電機(jī)與拖動教案

電機(jī)概述電機(jī)的定義稱為發(fā)電機(jī)。工作原理電磁感應(yīng)定律、電磁力定律及電流的磁效應(yīng)。構(gòu)造的一般原則用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成能相互進(jìn)展電磁感應(yīng)的電路和磁路矩，到達(dá)能量轉(zhuǎn)換的目的。電機(jī)分類旋轉(zhuǎn)電機(jī)：動力電機(jī)：溝通電機(jī) 感應(yīng)電機(jī)：感應(yīng)發(fā)電機(jī)感應(yīng)電動機(jī)同步電機(jī)：同步電動機(jī)同步發(fā)電機(jī)同步補(bǔ)償機(jī)直流電機(jī) 直流發(fā)電機(jī)直流電動機(jī)微特電機(jī)：伺服電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)、測速發(fā)電機(jī)變壓器：電力變壓器 升壓變壓器、降壓變壓器特種變壓器自耦、三繞組、互感器第一章直流電機(jī)直流電機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：啟動性能和調(diào)速性能好，過載力量大。缺點(diǎn)：存在電流換向問題，構(gòu)造工藝簡單，使用有色金屬多，價格昂貴，運(yùn)行牢靠性差直流電機(jī)進(jìn)展形勢場合連續(xù)發(fā)揮作用一、直流電機(jī)的工作原理直流發(fā)電機(jī)的工作原理：簡潔分析一臺電機(jī)原則上既可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行二、直流電機(jī)的構(gòu)造由兩個主要局部組成：靜止局部〔稱為定子，主要用來產(chǎn)生磁場轉(zhuǎn)動局部〔稱為轉(zhuǎn)子〕是機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的樞紐在定轉(zhuǎn)子之間，有肯定的氣隙稱為氣隙三、直流電機(jī)的銘牌：額定值四、直流電機(jī)的磁場1、直流電機(jī)的空載磁場2、直流電機(jī)負(fù)載時的磁場及電樞反響3、直流電機(jī)的換向五、直流電機(jī)的感應(yīng)電勢和電磁轉(zhuǎn)矩1、感應(yīng)電勢Ea=CeΦn電機(jī)的電樞電動勢Ea與每級磁通Φ成正比，與電樞轉(zhuǎn)速n成正比2、電磁轉(zhuǎn)矩T=CTΦIa電磁轉(zhuǎn)矩與每級磁通和電樞電流的乘積成正比六、直流電機(jī)的工作特性1、電壓平衡方程式2、轉(zhuǎn)矩平衡方程式3、功率平衡方程式其次章、直流電動機(jī)的電力拖動一、電力拖動系統(tǒng)的運(yùn)動方程T-TL=GD2/375dn/dt可確定系統(tǒng)的狀態(tài)方程式中各量正負(fù)號確定的規(guī)章二、生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性：TL的大小不變恒功率負(fù)載特性：TLn成反比風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載特性：TL與轉(zhuǎn)速的平方成正比三、他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性1、機(jī)械特性的一般表達(dá)式2、固有機(jī)械特性條件：當(dāng)U=UN，Φ=ΦN,R=0特點(diǎn)：硬特性3、人為機(jī)械特性電樞串電阻的人為特性特點(diǎn)：1〕n0不變 2〕β變大，穩(wěn)定性能變差降低電壓的人為特性特點(diǎn)：1〕n0與電源電壓成正比 2〕β不變?nèi)醮诺娜藶樘匦蕴攸c(diǎn)：1〕n0變大 2〕β變大四、他勵直流電動機(jī)的啟動電動機(jī)的啟動要求：啟動轉(zhuǎn)矩足夠大啟動電流不行太大他勵直流電動機(jī)的啟動主要是設(shè)法減小啟動電流電動機(jī)的啟動方式分為直接啟動、降壓啟動、電樞回路串電阻啟動直流電動機(jī)一般不能直接啟動他勵直流電動機(jī)的啟動方法有電樞串電阻啟動和降低電壓啟動五、他勵直流電動機(jī)的調(diào)速1、調(diào)速的根本概念2、調(diào)速指標(biāo)3、他勵直流電動機(jī)的調(diào)速方法電樞串電阻調(diào)速特點(diǎn)：向下調(diào)速，有級調(diào)速，穩(wěn)定性能變差，損耗大降低電樞電壓調(diào)速特點(diǎn)：向下調(diào)速、無級調(diào)速，穩(wěn)定性能不變，效率高弱磁調(diào)速特點(diǎn)：向上調(diào)速，有級調(diào)速，穩(wěn)定性能變差，損耗大，受換向限制六、他勵直流電動機(jī)的制動制動的特征是電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n的方向相反制動的作用：1、減速2、勻速下放重物他勵直流電動機(jī)的制動方法有：能耗制動、反接制動、回饋制動一、變壓器的構(gòu)造變壓器是一種利用電磁感應(yīng)工作的靜止的裝置一種或幾種溝通電壓。1鐵芯構(gòu)造：分為心式構(gòu)造和殼式構(gòu)造兩種疊片形式：硅鋼片裁成條狀，承受穿插疊片的方式疊裝而成，接縫相互錯開，為了減小氣隙和磁阻2按凹凸壓繞組在鐵芯上放置方式的不同，繞組有同心式和交疊式按電壓凹凸分為一次繞組，二次繞組3油箱：散熱，絕緣，保護(hù)鐵芯和繞組不受外力和潮氣侵蝕油枕：儲油，削減油箱內(nèi)油和空氣的接觸氣體繼電器：瓦斯保護(hù)絕緣套管：引出線分接開關(guān)：調(diào)整變壓比二、變壓器的根本工作原理1、相關(guān)名稱：一次繞組，匝數(shù)N1：二次繞組，匝數(shù)N22、工作條件：一次側(cè)要加交變電壓3、磁場分布：主磁通：大局部經(jīng)過磁阻很小的鐵芯閉合，與一次，二次繞組同時交鏈漏磁通很少一局部磁通經(jīng)過磁阻很大的油或空氣閉合4、工作原理：一次繞組通電，產(chǎn)生變化磁通，交鏈到二次側(cè)，在二次側(cè)感應(yīng)出電勢4AB、它只能轉(zhuǎn)變溝通電壓或電流的大小，不轉(zhuǎn)變頻率；C、而在傳遞過程中幾乎不轉(zhuǎn)變電壓和電流大小的乘積〔功率〕三、變壓器的銘牌數(shù)據(jù)四、變壓器的運(yùn)行原理1、變壓器的空載運(yùn)行空載運(yùn)行時的物理狀況二次側(cè)空載，所以I=0，U=E2 2 2一次側(cè)電流I0叫空載電流〔或勵磁電流〕輸出功率P

=0，所以輸入功率P0，P=U1*I,I很小2 1 1 0 0空載運(yùn)行時的電磁關(guān)系和平衡方程磁場由勵磁電流I0建立經(jīng)推導(dǎo)得E1=4.44N1fΦmE2=4.44N2fΦm所以E1/E2=N1/N2=K〔匝數(shù)比〕01 由于空載電流很小，所以IZE01 二次：U2=E21 2 1 2 1 所以 U/U=E/E=N/N1 2 1 2 1 2、變壓器的負(fù)載運(yùn)行一次側(cè)：U1=-E1+I1Z1二次側(cè)：U2=E2+I2Z2負(fù)載上的電壓：U2=ILZL3、變壓器參數(shù)的測定空載試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康模簻y定空載電流I0，空載損耗〔鐵損〕P0，計(jì)算勵磁阻抗，變壓比K試驗(yàn)方法：將低壓側(cè)繞組接額定電源，高壓側(cè)開路計(jì)算變壓器參數(shù)：短路試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康模簻y定短路阻抗ZK，銅損試驗(yàn)方法：計(jì)算變壓器參數(shù)五、變壓器的運(yùn)行特性1、電壓變化率電壓變化率：反映二次側(cè)端電壓隨負(fù)載變化的程度電壓變化率與三個因素有關(guān)：變壓器負(fù)載電流大小負(fù)載的性質(zhì)變壓器的阻抗參數(shù)2、變壓器的外特性變壓器的外特性：當(dāng)一次側(cè)端電壓與功率因素均為常數(shù)，變壓器二次側(cè)繞組的端電壓隨負(fù)載電流的變化關(guān)系，即U2=f(I2)3、變壓器的效率和效率特性變壓器的效率：輸出功率與輸入功率之比的百分?jǐn)?shù)效率特性：效率開頭時隨負(fù)載的增加而增加，在PCU=PFE時，效率最大，當(dāng)負(fù)載過大時，效率開頭下降六、三相變壓器1、三相變壓器的磁路三相變壓器組三相變壓器組可以看成是由三個一樣的單項(xiàng)變壓器組成的磁路系統(tǒng)：假設(shè)外加電壓時三相對稱的，則三相磁通肯定是對稱的電路系統(tǒng)：凹凸壓繞組分別，凹凸壓繞組按要求連接〔如△/△,Y/y連接〕三相心式變壓器構(gòu)造：優(yōu)點(diǎn)：用材量少，重量輕，價格廉價缺點(diǎn)：任何一相發(fā)生故障時，整個變壓器都要拆換，備用容量是三相變壓器的三倍，因此適用于中、小容量的電力系統(tǒng)2、變壓器的聯(lián)結(jié)組繞組的標(biāo)記和極性：三相變壓器的連接組：時鐘法3、變壓器的并聯(lián)運(yùn)行為什么要并聯(lián)運(yùn)行？檢修時備用，增加供電的牢靠性負(fù)載變化時刻調(diào)整臺數(shù)并聯(lián)可滿足大容量變壓器的需求并聯(lián)的根本要求是什么？空載時每一臺變壓器二次電流都為0，與單獨(dú)空載運(yùn)行一樣，個變壓器間無環(huán)流負(fù)載運(yùn)行時各變壓器分擔(dān)的負(fù)載電流應(yīng)與它們的容量成正比各變壓器電流同相位，保證擔(dān)當(dāng)電流最大〔4〕并聯(lián)條件的技術(shù)條件有哪些？各變壓器的電壓比相等〔防止形成環(huán)流〕各變壓器的聯(lián)結(jié)組別應(yīng)一樣〔防止相位不同形成環(huán)流〕各變壓器的短路阻抗角相等〔保證擔(dān)當(dāng)電流最大〕短路電壓相等〔保證負(fù)載電流應(yīng)與容量成正比〕七、特別變壓器1、自耦變壓器根本關(guān)系：電壓關(guān)系U1/U2=KI1=I2/K自耦變壓器的功率S=U

I=UI2 22 11特點(diǎn)：一、二次共用一個繞組一、二次繞組既有磁耦合，又有電聯(lián)系二次功率局部通過磁耦合關(guān)系得到，一局部直接從電源得到2、儀用互感器電流互感器：使用場合：測量大電流根本構(gòu)造：利用變壓器原理，一次側(cè)與被測電路串聯(lián)，二次側(cè)接安培表，相當(dāng)于二次側(cè)短路留意幾點(diǎn)：A為了降低被測電流，一次側(cè)的匝數(shù)N1少，二次側(cè)的匝數(shù)N2多B產(chǎn)生很高的電壓帶來危急C二次側(cè)繞組的一端和鐵芯必需結(jié)實(shí)接地，以免當(dāng)互感器絕緣損壞時一次高壓進(jìn)入二次側(cè)發(fā)生危急電壓互感器使用場合：測量高電壓根本構(gòu)造：利用變壓器原理，一次側(cè)與被測電路并聯(lián)，二次側(cè)接伏特表，相當(dāng)于二次側(cè)斷路留意事項(xiàng)：A為了降低被測電壓，一次側(cè)的匝數(shù)N1多，二次側(cè)的匝數(shù)N2少〔相當(dāng)于降壓變壓器〕B二次側(cè)絕不能短路C二次側(cè)繞組的一端和鐵芯必需結(jié)實(shí)接地，以保證安全第四章異步電動機(jī)一、三相異步電動機(jī)的工作原理1、旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生產(chǎn)生的條件：一是空間對稱的三相定子繞組，二是通入三相對稱電流2、旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向3、旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速4、工作原理異步電動機(jī)是通過載流的轉(zhuǎn)子繞組在磁場中受力而使電動機(jī)旋轉(zhuǎn)的電磁感應(yīng)產(chǎn)生，并非外部輸入，故異步電動機(jī)又叫感應(yīng)電動機(jī)5轉(zhuǎn)差率S《0.005，滿載時，S《0.06二、三相異步電動機(jī)的根本構(gòu)造1、三相異步電動機(jī)的構(gòu)造定子 定子鐵芯：嵌放繞組，供給磁路定子繞組：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子鐵芯：嵌放繞組，供給磁路轉(zhuǎn)子繞組：感應(yīng)出電勢、電流 〔籠型和繞線型〕機(jī)殼氣隙等三、三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)1、額定容量PN (單位：千瓦)：指轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率2、額定電壓UN 〔單位：加在定子繞組上的線電壓3、額定電流IN 〔單位：輸入定子繞組的線電流4、接線方式：定子繞組有Y和△兩種接法四、三相異步電動機(jī)的定子繞組1、定子繞組的根本學(xué)問2、3、定子繞組的磁勢和電勢單相繞組的磁勢空間上：呈矩形波分布時間上：矩形波的幅值隨時間做正弦規(guī)律變化其軸線在空間上保持固定位置的磁勢 脈振磁勢三相溝通繞組的磁勢空間上：呈正弦波分布性質(zhì)：旋轉(zhuǎn)磁勢繞組的電勢定子繞組電動勢 E1=4.44N1F1Φm轉(zhuǎn)子繞組電動勢 E2=4.44N2F2Φm〔頻率與轉(zhuǎn)差率正比這一點(diǎn)與直流電動機(jī)不同五、三相異步電動機(jī)的運(yùn)行分析〔一〕關(guān)系狀況1、空載n≈n1,sI2、E2s很小，定子I02、負(fù)載N<n1，s增加，I2、E2s較大，有P2輸出3、啟動時〔n≈0〕s最大，I2、E2s很大所以負(fù)載通過轉(zhuǎn)速變化影響電磁平衡關(guān)系〔二〕電壓平衡關(guān)系1、方程定子電壓平衡方程式：U1=-E1+I0Z1≈-E1代數(shù)式：U1=E1=4.44F1NIΦm轉(zhuǎn)子電壓平衡方程式F2=sf1E2s=SE202、磁勢F1+F2=F0說明：三相異步電動機(jī)帶負(fù)載時定子繞組的磁勢和轉(zhuǎn)子磁勢的合成等于勵磁磁勢六、異步電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩1、功率平衡關(guān)系2、轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系〔與直流電動機(jī)一樣〕七、異步電動機(jī)參數(shù)的測定第五章、三相異步電動機(jī)的電力拖動你將無法正確選擇和使用這些設(shè)備和元件的，但是其特性方程和特性曲線有著較大的差異一、三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性〔一〕機(jī)械特性方程物理表達(dá)式：T=CTΦmI2COSΦ2(T是電磁作用的結(jié)果)參數(shù)表達(dá)式：、工程表達(dá)式：U1 外施電源電壓F1 電源頻率R1,X1 電機(jī)定子繞組參數(shù)〔二〕固有機(jī)械特性曲線1、外形〔依據(jù)工程表達(dá)式來說明〕AB段〔S較大T與S成反比BO段〔S很小T與S2、啟動點(diǎn)A，n=0.s=1啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)KT=TS/TN 一般取0.8～1.83、臨界點(diǎn)B，s=sm，T=TM過載力量λT=Tm/TN4、同步點(diǎn)C，n=n1，s=0，T=0〔三〕人為機(jī)械特性1、降低定子電壓的人為機(jī)械特性2、轉(zhuǎn)子回路串接對稱電阻時的人為機(jī)械特性二、三相異步電動機(jī)的啟動啟動電流大而啟動轉(zhuǎn)矩小電動機(jī)而言，主要使用轉(zhuǎn)子回路串電阻啟動，既可以限制啟動電流，又可以增大啟動轉(zhuǎn)矩籠型異步電動機(jī)：1、電網(wǎng)容量允許，應(yīng)盡量承受全壓啟動，使啟動轉(zhuǎn)矩不受損失而能滿載啟動2、電網(wǎng)容量不夠大時，應(yīng)承受減壓啟動，以減小啟動電流。-三角換接等減壓啟動但減壓啟動后，啟動轉(zhuǎn)矩與電