电机与拖动复习笔记

精品文档 1欢迎下载 第 0 章 绪论 1 电机 利用电磁感应原理实现能量转换的机械 2 电力拖动系统包括 电动机 传动机构 生产机械 控制设备和电源 第 1 章 直流电机 1 2 绕组 1 单叠绕组 即 向下取整 p Z y 2 1 p Z y 2 1 1 k y k yyy 12 p为磁极对数 Z 为槽数 为第一节距 同一个元件的两个边跨过的 1 y 距离 为换向器节距 k y 画图步骤 1 计算 1 y 2 根据 Z 的数目画线 等间距 线的数目和 Z 相同 Z 16 4 实线 虚线都画 1 y 3 根据的值连接绕组 即编号为 1 的实线 1 y 需要跟编号为 5 1 的虚线相连 1 y 4 将编号为 1 的实线连接到编号为 1 换向片 位 置自己定 换向片宽度和实线间宽度一样 换 向器编号和实线编号一致 将编号为 5 的虚线连 接到编号为 2 的换向片 5 平移将其他的画出来 精品文档 2欢迎下载 6 画磁极 磁极宽度约为倍的实线间 P Z 2 70 宽度 极性交替放在线中 磁极平移距离为 倍的实线宽度 在磁极中心下方画出电刷 P Z 2 N 极下为 S 极下为 单叠绕组特点 1 并联支路对数等于磁极对数 即 pa 2 电刷数等于主磁极数 电刷间电动势等于并联支路电动势 电刷位置应使支路感应电动 势最大 即电刷位置对准磁极中心 3 电枢绕组闭合回路中 感应电动势之和为 0 内部无换流 4 正负电刷引出的电枢电流为各支路电流之和 为支路对数 a I aa aiI2 a 5 元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上 即 1 k y 2 单波绕组 即 向下取整 向下取整 p Z y 2 1 p Z y 2 1 p K yk 1 12 yyy k 画图与单叠类似 特点 1 并联支路数 2 与磁极对数无关 即 1 a 2 电刷数等于主磁极数 电刷间电动势等于并联支路电动势 电刷位置应使支路感应电动 势最大 即电刷位置对准磁极中心 理论上电刷用 2 个就够了 但为了可靠换向 采用 全额电刷 3 正负电刷引出的电枢电流为各支路电流之和 a I aa iI2 精品文档 3欢迎下载 1 3 电枢反应 一 定义 1 电枢反应 电枢磁场对气隙磁场的影响 or 电枢磁动势对主磁极的磁动势的影响 2 励磁 XX 所谓励磁 XX 就是产生磁场 虽然有磁极 但是由磁极产生的磁场很弱 所以 需要励磁 XX 来激励 加强 磁场 励磁电流为 0 则可默认磁场不存在 下角标为f 3 电枢 XX 所谓电枢 XX 即转子产生的 XX 电枢磁场可看做由电枢 负载 电流引起的 空载即电流为 0 无电枢磁场 下角标为a 4 在电枢反应中由 3 个绕组 励磁绕组 直流 电枢绕组 交流 电刷绕组 直流 5 励磁磁场和电枢磁场构成电机整体的磁场 整体的磁场分为主磁场和漏磁场 6 电枢反应的影响 1 电刷在几何中性线上 a 使气隙磁场发生畸变 b 对主磁场产生去磁作用 2 电刷不在几何中性线上 电刷顺转向偏移电刷逆转向偏移 发电机去磁助磁 电动机助磁去磁 1 4 电枢磁动势 电枢转矩和电磁功率 1 电枢电动势指直流电机正负电刷之间的感应电动势 也是一条支路中产生的感应电动势 精品文档 4欢迎下载 2 为每条支路的感应电动势 支路之间时并联关系 电动势都相同 nCE Ea a E 且都为总电动势 为电动势常数 仅与电机结构有关 为每级磁通 n为 a pN CE 60 转速 3 发电机 电动机 UEa UEa 由可知 发电机与同向 电动机与反向 aaa RIUE E a IE a I 4 为电磁转矩 电磁转矩由每级磁通和电枢电流引起 aTem ICT em T 为转矩常数 仅与电机结构有关 为电枢电流 ET C a pN C559 2 a I 5 发电机电磁转矩方向与电机转速方向相反 电磁转矩起制动作用 电动机电磁转矩方向与电机转速方向相同 电磁转矩起驱动作用 6 从机械方向描述电磁功率 为转子角速度 从电 aaemem IETP em T aaI E 气方向描述电磁功率 1 6 直流发电机 1 直流发电机的励磁方式 自励 串励 并励 复励 他励 2 为电枢回路总电阻 aaa RIUE a R 为原动机给发动机的拖动转矩 为空载转矩 各种损耗之和 01 TTT em 1 T 0 T 精品文档 5欢迎下载 为原动机的输入功率 为 01 PPP em CufCuaem PPPP 21 P 00 TP 空载损耗 为给负载的输出电功率 为铜损耗 admecFe PPPP 02 P Cu P 3 发电机效率 100 1 2 P P 4 发电机计算题公式 为额定功率 为额定电压 N P N U 额定电流 励磁电流 铜损耗 N N N U P I f N f R U I aaCua RIP 2 其中通过发电机的励磁方式确定 并励发电机为 ffCuf RIP 2 a I fNa III N PP 2 5 他励直流发电机的运行特性 负载特性 负载为 0 时为空载特性 外特 f IfU 性 调节特性 IfU IfI f 6 并励直流发电机的自励条件 1 主磁路有剩磁 2 励磁绕组极性正确 产生磁通方向与剩磁通方向相同 3 励磁回路的总电阻必须小于该转速下的临界电阻 7 并励直流发电机的外特性曲线下降原因 1 电枢反应的去磁效应 2 电枢回路电阻压降 3 端电压降低引起的励磁电流的减小 1 7 直流电动机 精品文档 6欢迎下载 1 直流电机的可逆原理 一台电机既可以做发电机运行 又可以做电动机运行 2 aaa RIEU 为负载转矩 02 TTTem 2 T 02 PPPem CufCuaem PPPP 1 3 电动机计算题公式 为额定功率 为额定电压 N P N U 额定电流 励磁电流 铜损耗 N N N U P I f N f R U I aaCua RIP 2 其中通过电动机的励磁方式确定 并励发电机为 ffCuf RIP 2 a I fNa III 输出转矩 N PP 2 N N P T 2 4 a E a E N I C R C U n 第 2 章 直流电动机的电力拖动 1 运动方程式 为静负载转矩 为运动系统的转动惯量 dt d JTT Lem L TJ 为系统旋转的角速度 弧度 为系统的惯性转矩 dt d J 转速形式 为飞轮矩 为动负载转矩 dt dnGD TT Lem 375 2 2 GD dt dnGD 375 2 2 系统稳态 系统加速 系统减速 Lem TT Lem TT Lem TT 精品文档 7欢迎下载 3 负载的转矩特性 恒转矩负载特性 反抗性 位能性 恒功率负载特性 泵与风机类负载特性 4 他励电动机机械特性 固有机械特性 aNN RRUU a E a E N I C R C U n 0 2 0 T CC R C U n TEE 为实际空载转速 其比理想空载转速小 0 n 图像中斜率大的机械特性为软特性 斜率小的为硬特性 人为机械特性 1 电枢串电阻 2 降低电枢电压 NN UU aN RR em NTE Sa NE N T CC RR C U n 2 em NTE a NE T CC R C U n 2 3 减弱励磁磁通时的人为特性 em TE a E N T CC R C U n 2 精品文档 8欢迎下载 5 电力拖动系统稳定运行条件 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 即存在 Lem TT 充分条件 在交点的转速以上存在 而在交点的转速以下存在 Lem TT Lem TT 6 他励直流电动机的起动 起动要求 1 足够大的启动转矩 2 起动电流限制在一定范围之内 3 起动设备简单 可靠 起动方法 电枢回路串电阻 降低电枢电压 7 他励直流电动机的制动 与n同向为电动状态 与n反向为制动状态 em T em T 制动方法 能耗制动 反接制动 电压反接 倒拉反转反接 回馈制动 8 他励直流电动机的调速 E SaaN C RRIU n 调速方法 调压调速 电枢串电阻调速和励磁调速 精品文档 9欢迎下载 精品文档 10欢迎下载 第 3 章 变压器 3 1 变压器的基本工作原理和结构 1 变压器的变压原理 一 二次绕组的感应电动势大小正比于各自绕组的匝数 2 变压器结构中 油箱 装油 机械支撑 散热和保护器身的作用 变压器油 绝缘和冷却作用 套管 使变压器引线与油箱绝缘 保护装置 保护变压器 3 三项变压器的额定电压指的是线电压 额定电流是线电流 3 2 空载运行 1 空载运行 指变压器一次绕组接在额定频率 额定电压的交流电源上 而二次绕组开路 时的运行状态 2 为变压器主磁通 一次感应电动势 f磁通变化频率 N1一 1 1 444fN E m m 1 E 次绕组匝数 3 k为变比 为一 二次额定相电压 2 1 2 1 N N U U k 1 U 2 U 4 空载时等效电路 0111 IjXRjXRU mm 为外加电压 为空载电流 1 U 0 I 为一次电阻 1 R 为一次漏磁抗 1 X 为励磁电阻 铁损耗的等效电阻 m R 精品文档 11欢迎下载 为励磁电抗 对应于主磁通的电抗 注 图中U I应为向量 m X 3 3 负载运行 1 负载运行 变压器的一次侧接在额定频率 额定电压的交流电源上 二次侧接负载的运 行状态 2 为一 二次额定相电流 2 1 1 2 N N I I k 1 I 2 I 3 将二次绕组的匝数看成一次绕组的匝数 为了保持二次侧的电磁关系不变 需要将二次 侧的电磁参数折算到一次侧 不加上角标的为二次侧值 加角标的为一次侧值 k为变比 为二次感应电动势 为二次电动势的折算值 22 kEE 2 E 2 E 为二次电流 为二次电流的折算值 22 1 I k I 2 I 2 I 为二次漏阻抗 为二次漏阻抗的折算值 2 2 2 RkR 2 R 2 R 为二次电压 为二次电压的折算值 22 kUU 2 U 2 U 为负载阻抗 为负载阻抗的折算值 LL ZkZ 2 L Z L Z T 型等效电路 注 图中U I E应为向量 精品文档 12欢迎下载 3 4 变压器参数的测定 1 空载试验 在低压侧进行 即二次侧 测得所有数据均为线状态数据 计算前需要进 行线相转换 对于三相变压器 为低压侧 二次 电压的额定值 N N N U S I 3 0 U N N U U k 2 1 100 2 0 0 N I I I3 0 PPFe 0 0 I U Zm 2 0 0 I P Rm 22 mmm RZX 其中所有的参数都是每相的参数 算的电磁参数都是低压侧参数 由低压侧的参数 可以通过折算公式 折算到高压侧 2 短路试验 在高压侧进行 即一次侧 测得所有数据均为线状态数据 计算前需要进 行线相转换 带下标 S 的为短路状态下的 对三相变压器 S S S I U Z 2 S S S I P R 22 SSS RZX 温度折算 由于变压器的工作温度为 75 而短路试验时温度为 20 所以需要进行温度换算 为室温 一般为 20 铝线变压器时 234 5 应替换为 SS RR 5234 755234 75 228 计算时通过试验温度下的求后 反求 再进行计 2 75 2 75 SSS RXZ S Z S X 75S Z 算 对于 T 型等效电路 S RRR 2 1 21 S XXX 2 1 21 精品文档 13欢迎下载 2 17575NSS IRP NSS IZU 17575 100 1 175 N NS S U IZ u 100 1 175 N NS Sa U IR u 100 1 1 N NS Sr U IX u 分别为短路电压百分值 短路电压电阻 有功 分量百分值 短路电压电抗 无功 分量百分值 式中所有参数均为每相的参数 下角标 1 为一次侧 2 为二次侧 3 5 标么值 1 基准值一般取每相的额定值 基准值 实际值 标么值 2 项变压器 下标为 B 为标准值 N U U U 1 1 1 N U U U 2 2 2 N I I I 1 1 1 N I I I 2 2 2 N N B I U Z 1 1 1 B Z Z Z 1 1 1 B Z Z Z 2 2 2 B Z R R 1 1 1 B Z R R 2 2 2 B Z R X 1 1 1 B Z R X 2 2 2 N S S S N S P P N S Q Q 00 1 1 II U Z N m 2 0 0 I P Rm 22 mmm RZX SN N SN S U I U Z N SN SN N SN S S P P I P R 2 22 SSS RZX 3 百分值 标么值 即等价于 1 I 1 I 4 折算前后的标么值相等 可以省去折算 5 SS uZ SaS uR SrS uX 精品文档 14欢迎下载 3 6 变压器的运行特性 1 电压变化率 sincos sincos 100 100100 22 1 2121 1 21 SS N SS N N XR U IXIR U UU U 为负载电流标么值 又称负载系数 2 2 2 1 1 I I I I I NN 2 空载损耗可近似看作铁损耗 是不变损耗 0 PPFe 短路损耗可近似看作铜损耗 是可变损耗 SNCu PP 2 总损耗 SNCuFe PPPPP 2 0 3 SN SN PPP PP PP P PP P P P 2 02 2 0 22 2 1 2 11 22 cos N SP 当不变损耗等于可变损耗 铜损耗 铁损耗 时效率最高 此时 为 SN m P P0 m 最大效率时的负载系数 之后带入效率公式可以求最大效率 3 7 三相变压器 1 联结组别画图 高压绕组 首端 末端 1 U 1 V 1 W 2 U 2 V 2 W 低压绕组 首端 末端 1 u 1 v 1 w 2 u 2 v 2 w 例 1 以右图为例分析画法 1 由原边是 Y 型接法 画出原边接线形式 当为滞后时 2 cos 为正 sin 精品文档 15欢迎下载 2 将 视为一点 由 这条线与 线对 1 U 1 u 1 u 2 u 1 W 2 W 应 所以这两条线平行 再由接线柱 黑点 的位置二者相反 靠近 靠近 所以这两条线反向 1 W 2 W 1 u 2 u 3 由副边也是 Y 型解法 所以 为同一点 由 2 u 2 v 1 v 与 对应 且接线柱相反画出剩下的线 2 v 1 U 2 U 4 量出 这条线与 这条线夹角 1 u 1 v 1 U 1 V 测量得角度为 60 所以此联接组别为 Y y2 2 60 30 例 2 以右图为例分析画法 1 由原边是 Y 型接法 画出原边接线形式 2 将 视为一点 由 这 1 U 1 u 1 u 1 v 2 u条线与 1 W 线对应 所以这两条线平行 再由接线柱 黑 2 W 点 的位置二 者相反 靠近 靠近 所以这 1 W 2 W 1 u 1 v 两条线反向 3 由副边是 型解法 由 与 1 v 1 w 2 v 对应 1 U 2 U 且接线柱相反画出剩下的线 精品文档 16欢迎下载 4 量出 这条线与 这条线夹角 1 u 1 v 1 U 1 V 测量得角度为 90 所以此联接组别为 Y d3 3 90 30 2 波形 联接组别励磁电流主磁通线电动势相电动势 组式 Y y正弦波平顶波正弦波尖顶波 心式 Y y正弦波正弦波正弦波正弦波 YN y尖顶波正弦波正弦波正弦波 D y尖顶波正弦波正弦波正弦波 Y d正弦波平顶波正弦波正弦波 Y yn同 Y y 联接 3 三相组式变压器不能采用 Y Y Y Y0 接线的原因 Y y 接线的变压器的励磁电流只能是正弦波 产生平顶波的磁通 其中 3 次谐波磁通 在铁芯中形成回路 可以在铁芯中流通 形成回路 数值较大 产生较大的 3 次谐波电 3 势使电势波形畸变 幅值升高 对绝缘不利 3 E 3 8 变压器并联运行 精品文档 17欢迎下载 1 变压器并联运行的理想情况 1 空载时并联运行的各变压器绕组间无换流 以免增加绕组的铜损耗 2 带负载后 各变压器的负载系数相等 即各变压器所分担的负载电流按各自容量大小成 正比例分配 使并联运行的各台变压器容量得到充分利用 3 带负载后 各变压器所分担的电流应与总的负载电流同相位 这样在总的负载电流一定 时 各变压器所分担的电流最小 如果各变压器的二次电流一定 则共同承担的负载电流 为最大 2 变压器并联运行所需满足情况 1 各变压器一次 二次额定电压应分别相等 即变比相同 2 各变压器的联接组别必须相同 3 各变压器的短路阻抗 或短路电压 的标么值 或 要相等 且短路