(完整版)电机拖动必考点总结.pdf

.word 格式.整理版 考点总结 第四章 一、电力拖动系统稳定运行的充分必要条件是：0LeTT 且 0dndTdndTLe【eT电动机的电磁转矩 LT生产机械的阻转矩 n转速(r/min)】第五章 一、直流电机的励磁方式：M U Ia If Uf Ia M U I If M U Ia Ia If M U I Ia If1 If2 图5-15直流电机的励磁方式a)他励式 b)并励式 b)串励式 b)复励式a)b)c)d)+-+-+-+-UUUU+-Uf 按励磁绕组的供电方式不同，直流电机分 4 种：1他励直流电机 2并励直流电机 3串励直流电机 4复励直流电机 二、基础公式 1.额定功率NP 直流电动机中，NP是指输出的机械功率的额定值：602NNNNnTTP（NT为额定输出转矩，Nn为额定转速）直流发电机中，NP是指输出的电功率的额定值：NNNIUP 2.电枢电动势aE 直流电机的电动势：nCEea（单位 V）eC为电动势常数 aZnCPe60（Pn磁极对数，Z电枢总有效边数，a支路对数）3.电磁转矩eT 直流电机的电磁转矩：aTeICT（单位mN）TC为转矩常数 .word 格式.整理版 aZnCPT2（Pn磁极对数，Z电枢总有效边数，a支路对数）4.常数关系式 由于55.9260eTCC 故 eTCC55.9 三、直流电机 (一)分类：直流电动机和直流发电机。直流电动机：直流电能 机械能 直流发电机：机械能 直流电能(二)直流电动机(考点：他励直流电动机【如下图】)IfUfUaIa负载T0TLnTeUf+_If图5-18 直流电动机物理量的正方向与等效电路a)物理量的参考正方向 b)等效电路a)b)fU+-LUa+_Ia+_aEaRaE 1.电压方程：励磁回路：fffIRU 电枢回路：aaaaIREU (特点：aaEU)(aR包括电枢绕组和电刷压降的等效电阻 aE直流电机感应电动势)其中 nCEea 2.转矩方程：0LeTTT 3.功率方程：1输入电功率电磁功率 输入电功率1P=励磁回路输入电功率fP+电枢回路输入电功率aP(注意：一般题目没有给出励磁信息，那么输入电功率=电枢回路输入电功率)电枢回路输入电功率aP=电磁功率emP+铜耗功率Cuap 励磁回路输入的电功率：2fffffIRIUP 电枢回路输入的电功率：Cuaem2aaaaaaaaaaapPIRIEIIREIUP(2aaCuaIRp电枢回路的铜耗 aaemIEP电机的电磁功率)且有eapapapaa22606060TIaZnIaZnnIZnIE 即eaaTIE .word 格式.整理版 （原本基础公式为aeICTT）而由上式可得电动机电磁转矩的另一种计算公式：nPnPPTemememe55.9602 故nPTeme55.9（emP的取值单位为w 才适用）nPTeme9550（emP的取值单位为kW 才适用）2电磁功率输出机械功率 电磁功率=机械功率=机械空载功率(损耗)+机械负载功率(输出功率)由于0LeTTT和eTPem 故 L0eTTT L0emPpP LP电机的机械负载功率 0p电机的空载损耗，包括机械摩擦损耗mp和铁心损耗Fep 3输入电功率1P输出机械功率2P 电功率电磁功率机械功率P1PemP2pCuapFepmecpCufCufpCuapFepmp图5-19 直流电动机的功率图 pPPppppPppPPP22addmFeCuemCuaCufaf1 式中2P电动机的输出功率，有 P2=PL；addp电动机的附加损耗，是未被包括在铜耗、铁耗和机械损耗之内的其他损耗；p电动机的总损耗，并有add02aa2ffaddmFeCuaCufppIRIRpppppp 故电动机的效率为：pPpPP2121 4.工作特性：.word 格式.整理版 5.如何避免造成“飞车”？答：直流电动机在使用时一定要保证励磁回路连接可靠，绝不能断开。原因：一旦励磁电流 If=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。因此，在闭合电动机电枢电路前应先闭合励磁电路，保证电动机可靠运行。(三)直流发电机(考点：他励直流发电机【如下图】)IfUfIa原动机T0TenTmUf+_IfLUa+_Ia+_图5-21 直流发电机物理量的正方向与等效电路a)物理量的参考正方向 b)等效电路a)b)fU+-aEaEaUaR 1电压方程：aaaaIRUE(特点：aaEU)式中nCEea 2转矩方程：0emTTT 3功率方程：1输入机械功率电磁功率 输入机械功率mP(原动机)=电磁功率emP+克服空载功率0p 0em0emm1)(pPTTTPP 2电磁功率输出电功率 电磁功率emP=输出电功率2P+铜耗功率Cuap Cua22aaaaaempPIRUIIEP 3输入机械功率1P输出电功率2P 机械功率电磁功率电功率P1PemP2mpCuapFep图5-23 直流发电机的功率图 epppPpPPFmCua20em1 .word 格式.整理版 直流发电机的效率pPpPP2121 式中p直流发电机的总损耗，addCuaFemppppp 四、考题解答 1某他励直流电动机的额定数据为NP=17kW,NU=220V,Nn=1500r/min，N=83%。计算额定电枢电流NI、额定电磁转矩和额定负载时的输入电功率。分析：电机的额定功率指的是输出功率，电动机的额定功率NP指的是机械功率（没有空载损耗=电磁功率）（发电机的额定功率NP指的是电功率）解：(1)额定电枢电流 NI=A 93.10=22083.010173NAUPNN(2)额定电磁转矩）（）（mNmNnPnPPTN23.1081500101755.955.96023NNNeN(3)额定负载时输入电功率 法一：kWWIUPN48.202048210.93220N1 法二：kWWPPNN48.2083.0101731 2有一他励直流发电机的额定数据为：NP=46kW，NU=230V,Nn=1000r/min，aR=0.1，已知0p=1kW，addp=0.01NP，求额定负载下1P、emP和N。分析：电机的额定功率指的是输出功率，发电机的额定功率NP指的是电功率；解：kWPpN46.001.0add AAUPINN20023010463N kWWRIpa440002NCua kWpppp46.5446.01Cuaadd0(1)额定负载下输入功率 kWkWpPPN46.51)46.546(1(2)额定负载下电磁功率 kWkWpPPN50)446(Cuaem(3)额定负载下发电机效率 法一:%39.89%10046.51461NPPN 法二：%39.89%61.101%10046.54646.511NpPpN .word 格式.整理版 _+Ia Ua A Q V Ra M A Uf+_ Rc Rf If R图6-1 他励电动机接线图第六章 一、他励直流电动机的机械特性：1机械特性的一般形式 e0e2TeaeaTeeaeaeaaa )(TnTCCRRCUCTCRRCUCRRIUn 式中0n直流电机的理想空载转速，CUnea0；直流电机机械特性的斜率，2TeaCCRR。2固有机械特性(特点：电枢电压、励磁电压均为额定值)e2NTeaeNTCCRCUnN A n nN TN O Te Tst n0 图6-2 他励电动机固有机械特性 10eT时，NCUnnea0是理想空载转速，由aeICTT可知，同时0aI，aNEU。2固有机械特性硬：斜率2TeaNCCR较小，表示固有转速的变化小，所有固有机械特性比较硬。3电动机起动时 n=0，由nCEea，感应电动势0aE，这时电枢电流为起动电流staNaIRUI；电磁转矩为启动转矩 stNstaNeICTICTTT；又因为电枢电阻aR 很小，在额定电压的作用下，起动电流将非常大，远远超过电动机所允许的最大电流，会 烧坏换向器，因此直流电机一般不允许全电压直接起动。4若转矩0,nTTste，特性曲线在第四象限；若0,0nTe,则特性曲线在第二象限，电磁转矩与转速方向相反，形成制动转矩，电机处于发电状态。3人为机械特性 .word 格式.整理版 n U UUUU=0-Un0 nO-n0 T图 6-3 改变电枢电压的人为的机械特性 R1R2 n n0 O Te Ra Ra+R1 Ra+R2 固有 人为 图6-5 改变电枢电阻的人为机械 1 N n n01 n0 O Te 图6-4 改变磁通的人为机械特性e2TeeTCCRRCUna 1改变电枢电压 U 2减小每极气隙磁通 3电枢回路串接电阻 R （注意：减小 U 或串接 R 都使得 n 减小，而减小却使得 n 增加）二、他励直流电动机的起动方式（2 种）1电枢回路串电阻起动 2降压起动 R R R+_ U KM1 KM2 KM3 M A B C D B C D E T T T O T n0 n R R+RR+R+RR+R+R+R +_ U 图6-6 他励直流电动机串电阻起动a)原理图 b)机械特性a)b)U I UPE+_+_ U M RP U +U A O T n T T T 图6-7 他励直流电动机降压起动a)电力电子可控整流供电系统 b)降压起动的机械特性a)b)UUUUUUUUU 三、他励直流电动机的调速 1静差率：是指在同一条机械特性上，从理想空载到额定负载时的转速降与理想空载转速之比。用百分比表示为：000N0000N100100nnnnns 静差率 s 值与机械特性的硬度及理想空载转速0n有关。当理想空载转速0n一定时，机械特性越硬，额定速降Nn越小，则静差率越小。2.他励直流电动机的调速方法(根据 3 种改变 n 的人为机械特性)1串电阻调速 eTCCRRCUn2NTeaNeN 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。（电枢串电阻调速的方法多用于对调速性能要求不高的场合，如过去的起重机、电车等，现在已不多见。）.word 格式.整理版 2调电压调速 e2TerecaNed0TCCRRCUn（整流装置输出电压d0U；整流装置内阻recR）特点：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，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。（调压调速多用在对调速性能要求较高的生产机械上，如机床、轧钢机、造纸机等。）3弱磁调速 e2TeaeNTCCRCUn 特点：1）由于励磁电流 I f Ia，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。（弱磁调速的调速范围小，所以很少单独使用，一般都与调压调速配合，以获得很宽范围的、高效、平滑而又经济的调速。）3.调速方式 1恒转矩调速方式：在整个调速过程中保持电动机电磁转矩eT不变；2恒功率调速方式：在整个调速过程中保持电动机电磁功率emP不变。（注意：一般弱磁调速适用于恒功率调速，其余两个适用于恒转矩调速）相关例题：一台他励直流电动机额定数据为：NP=100kW，NU=220V，NI=517A，Nn=1200r/min，电枢回路电阻aR=0.044。求：1）固有机械特性方程式；2）额定负载时的电枢电势和额定电磁转矩；3）额定输出转矩和空载转矩；4）理想空载转速和实际空载转速；5）电机额定运行，分别求电枢回路外串电阻aR=0.206时的转速、电压 U=50V时的转速和磁通=75%N时的转速。解：（1）固有机械特性方程式 常数164.01200044.0517200NaNNNenRIUC TTTCCRCUnNTeaNeN17.01341164.055.9044.0164.022022（2）电枢电势和电磁转矩 BUNATLOTenAUd1图 6-11 调压调速时的机械特性01n0n.word 格式.整理版 电枢电势为：)(8.1961200164.0VnCENNea 电磁转矩为：)(7.809517164.055.955.9mNICTaNee（3）额定输出转矩和空载转矩 输出转矩为：)(8.79512001010055.955.93mNnPTNNL 空载转矩为：)(9.138.7957.8090mNTTTLe（4）求理想空载转速和实际空载转速 理想空载转速为：min)/(13410rCUnNeN 实际空载转速为：min)/(6.13389.1317.0134117.000rTnn（5）电枢回路外串电阻aR=0.206时的转速 min)/(5537.809164.055.9206.0044.01341)(55.9220rTCRRnneNeaa 电压 U=50V 时的转速 min)/(1667.809164.055.9044.0164.050)(55.922rTCRCUnNeaNe 磁通=75%N时的转速 min)/(1542)164.075.0(55.97.809044.0164.075.0220)%75(55.9%7522rTCRCUnNeaNeN 四、他励直流电动机的四象限运行 可见，电动机运行状态分成两大类，eT与 n 同方向时为电动运行状态，eT与 n 反方向时为制动运行状态。(注意：1.电动状态机械特性分布在一【正向电动运行】、三【反向电动运行】象限；2.制动状态机械特性分布在二、四象限；)制动方法：机械制动+电气制动 电气制动方法：1、能耗制动；2、反接制动：1 电枢反接(用于反抗性负载)2 倒位反接（用于位能负载）3、回馈制动：1正向回馈制动2反向回馈制动（着重图形，计算不做要求）图知：1、与负载LT有交点称为运行，没有交点则称为过程；2、电动运行状态分布在一【正向电动运行】、三【反向电动运行】象限；3、能耗制动分布在二、四象限，且过原点。4、反接制动过二、三、四（电枢反接）象限或者一、四（倒位反接）象限。（但是制动只分布在二、四象限！）O Te n TL -TL A B C D E n0s n0-n0 正向回馈制动 能耗制动过程 反接制动过程 反向电动运行 倒拉反转运行 能耗制动运行 图6-24 他励直流电动机的四个象限运行正向电动运行反向回馈制动运行0 nABCDE.word 格式.整理版 5、回馈制动过一、二（正向回馈制动）象限或三、四（反向回馈制动）象限。（但是制动只分布在二、四象限！）第七章 一、三相变压器的电路系统联结组 1三相变压器绕组的联结法（2 种）1）星形：绕组末端 XYZ 联结一起，首端 ABC 引出(用字母 Y 或 y 表示，如果有中线 N 引出则用 YN 或 yn 表示)2）三角形：各项绕组首末相连(规定 AXCZBYA 联结)(用字母 D 或 d 表示)2三相变压器联结组的判断（考点：Yy0 和 Yd11）（注意：两个皆为同名端同时作为首端，即 A 和 a 作为首端）（注意：大写为高压侧绕组，小写为低压侧绕组）（注意：数字填涂看高压绕组 EAB 和 Eab 相差多少，逆时针为转向，看 Eab 到 EAB 滞后的度数，30 度 1 个点，图 2 就是滞后 330 度即 11 点）一般采用 Yyn0、Yd11、YNd11、YNy0 和 Yy0 等 5 种标准联结线。其中的 Yyn0 联结组是在低压侧引出中性点，便于 220V 电器用户使用；YNd11 主要是供高压输电使用。例如：Dyn 表示高压绕组是三角形联结线；低压绕组是星形联结线，并有中性点引出；YNyn 表示高压绕组是星形联结，低压绕组也是星形联结，而且两个绕组都有中性点引出；.word 格式.整理版 第九章 一、异步电动机的分类 1、按定子相数分：单相异步电动机；三相异步电动机。2、按转子结构分：绕线式异步电动机；鼠笼式异步电动机，其中又包括单鼠笼异步电动机、双鼠笼异步电动机、深槽式异步电动机 二、异步电动机的转差率 11nnns（1n同步转速；n转子转速）补充公式pnfn1160 三、异步电机的运行方式 1、电动机运行方式 2、发电机运行方式 3、电磁制动运行方式 四、异步电动机的功率 1输入电功率电磁功率（s 为转差率）电源输入的功率1ss1cos3IUP 定子铜耗ssRIp2Cus3 定子铁耗ffRIp2Fe3（转子铁耗很小，忽略不计）FeCusppPP1em 2电磁功率输出机械功率（s 为转差率）转子铜耗emCursPp emCuremm)1(PspPP .word 格式.整理版 重点：)1(:1:mCuremssPpP addmm2ppPP 五、异步电动机的电磁转矩 11e60)1(2602emmmmPnsPnPPT(1旋转磁场的同步角速度)addm2ppPPm 即02TTTe（2T输出转矩；0T空载转矩，0ePT【addm0ppP称空载损耗】）第十章 一、同步电动机的功率因数 .word 格式.整理版 1、当改变同步电动机的励磁电流时，能够改变同步电动机的功率因数。2、当改变励磁电流时，同步电动机功率因数变化的规律可以分为三种情况，即正常励磁状态、欠励状态和过励状态。3、同步电动机拖动负载运行时，一般要过励，至少运行在正常励磁状态，不要让它运行在欠励状态。第十一章 一、三相异步电动机固有机械特性(书 P212 固有特性曲线分析).word 格式.整理版 重要的不清楚！二、异步电动机起动性能分析（书 P215 性能分析）比较重要的：（）足够大的起动转矩。起动电流倍数KI=Ist/IN（）不要太大的起动电流。起动转矩倍数KT=Tst/TN。普通的异步电动机，如果不采取任何措施，而直接接入电网起动时，往往起动电流Ist 很大，而起动转矩Tst 不足。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。工作中是付出了很多，但我也清醒地认识到自己存在的一些不足之处。在学生工作方面，我与其他辅导员相比经验还显欠缺，与主要学生干部在工作方面的交流做的还不是很到位，同时在大型活动的组织方面，考虑还不够周全，学生活动的指导工作也需要在自我不断学习的基础上进一步加强，并逐步提升自我对于理论的实际应用能力。要及时认真地总结工作经验，探索规律，锐意改革，勇于创新，开拓进取，使自己的工作更上一层楼！