电机学下复习

1、第二章第二章 直流电机直流电机U+NSEEIanKEE感应电动势感应电动势aaRIEU输出电压输出电压 一、直流电机运行原理一、直流电机运行原理二、基本结构直流电机由定子、转子和机座等部分构成。直流电机由定子、转子和机座等部分构成。机座机座磁极磁极励磁励磁绕组绕组转子转子励磁式直流电动机结构励磁式直流电动机结构三、励磁方式三、励磁方式他励电动机：励磁线圈与转子电枢的电源分开。他励电动机：励磁线圈与转子电枢的电源分开。并励电动机：励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。并励电动机：励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。串励电动机：励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。串励电动机：励磁线圈与转子电枢串联

2、接到同一电源上。复励电动机：励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在复励电动机：励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在 同一电源上。同一电源上。M他励他励UfIfIaUM并励并励UIfM串励串励UM复励复励U四、电枢反应四、电枢反应 F=Ff+Fa (1)磁路不饱和时，气隙磁场畸变，合成磁场不再对称于磁极轴线，物理中性线（B=0）偏离几何中心线；磁极一侧磁场的削弱与另一侧磁场的增强程度相同，故每极下有效磁通量不变，既不增磁，也不减磁，不影响电机总的感应电势和电磁转矩。 （2）饱和时，磁极一侧的磁场增加量总是小于另一侧的磁场削弱量，故交轴电枢反应具有一定的去磁作用。 五、感应电动势和电磁转矩五、感

3、应电动势和电磁转矩1、电枢绕组的感应电动势、电枢绕组的感应电动势 E =Ce n； Ce =pN/60a2、电磁转矩、电磁转矩 Tem = =CT Ia；CT=pN/2a3、电动势常数与转矩常数间的关系、电动势常数与转矩常数间的关系 Ce= CT/30，=2n/60E= CT 六、直流电机的基本方程六、直流电机的基本方程一、电压方程一、电压方程1、他励直流电机、他励直流电机 特点：特点：Ia = I； Ea = U + IaRa (发电机）发电机） U = E+ IaRa （电动机）（电动机）2、并励直流电机、并励直流电机特点：特点： Uf = U ； Ia = I+If (发电机）发电机）

4、； Ia = I-If （电动机）（电动机）3、串励直流电机、串励直流电机 特点：特点： Ia = If = I； 发电机：发电机： Ea = U+IaRa+Uf ; 电动机：电动机： U=Ea+IaRa+Uf 4、复励直流电机、复励直流电机发电机发电机 ： Ia = Ibf + I , Icf = I Ucf = IcfRcf = Ea - IaRa - U , Ubf=Ea IaRa = IbfRbf , Ea = U+IaRa +Ucf 电动机：电动机： Ia = I Ibf , Icf = I Ucf = IcfRcf = U IaRa Ea , Ubf = IbfRbf = Ea +

5、 IaRa直流发电机与直流电动机的区别能量关系能量关系:机械能转变成电能电能转变成机械能电枢电势电枢电势: :反电势反电势nCEea电磁转矩电磁转矩: :制动制动aTemICT驱动驱动aTemICT电势平衡电势平衡方程方程: :UEURIUEabaaa2UEURIUEabaaa2电源电势电源电势nCEea第五章第五章 异步电机异步电机异步电机又叫感应电机，其优点如下： 结构简单结构简单、运行可靠运行可靠、效率较高效率较高、制造容制造容易、成本低，维护方便易、成本低，维护方便用途广（主要主要用做电动机，也有作为小水电站、风力发用做电动机，也有作为小水电站、风力发电站的发电机的电站的发电机的） 其

6、缺点如下： 调速较复杂、范围窄、成本高、降低电网调速较复杂、范围窄、成本高、降低电网功率因数功率因数 1. 基本类型：单相笼型异步电机；三相笼型异步电机；三相绕线式异步电机2. 异步电机主要结构包括：静止的定子，旋转的转子，气隙。 定子定子铁心、定子三相或单相绕组、机座 转子转子铁心、转子绕线或笼型绕组、轴 气隙0.2mm1.5mm 磁势大部分都消耗在气隙上，气隙小则电机的空载磁化电流就小，功率因数高。考虑到机械的原因，气隙又不能太小。 一、异步电机的基本工作原理旋转磁场形成图：二、异步电机的三种工作状态 1.电动机状态 （ 0 n n1, 0 s n1 , sn1)转速旋转。 (2)转子导体

7、运动（相对磁场，磁场转速慢）切割磁力线，产生感应电动势，进而产生电流。电流与气隙磁场的相互作用产生与转子转向相反的制动转矩。 (3)电机从轴上吸收机械功率，经过气隙耦合再向电网输出电功率。 3.电磁制动状态 ( n1) 转子逆着磁场转向旋转，此时电机既从电网吸收电功率又从轴上吸收机械功率，它们都消耗在电机内部变成损耗。 三. 折算后的相量方程式和等效电路 T型等效电路四. 折算后的相量图 相量图（0nn1)五、功率平衡方程式五、功率平衡方程式 1122emcuFeemcumecmecmecadPPppPpPPppP111 1112 222211 111 022212212222212cosco

8、s11emcuFemcumeccumecememPmU IPmE IpmI RpmI RspmI RPmIRspPRPmIPsss 六、六、 转矩平衡方程式转矩平衡方程式 2220mecmecadmecadmecemPppPPppPTTT1112601226060emmecememememns PPTPPnnnnP 七 异步电机的参数测定 1. 空载试验空载试验 参数计算参数计算 221000000201 0NUPZRXZRIm I21 0FempRm I01mXXX2. 短路试验短路试验 目的目的测定短路阻抗、转子电阻、定、转子测定短路阻抗、转子电阻、定、转子漏抗漏抗 记录记录Uk、Ik、

9、pk 参数计算参数计算 设设 则则 2221kkkkkkkkkUPZRXZRIm I12 0mXXR221111()()mkkmjXRjXRjXRjXRj XX2. 短路试验短路试验 参数计算参数计算 于是有于是有 2212221()mkmXRRRRXX2221112221()mkmmRXX XXXXRXX2. 短路试验短路试验 考虑到考虑到 则则 对于大中型感应电动机近似有对于大中型感应电动机近似有 01mXXX0210kkXRRRXX220120200kXXXXXRXX21kRRR12kXXX122kXXX八 三相异步电动机的启动与调速1. 一般的三相异步电动机直接启动时异步 电动机的启动

10、性能并不好。 启动电流大 kI=Ist/IN=(47); 启动转矩却不大 kst =(0.91.3)。2. 影响 造成电网压降；产生损耗并发热；转矩小会延长启动时间，甚至无法启动3. 考虑启动方法时必须注意权衡的问题 启动电流要尽可能小，以减小对电网的冲击； 启动转矩要尽可能大，以缩短启动时间; 一般说来，上述要求是矛盾的，选用启动方法时需要综合考虑。4. 启动方法：4.1 直接启动 具体做法直接接到额定电压的网上进行启动 使用场合小容量电动机带轻载 能否进行直接启动： 要求满足经常启动的电机启动时引起母线电压降不大于10%；偶尔启动的电机此压降不大于15%（依据Tst=0.7225TstN

11、,Tem=1.156TemN )。4. 启动方法：4.1 直接启动 依据Tst=0.7225TstN ,Tem=1.156TemN 一般异步电机都允许直接启动，该启动方法简单，满足其他要求时要优先采用。4. 启动方法：4.2 降压启动 目的降低加在定子绕组上的电压来满足启动电流的要求，因此需要较核是否满足启动转矩要求。 使用场合容量大于或等于20kW并带轻载4. 启动方法：4.2 降压启动 具体做法1定子串电抗降压启动 特点：Ux/UN=1/a时， Ist/IstN=1/a Tst/TstN=1/a2 4. 启动方法：4.2 降压启动 具体做法2用星三角启动器启动 特点：Ux/UN=1/1.7

12、32时， Ist/IstN=1/3 Tst/TstN=1/3 启动器价格便宜，操作简单，有较广泛应用。4. 启动方法：4.2 降压启动 具体做法3用自耦变压器启动 特点：Ux/UN=1/a时， Ist/IstN=1/a2 Tst/TstN=1/a2 一般有抽头可供调节。4. 启动方法：4.2 降压启动 4.3 采用高启动转矩异步电动机 深槽笼型异步电动机 启动时转子频率高，由于趋肤效应，电阻大漏抗小，启动转矩大；正常运行时转子频率低趋肤效应不明显,有利于保证效率。 功率因数、最大电磁转矩稍小。 双笼型异步电动机 启动笼电阻大，启动时起主要作用，启动转矩大，正常运行时运行笼起主要作用，效率高。

13、功率因数、最大电磁转矩稍小。4.4 采用绕线型异步电动机 只要转子回路串的电阻合适，既可以减小启动电流，又能提高启动转矩。 为什么？ Tst=CmmI2cos2 R, I2, m, R, cos2, I2cos2, Tst=CmmI2cos2 4.5 异步电动机的调速0. 调速方式： n=(1-s)n1=60f1(1-s)/p 有三种： 变极调速 ； 变频调速； 改变转差率s调速1. 变极调速： 原理：见图一些结论： X 1X 111XX2X2YYYYYYX(2 )1 Y/YY23(2 )13 /YY222ememYYYPU ITU I pnTU IpTUI pPTU IpPTUI p接适用于恒转矩调速接适用于恒功率调速4.5异步电动机的调速1. 变极调速： 特点：方法简单、运行可靠、特性较硬，但只能有级调速，一般不宜超过三速，以双速为多。 4.5 异步电动机的调速2. 变频调速： 一些结论： 一般要保持主磁通不变，因此恒转矩调速前后性能都能保持不变； 而对于恒功率调速，若保持主磁通不变，则过载能力随频率正比变化；若保持过载能力不变，则主