电机与拖动基础知识重点

1、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GD 2 dnTeTL375 dt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，电力拖动系统的这种运动状态被称为

2、静态或稳态；2）若 Te TL 时， dn/dt 0，系统处于加速状态；3）若 TeTL 时， dn/dt 0，系统处于减速状态。也就是一旦dn/dt 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：dTedTLdndn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（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

3、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：7 直流电机的电枢电压方程和电动势：U a Ea Ra I a Ea Cen直流电机电磁转矩TeCTIaTeGaf I f I a8 直流电动机功率方程9 直流电机工作特性nURa I aCeCe当 U=U N , If =

4、I fN 时， =f (Ia)的关系曲线P100% 1pppI2R2IU2FemecCufa aacPU (IaI)1f10 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I a 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，I

5、 a 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，P2 增大而效率上升，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U a I a ( Ra R)U aRaRTe n0TenCe CeCT 2Ce2 人为机械特性（ 1）改变电枢电压 ： 一组平行曲线（ 2）减小每极气隙磁通：特性曲线倾斜度增加，电动机的转速较原来有所提高（ 3）电枢回路串接电阻3 他励直流电动机的起动I stU NRaTstCTN I st一般直流电动机拖动负载顺利起动的条件是：1)限制 I st（Ist I N ，为电机的过载倍数）；2) Tst

6、（ 1.11.2） TN ；（ 1）电枢回路串电阻起动（2）减压起动4 他励直流电动机的调速调速范围、静差率、平滑性（1）串电阻调速U NRaRTen2C C C e Ne TN特点：1）实现简单，操作方便；2）低速时机械特性变软，静差率增大，相对稳定性变差；3）只能在基速以下调速，因而调速范围较小，一般D 2；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。（2） 调电压调速特点是：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

7、，调速范围较宽，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。（3） 弱磁调速特点：1）由于励磁电流I fRr，使得转子内的功率因数cos 很小，所以尽2管起动时转子电流 I r 很大，但其有功分量r2 并不大。而且，由Icos于起动电流很大，定子绕组的漏阻抗压降增大，使得感应电势Es 和与之成正比的主磁通m 减小，因此起动转矩Tst 并不大。异步电动机在起动时存在以下两种矛盾：1）起动电流大，而电网承受冲击电流的能力有限；2）起动转矩小，而负载又要求有足够的转矩才能起动。（ 1）小容量电动机的轻载起动 直接起动直接起动也称为全压起动。 （ .

8、5kW ）优点：操作简便、起动设备简单；缺点：起动电流大，会引起电网电压波动。（ 2）中、大容量电动机轻载起动 降压起动（A）星形 -三角形（ Y-）换接起动I stY1I st3（B）自耦降压起动电动机端电压 :Us=U2 =N 2 / N1 U 1定子电流 :I s=I 2=N 2 / N1 I st从电网上吸取的电流 :I1 =I st N 2 / N1 2起动转矩与起动电流降低同样的倍数。（ C）串电阻（抗）起动方法优点 :起动电流冲击小，运行可靠，起动设备构造简单；缺点 :起动时电能损耗较多。（A） 转子串接电阻起动方法在起动时，在转子绕组中串接适当的起动电阻， 以减小起动电流， 增

9、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(1s) 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类：1）转差功率消耗型 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 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(B)转子电路串接电阻调速(2)转差功率回馈型异步电动机调速方法 串级调速1. 串级调速的基本原理sEr0EaddI r(sXr 0 )2Rr22. 串级调速的控制方式(1) 次同步调速方式(2) 超同步调速方式3. 串级调速的机械特性2Tm2TmEaddT1T2Ted(s / sm ) (sm / s) sEr0(s / sm ) ( sm / s)(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（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（A）转速反向的反接制动（B）定子两相对调