电机与拖动复习笔记

1、第0章绪论：1、电机：禾U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：% 二亠-；，即 yi =（向下取整）；yk = 1, 丫2 = % - yk。 2p2pp为磁极对数，Z为槽数，y1为第一节距（同一个元件的两个边跨过的距离），yk为换向器节距。画图步骤：1）计算y1 ；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）3）根据y1的值连接绕组，即编号为 1的实线，需要跟编号为5（ 1+y1）的虚线相连。4）将编号为1的实线连接到编号为 1换向片（位 置自己定

2、，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6）画磁极，磁极宽度约为0 7 倍的实线间宽'2P度，极性交替放在线中，磁极平移距离为倍2P的实线宽度；在磁极中心下方画出电刷（ N极下 为+，S极下为一）单叠绕组特点：1）并联支路对数等于磁极对数，即 a = p ；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 J为各支路电流之和，la = 2aia。 3为

3、支路对数5） 元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上，即yk = 1。2、单波绕组：Zzk - 1y，即力=（向下取整）；yk（向下取整），卅 二牡一目、。2p2pp画图与单叠类似。特点：1）并联支路数=2，与磁极对数无关，即 a = 1。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 la为各支路电流之和，la = 2ia。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

4、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）毋 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

5、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。2、Ea二Cen ； Ea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，且都为总电动势）；c_6oa为电动势常数，仅与电机结构有关；"为每级磁通；“为转速。3、发电机Ea U，电动机Ea : U 。由Ea = UIaRa可知：发电机E与匚同向；电动机E与匚反向4、Tem二CJla，Tem为电磁转矩（电磁转矩由每级磁通和电枢电流引起）Ct - PN - 9. 55Ce为转矩常数，仅与电机结构有关；la为电枢电流。2a5、发电机电磁转矩方向与电机转速方向相

6、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、 Pem二Tem" - Ea I a ； Tem"从机械方向描述电磁功率，二为转子角速度；Eal a从电 气方向描述电磁功率。1.6直流发电机©直流发电机的励磁方式：自励（串励、并励、复励）、他励。*他励并励灵励（G）串励2、E UIaRa ； Ra为电枢回路总电阻;Ti 二 Tem To ； Ti为原动机给发动机的拖动转矩;To为空载转矩（各种损耗之和）。P = RmPo ；Rm= B 'FCua'Pcuf；Pi为原动机的输入功率；Po=To"为空载

7、损耗;PoPFe - Pmec - Rd ；B为给负载的输出电功率；Pcu为铜损耗;3、发电机效率咔ioo%；4、发电机计算题公式Pn为额定功率，U N为额定电压;Pu额疋电流I n ，励磁电流I f，铜损耗PCua= I ；Ra，PCuf- I f Rf ,UnRf其中Ia通过发电机的励磁方式确定（并励发电机为I a = I N + I f），P2 = P 05、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）U = f（lf）、外特性U = f（ I）、调节特性I f = f（ I ） 06、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

8、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、U - EaIaRa ；矩T2PnTem - T2T0 ；T2为负载转矩；Rm = P2P0 ；R = Rm + FCua + Fouf ；3、电动机计算题公式P为额定功率，U N为额定电压；额定电流1 N =Pu,励磁电流 I f，铜损耗 Psua = IaRa，P：uf= I fRf ,U NRf其中Ia通过电动机的励磁方式确

9、定（并励发电机为la = lN - If），P2 - P，输出转UnCe4、第2章直流电动机的电力拖动系统旋转的角速度（弧度）聲为系统的惯性转矩。转速形式：Tem -TL =GD275pl ndt，GD2为飞轮矩，2也为动负载转矩。375 dt2、Tem = Tl系统稳态，Tem-Tl系统加速，Tem :Tl系统减速。3、负载的转矩特性： 恒转矩负载特性（反抗性、他励电动机机械特性：位能性）、恒功率负载特性、泵与风机类负载特性。固有机械特性:(U= Un, J - '：J N , R =Ra)RaCe->Ia，URTc，CeCeCt"2no为实际空载转速，其比理想空载转

10、速小。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:(U 二 Un" - "n)2）降低电枢电压（CCNTem3）5、RaRs T ；2 Tem ；CECT j NUnCeN减弱励磁磁通时的人为特性:UnCegCTem电力拖动的pC和*系统稳定运行条件：Av几必要条件：电动机的机械特性与负载的转矩特性必须有交点,运动方程式：Tem -Tl = J ，Tl为静负载转矩，J为运动系统的转动惯量，'为 dt充分条件：在交点的转速以上存在Tem : Tl，而在交点的转速以下存在 TemTl。（6、他励直流电动机的起动： 起动要求：1）足够

11、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：Tem与n同向为电动状态， Tem与门反向为制动状态。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。他励直流电动机的调速：Un - la（RaRs）n 二CE调速方法：调压调速、电枢串电阻调速和励磁调速。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；

12、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几4m为变压器主磁通，巳一次感应电动势，f磁通变化频率，N 一次绕组匝数。Ui Ni3、k -， k为变比，U1、U2为一、二次额定相电压U2 n2124、空载时等效电路：RmXtitU1 =(R jX1RmjXm)l° ；U1为外加电压；I o为空载电流；R为一次电阻；X1为一次漏磁抗；Rm为励磁电阻（铁损耗的等效电阻）Xm为励磁电抗（对应于主磁通的电抗）注：图中U I应为向量3.3负载运行1、

13、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 N1.2、k， l1、12为一、二次额定相电流。l1N2（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）E2 = kE2，k为变比，E2为二次感应电动势，E2为二次电动势的折算值;12二1 12，12为二次电流，丨2为二次电流的折算值; kk2R2，R2为二次漏阻抗，R2为二次漏阻抗的折算值;U2ZlkU2, U2为二次电压，U2为二次电压的折算值;T型等效电路:k2Zl , ZL为负载阻抗，ZL

14、为负载阻抗的折算值。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。S对于三相变压器：I n， U 0为低压侧（二次）电压的额定值。'3J nk =，I。 =100%,PFe=Po/ 3， Zm =JJ-°，Rm=Pi，U 2N1 2N1 0I 0Xmzm - Rm。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。对二相变压器：Z -

15、UsZsRs2 , Xs = . Zs - Rs 。I sIs温度折算：由于变压器的工作温度为 75 C,而短路试验时温度为 20C，所以需要进行温度换算。234 5 + 75R375tRs，二为室温，一般为 20 C。铝线变压器时 234.5应替换为228。234.5 二 SZs75C - X S +戌75。计算时通过试验温度下的Zs求X s后，反求Zs75 C，再进行计对于T型等效电路，11R|R2Rs , X1 ： X2X s。22PS755= RS755 I 1N ,U S75 5= ZS755 I 1N 0算。Us% 二 j5 IlN100%, Usa% 二 ReJn100%,匕=1

16、00%UinUinUin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标么值实际值1、 标么值，基准值一般取每相的额定值。基准值2、项变压器：下标为 B为标准值*U1=U1* u2 U2-,*I1 =I1*I2 =I 27- 5nZ1BZ1Z1U 1 NU 2NI 1NI 2NI1NZ1B*Z2Z2*,R1-R1R* .R2R2*X1 R1*,X2_R2; ;Z2BZ1BZ2BZ1 BZ2B*s*P*QsP :Q 二SN*SN*Sn*Zm_ U1N *1 *-,Rm_p。2，* * 2Xm

17、二-.Zm -*2Km ；I0I 0I 0*ZsU SN * * USN， RS_ FSn2*PSN二 PsN* ： * 2 * 2 Xs =Zs - Rs。I NI NSn3、 百分值=标么值，即等价于|1 %4、折算前后的标么值相等，可以省去折算。* * * * * *5、Zs= Us，Rs= Usa， Xs= USr。3.6变压器的运行特性1、电压变化率:100% =聞込 2 Xshsin 'U 1N100%=(R； cos2Xs sin 2) 100%当cos ：2为滞后时，sin 为正。II*1-=丨2为负载电流标么值，又称负载系数。IlNI 2N<2、空载损耗可近似看

18、作铁损耗PFe = R，是不变损耗;短路损耗可近似看作铜损耗Pcu二12Psn，是可变损耗;总损耗=PFePcu=PoPsN。P2(1 -尸卄飞PoFO"PsN2Psn 'P2=：Sn COS ;：2 ；当不变损耗等于可变损耗（铜损耗=铁损耗）时效率最咼。此时Po'm为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。3.7三相变压器联结组别画图:高压绕组：首端:U1、V1、W1 ；末端：U 2、V2、W?。低压绕组：首端:u1、Wi ；末端:3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:2 ）将U1 , U1视为一点，由U1、U2这条线与

19、 W、W2线对应，所以这两条线平行；再由接线柱（黑点）的位置二者相反（Wi、W2靠近+ , ui、U2靠近-）,所以这两条线反向。3）由副边也是 Y型解法，所以u2、V2为同一点，由V,、Ui、U2对应，且接线柱相反画出剩下的线。4）量出U1、V1这条线与U1、V这条线夹角。测量得角度为60°所以此联接组别为 Y, y2°（ 2=6O° /3O 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U1, u1视为一点，由5、W （ u2 ）这条线与W、W2线对应，所以这两条线平行；再由接线柱（黑点）的位置二者相反（W、W2靠近+，U1、V靠

20、近-），所以这两条线反向。3）由副边是型解法，由 Vi、w （ v2）与Ui、U2对应, 且接线柱相反画出剩下的线。4）量出Ui、Vi这条线与Ui、Vi这条线夹角。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

21、，产生平顶波的磁通，其中3次谐波磁通：3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次谐波电势E3使电势波形畸变，幅值升高，对绝缘不利。3.8变压器并联运行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变压器并联运行所需满足情况：各变压器一次、二