电机学总复习(2016)

1、直流电机及其电力拖动直流电机及其电力拖动第一部分第一部分与电枢同轴旋转与电枢同轴旋转空间静止不动（即空间静止不动（即与磁极相对静止）与磁极相对静止）换向器换向器电电 刷刷（发电机）（发电机）（电动机）（电动机）直流电源直流电源方向恒定的电磁转矩方向恒定的电磁转矩注意：电刷两端电枢电动势、电枢电流为直流注意：电刷两端电枢电动势、电枢电流为直流单个线圈内电动势、电流为交流单个线圈内电动势、电流为交流二、直流电机的磁场二、直流电机的磁场1、励磁方式、励磁方式2、空载磁场、空载磁场(主极磁场、定子磁场主极磁场、定子磁场 ）Ff由定子上的励磁绕组通直流励磁电流由定子上的励磁绕组通直流励磁电流If建立，为

2、主磁场。建立，为主磁场。4、负载磁场（气隙合成磁场）、负载磁场（气隙合成磁场）F1）电枢反应的概念）电枢反应的概念他励（包括永磁）他励（包括永磁） 并励并励 串励串励 复励复励气隙磁场由定子励磁电流和转子电枢电流共同建立。气隙磁场由定子励磁电流和转子电枢电流共同建立。2）电枢反应的影响（交轴、直轴助磁、直轴去磁）电枢反应的影响（交轴、直轴助磁、直轴去磁）3）电枢反应的补偿）电枢反应的补偿3、电枢磁场、电枢磁场(转子磁场）转子磁场）Fa由转子上的电枢电流由转子上的电枢电流Ia建立，为电枢反应。建立，为电枢反应。电枢反应电枢反应:问题：电枢是旋转的，电枢电流建立的电枢问题：电枢是旋转的，电枢电流建

3、立的电枢磁场为什么是空间静止的呢？磁场为什么是空间静止的呢？电机中定、转子磁场相对静止电机中定、转子磁场相对静止具有普遍性，只有这样才能产具有普遍性，只有这样才能产生不等于零的平均电磁转矩。生不等于零的平均电磁转矩。电枢磁场电枢磁场（）转子磁场（电枢磁场转子磁场（电枢磁场Fa）性质：恒定）性质：恒定定子磁场（主极磁场定子磁场（主极磁场Ff）性质：恒定）性质：恒定相对静止相对静止5、直流电机磁场性质、直流电机磁场性质三、直流电机电枢绕组三、直流电机电枢绕组单叠绕组单叠绕组单波绕组单波绕组并联支路数并联支路数电刷放置电刷放置电枢电流电枢电流2p2 （与p无关）元件几何形状对称时电元件几何形状对称时

4、电刷应放在与刷应放在与主极中心线主极中心线对准位置对准位置，使空载时正、，使空载时正、负刷间感应电势最大，负刷间感应电势最大，被电刷短路的元件感应被电刷短路的元件感应电势最小。电势最小。Ia=2pi支路Ia=2i支路联接方式：联接方式：上元件边处于上元件边处于同一个磁极同一个磁极下的元件串联成一条支路下的元件串联成一条支路上元件边处于所有上元件边处于所有同极性磁同极性磁极极下的元件串联成一条支路下的元件串联成一条支路元件几何形状对称时电元件几何形状对称时电刷应放在与刷应放在与主极中心线主极中心线对准位置对准位置，使空载时正、，使空载时正、负刷间感应电势最大，负刷间感应电势最大，被电刷短路的元件

5、感应被电刷短路的元件感应电势最小。电势最小。四、直流电机的基本公式四、直流电机的基本公式（要求定量计算要求定量计算 课件、作业课件、作业 ）电枢电动势电枢电动势：电磁转矩电磁转矩：电磁功率电磁功率：nCEeaapNCe60电动势常数:aMemICT转矩常数:apNCM2aeaaemInCIEP)(602 nTTPemem五、直流电机的基本方程（他励、并励）五、直流电机的基本方程（他励、并励）（定量计算定量计算 课件、作业课件、作业 ）1 1、电动势平衡方程式、电动势平衡方程式)(RRIEUaaaffffRIrrIU)(电枢回路：电枢回路：励磁回路：励磁回路：eMCC55. 9发电机：发电机：电

6、动机：电动机：)(RRIUEaaaffffRIrrIU)(2 2、功率平衡方程式（、功率平衡方程式（定量计算定量计算 ）pcuapFepmecpad输入功率输入功率输出功率输出功率电磁功率电磁功率pcubpcuf（并励）（并励）（可忽略）（可忽略）发电机：发电机：电动机：电动机：0ppcuapFepmecpadpcub（可忽略）（可忽略）pcuf（并励）（并励）0pT0（空载制动转矩）（空载制动转矩）T1（驱动转矩），（驱动转矩），n3 3、转矩平衡方程式、转矩平衡方程式T0（空载转矩）（空载转矩）Tem（电磁转矩），（电磁转矩），n机机械械负负载载T2负载转矩负载转矩Tem（电磁转矩）（电磁

7、转矩）发电机发电机电动机电动机稳稳态态恒恒速速旋旋转转时：时：01TTTemMemaCTI空载时空载时：01TT 0, 0emaTI稳稳态态恒恒速速旋旋转转时：时：理想空载时理想空载时：CemTTTT02MCMemaCTCTI) 0, 0( 002TTTC实际空载时实际空载时：, 0, 002TTMaCTI0额定转矩额定转矩：NNNPT2六、直流电机的工作特性六、直流电机的工作特性空载特性空载特性:负载特性负载特性:外特性外特性:调整特性调整特性:目的是保持目的是保持U不变不变0),(0IIfUf)()(feffaIfIfE)()(constI，IfUf)()(constI，IfUf电压变化率

8、：电压变化率：%1000NNUUUU)()(constU，IfIfUfI0空载特性空载特性fI1fIACB负载特性负载特性aaRI)(afII特性三角形特性三角形1 1、他（并）励发电机的工作特性、他（并）励发电机的工作特性2、电动机的工作特性（他、并励、串励）、电动机的工作特性（他、并励、串励）转速特性转速特性:转矩特性转矩特性:效率特性效率特性:理想空载转速、转速变化率理想空载转速、转速变化率“飞车飞车”现象（串励）现象（串励）交直两用（串励）交直两用（串励）可变损耗、不变损耗可变损耗、不变损耗七、直流电机的换向七、直流电机的换向1、换向的概念、换向的概念3、改善换向的方法、改善换向的方法

9、装换向极装换向极2、换向火花产生的电磁原因、换向火花产生的电磁原因目的：抵消换向元件中感应电动势目的：抵消换向元件中感应电动势 位置：极间几何中心线上位置：极间几何中心线上极性：与电枢反应磁动势极性：与电枢反应磁动势 相反相反aF换向极绕组联接方法：与电枢绕组串联换向极绕组联接方法：与电枢绕组串联电抗电动势电抗电动势er、ea旋转电动势产生原因旋转电动势产生原因八、直流电机的电力拖动八、直流电机的电力拖动1.三种负载转矩特性三种负载转矩特性TZ=f(n)恒转矩负载恒转矩负载恒功率负载恒功率负载nzT02nkTznzT0nkTznzT0kTznzT0kTz风机风机/泵类负载泵类负载反抗性反抗性位

10、能性位能性2.他励直流电机的机械特性他励直流电机的机械特性T=f(n)固有机械特性固有机械特性TnTCCRCUnNNMeaNeN02nT0NnNT005. 0nnNQT特点特点下斜直线下斜直线人为机械特性人为机械特性电枢回路串电阻电枢回路串电阻降低端电压降低端电压减弱主磁通减弱主磁通0n不变，调速Rn0n，不变（平行）调速Un0n调速fIn起动、调速起动、调速nT00n0R1R2RNZTT Nn1n2n12RRNnT00nNUNZTT1U0n2U0nNn1n2nNUUU12NnT0NZTT10n0nN20n21NN3.3.他励直流电机的起动他励直流电机的起动三种起动方法三种起动方法（直接起动、

11、降压起动、电枢回路串电阻）（直接起动、降压起动、电枢回路串电阻）4.4.他励直流电机的制动他励直流电机的制动(四象限运行）三种制动方法三种制动方法制动原理制动原理电压平衡方程式电压平衡方程式机械特性表达式机械特性表达式能量关系能量关系能耗、反接、回馈能耗、反接、回馈各自实现方法、优缺点各自实现方法、优缺点1 1）画机械特性，并标出运行点；）画机械特性，并标出运行点；2 2）电压平衡方程式；注意运行点对应的电压、转速（电枢电）电压平衡方程式；注意运行点对应的电压、转速（电枢电势）、电磁转矩（电流）的正负号；势）、电磁转矩（电流）的正负号；nT0正向电动正向电动能耗制动能耗制动（下放）（下放）电动

12、势反向反接制动电动势反向反接制动（低速下放）（低速下放）回馈制动回馈制动 （下坡、调压调速）（下坡、调压调速）反向电动反向电动电压反向反接制动电压反向反接制动（快速停机）（快速停机）能耗制动能耗制动（停机）（停机）回馈制动回馈制动（高速下放）（高速下放）三种制动方法三种制动方法共同点共同点保持磁场大小、方向不变，保持磁场大小、方向不变，改变改变 Ia的方向（的方向（ T的方向）的方向）或改变或改变 n的方向，使的方向，使 T与与 n方向相反，获得制动转矩。方向相反，获得制动转矩。n0-n0直流电动机四象限运行直流电动机四象限运行5.他（并）励直流电机的调速他（并）励直流电机的调速电枢回路串电阻

13、电枢回路串电阻降低端电压降低端电压减弱主磁通减弱主磁通6.电力拖动系统稳定运行条件电力拖动系统稳定运行条件电动机机械特性电动机机械特性 n=f(Tem)生产机械负载特性生产机械负载特性 n=f(TZ)交点处交点处满足满足dndTdndTCem画机械特性、标出运行点、对运行点求解画机械特性、标出运行点、对运行点求解nemT0ATCT)(emTfn )(CTfn nAemTnnBTB变压器变压器第二部分第二部分dtdNdtde(e 的正方向与的正方向与的正方向符合右手螺旋的正方向符合右手螺旋）mmfNfNE1144. 422(有效值有效值）一、变压器的工作原理一、变压器的工作原理1 1、变压器的磁

14、场、变压器的磁场主磁通：主磁通：沿铁心闭合，同时交链原、副边绕组，是非线性磁路，与励磁电沿铁心闭合，同时交链原、副边绕组，是非线性磁路，与励磁电抗抗Xm对应；在原、副绕组中感应主电势，将电磁功率从原边传递到副边。对应；在原、副绕组中感应主电势，将电磁功率从原边传递到副边。漏磁通：漏磁通：沿非磁性材料闭合，仅交链一边绕组，是线性磁路，与漏电抗沿非磁性材料闭合，仅交链一边绕组，是线性磁路，与漏电抗X1、X 2对应；只起电抗压降作用，不直接参与能量传递。对应；只起电抗压降作用，不直接参与能量传递。变比：变比：主磁通在原、副边产生的感应电势的比。主磁通在原、副边产生的感应电势的比。2121NNEEkm

15、FFF21mIII12)()(121LmmFFFFFLmmIIIII121)(2 2、磁动势平衡、磁动势平衡NmUfNEU111144. 4电源电源U1、f 不变不变，主磁通不变。，主磁通不变。变压器通过磁势平衡，将原、副边没有电气联系的电路联系起来。变压器通过磁势平衡，将原、副边没有电气联系的电路联系起来。在在电源电压不变的情况下，主磁通基本保持不变。电源电压不变的情况下，主磁通基本保持不变。如果由于负载变化引如果由于负载变化引起副边电流变化，立即反应到原边，原边电流立即发生相应变化，自起副边电流变化，立即反应到原边，原边电流立即发生相应变化，自动调节输入功率满足输出功率的要求。动调节输入功

16、率满足输出功率的要求。二、变压器的稳态运行二、变压器的稳态运行1 1、六个基本方程式、六个基本方程式1111ZIEU2222ZIEU21IIImmfNjEE12144. 4)(1mmmmmjXRIZIE22LZIU变压器的绕组折算：变压器的绕组折算：将副边绕组匝将副边绕组匝数折算到原边。数折算到原边。折算原则：折算原则：保持折算前后保持折算前后 不变。不变。 2F空载损耗：空载损耗：基本为铁耗基本为铁耗mRIRIp201200mFeRIpp200Fep可忽略空载等效电路（分析空载运行）空载等效电路（分析空载运行）mRmX)(01mmjXRIEmmRXtg10满足激磁电阻激磁电阻激磁电抗激磁电抗

17、mZ激磁激磁阻抗阻抗mmmFeRIIjXRIIEp200001)()(20IpRFem反映铁心损耗的等效反映铁心损耗的等效电阻（并非实际电阻）电阻（并非实际电阻）对应于主磁通引起的电抗对应于主磁通引起的电抗constZ 1漏阻抗漏阻抗1U1E1R1X0I1EUmI0ZmZm对应于漏磁通引起对应于漏磁通引起的电抗的电抗空心线圈空心线圈有铁心线圈有铁心线圈2、等效电路、等效电路(T型型空载空载短路短路 适用范围、参数意义适用范围、参数意义)短路损耗：短路损耗：基本为铜耗基本为铜耗FekkpRRIp)(212cukpp 可忽略短路等效电路（分析短路和额定运行）短路等效电路（分析短路和额定运行）2Uk

18、RkXLZAX21II1U短路电阻短路电阻短路电抗短路电抗kkZUI1稳态短路电流：稳态短路电流：短路电压（阻抗电压）短路电压（阻抗电压）定义：定义：当变压器短路电流达到额当变压器短路电流达到额定电流，即定电流，即 Ik=I1N时，外施电压时，外施电压Uk=I1NZk75C 称为短路电压（阻称为短路电压（阻抗电压）。反映了变压器在抗电压）。反映了变压器在额定额定负载时的漏阻抗压降负载时的漏阻抗压降的大小。的大小。%1001751NCkNkUZIuuk过大，则变压器负载变化时，过大，则变压器负载变化时，输出电压波动较大；输出电压波动较大；uk过小，变过小，变压器故障短路时，短路电流较大。压器故障

19、短路时，短路电流较大。3 3、功率平衡、功率平衡原边输入有功功率原边输入有功功率P1电磁功率电磁功率Pem副边输出有功功率副边输出有功功率P2pcu2功率平衡方程式：功率平衡方程式：pPpppPPcucuFe22121pcu1mRmX1R1XLZ2R2XAX1U21EE1I2I2UmILII12pFe三、变压器基本工程计算三、变压器基本工程计算1、变压器的额定数据计算、变压器的额定数据计算单相双绕组单相双绕组三相双绕组三相双绕组NNNNNIUIUS2211NNNNNIUIUS221133(线电压、线电流、额定容量线电压、线电流、额定容量）注意副边额定电压注意副边额定电压U2N 的定义的定义2、

20、变压器的参数计算、变压器的参数计算空载试验空载试验: :短路试验：短路试验：测取测取Rm、Xm及空载损耗及空载损耗注意：短路试验时输入的有功率主要补偿原、副边铜耗注意：短路试验时输入的有功率主要补偿原、副边铜耗 （电压很低，（电压很低， 很小，铁耗忽略）很小，铁耗忽略）注意：空载试验时输入的有功率主要补偿铁耗注意：空载试验时输入的有功率主要补偿铁耗 （I0很小，定子铜耗忽略）很小，定子铜耗忽略）测取测取Rk、Xk及短路损耗及短路损耗空载等效电路空载等效电路短路等效电路短路等效电路m(额定容量额定容量）定义式定义式参数计算公式参数计算公式222222201%100%100UUUUUUUuNNN)

21、sincos(222kkXRIu3、变压器的工作特性计算、变压器的工作特性计算电压变化率电压变化率负载系数负载系数漏阻抗大小漏阻抗大小负载性质负载性质I2U20I2NU201cos2（导前）（导前）8 . 0cos2（滞后）（滞后）8 . 0cos2电阻电容负载电阻电容负载电阻电感负载电阻电感负载纯电阻负载纯电阻负载1）外特性（）外特性（电压变化率的计算电压变化率的计算）2 2）效率特性（）效率特性（效率计算效率计算）%100)cos1 (22022220kNkpIpSIpIp空载损耗空载损耗:短路损耗短路损耗:21cucukpppFepp 0) 1(*2I(空载损耗主要是铁耗空载损耗主要是铁

22、耗)(短路损耗主要是原、副边铜耗短路损耗主要是原、副边铜耗)2P变压器额定运行时，效率不是定值，与负载性质（变压器额定运行时，效率不是定值，与负载性质（ cos2）有关；）有关；负载性质一定时，效率与负载大小（负载性质一定时，效率与负载大小（I2*）有关）有关;若变压器负载为纯电阻，则若变压器负载为纯电阻，则cos2=1，一定负载电流下，效率最高，一定负载电流下，效率最高; 若变压器负载为纯电感或纯电容，即若变压器负载为纯电感或纯电容，即cos2=0，则变压器输出有功功率，则变压器输出有功功率P2=0，此时，此时=0。三、三相变压器三、三相变压器1 1、 三相变压器的联接组三相变压器的联接组会

23、画相量图和联接组（作业、课件）会画相量图和联接组（作业、课件）线电势线电势 方向为方向为A指向指向B， 方向为方向为a指向指向b； ABEabE同一铁心柱上的高、低压绕组，首端为同名端时，相电动势同相，同一铁心柱上的高、低压绕组，首端为同名端时，相电动势同相，首端为非同名端时，相电动势反相；首端为非同名端时，相电动势反相； 相量图中相量图中A、B、C与与a、b、c的排列同为顺时针，且的排列同为顺时针，且A、a重叠。重叠。2 2、 三相变压器的空载电动势波形三相变压器的空载电动势波形绕组连接方式绕组连接方式（Y、）三相磁路结构三相磁路结构（组式、芯式）（组式、芯式）三次谐波电三次谐波电流能否流通

24、流能否流通是是否否0非正弦非正弦0正弦正弦i0尖顶波尖顶波i0正弦正弦注意：线电势中三次谐波抵消，仍为正弦。注意：线电势中三次谐波抵消，仍为正弦。e正弦正弦e非正弦非正弦交流电机共同理论交流电机共同理论第三部分第三部分一、交流绕组一、交流绕组掌握交流绕组基本数据掌握交流绕组基本数据),(11111wqykkkNqy二、交流绕组的感应电动势二、交流绕组的感应电动势(定量计算定量计算)一相感应电动势的计算一相感应电动势的计算三、交流绕组磁动势三、交流绕组磁动势 (定量计算定量计算)1、单相绕组建立的磁动势、单相绕组建立的磁动势脉振磁动势脉振磁动势2、三相绕组的合成磁动势、三相绕组的合成磁动势旋转磁

25、动势旋转磁动势最大幅值的计算、幅值位置、脉振频率最大幅值的计算、幅值位置、脉振频率幅值计算、幅值位置、转速、转向幅值计算、幅值位置、转速、转向概念概念+公式（定量计算）公式（定量计算）交流绕组中的感应电动势（基波、谐波）交流绕组中的感应电动势（基波、谐波）产生原因：产生原因： 气隙旋转磁场切割定（转）子绕组而在定（转）子绕组中气隙旋转磁场切割定（转）子绕组而在定（转）子绕组中感应产生。感应产生。相电动势有效值：相电动势有效值：1111144. 4wkNfE频率：频率：6011pnf wkNfE144. 41160fnpf削弱高次谐波电动势的方法：削弱高次谐波电动势的方法：合理的磁极形状合理的磁

26、极形状对称三相绕组接成对称三相绕组接成Y Y或或 采用分布和短距绕组采用分布和短距绕组三相基波电动势：三相基波电动势： 对称（幅值大小相等，频率相同，相位互差对称（幅值大小相等，频率相同，相位互差120）116060fnpnpf(同步同步)(异步异步)单相磁动势单相磁动势三相合成磁动势三相合成磁动势表达式表达式coscos),(11tFtf)cos(),(11tFtf性质性质旋转旋转脉振脉振幅值位置幅值位置空间固定不动（相轴）空间固定不动（相轴）幅值大小幅值大小随时间交变随时间交变IpkNFw1119 . 0最大幅值最大幅值恒定不变恒定不变IpkNFw11135. 1脉振角频率脉振角频率:f2

27、角速度角速度:1pfn601交流绕组建立的磁动势（基波）交流绕组建立的磁动势（基波）电流超电流超前相轴前相轴t电流滞电流滞后相轴后相轴脉振频率脉振频率:f转速转速:电流在时间上经过多少电角度，三相合成基波磁电流在时间上经过多少电角度，三相合成基波磁动势在空间上就转过相同的电角度。动势在空间上就转过相同的电角度。四、两组概念四、两组概念空间矢量空间矢量 : 空间按正弦分布，幅值随时间变化。空间按正弦分布，幅值随时间变化。时间相量时间相量 ：幅值随时间按正弦规律变化。幅值随时间按正弦规律变化。B、FI、U、E空间电角度空间电角度时间电角度时间电角度t3、产生旋转磁动势的条件（、产生旋转磁动势的条件

28、（课后习题课后习题）绕组在空间上不同相（不是绕组在空间上不同相（不是0或或180 ）电流在时间上不同相（不是电流在时间上不同相（不是0或或180 ）旋转磁动势旋转磁动势圆形旋转磁动势圆形旋转磁动势对称对称某相电流达到正最大值时，三相合成基某相电流达到正最大值时，三相合成基波磁动势矢量（正波幅）与其相轴重合。波磁动势矢量（正波幅）与其相轴重合。电流在时间上经过多少电角度，三相合电流在时间上经过多少电角度，三相合成基波磁动势在空间上就转过相同的电成基波磁动势在空间上就转过相同的电角度。角度。),(t)(t三相异步电动机及其电力拖动三相异步电动机及其电力拖动第四部分第四部分一、三相异步电动机的工作原

29、理一、三相异步电动机的工作原理空载：空载：mIIIInn0121, 0,负载：负载： 转速下降，转差率增大，旋转磁场与转子相对运动加大，转速下降，转差率增大，旋转磁场与转子相对运动加大，I2增大，增大，I1也自动增大。气隙中的旋转磁场由定、转子磁势共也自动增大。气隙中的旋转磁场由定、转子磁势共同建立，同建立，在电源电压不变的情况下，主磁通基本保持不变在电源电压不变的情况下，主磁通基本保持不变。气隙合成磁场转速（同步速）：气隙合成磁场转速（同步速）：pfn1160转子转速：转子转速：n转差率：转差率：111nnnnnS05. 00NS1 1、三相异步电机的磁场、三相异步电机的磁场 额定运行时：额

30、定运行时：主磁通：主磁通：同时交链定、转子绕组，是非线性磁路，与励磁电抗同时交链定、转子绕组，是非线性磁路，与励磁电抗Xm对应；在定、对应；在定、转子绕组中感应主电势，将电磁功率从定子传递到转子。转子绕组中感应主电势，将电磁功率从定子传递到转子。漏磁通：漏磁通：仅交链一边绕组，是线性磁路，与漏电抗仅交链一边绕组，是线性磁路，与漏电抗X1、X 2对应；只起电抗对应；只起电抗压降作用，不直接参与能量传递。压降作用，不直接参与能量传递。2 2、异步电机的磁动势平衡、异步电机的磁动势平衡mFFF21mIII12)()(121LmmFFFFFLmmIIIII121)(异步电机通过磁动势平衡，将定、转子上

31、没有电气联系的电路联系起来。异步电机通过磁动势平衡，将定、转子上没有电气联系的电路联系起来。在电源电压不变的情况下，主磁通基本保持不变在电源电压不变的情况下，主磁通基本保持不变，如果由于负载变化引如果由于负载变化引起转子电流变化，定子电流中的负载分量立即发生相应变化，从而自动起转子电流变化，定子电流中的负载分量立即发生相应变化，从而自动调节输入功率以满足输出功率的要求。调节输入功率以满足输出功率的要求。pfn11601F相对定子相对定子(切割定子）切割定子）相对转子相对转子(切割转子）切割转子）1Snn nSnpfSpf11260602F相对定子相对定子(切割定子）切割定子）相对转子相对转子(

32、切割转子）切割转子）1nnn在空间相对静止在空间相对静止,1F2F（通电）（通电）（感应）（感应）定子定子转子转子NmwUkfNEU1111144. 4电源电源U1、f 不变不变，主磁通不变。，主磁通不变。二、三相感应电动机的稳态运行二、三相感应电动机的稳态运行1、额定数据计算、额定数据计算NNNNNIUP111cos3(线电压、线电流线电压、线电流)频率折算等效静止的等效静止的转子转子),(22XSr实际转动的转子实际转动的转子),(22SXr静止的转子静止的转子2FSF21F与与相对静止相对静止绕组折算) 1, 1(eikk2、转子频率折算和绕组折算、转子频率折算和绕组折算（原则：保持折算

33、前后转子磁动势原则：保持折算前后转子磁动势(大小、大小、相位、转速、转向）不变相位、转速、转向）不变）NNNNIUP1111cos3(线电压、线电流线电压、线电流)额定输入功率额定输入功率:额定输出功率额定输出功率:基本方程组与等效电路（与变压器对比）基本方程组与等效电路（与变压器对比）感应电机与变压器对比感应电机与变压器对比变压器变压器感应电机感应电机主磁场性质主磁场性质交变交变 旋转旋转感应电势和感应电势和电流的频率电流的频率原、副边同频率原、副边同频率( f1 )定子：定子：6011pnf 转子：转子：11260)(60SfSnpnpf1111ZIEULmmIIIII121)(mwmmk

34、NfjZIEE1112144. 41111ZIEU22222LZIZIEULmmIIIII121)(mmmNfjZIEE112144. 4基本方程组基本方程组3、基本方程组与等效电路、基本方程组与等效电路)1()(22222222rSSIZIjXSrIE变压器变压器感应电机感应电机mrmX1r1X21rSS2r2X1U1I2ImI21EE2U1r1X2r2XmrmXLZ1U1I2ImI21EE2U附加电阻的物理意义附加电阻的物理意义: 三相感应电机三相感应电机的总机械功率的总机械功率PPrSSI)1(322 2等效电路等效电路4、功率与转矩计算、功率与转矩计算 (要求：定量计算，作业要求：定量

35、计算，作业）输入电功率输入电功率P1电磁功率电磁功率Pem总机械功率总机械功率Pmec输出机械功率输出机械功率P21cupFep2cupmecpadp1）功率平衡方程式）功率平衡方程式:emFecuPppP11meccuemPpP22PppPadmecmec三个重要关系三个重要关系: :emcuSPp2emmecPSP)1( 2)1(cumecpSSP)1 ( :1:2SSPpPmeccuemNNNIUP1111cos3额定运行时：额定运行时：NNNNNNIUPP1112cos3admecNmecppPPememcumecemSPPSpPP)1 (22）转矩平衡方程式）转矩平衡方程式:ZemT

36、TTT0211)1 (emmecmecemPSPPT5、参数计算、参数计算空载试验空载试验短路试验短路试验空载试验输入有功功率空载试验输入有功功率: 主要补偿铁耗主要补偿铁耗+机械损耗机械损耗短路损耗输入有功功率短路损耗输入有功功率: 主要补偿定、转子铜耗主要补偿定、转子铜耗三、三相异步电动机的电力拖动三、三相异步电动机的电力拖动1、机械特性、机械特性物理表达式物理表达式参数表达式参数表达式实用公式实用公式直线近似公式直线近似公式（与哪些参数有关）（与哪些参数有关）（固有、人为）（固有、人为）（物理意义）（物理意义）表达式表达式曲线曲线 （固有、人为）（固有、人为）2、起动、起动四个关键点四个

37、关键点定子串对称三相电抗器定子串对称三相电抗器自耦变压器降压自耦变压器降压Y-Y-起动起动ststIT ,计算计算下降倍数下降倍数鼠笼式鼠笼式绕线式转子回路串电阻绕线式转子回路串电阻对起动点求解（令对起动点求解（令S=1）起动电流大起动电流大起动转矩不大起动转矩不大与要求矛盾，为什么？与要求矛盾，为什么？直接起动：直接起动：机械特性的实用表达式机械特性的实用表达式SSSSTSSSSTTmmNMmmm22)1(2MMNmSS由产品目录查得：由产品目录查得：MNNrnkWPmin),/(),(NNNNNnPnPT9550260103NMmTT11nnnSNNSSTSSTTmmmm22NMmSS2近

38、似直线公式近似直线公式成对使用成对使用注意：注意：3、调速、调速调速方法调速方法变频调速变频调速开环调压调速开环调压调速绕线式串电阻调速绕线式串电阻调速定量计算：定量计算：1 1）变频调速）变频调速（f fN时时 , U/f =常数）常数）平行特性平行特性constnmconstn (恒转矩负载恒转矩负载)2 2）调压调速）调压调速对于恒转矩负载，调速范围：对于恒转矩负载，调速范围：0SSm通风机负载适用，调速范围宽通风机负载适用，调速范围宽3 3）绕线式串电阻调速）绕线式串电阻调速22mmSRrSr22SRrSr(恒转矩负载恒转矩负载)原理、机械特性原理、机械特性（课件例题）（课件例题）4、

39、制动（四象限运行）、制动（四象限运行）定量计算定量计算停机或反转（摩擦性恒转矩负载）。计算一定转速下停机停机或反转（摩擦性恒转矩负载）。计算一定转速下停机时，最初制动转矩与制动电阻的关系时，最初制动转矩与制动电阻的关系; ; 判断停机瞬间不断判断停机瞬间不断电系统是否反转。电系统是否反转。限速限速（位能性恒转矩负载）（位能性恒转矩负载）。计算一定负载转矩下，下放。计算一定负载转矩下，下放速度与制动电阻的关系。速度与制动电阻的关系。求解方法求解方法：用：用“实用公式实用公式”或或“直线公式直线公式”，对运行点列方程求解。，对运行点列方程求解。1 1）画机械特性，并标出运行点；）画机械特性，并标出

40、运行点；2 2）注意）注意“+”+”、“-”-”号，同一转速下，电源反相序时号，同一转速下，电源反相序时3 3）SS2反接制动反接制动1S回馈制动回馈制动0S反接、回馈、能耗反接、回馈、能耗制动原理：制动原理：四、单相异步电动机四、单相异步电动机1、结构特点、结构特点定子：布置两相绕组，空间相位差定子：布置两相绕组，空间相位差90电角电角工作绕组工作绕组起动绕组串移相元件起动绕组串移相元件电流在时间上存在电流在时间上存在相位差相位差2、工作原理、工作原理电阻分相、电容分相、罩极电阻分相、电容分相、罩极3、起动、起动双旋转磁场理论双旋转磁场理论第五部分第五部分三相同步电动机三相同步电动机一、三相

41、同步电机的工作原理一、三相同步电机的工作原理)(11nFf)(1恒定fF)(直流fI)(1fIABC)60(1pfnFa相对静止相对静止稳态稳态实现机电能量实现机电能量转换转换相互作用相互作用转子：转子：定子：定子：1 1、三相同步电机的磁场、三相同步电机的磁场 空载空载: : 励磁电流励磁电流 If 单独建立单独建立 负载负载: : 励磁电流励磁电流 If与与电枢电流电枢电流 I共同建立共同建立fF)44. 4(01100wkfNEEFE2 2、三相同步电机的电枢反应、三相同步电机的电枢反应交轴电枢反应交轴电枢反应 产生电磁转矩产生电磁转矩直轴电枢反应直轴电枢反应 去磁、助磁去磁、助磁 取决

42、于取决于 和和 的夹角的夹角 0EI二、三相同步电机的稳态运行二、三相同步电机的稳态运行1 1、电压平衡方程式（隐极）、电压平衡方程式（隐极）XI jRIEUataXI jRIUE0aRtX0EU发电）I(aRXEU发电机：发电机：电动机：电动机：taXI jRIEU0电动）I(发电）I(电动）I(发电机：发电机：电动机：电动机：XI jRIUEaaafaaFkFkFk1afFFF( (折算成励磁磁动势折算成励磁磁动势) )XXXat空载特性空载特性不饱和不饱和饱和饱和E1 1、电压平衡方程式（凸极）、电压平衡方程式（凸极）发电机：发电机：电动机：电动机：发电机：发电机：电动机：电动机：qqddaXI jXI jRIUE0qqddaXI jXI jRIEU0不饱和不饱和XI jXI jRIUEaqqadXI jXI jRIEUaqqad饱和饱和adadfadfdFkFFFF空载特性空载特性dE2、时空矢量图（以发电机为例）、时空矢量图（以发电机为例）F1fF0EUIaRIaXI jaEEXI jEiaFaFii1fF：d轴轴0E：q轴轴功率因数角功率因数角:)(IU内功率因数角内功率因数角:)(IEi功率角（功角）功率角（功角）:)(0UE内功率角（内功角）内功率角（内