电工学II电机与电气控制第三章电动机山东大学期末考试知识点复习.docx
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1、第三章 电动机 1311 电动机的分类 电机是一种机电能量转换元件,其中,电动机将电能转换成机械能。电动机按其工作原理分类如下:1312直流电动机 直流电动机的电源为直流电,其核心部件是它的电枢绕组。直流电动机通过电枢绕组感应出电动势和电流,电枢电流及气隙磁场相互作用产生电磁转矩,从而实现机电能量转换。不同励磁方式的电动机具有不同的特性,由于他励直流电动机具有优良的调速性能,所以得到了广泛的应用。 1313 三相异步电动机的根本构造及工作原理 根本构造由定子、转子和气隙组成。 旋转磁场的产生三相对称交流电流通入在空间按一定规律分布的三相对称的定子绕组后,在电机内部产生旋转磁场。 同步转速旋转磁
2、场的转速称为同步转速,即n0=60f1/p,其中f1为定子电源的频率,p为电动机的磁极对数。 转向三相异步电动机的旋转方向由旋转磁场的方向决定,及通入电机的三相交流电流的相序有关,改变三相交流电流的相序就可以改变电动机的旋转方向。 转速和转差率依据电磁感应和电磁力的原理,电机转子转速n及旋转磁场的转速n0(同步转速)不相等,这是异步电动机运行的根本条件;定义其转差率为s=(n0 - n)/n0,根据s的大小和正负判断异步电动机可处于三种不同的工作状态:电动机运行状态、发电运行状态和电磁制动运行状态。 电磁关系三相异步电动机工作时,定子电路和转子电路中的电磁关系。 (1)定子每相绕组的感应电动势
3、为E1=444f1N1,而且,定子每相绕组上施加的电压U1E1,可见,U1。 (2)转子每相绕组的感应电动势为E2=444f2N2,其中,f2=sf1。 (3)转子每相绕组的电流和功率因数分别为 功率关系三相异步电动机能量转换过程中功率流图如图131所示。P1为输入到异步电动机的电功率,其中一小局部作为定子绕组的铜损耗pCu1和电机的铁损耗pFe1(主要是定子铁损耗)消耗掉;其余大局部那么形成电磁功率PT。电磁功率除去转子绕组的铜损耗pCu2便是电动机产生的机械功率Pmec,当电动机转动时还有机械损耗pm和各种附加损耗pad,从机械功率中减去机械损耗pm和附加损耗pad就是电动机转轴上输出的机
4、械功率P2。所以,电动机的效率为=(P2/P1)100。 1314 三相异步电动机的机械特性 机械特性是描述异步电动机拖动系统各种运行状态的依据。 机械特性曲线T=f(s)称为电动机的转矩特性,用转速代替转差率得到的n=f(T)称为电动机的机械特性,曲线如图132所示。在机械特性曲线上有几个表征电机运行性能的重要物理量:理想空载转速n0、临界转差率sm、额定转矩TN、最大转矩Tmax和起动转矩Tst。 图132中: A点:n=n(s=1) T=0称为理想空载点。 B点:n=nN T=TN为额定工作点;此时TN=9 550(PN/nN),sN=(n0 - nN)/n0。C点:此时T=Tmax,称
5、为临界工作点(最大转矩点);s=sm,sm称为临界转差率,其中1315 三相异步电动机的起动及反转起动的特点当n=0,s=1时,三相异步电动机起动。此时由于相对转速大,转子电路中感应电动势和感应电流都很大,所以,定子绕组中的电流也很大,这个电流就是起动电流,用Ist表示。一般情况下,Ist=(37)IN。但由于起动时功率因数很低,所以,电动机起动时起动转矩并不是最大。 起动方法直接起动、降压起动、转子电路串电阻或串电抗起动等。 反转通过改变定子电流相序实现反转。 1316 三相异步电动机的调速 调速的原理由n=n0(1 - s)=60f1/p(1 - s)可知,通过改变磁极对数p,电源频率f1
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