電機(jī)學(xué)(第四版)復(fù)習(xí)提綱.ppt

電機(jī)學(xué)復(fù)習(xí)提綱 第一篇變壓器第二篇直流電機(jī)第三篇交流電機(jī)的繞組電動勢和磁動勢第四篇同步電機(jī)第五篇異步電機(jī) 第一章變壓器的用途 分類與結(jié)構(gòu) 1 變壓器的基本作用原理變壓器是根據(jù) 原理 將一種電壓等級的交流電能變換為同頻率的另一種電壓等級的的交流電能的靜止電機(jī) 2 變壓器的主要額定值1 額定電壓U1N U2N V或kV 一次側(cè)額定電壓是指正常運行時 電源加到一次側(cè)的額定電壓 二次側(cè)額定電壓是指變壓器一次側(cè)加 二次側(cè)的 電壓 三相變壓器的一次 二次額定電壓都是指 電磁感應(yīng) 空載線 額定電壓 額定線電壓 2 額定電流I1N I2N A 額定電流是指變壓器在額定運行條件下一 二次繞組允許通過的電流 三相變壓器的一次 二次額定電流都是指 3 額定容量SN VA或kVA 在銘牌規(guī)定的額定狀態(tài)下變壓器輸出的視在功率 變壓器的額定容量 額定電壓 額定電流之間的關(guān)系 單相雙繞組變壓器 三相雙繞組變壓器 4 額定頻率fN Hz 額定線電流 基本知識 變壓器的工作原理及額定數(shù)據(jù) 第二章變壓器的運行分析 基本要求 1 掌握變壓器的基本工作原理 熟練應(yīng)用感應(yīng)電勢公式2 掌握變壓器繞組的折合條件 折合方法3 掌握分析變壓器的基本方法 變壓器的基本方程式 等值電路和相量圖4 掌握變壓器等值電路參數(shù)的測定方法5 掌握變壓器的運行性能指標(biāo)及其計算 第二章變壓器的運行分析 1 變壓器的磁場為了便于研究 根據(jù)變壓器內(nèi)部磁場的實際分布和所起作用的不同 通常把磁通分為 和 主磁通的性質(zhì)和作用 主磁通沿鐵心閉合 其磁路是一種非線性磁路 m與I0呈非線性關(guān)系 主磁通在一 二次繞組中分別感應(yīng)電勢E1和E2 將電磁功率從一次繞組傳遞到二次繞組 起 的作用 漏磁通的性質(zhì)和作用 漏磁通主要沿非鐵磁性材料閉合 其磁路是一種線性磁路 s1 s2 與I1 I2 呈線性關(guān)系 漏磁通只起 的作用 不直接參與從一次繞組到二次繞組的能量傳遞 主磁通漏磁通 傳遞能量 產(chǎn)生漏電抗壓降 一次繞組感應(yīng)電動勢 二次繞組感應(yīng)電動勢 變壓器的變比 變壓器的一次側(cè)與二次側(cè) 稱為變壓器的變比 用k表示 即 2 主磁通感應(yīng)電動勢和勵磁電流 相電勢之比 勵磁電流 在鐵心飽和時 為了得到正弦波的主磁通 勵磁電流應(yīng)為 尖頂波的勵磁電流可以分解為基波和3 5 7 一系列奇次諧波 考慮鐵耗的影響后 勵磁電流將超前主磁通一個鐵耗角 尖頂波 3 變壓器繞組的折合 折合條件 折合方法 4 變壓器的基本方程式 等效電路 相量圖 T型等效電路 折合前后二次繞組的磁動勢不變 T型等效電路中各參數(shù)的物理意義 勵磁電阻Rm是表征鐵耗的等效電阻 勵磁電抗Xm反映了主磁通對電路的電磁效應(yīng) 是與 對應(yīng)的電抗 一次繞組漏電抗X1反映了一次繞組漏磁通對電路的電磁效應(yīng) 是同 相對應(yīng)的電抗 二次繞組漏電抗X2反映了二次繞組漏磁通對電路的電磁效應(yīng) 是同 相對應(yīng)的電抗 4 變壓器的基本方程式 等效電路 相量圖 主磁通 一次繞組漏磁通 二次繞組漏磁通 4 變壓器的基本方程式 等效電路 相量圖 簡化等效電路 5 變壓器的參數(shù)測定 變壓器的空載試驗 5 變壓器的參數(shù)測定 變壓器的短路試驗 對T型等效電路 6 變壓器的運行性能 1 變壓器的電壓調(diào)整率 U 定義 變壓器帶上負(fù)載以后 電壓變化的差值 二次額定電壓U2N與二次電壓U2之差 與二次額定電壓的比值稱為電壓調(diào)整率 用 U表示 即 計算公式 影響變壓器電壓調(diào)整率 U的因素有 和 2 變壓器的損耗和效率 變壓器的損耗有鐵耗和銅耗 鐵耗不隨負(fù)載的大小而改變 也稱為不變損耗 銅耗隨負(fù)載的大小而改變 也稱為可變損耗 變壓器額定負(fù)載時的銅耗 即額定短路功率 為pkN 則任意負(fù)載時的銅耗為 變壓器的效率計算公式 2 變壓器的損耗和效率 變壓器產(chǎn)生最大效率的條件 或 即當(dāng)時 變壓器的效率最高 影響變壓器效率 的因素有 和 第三章三相變壓器 基本要求 1 掌握三相變壓器組和三鐵心式變壓器磁路的特點2 掌握三相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號 能利用電動勢相量圖判定聯(lián)結(jié)組標(biāo)號3 掌握變壓器理想并聯(lián)運行的條件4 掌握變壓器并聯(lián)運行時負(fù)載分配的計算方法 第三章三相變壓器 1 三相變壓器的磁路系統(tǒng)獨立磁路系統(tǒng) 三相變壓器組相關(guān)磁路系統(tǒng) 三鐵心柱式變壓器2 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號表示高 低壓側(cè)對應(yīng) 之間的相位關(guān)系 已知三相變壓器的繞組接線圖 確定其聯(lián)結(jié)組標(biāo)號 已知三相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號 畫繞組接線圖 線電勢 3 三相變壓器空載運行電動勢波形 不同的磁路系統(tǒng)和繞組的聯(lián)結(jié)方式對變壓器空載電勢波形的影響很大 為了獲得正弦波相電勢 三相變壓器組不應(yīng)采用Yy聯(lián)結(jié) 否則相電動勢畸變?yōu)榧忭敳?小容量三鐵心柱式變壓器可以采用Yy聯(lián)結(jié) 當(dāng)三相變壓器采用Dy聯(lián)結(jié)或Yd聯(lián)結(jié)時 或者一次側(cè)采用YN接時 其空載相電勢為正弦波或接近正弦波 4 變壓器的并聯(lián)運行 1 變壓器理想并聯(lián)運行的條件 各變壓器的變壓比相等 聯(lián)結(jié)組標(biāo)號相同 短路阻抗的標(biāo)幺值相等 2 并聯(lián)運行變壓器的負(fù)載分配 1 直流電機(jī)是進(jìn)行直流電能和機(jī)械能轉(zhuǎn)換的一種旋轉(zhuǎn)電機(jī) 直流電機(jī)的工作原理是建立在定律和定律的基礎(chǔ)上的 它賴以實現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的媒介是氣隙磁場 任何一臺直流電機(jī)既可作為發(fā)電機(jī)運行 也可以作為電動機(jī)運行 這就是直流電機(jī)運行的可逆性 第六章直流電機(jī)的用途 基本工作原理與結(jié)構(gòu) 電磁感應(yīng) 電磁力 直流 交流 換向器電刷 2 常用的直流電機(jī)是換向器式電機(jī) 直流電機(jī)電樞旋轉(zhuǎn)時 從電機(jī)外部看 它的電壓 電流和電動勢都是 但是每個線圈中的電壓 電流和電動勢都是 這種交直流之間的轉(zhuǎn)換是通過和的配合作用實現(xiàn)的 3 直流電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成 定子部分包括主磁極 機(jī)座 換向極 電刷裝置 端蓋等 轉(zhuǎn)子部分包括轉(zhuǎn)軸 電樞鐵心 電樞繞組 換向器等 定子的作用是建立主磁場和進(jìn)行機(jī)械固定 轉(zhuǎn)子的作用是產(chǎn)生電動勢 流過電流 產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 4 直流電機(jī)的額定值電機(jī)的額定值是電機(jī)長期運行時允許的各物理量的值 直流電機(jī)的額定值主要有額定功率 額定電壓 額定電流 額定轉(zhuǎn)速等 額定功率PN kW 額定運行狀態(tài)下電機(jī)的 額定電壓UN V 額定運行狀態(tài)下電機(jī)出線端的平均電壓 輸出功率 額定電流IN A 額定運行狀態(tài)下電機(jī)出線端的電流 額定轉(zhuǎn)速nN r min 額定運行狀態(tài)下時轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 額定勵磁電流IfN A 額定運行狀態(tài)時電機(jī)的勵磁電流值 直流電動機(jī) 直流發(fā)電機(jī) 基本知識 1 直流電機(jī)的基本工作原理2 直流電機(jī)的額定值 基本知識 1 直流電機(jī)的磁化曲線2 單疊繞組和單波繞組的特點3 單疊繞組和單波繞組節(jié)距的計算方法4 直流電機(jī)的電樞繞組電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩 第七章直流電機(jī)的磁路和電樞繞組 第七章直流電機(jī)的磁路和電樞繞組 1 直流電機(jī)的空載磁場和磁化特性直流電機(jī)空載運行時的氣隙磁場由勵磁磁勢建立 該磁勢由主極上的勵磁繞組通以直流電流所產(chǎn)生 1 空載時氣隙磁密的分布曲線 空載時 勵磁磁動勢主要消耗在 上 當(dāng)忽略鐵磁材料的磁阻和電樞表面的齒槽效應(yīng)時 主磁極下氣隙磁通密度的分布取決于氣隙的大小和形狀 氣隙 2 直流電機(jī)的電樞繞組 直流電機(jī)的磁化特性曲線是指電機(jī)空載時每極主磁通 0與勵磁磁動勢2Ff之間的關(guān)系曲線 0 f 2Ff 根據(jù)磁化特性可以判斷電機(jī)磁路的飽和程度 2 磁化特性曲線 直流電機(jī)的電樞繞組是直流電機(jī)產(chǎn)生感應(yīng)電勢和電磁轉(zhuǎn)矩 從而實現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的重要部件 直流電機(jī)的電樞繞組 無論什么形式 都是將各元件通過相應(yīng)的換向片依次連接起來而構(gòu)成的閉合繞組 直流電機(jī)的電樞繞組通過電刷引入或引出電流 并在正負(fù)極性電刷間形成偶數(shù)條并聯(lián)支路 1 電樞繞組的節(jié)距 第一節(jié)距y1 每個元件的兩個元件邊在電樞表面的跨距 用虛槽數(shù)計算 式中 小于1的分?jǐn)?shù) 第二節(jié)距y2 相串聯(lián)的兩個元件中 第一個元件的下層邊與第二個元件的上層邊在電樞表面上所跨的距離 用虛槽數(shù)計算 合成節(jié)距y 相串聯(lián)的兩個元件對應(yīng)邊在電樞表面上所跨的距離 用虛槽數(shù)計算 換向器節(jié)距yk 每個元件所聯(lián)的兩片換向片在換向器表面的跨距 用換向片數(shù)表示 單疊繞組是y yk 1的一類電樞繞組 它是把上層元件邊在同一主極下的各元件串聯(lián)起來成一條支路 所以單疊繞組的并聯(lián)支路對數(shù) p是直流電機(jī)的極對數(shù) 2 電樞繞組的特點 單波繞組是的一類電樞繞組 它是把上層元件邊在同極性主極下的各元件串聯(lián)起來成一條支路 所以單波繞組的并聯(lián)支路對數(shù) 直流電機(jī)電樞繞組的電勢是通過電刷引出的 電刷的位置應(yīng)使正負(fù)電刷間的感應(yīng)電動勢最大 當(dāng)元件幾何形狀對稱時 電刷在換向器表面的位置應(yīng)對準(zhǔn)磁極中心線 此時正 負(fù)電刷間感應(yīng)電勢最大 被電刷短路的元件感應(yīng)電勢為零 a 1 a p 3 直流電機(jī)電樞繞組的感應(yīng)電勢 電樞電勢Ea的大小與每極磁通量 和轉(zhuǎn)速n的大小成正比 Ea的方向取決于 和n的方向 直流發(fā)電機(jī)的電樞電勢與電樞電流同方向 而直流電動機(jī)的電樞電勢與電樞電流方向相反 稱為反電勢 4 直流電機(jī)電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩 電磁轉(zhuǎn)矩T的大小與每極磁通量 和電樞電流Ia的大小成正比 T的方向取決于 和Ia的方向 直流發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相反 為制動轉(zhuǎn)矩 而直流電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相同 為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 第八章直流發(fā)電機(jī) 基本知識 1 利用直流發(fā)電機(jī)的基本方程式進(jìn)行計算2 電樞反應(yīng)的概念和電樞反應(yīng)的性質(zhì)3 他勵和并勵直流發(fā)電機(jī)外特性曲線的形狀 以及影響電壓變動的因素4 并勵直流發(fā)電機(jī)自勵建壓的條件 第八章直流發(fā)電機(jī) 1 直流電機(jī)的勵磁方式直流電機(jī)的主磁場一般由套在主磁極鐵心上的勵磁繞組通以直流電流產(chǎn)生 勵磁繞組的供電方式稱為勵磁方式 直流發(fā)電機(jī)的勵磁方式分為 不同勵磁方式的直流發(fā)電機(jī) 運行特性存在很大的差異 他勵直流發(fā)電機(jī) 并勵直流發(fā)電機(jī) 串勵直流發(fā)電機(jī) 他勵并勵串勵復(fù)勵 2 直流發(fā)電機(jī)的基本方程式直流發(fā)電機(jī)的電動勢平衡方程式 轉(zhuǎn)矩平衡方程式和功率平衡方程式是把電機(jī)中電和機(jī)械方面的物理量聯(lián)系起來的基本方程式 1 電動勢平衡方程式 2 轉(zhuǎn)矩平衡方程式 3 電磁功率和功率平衡方程式 電磁功率 并勵直流發(fā)電機(jī) 他勵直流發(fā)電機(jī) 3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng) 直流電機(jī)負(fù)載運行時 對 的影響稱為電樞反應(yīng) 1 電刷在幾何中性線上 電樞反應(yīng) 2 電刷不在幾何中性線上當(dāng)電刷不在幾何中性線上 除了交軸電樞反應(yīng)外還有直軸電樞反應(yīng) 使氣隙磁場發(fā)生畸變使物理中性線偏移幾何中性線一個角度當(dāng)磁路飽和時有去磁作用 電樞磁動勢勵磁磁場 交軸 4 直流發(fā)電機(jī)的運行特性 表征直流發(fā)電機(jī)運行性能的特性主要有空載特性 外特性和調(diào)節(jié)特性 其中外特性U f I 是最重要的一種特性 它反映了電機(jī)端電壓U隨負(fù)載電流I變化的情況 他勵直流發(fā)電機(jī)的外特性是一條下垂的曲線 其原因有 1 2 對于并勵直流發(fā)電機(jī) 還有第3個原因 所以并勵直流發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整率比他勵時要大 5 并勵直流發(fā)電機(jī)的自勵條件 1 2 3 電樞反應(yīng)的去磁作用電樞回路的電阻壓降 電樞端電壓下降 引起勵磁電流減小 使電樞電勢和端電壓進(jìn)一步下降 電機(jī)必須有剩磁勵磁繞組并聯(lián)到電樞兩端的極性要正確勵磁回路的電阻必須小于與電機(jī)轉(zhuǎn)速相應(yīng)的臨界電阻 第九章直流電動機(jī) 基本知識 1 直流電機(jī)的可逆原理及直流電機(jī)運行狀態(tài)的判別依據(jù)2 利用直流電動機(jī)的基本方程式進(jìn)行計算3 他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性4 直流電動機(jī)的起動方法 調(diào)速方法和制動方法 第九章直流電動機(jī) 1 直流電動機(jī)的勵磁方式 直流電動機(jī)按勵磁方式分為他勵 并勵 串勵和復(fù)勵 他勵與并勵只是接線有所不同 運行特性是相同的 2 直流電機(jī)的可逆原理直流電機(jī)的運行是可逆的 同一臺電機(jī)既可在一定條件下作發(fā)電機(jī)運行 將輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔?又可在另一條件下作電動機(jī)運行 將輸入的直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能 直流電機(jī)運行狀態(tài)的判別依據(jù) 3 直流電動機(jī)的基本方程式直流電動機(jī)是把直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械 電動機(jī)的電動勢與電樞電流方向相反 稱為反電勢 電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相同 是驅(qū)動性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩 電動勢平衡方程式 轉(zhuǎn)矩平衡方程式和功率平衡方程式是直流電動機(jī)的基本方程式 是研究直流電動機(jī)運行特性的理論基礎(chǔ) 當(dāng)Ea U時 為直流發(fā)電機(jī) 當(dāng)Ea U時 為直流電動機(jī) 電動勢平衡方程式 功率平衡方程式他勵直流電動機(jī) 并勵直流電動機(jī) 轉(zhuǎn)矩平衡方程式 4 直流電動機(jī)的機(jī)械特性 他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性 電動機(jī)在電樞電壓U 勵磁電流If 電樞回路總電阻一定的條件下 轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩T之間的關(guān)系 即n f T 的關(guān)系 他勵直流電動機(jī)的固有機(jī)械特性 U UN If IfN 電樞回路沒有外串任何電阻時的機(jī)械特性 他勵直流電動機(jī)的人為機(jī)械特性 人為地改變電源電壓U 勵磁電流If或在電樞回路中串聯(lián)電阻Rs時所得到的機(jī)械特性 直流電動機(jī)帶負(fù)載運行時 穩(wěn)定運行的條件是 說明在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載條件下 具有下降的機(jī)械特性的電動機(jī)能夠穩(wěn)定運行 5 直流電動機(jī)的起動直流電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩與起動電流成正比 大的起動電流帶來大的起動轉(zhuǎn)矩 所以直流電動機(jī)具有良好的起動性能 直流電動機(jī)的起動方法有 1 2 3 直接起動電樞回路串電阻起動降壓起動 6 直流電動機(jī)的調(diào)速直流電動機(jī)具有良好的調(diào)速性能 這是它的突出優(yōu)點 他勵直流電動機(jī)的調(diào)速方法有 1 2 3 對于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 如果調(diào)速前后氣隙磁通維持不變的話 則調(diào)速前后穩(wěn)態(tài)時的電樞電流保持不變 改變電樞回路中的串聯(lián)電阻調(diào)速減小氣隙磁通調(diào)速改變電樞端電壓調(diào)速 7 直流電動機(jī)的電磁制動直流電動機(jī)的電磁制動狀態(tài)是指電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速方向相反 電磁轉(zhuǎn)矩對系統(tǒng)起制動作用的運行狀態(tài) 直流電動機(jī)的電磁制動方法有 能耗制動和反接制動都用于使電動機(jī)停轉(zhuǎn) 前者的制動轉(zhuǎn)矩小 后者的制動轉(zhuǎn)矩大 兩者都消耗較多的電能 回饋制動是最為經(jīng)濟(jì)的制動方法 但只適用于限制電動機(jī)升速和使電動機(jī)減速的場合 回饋制動能耗制動 反接制動 第十章交流電機(jī)的繞組和電動勢 基本知識 1 交流繞組的基本概念2 利用電動勢星形圖分析三相繞組的方法3 三相單層分布繞組和三相雙層疊繞組的連接規(guī)律4 繞組基波因數(shù)的物理意義 交流繞組基波相電動勢的計算 第十章交流電機(jī)的繞組和電動勢 1 對交流繞組的基本要求是力求獲得較大的基波電勢 盡量減少諧波電勢 且保持三相電動勢對稱 同時還要節(jié)約用銅和工藝方便 2 槽導(dǎo)體電勢星形圖是分析交流繞組的最基本的一種方法 利用它劃分各相各屬槽號 然后按電勢相加的原則連接繞組 繞組的基本參數(shù) 極距 每極每相槽數(shù) 槽距角 3 交流繞組的形式很多 通常小功率交流電機(jī)多采用單層繞組 功率較大的交流電機(jī)多采用雙層短距繞組 以削弱高次諧波 改善電動勢和磁動勢的波形 雙層疊繞組的特點 每個槽內(nèi)有兩個線圈邊 線圈數(shù)等于槽數(shù) 每相有2p個線圈組 每個線圈組由q個線圈串聯(lián)而成 最大并聯(lián)支路數(shù)amax 2p 每相串聯(lián)匝數(shù) 單層分布繞組的特點 每個槽內(nèi)只有一個線圈邊 線圈數(shù)等于槽數(shù)的一半 每相有p個線圈組 每個線圈組由q個線圈串聯(lián)而成 最大并聯(lián)支路數(shù)amax p 每相串聯(lián)匝數(shù) 4 在正弦分布磁場下交流繞組的相電勢為 式中 N1為一相繞組串聯(lián)匝數(shù) 繞組的基波因數(shù) 第十一章交流繞組的磁動勢 基本知識 1 單相繞組基波磁動勢的表達(dá)式及其特點2 脈振磁動勢和旋轉(zhuǎn)磁動勢之間的關(guān)系3 三相繞組基波合成磁動勢的表達(dá)式及其特點 第十一章交流繞組的磁動勢 1 單相繞組的基波磁動勢單相繞組中流過余弦交流電流產(chǎn)生的磁動勢是脈振磁動勢 其磁勢軸線在空間固定不動 各點磁勢的大小隨時間而變化 該磁動勢可以分解為基波和一系列諧波之和 單相繞組基波磁動勢的表達(dá)式 單相繞組的基波磁動勢的特點 性質(zhì) 脈振磁動勢波形 余弦波 脈振頻率 等于電流的頻率 極對數(shù) 電機(jī)的極對數(shù)p波幅位置 相繞組的軸線振幅 2 脈振磁動勢和旋轉(zhuǎn)磁動勢之間的關(guān)系 脈振磁動勢可以分解為兩個轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)向 的旋轉(zhuǎn)磁動勢 每個旋轉(zhuǎn)磁動勢的幅值為脈振磁動勢最大振幅的 3 三相繞組的基波合成磁動勢 三相對稱繞組中流過對稱三相電流所產(chǎn)生的基波合成磁動勢是一個 三相基波合成磁動勢的表達(dá)式 三相基波合成磁動勢的特點 性質(zhì) 圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢幅值 圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢 轉(zhuǎn)速 瞬時位置 當(dāng)某相電流達(dá)到正的最大值時 三相基波合成磁動勢的正波幅就轉(zhuǎn)到該相繞組的軸線上 轉(zhuǎn)向 從電流超前相的相軸轉(zhuǎn)向電流滯后相的相軸 第十三章同步發(fā)電機(jī)的基本電磁關(guān)系 基本知識 1 同步發(fā)電機(jī)時空相矢量圖的繪制方法2 同步發(fā)電機(jī)對稱負(fù)載時的電樞反應(yīng)3 同步發(fā)電機(jī)各種電抗的物理意義3 利用隱極同步發(fā)電機(jī)的電動勢方程式和電動勢相量圖進(jìn)行計算4 利用凸極同步發(fā)電機(jī)的電動勢方程式和電動勢相量圖進(jìn)行計算 第十三章同步發(fā)電機(jī)的基本電磁關(guān)系 1 同步發(fā)電機(jī)的時空相 矢量圖時空相 矢量圖是分析同步電機(jī)的重要方法 利用時空相 矢量圖可以很方便地求出同步電機(jī)各電磁量之間的相位關(guān)系 并且方法簡單 概念明確 繪制時空相 矢量圖時 當(dāng)把各相的時軸取在該相的相軸上時 有以下特點 忽略鐵心中的損耗時 與重合 滯后90 電角度 與同相位 2 同步發(fā)電機(jī)對稱負(fù)載時的電樞反應(yīng) 對 的影響稱為電樞反應(yīng) 對稱負(fù)載運行時 三相電樞繞組中流過三相對稱電流產(chǎn)生基波電樞磁動勢 和同轉(zhuǎn)向 同轉(zhuǎn)速 極對數(shù)也相同 兩者在空間相對靜止 同步發(fā)電機(jī)電樞反應(yīng)的性質(zhì)取決于負(fù)載性質(zhì)和電機(jī)本身的參數(shù) 即取決于 一般情況 當(dāng) 為任意角度時可將電樞磁勢分解為交軸分量和直軸分量 分別研究它們所起的作用 電樞磁動勢勵磁磁動勢 內(nèi)功率因數(shù)角 當(dāng) 角為不同值的電樞反應(yīng) q軸 d軸 d軸 d軸和q軸 交軸電樞反應(yīng) 交軸和直軸去磁電樞反應(yīng) 直軸助磁電樞反應(yīng) 直軸去磁電樞反應(yīng) 3 電樞反應(yīng)電抗和同步電抗 在不計同步發(fā)電機(jī)主磁路的飽和時 可以認(rèn)為電樞反應(yīng)磁勢和勵磁磁勢各自產(chǎn)生相應(yīng)的磁通 并在電樞繞組中分別感應(yīng)出電動勢 為定量分析電樞反應(yīng)影響的大小 引入電樞反應(yīng)電抗 電樞反應(yīng)電動勢可表示成電樞反應(yīng)電抗壓降的形式 1 隱極同步發(fā)電機(jī)隱極同步發(fā)電機(jī)由于氣隙均勻 只需引入一個電樞反應(yīng)電抗Xa 電樞反應(yīng)電抗Xa的物理意義 對稱負(fù)載下三相單位電樞電流聯(lián)合產(chǎn)生的 在一相電樞繞組中感應(yīng)電動勢的大小 電樞反應(yīng)基波磁場 進(jìn)一步考慮電樞電流漏磁場的作用 引入同步電抗Xc 同步電抗Xc的物理意義 對稱負(fù)載下三相單位電樞電流聯(lián)合產(chǎn)生的 在一相電樞繞組中感應(yīng)電動勢的大小 2 凸極同步發(fā)電機(jī)凸極同步發(fā)電機(jī)由于氣隙不均勻 引入兩個電樞反應(yīng)電抗 直軸電樞反應(yīng)電抗Xad和交軸電樞反應(yīng)電抗Xaq 電樞總磁場 直軸電樞反應(yīng)電抗Xad和交軸電樞反應(yīng)電抗Xaq的物理意義 對稱負(fù)載下三相單位直軸電樞電流或交軸電樞電流聯(lián)合產(chǎn)生的 在一相電樞繞組中感應(yīng)電動勢的大小 為每相電樞繞組的直軸同步電抗 為每相電樞繞組的交軸同步電抗 直軸同步電抗Xd和交軸同步電抗Xq的物理意義 對稱負(fù)載下三相單位直軸電樞電流或交軸電樞電流聯(lián)合產(chǎn)生的 在一相電樞繞組中感應(yīng)電動勢的大小 考慮電樞電流漏磁場的作用 凸極同步發(fā)電機(jī)有兩個同步電抗 直軸同步電抗Xd和交軸同步電抗Xq 電樞反應(yīng)基波磁場 電樞總磁場 4 同步發(fā)電機(jī)的電動勢方程式和電動勢相量圖 1 隱極同步發(fā)電機(jī) 2 凸極同步發(fā)電機(jī) 第十四章同步發(fā)電機(jī)的運行特性 基本知識 1 同步發(fā)電機(jī)各種運行特性的定義及各特性曲線的特點2 利用各運行特性測量有關(guān)參數(shù)的方法3 低轉(zhuǎn)差法測量同步電抗的原理和方法 第十四章同步發(fā)電機(jī)的運行特性 1 同步發(fā)電機(jī)的運行特性是在原動機(jī)保持同步轉(zhuǎn)速不變 發(fā)電機(jī)單機(jī)運行的條件下 發(fā)電機(jī)外部的三個物理量 定子端電壓U 負(fù)載電流I 勵磁電流if 中的一個保持不變 另外兩個量之間的關(guān)系 運行特性一方面用來測量發(fā)電機(jī)的某些參數(shù) 另一方面也表征了發(fā)電機(jī)的一些重要性能 2 同步發(fā)電機(jī)的空載特性 短路特性和零功率因數(shù)負(fù)載特性是同步發(fā)電機(jī)的基本特性 利用基本特性可以求取同步發(fā)電機(jī)的參數(shù) 利用同步發(fā)電機(jī)的空載特性和短路特性可以測量同步發(fā)電機(jī)的 或 同步電抗直軸同步電抗 3 利用同步發(fā)電機(jī)的空載特性和零功率因數(shù)負(fù)載特性的理論曲線可以測量同步發(fā)電機(jī)的 式中 普梯爾三角形 kmn垂直邊的長度 定子漏電抗 利用同步發(fā)電機(jī)的空載特性和零功率因數(shù)負(fù)載特性的試驗曲線測定的電抗實際值稱為同步發(fā)電機(jī)的 普梯爾電抗 5 同步發(fā)電機(jī)正常運行時的運行特性有外特性和調(diào)整特性 它們表征了同步發(fā)電機(jī)的重要性能指標(biāo) 是發(fā)電機(jī)實際運行的依據(jù) 1 外特性 n n1 if 常數(shù)且cos 常數(shù)時 U f I 2 調(diào)整特性 當(dāng)n n1 U 常數(shù)且cos 常數(shù)時 if f I 電壓調(diào)整率 4 利用 可以同時測量凸極同步發(fā)電機(jī)的直軸同步電抗和交軸同步電抗 轉(zhuǎn)差法 第十五章同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運行 基本知識 1 同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)合閘的條件2 同步發(fā)電機(jī)的功角特性和靜態(tài)穩(wěn)定3 并聯(lián)于無限大電網(wǎng)運行的同步發(fā)電機(jī) 有功功率和無功功率的調(diào)節(jié)方法 第十五章同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運行 1 同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)運行的條件 1 2 3 4 其中 是必須滿足的條件 發(fā)電機(jī)的頻率等于電網(wǎng)的頻率發(fā)電機(jī)的電壓幅值等于電網(wǎng)電壓的幅值 且波形一致發(fā)電機(jī)的電壓相序與電網(wǎng)的電壓相序相同在合閘時 發(fā)電機(jī)的電壓相位與電網(wǎng)電壓的相位一樣 2 并聯(lián)運行的方法 1 準(zhǔn)確同步法 又分為暗燈法和燈光旋轉(zhuǎn)法 2 自同步法 發(fā)電機(jī)的電壓相序與電網(wǎng)的電壓相序相同 3 功率角 的物理意義 空間相位角 為產(chǎn)生勵磁電動勢的勵磁磁動勢與產(chǎn)生端電壓的等效合成磁動勢之間的夾角 即轉(zhuǎn)子磁極軸線與等效合成磁極軸線之間的夾角 4 同步發(fā)電機(jī)的功角特性 功角特性的定義 同步發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)后 當(dāng)電網(wǎng)電壓和頻率恒定 電機(jī)參數(shù) Xd Xq Xc 為常數(shù) 空載電勢E0保持不變時 PM f 時間相位角 為和之間的夾角 5 同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)運行時的靜態(tài)穩(wěn)定 靜態(tài)穩(wěn)定的定義 并聯(lián)在電網(wǎng)上的同步發(fā)電機(jī) 在電網(wǎng)或原動機(jī)發(fā)生微小擾動時 如果在擾動消失后 發(fā)電機(jī)能夠恢復(fù)到原來的運行狀態(tài)穩(wěn)定運行 就稱發(fā)電機(jī)的運行是靜態(tài)穩(wěn)定的 否則就是不穩(wěn)定的 凸極同步發(fā)電機(jī) 隱極同步發(fā)電機(jī) 過載能力 同步發(fā)電機(jī)的最大電磁轉(zhuǎn)矩Tmax與額定電磁轉(zhuǎn)矩TN之比稱為過載能力 用km表示 即 同步發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定的判據(jù) 隱極同步發(fā)電機(jī)的最大電磁轉(zhuǎn)矩 隱極同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運行區(qū) 隱極同步發(fā)電機(jī)的的過載能力 6 同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)運行時有功功率的調(diào)節(jié) 1 并聯(lián)于無限大電網(wǎng)運行的同步發(fā)電機(jī) 調(diào)節(jié) 可以改變發(fā)電機(jī)的功角 從而使發(fā)電機(jī)輸出的有功功率發(fā)生變化 2 當(dāng)發(fā)電機(jī)的勵磁不變 改變發(fā)電機(jī)輸出的有功功率時 由于功角 變化 發(fā)電機(jī)輸出的無功功率也將發(fā)生變化 原動機(jī)輸入 的功率 7 同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)運行時無功功率的調(diào)節(jié) 1 通過調(diào)節(jié)同步發(fā)電機(jī)的 可以改變同步發(fā)電機(jī)輸出的無功功率 但有功功率不會發(fā)生變化 2 同步發(fā)電機(jī)正常勵磁時 輸出的全部為有功功率 無功功率為零 處于過勵狀態(tài)時 發(fā)電機(jī)除輸出有功功率 還向電網(wǎng)輸出 無功功率 欠勵時 發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)輸出 無功功率 3 并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī) 在有功功率不變時 電樞電流I隨勵磁電流if的變化的曲線I f if 稱為發(fā)電機(jī)的V形曲線 勵磁 滯后的 超前的 第十八章三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理 1 三相異步電動機(jī)的額定值 1 額定功率PN 電動機(jī)在額定運行時 軸上輸出的機(jī)械功率 2 額定電壓UN 電動機(jī)在額定運行時 加在定子繞組上的線電壓 3 額定電流IN 電動機(jī)在額定運行時 定子繞組流過的線電流 4 額定頻率fN 5 額定轉(zhuǎn)速nN 6 額定功率因數(shù)cos N 電動機(jī)在額定負(fù)載時 定子邊的功率因數(shù) 2 三相異步電機(jī)的基本工作原理 1 基本工作原理定子繞組接至三相對稱交流電源 繞組中流過三相對稱電流 在氣隙中建立基波旋轉(zhuǎn)磁場 該旋轉(zhuǎn)磁場以轉(zhuǎn)差速率切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體 在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢 電動勢在閉合的轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生電流 轉(zhuǎn)子電流的有功分量與氣隙基波旋轉(zhuǎn)磁場相作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 拖動轉(zhuǎn)子順著旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn) 輸出機(jī)械功率 2 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率s表示同步速n1和電機(jī)轉(zhuǎn)速n之差與同步速的比值 即 由轉(zhuǎn)差率s的大小的正負(fù)可以確定異步電機(jī)的運行狀態(tài) 當(dāng)0 s 1時 為 狀態(tài) 當(dāng)s 0時 為 狀態(tài) 當(dāng)s 1時 為 狀態(tài) 電動機(jī) 電磁制動 發(fā)電機(jī) 由轉(zhuǎn)差率s和同步速n1和可求出電動機(jī)轉(zhuǎn)速n 即 3 異步電機(jī)的三種運行狀態(tài) 復(fù)習(xí)重點 三相異步電機(jī)的基本工作原理三相異步電機(jī)的三種運行狀態(tài)及其判別方法 第十九章三相異步電動機(jī)的運行原理 1 三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的電磁關(guān)系 轉(zhuǎn)子頻率為 2 三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子的折合 異步電動機(jī)定 轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢的頻率和大小均不同 所以在推導(dǎo)三相異步電機(jī)的等效電路時 必須要進(jìn)行 的折合和 的折合 1 轉(zhuǎn)子頻率的折合異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子頻率的折合 就是用一個等效的靜止轉(zhuǎn)子來代替實際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子 使轉(zhuǎn)子繞組的頻率與定子繞組的頻率相同 折合的原則 折合前后轉(zhuǎn)子的電磁效應(yīng)不變 轉(zhuǎn)子頻率 轉(zhuǎn)子繞組 折合的條件 1 折合前后轉(zhuǎn)子磁動勢不變 2 折合前后轉(zhuǎn)子側(cè)的各種功率和損耗不變 2 轉(zhuǎn)子繞組的折合異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的折合 就是用一套和定子繞組完全相同的等效轉(zhuǎn)子繞組 相數(shù)為m1 繞組匝數(shù)為N1 繞組系數(shù)為kdp1 替代實際的轉(zhuǎn)子繞組 相數(shù)為m2 繞組匝數(shù)為N2 繞組系數(shù)為kdp2 通過對轉(zhuǎn)子繞組頻率進(jìn)行折合 以轉(zhuǎn)差率s旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子 可用一靜止的等效轉(zhuǎn)子來代替 該等效靜止轉(zhuǎn)子的電勢為轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時的電動勢 漏電抗為轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時的電抗 轉(zhuǎn)子回路的電阻變?yōu)?轉(zhuǎn)子繞組的折合方法 3 三相異步電動機(jī)的基本方程式 等效電路和相量圖 1 三相異步電動機(jī)的基本方程式 2 三相異步電動機(jī)的T型等效電路 附加電阻的物理意義 模擬三相異步電機(jī) 的等效電阻 總機(jī)械功率 復(fù)習(xí)重點 三相異步電機(jī)的磁動勢 電動勢平衡關(guān)系三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子折合的原則 步驟和方法三相異步電動機(jī)的等效電路及附加電阻的物理意義 第十九章三相異步電動機(jī)的運行原理 1 功率關(guān)系 三相異步電動機(jī)的功率平衡方程式 第二十章異步電動機(jī)的功率 轉(zhuǎn)矩與運行性能 2 轉(zhuǎn)矩關(guān)系