I2 T2 1 1 1 2 IL TL 求出起切电流 转矩 比 确定起动级数m 重新计算 校验I2是否在规定的范围内 求出各级起动电阻 例8 2 1 一台Z4系列他励直流电动机 PN 200kW UaN 440V IaN 497A nN 1500r min Ra 0 076 采用电枢串电阻起动 求起动级数和各级起动电阻 53 例8 2 1 解 1 选择I1和I2 I1 1 5 2 0 IaN 745 5 994 AI2 1 1 1 2 IaN 546 7 596 4 A 取I1 840A I2 560A 2 求出起切电流比 3 求出起动级数 4 重新计算 校验I2 在规定的范围内 5 求出各段总电阻值和各段电阻值 54 他励直流电动机的调速 一 改变电枢电阻调速 电路图 机械特性 1 调速方向 在nN以下调节 Ra Rr n Ra Rr n 2 调速的稳定性 Ra Rr 稳定性变差 3 调速范围 受稳定性影响 D较小 4 调速的平滑性 取决于Ra的调节方式 一般为有级调速 5 调速的经济性 6 调速时的允许负载 T CT NIaN 低速效率低 恒转矩调速 例8 3 1 一台他励电动机 PN 4kW UaN 160V IaN 34 4A nN 1450r min 用它拖动通风机负载运行 现采用改变电枢电路电阻调速 试问要使转速降低至1200r min 需在电枢电路串联多大的电阻Rr 解 电枢电阻 额定运行时 E UaN RaIaN 160 1 27 34 4 V 116 31V CT 9 55CE 9 55 0 0802 0 766 对于通风机负载T n2 当n 1200r min时 n n0 n 1995 1200 r min 795r m