電力拖動總復習

總復習2.2常用的基本定律與定則2.2.1電機磁場的描述電流→磁場←用磁場線描述磁通Φ:S——

與磁場線垂直的某面積（m2)ΦSB=（T）

通過磁場中某一面積的磁場線的總數(shù)。單位：Wb。(1)磁感應強度BB：矢量。其數(shù)值B表示磁場的強弱，其方向表示磁場的方向。在均勻磁場中：——

磁通密度H

：矢量。μ0=4π×10－7H/mBHμ=方向與B的方向相同?！鶈挝唬篈/m?！艑师蹋骸婵罩械拇艑?(2)磁場強度HH

的大?。褐慌c產(chǎn)生該磁場的電流大小成正比，與介質(zhì)的性質(zhì)無關。B

的大小：不僅與產(chǎn)生該磁場的電流大小有關，還與介質(zhì)的性質(zhì)有關。（H/m）鐵磁材料的磁性能

1.高導磁性2.3

鐵磁材料的特性高導磁性、磁飽和性、磁滯性、非線性鐵磁物質(zhì)的磁化鐵磁材料在外磁場中呈現(xiàn)很強的磁性，此現(xiàn)象稱為鐵磁物質(zhì)的磁化。

>>0※

鑄鋼：

μ≈1000μ0※

硅鋼片：

μ≈(6000~7000)μ0當外磁場（或勵磁電流）增大到一定值時，磁性材料的全部磁疇的磁場方向都轉向與磁場的方向一致，磁化磁場的磁感應強度BJ達到飽和值。2.磁飽和特性注BH圖0.2鐵磁材料的磁化曲線abcd當有磁性物質(zhì)存在時B與H不成比例，

與I也不成比例。3.磁滯特性

磁感應強度滯后于磁場強度變化的性質(zhì)稱磁性物質(zhì)的磁滯性。磁滯回線:呈現(xiàn)磁滯現(xiàn)象的B-H閉合回線.BH0HmBr剩磁－HC矯頑力－Hm－BrHC圖0.3鐵磁材料的磁滯回線BHO基本磁化曲線一、直流電動機的工作原理E+–NS電刷換向片直流電源電刷換向器線圈IaIaAB12電樞線圈注意：換向片和線圈固定聯(lián)接，線圈無論怎樣轉動，總是上半邊的電流向里，下半邊的電流向外。電刷壓在換向片上。由左手定則，通電線圈在磁場的作用下，使線圈逆時針旋轉。FFE+–NS電刷換向片IaIaAB12用右手定則判感應電動勢e的方向電樞繞組電阻Ra輸出電壓eeNSAB12二、直流發(fā)電機的工作原理FF+-直流電動機的各種主要部件圖

他勵電機：勵磁繞組與電樞繞組的電源分開。并勵電機：勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)到同一電源上。串勵電機：勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)接到同一電源上。復勵電機：勵磁繞組與電樞繞組的聯(lián)接有串有并，接在同一電源上。M并勵UIfM串勵UM復勵U直流電機的勵磁方式M他勵UfIfIaU3.3直流電機的磁場和基本方程式

U=Ea+-IaRa3.6.2并勵直流電動機的工作特性直流電動機的工作特性，是指在U=UN，時,轉速n、電磁轉矩T和效率隨電樞電流而變化的關系。1轉速特性條件：2轉矩特性3效率特性思考：并勵直流電動機的勵磁繞組可否允許開路運行？為什么？3.6.3串勵直流電動機的工作特性特點：1.轉速特性當Ia較小時，可得根據(jù)思考：串勵直流電動機可否允許空載運行？為什么？串勵UIf+_IaMEaRaRf3.8.3并勵直流發(fā)電機的自勵過程和自勵條件自勵過程：并勵發(fā)電機建立電壓的過程。定義：自勵條件：滿足建壓的條件。1、自勵過程：1234由以上分析可知并勵發(fā)電機的自勵條件：1）電機必須有剩磁。

2）勵磁繞組的接線與電樞旋轉方向必須正確配合，以使勵磁電流產(chǎn)生的磁場方向與剩磁方向一致。3）勵磁回路的電阻應小于與電機運行轉速下相對應的臨界電阻。2、自勵條件：對于旋轉運動，方程式為

又因為慣性轉矩（或稱加速轉矩）所以式中GD2－飛輪轉矩N·m2二、運動方程式對于直線運動，方程式為

式中F－拖動力FZ－阻力

－慣性力m的單位為kg

電動機的工作狀態(tài)可由運動方程式判斷

（1）當

T=TL，

電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行（2）當

T>TL，

電力拖動系統(tǒng)加速運行（3）當

T<TL，

電力拖動系統(tǒng)減速運行三、運動方程的物理意義

一、恒轉矩負載特性特點：負載轉矩

TZ

與轉速n無關。即當轉速變化時，負載轉矩TZ

保持常值。

1.反抗性恒轉矩負載反抗性恒轉矩負載的特點：恒值轉矩Tz

總是反對運動方向摩擦負載轉矩，如金屬的壓延、機床的平移機構等2.位能性恒轉矩負載位能性恒轉矩負載的特點：轉矩

Tz具有固定的方向，不隨轉速方向改變而改變?nèi)缙鹬貦C類型負載中的重物位能性恒負載轉矩2.直流電動機的起動方法降壓起動——適用于電動機的直流電源是可調(diào)的，投資較大，但起動過程中能量損耗較少。電樞串電阻起動——起動過程中有能量損耗，現(xiàn)在很少用。直流電動機電樞串電阻起動UNUfIf+–R運行制動K4.2他勵直流電動機的制動1.能耗制動在制動時，將閘刀合向下方，這時電機實際處于發(fā)電機運行狀態(tài)，將轉動部分的動能轉換成電能消耗在電阻和電樞回路的電阻上，所以稱為能耗制動。2）機械特性分析1)原理UUfIf+–Rf運行制動1)電壓反接制動過程分析：

將正在正向運行的他勵直流電動機電樞回路的電壓突然反接，電樞電流也將反向，主磁通不變，則電磁轉矩反向，產(chǎn)生制動轉矩。機械特性分析：反接前：反接后：限流電阻：2.反接制動3.回饋制動：1)正向回饋制動：2）反向回饋制動：

他勵直流電動機拖動負載運行，電機將系統(tǒng)具有的動能反饋回電網(wǎng)，且電機仍為正向轉動，稱之為正向回饋制動。如圖反向回饋制動正向回饋制動

他勵直流電動機拖動位能性恒轉矩負載運行，采用電壓反接制動，電機將系統(tǒng)具有的動能反饋回電網(wǎng)，電機為反向轉動，稱之為反向回饋制動。如圖二、他勵直流電動機的調(diào)速方法電樞回路串電阻調(diào)速改變電樞電壓調(diào)速改變氣隙磁通調(diào)速依據(jù)：1.電樞回路串電阻調(diào)速電樞回路串聯(lián)電阻越大，機械特性的斜率越大，因此在負載轉矩恒定時，即為常數(shù)，增大電阻，可以降低電動機的轉速。電樞串電阻調(diào)速特點電流的變化：負載TL不變，平衡狀態(tài)要求T不變，Ia不變——平衡時電樞電流由負載決定。優(yōu)點：設備簡單、操作簡單。缺點：特性變軟，只能降速，不易連續(xù)調(diào)速，有損耗。2.降低電樞電壓調(diào)速降低電樞電壓時，電動機機械特性平行下移。負載不變時，交點也下移，速度也隨之改變。電流的變化：負載TL不變，平衡狀態(tài)要求T不變，Ia不變——平衡時電樞電流由負載決定。優(yōu)點：調(diào)速后，轉速穩(wěn)定性不變、無級、平滑、損耗小。缺點：只能下調(diào)，且專門設備，成本大。（可控硅調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)）3.弱磁調(diào)速

特點：

1）由于勵磁回路的電流很小，只有額定電流的（1～3）%，能量損失很??；

2）可無級(平滑)調(diào)速；

3）轉速只能由額定磁通時對應的速度向高調(diào)，而電動機最高轉速要受到電機本身的機械強度及換向的限制?？蛰d運行：原繞組加額定電壓，副繞組開路的運行情況稱為空載運行5.3變壓器的空載運行N1N2一、空載運行的物理過程主磁通：以鐵心為磁路，同時交鏈著一次繞組和二次繞組漏磁通：以空氣或變壓器油為磁路，只與一次繞組相交鏈：空載電流、勵磁電流1）性質(zhì)上：與成非線性關系；與成線性關系；2）數(shù)量上：占99%以上，僅占1%以下；3）作用上：起傳遞能量的作用，起漏抗壓降作用。主磁通與漏磁通的區(qū)別圖3.7變壓器負載運行原理圖N1N2+-+--+-++--+5.4.1負載運行時的物理過程綜合分析，變壓器穩(wěn)態(tài)運行時的六個基本方程式各電磁量之間同時滿足這六個方程利用，k，Z1，Z2，Zm，ZL求解出

LmmZIUZENININIkEEZIEUZIEU221122112122221111mI&&&&&&&&&&&&&&&=-==+=-=+-=1.變壓器的繞組歸算

所謂把二次側歸算到一次側是指：在不改變變壓器電磁關系和能量傳遞關系的前提下，把二次繞組的匝數(shù)變成與一次繞組的匝數(shù)相同，相當于一臺變比k=1的變壓器。2.變壓器的等效電路

二次側歸算到一次側后，二次側的電勢和電壓應乘以k倍，電流乘以1/k倍，阻抗乘以k2倍。歸算后基本方程

（a）（b）（c）A.T形等效電路變壓器的等效電路和相量圖B.近似等效電路C.簡化等效電路（變壓器滿載及短路時）變壓器的端頭標號繞組名稱單相變壓器三相變壓器中性點首端末端首端末端高壓繞組AXA、B、CX、Y、ZN低壓繞組axa、b、cx、y、zn中壓繞組AmXmAm、Bm、CmXm、Ym、ZmNm三相繞組的聯(lián)結方式：星形連接方式：以高壓繞組為例，把三相繞組的３個末端X、Y、Z連在一起，結成中點，而把它們的三個首端A、B、C引出，便是星形連接，以符號Y表示；三角形連接方式：如果把一相的末端和另一相首端連接起來，順序形成一閉合電路，稱為三角形連接，用D表示。注意：相應的對于低壓側而言，用y,d表示。

繞組的極性????????3、變壓器的聯(lián)結組：

1）變壓器的聯(lián)結組：三相變壓器高、低壓繞組對應的線電動勢之間的相位差，通常用時鐘法來表示，稱為變壓器的聯(lián)結組。

2）時鐘法：即把高壓繞組的線電動勢相量作為時鐘的長針，且固定指向12的位置，對應的低壓繞組的線電動勢相量作為時鐘的短針，其所指的鐘點數(shù)就是變壓器聯(lián)結組的標號。5.6.2三相變壓器的聯(lián)結組三相變壓器的聯(lián)結組——高、低繞組對應線電動勢之間的相位差，不僅與繞組的極性（繞法）和首末端的標志有關，而且與繞組的連接方式有關。

1）、Y，y接法如圖所示：

當各相繞組同鐵心柱時，Y，y接法有兩種情況。

1）、高、低壓繞組同極性端有相同的首端標志，高、低壓繞組相電動勢相位相同，則高、低壓繞組對應線電動勢和也同相位，其聯(lián)結組為Y，y0。

2）、同極性端有相異的端點標志，高、低壓繞組相電動勢相位相反，則對應的線電動勢和相位也相反，因此其聯(lián)結組為Y，y6。

如果高低繞組的三相標記不變，將低壓繞組的三相標記依次輪換，如b→a，c→b，a→c；y→x，z→y，x→z，則可得到其他聯(lián)結組別，例如Y，y4；Y，y8；Y，y10；Y，y2等偶數(shù)聯(lián)結組。

2）、Y，d接法三相異步電動機的基本結構NS（二）工作原理（1）電磁轉矩的產(chǎn)生*用右手定則判斷轉子繞組中感應電流的方向*用左手定則判斷轉子繞組受到的電磁力的方向電磁力→電磁轉矩TT與n1同方向。n1n三相異步電動機的同步轉速601pf1n=min）r/(p123456n1/(r/min)30001500100075060050050Hz

時,不同極對數(shù)時的同步轉速如下f1=表4.3.1同步轉速p為任意值時T型等效電路6.5三相異步電動機的功率和電磁轉矩（一）功率關系轉子繞組中的銅損耗為：電機轉軸上總的機械功率為：輸出功率為：摩擦損耗為附加損耗為三相異步機的起動方法：（1）直接起動。二三十千瓦以下的異步電動機一般采用直接起動。（2）降壓起動。Y－

起動自耦降壓起動（3）轉子串電阻起動。以下介紹Y－

起動和轉子串電阻起動。只有正常運行時定子繞組三角形接法，且三相繞組首尾六個端子全部引出來的電動機才能采用Y-△起動器起動。采用Y-△起動器起動時，起動電流降為直接起動的1/3，起動轉矩亦降為直接起動時的1/3。

星-三角起動器起動AZBYXC正常運行UPABCXYZ起動UP'（2）Y－

起動應注意的問題：（1）僅適用于正常接法為三角形接法的電機。所以降壓起動適合于空載或輕載起動的場合Y－

起動。采用自耦變壓器起動時，電動機的起動轉矩、起動電流為全壓直接起動的1/a2。a為自耦變壓器的變比。

自耦變壓器起動轉子串電阻起動定子RRR線繞式轉子起動時將適當?shù)腞串入轉子繞組中，起動后將R短路。轉子串電阻起動的特點：適于轉子為線繞式的電動機起動。（1）

（2）R2選的適當，轉子串電阻既可以降低起動電流，又可以增加起動力矩?！?/p>

6.9三相異步電動機的調(diào)速1.改變極對數(shù)有級調(diào)速。2.

改變轉差率

無級調(diào)速調(diào)速方法：3.改變電源頻率

(變頻調(diào)速)

無級調(diào)速1.變級調(diào)速變極調(diào)速的設備簡單，只要一個轉換開關，操作方便，工作可靠。其缺點是調(diào)速不平滑，屬于有級調(diào)速方式。

2.變轉差率調(diào)速改變感應電動機的端電壓調(diào)速

轉子回路串電阻調(diào)速

串級調(diào)速

改變端電壓時轉差率改變變極時轉差率改變3.改變電源頻率

(變頻調(diào)速)

無級調(diào)速變頻電源

可變

此種調(diào)速方法發(fā)展很快，且調(diào)速性能較好。其主要環(huán)節(jié)是研制變頻電源（常由整流器、逆變器等組成）。二、反接制動§

6.12三相異步電動機的制動1、改變定子電源相序的反接制動為限制電流，在制動時要在定子或轉子中串電阻。即切割磁力線的速度很大，造成，引起。注意：反接制動時，定子旋轉磁場與轉子的相對轉速很大。反接制動電阻根據(jù)所要求的最大制動轉矩進行計算。1正常運行；

2定子電源反接制動；

圖反接制動的機械特性

電動機向負載輸入機械功率

電動機向電源吸收電功率

電動機向電源吸收電功率

負載向電動機輸入機械功率

2、倒拉反接制動（轉子反向的反接制動）1：正常運行；2：轉子回路串入較大電阻圖機械特性

M3~+-運行制動n

F轉子三、能耗制動停車時，斷開交流電源，接至直流電源上，產(chǎn)生制動轉矩；圖異步電動機能耗制動機械特性

能耗制動時，適當選擇直流勵磁電流的大小，即可得到較大的制動轉矩，又不致使定子、轉子的電流過大。

改變直流勵磁電流的大小，即可改變最大轉矩，改變制動時間的大小，見曲線2、3；

改變轉子電路的電阻大小，也可改變制動轉差率的大小，見曲線1、2。

四、發(fā)電反饋制動（回饋制動）n

Fno電機轉子的轉速超過旋轉磁場的同步轉速，便會產(chǎn)生制動轉矩圖

下放重物時的回饋制動

Page681正常運行；2負相序固有機械特性；3負相序轉子回路串電阻回饋制動；圖回饋制動機械特性當轉子回路未串電阻時，穩(wěn)定下放重物工作點為負相序固有機械特性曲線F點；轉子回路串入電阻時，穩(wěn)定下放重物的轉速絕對值增大，見圖中E點同步電機旋轉電樞式

旋轉磁極式

隱極式凸極式同步電機同步發(fā)電機（機械能電能）同步電動機（電能機械能）同步調(diào)相機（改善電網(wǎng)功率因數(shù)）2.主要分類：1.同步電機：轉子轉速（n）與電樞繞組感應電勢的頻率（f）嚴格成正比的電機。7.1同步電機的類型和構造按用途按結構轉子通直流電流If勵磁磁場B