电机与拖动基础知识重点

1、电机与拖动基础知识重点 电机与拖动基础总复习 试题类型 一、填空题（每题1分，共20分） 二、判断题（每题1分，共10分） 三、单项选择题（每题2分，共20分） 四、简答题（两题，共15分） 五、计算题（三题，共35分） 电力拖动系统动力学基础 1. 电力拖动系统一般由电动机、生产机械的传动机构、工作机构、 控制设备和电源组成，通常又把传动机构和工作机构称为电动机的机 械负载 2.电力拖动运动方程的实用形式为 GD2 dn 375 dt 16 / 36 由电动机的电磁转矩Te与生产机械的负载转矩 Tl的关系: 1） 当Te = Tl时，dn/dt = 0,表示电动机以恒定转速旋转或静 止不动，

2、电力拖动系统的这种运动状态被称为静态或稳态； 2）若Te Tl时，dn/dt 0,系统处于加速状态； 3）若TeVTl时，dn/dt v0,系统处于减速状态。 也就是一旦dn/dt工0 ,则转速将发生变化，我们把这种运 动状态称为动态或过渡状态。 3.生产机械的负载转矩特性: dTe dTL dn dn 直流电机原理 1. 直流电动机主要由定子、转子、电刷装置、端盖、轴承、通风冷 却系统等部件组成。 定子由机座、主磁极、换向极、电刷装置等组 成。转子（又称电枢）由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和风扇 等组成。 2. 直流电机的绕组有五种形式：单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、 复波绕组和蛙绕组（

3、叠绕和波绕混合绕组）。 3极距、绕组的节距（第一节距、第二节距、合成节距）的概念和 关系。 4单叠绕组把每个主磁极下的元件串联成一条支路， 因此其主要特点 是绕组的并联支路对数a等于极对数np。 5电枢反应：直流电机在主极建立了主磁场， 当电枢绕组中通过电流 时，产生电枢磁动势，也在气隙中建立起电枢磁场。 这时电机的气隙 中形成由主极磁场和电枢磁场共同作用的合成磁场。 这种由电枢磁场 引起主磁场畸变的现象称为电枢反应。 6直流电机的励磁方式： 打b）0d） 期Ml?克流电机驹砂植方或 a）他尿式b）捕励真c）申励式b）旦励成 7直流电机的电枢电压方程和电动势: UaEa RaJ EaCe n

4、直流电机电磁转矩 Te Ct I TeGaf 1 f 1 a 8直流电动机功率方程 Pr * 1 机械功率 !、 j 1 1 电 F? 功 率 1 Cuf c a）电动机 b）发电机 9直流电机工作特性 U n Ce Ra Ce Ia 当U = U N , lf=l fN时，n =f (la)的关系曲线 1100% PFeP mecpCuf IX 2IaAJc U(la If) 10直流电动机励磁回路连接可靠，绝不能断开 一旦励磁电流为0,则电机主磁通将迅速下降至剩磁磁通，若此时电 动机负载较轻，电动机的转速将迅速上升，造成 飞车”若电动机的 负载为重载，则电动机的电磁转矩将小于负载转矩，使电

5、机转速减小， 但电枢电流将飞速增大，超过电动机允许的最大电流值，引起电枢绕 组因大电流过热而烧毁。 11效率 P2增大 他励直流发电机带负载运行时，其损耗中仅电枢回路的铜耗与电流 la的平方成正比，称为可变损耗；其他部分损耗与电枢电流无关， 称为不变损耗。当负载较小时，la也较小，此时发电机的损耗是以 不变损耗为主，但因输出功率小而效率低；随着负载增加， 而效率上升，当可变损耗与不变损耗相等时效率达到最大值。 直流电机拖动基础 1他励直流电动机的机械特性 Ua JR R) Ce UaRaR T CeCeCT 2 e n。 Te 2人为机械特性 (1)改变电枢电压：一组平行曲线 (2)减小每极气

6、隙磁通：特性曲线倾斜度增加，电动机的转速较原 来有所提咼 (3)电枢回路串接电阻 3他励直流电动机的起动 1st Un Ra 般直流电动机拖动负载顺利起动的条件是: TstCT IxJst 1)限制I st ( I st ( 1.1 1.2) Tn ； (1)电枢回路串电阻起动 KMl KM2 0五乃坯 图4 4）由于电阻是分级切除的，所以只能实现有级调速，平滑性差； 5）由于串接电阻上要消耗电功率， 因而经济性较差，而且转速越低, 能耗越大。 1）由于调压电源可连续平滑调节，所以拖动系统可实现无级调速; 2）调速前后机械特性硬度不变，因而相对稳定性较好； 3） 在基速以下调速，调速范围较宽，

7、D可达1020; 4）调速过程中能量损耗较少，因此调速经济性较好； 5）需要一套可控的直流电源。 特点: 1）由于励磁电流If la，因而控制方便，能量损耗小； 2）可连续调节电阻值，以实现无级调速； 3）在基速以上调速，由于受电机机械强度和换向火花的限制，转速 不能太高，一般约为（1.21.5） nN，特殊设计的弱磁调速电动机, 最高转速为（34）nN，因而调速范围窄。 5他励直流电动机的制动 常用的电气制动方法有能耗制动、反接制动、回馈制动三种。 （1）能耗制动 RaReb Ra验| B能耗制动运行状态 Un Ra CeN Rrb t 2 I e CeCT N 2U (3)回馈制动 A正向

8、回馈制动 在调压调速系统中，电压降低的幅度稍大时，会出现电动机经过第二 象限的减速过程 圏421正向回绩制动过程 电动车下坡时，将出现正向回馈制动运行 疋冋回惯 制动运行正討电动运行 応O Hi 图d-力正向回懂硯运行 B反向回馈制动运行 图4M反向回愠制动运杼 6他励直流电动机的四象限运行 ra4弛谢白沆电动机的网線顒运打 N- UiEl U 2E2 变压器 1变压器的基本原理与结构 变压器的主要组成是铁心和绕组 图51变压器的工作原理图 2变压器的额定参数 电机与拖动基础知识重点 额定电压 UiN和U2N额定电流I iN和12N额定容量Sn 单相变压器 SNU 2N I 2NUiN IiN

9、 二相变压器 SNx 3U 2N I 2N3U iN IiN 3 一次、二次绕组感应电动势 Eij4.44f i 叫口 E2j4.44fi N2 Om 4变压器负载时的基本方程式和等效电路 Nil0 Nili N2I2 Ui U2 Ei Ei U2 Ei1 iZi E2 1 2Z2 loZf kE2 I2ZL EiE2 U2i3 / 362 L 图弘9变压器负载运彳亍时的等效电路 5绕组折算和“ T型等效电路 将变压器二次绕组折算到一次绕组时，电动势和电压的折算值等于实 际值乘以电压比k，电流的折算值等于实际值除以 k,而电阻、漏电 抗及阻抗的折算值等于实际值乘以 k2。这样，二次绕组经过折算

10、后， 变压器的基本方程式变为 1 01 i 1 2 U i Ei I iZi U2 E2 I2Z2 EiIoZf 电机与拖动基础知识重点 缺点:起动时电能损耗较多。 50 / 36 (A)转子串接电阻起动方法 IM9-I2绕线转予异步电动机转子那搖电起动原理関 在起动时，在转子绕组中串接适当的起动电阻，以减小起动电流，增 加起动转矩。 待转速基本稳定时，将起动电阻从转子电路中切除，进入正常运行。 4异步电动机的调速 从定子传入转子的电磁功率 Pem可分成两部分：一部分为拖动负载的 有效功率 P2 (1 S)Pem；另一部分是转差功率Ps SPm，与转差率成 正比。 把异步电动机的调速方法分为三

11、类： 1) 转差功率消耗型一全部转差功率转换成热能消耗掉。效率最低。 2) 转差功率回馈型一转差功率的一部分消耗掉，大部分则通过变 流装置回馈电网，其效率比功率消耗型高。 3) 转差功率不变型一转差率保持不变，所以转差功率的消耗也基本 不变，因此效率最高。 (1)转差功率消耗型异步电动机调速方法 (A)改变定子电压调速 图gw改变定子电床谓速的机械特性 (B)转子电路串接电阻调速 a)卑理罔b)特性曲线 图吳愉轴子电路串按电阳调速 (2)转差功率回馈型异步电动机调速方法一一串级调速 1.串级调速的基本原理 Ir SEp .R： Ead (SXJ (1)次同步调速方式(2)超同步调速方式 3.串

12、级调速的机械特性 2几 (S/Sm) (Sm/S) (S/Sm) (Sm/S)SEro Ti T2 图419串接调速吋异步电动机的机械特性 (3) 转差功率不变型异步电动机调速方法 (A )变极调速多速异步电动机 牝星刑Y 低速 a)改接法 -地整 低速 ABC 高 速 b) /YY改接法 S19-22单绕组双速电动机定子三相绕组改变连接的方法 (B )变频调速 1)基频以下调速 2)基频以上调速 5异步电动机的制动 (1)异步电动机的能耗制动 (2)异步电动机的反接制动 图432异步电动J- L能IL制动时的机械待性 (A)转速反向的反接制动 图9-33异步电动机转速反向的 反接制动时的机械特性 能量：从电网吸收电能；从旋转系统获得动能（定子两相对调反接制 动）或势能（转速反向反接制动）转化为电能。这些能量都消耗在转 子回路中。