電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)資料

1、電機(jī)復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)直流發(fā)電機(jī)的工作特性單相變壓器三相變壓器的連接組和不對(duì)稱(chēng)短路三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的工作特性和起動(dòng)三相同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性基本公示：， CT =9.55Ce （直流電機(jī)）, ，電機(jī)拖動(dòng)復(fù)習(xí)題： 直流電機(jī)（重點(diǎn)：直流他勵(lì)和并勵(lì)電機(jī)拖動(dòng)計(jì)算）2-2 在直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)中，電磁轉(zhuǎn)矩和電樞旋轉(zhuǎn)方向的關(guān)系有何不同？電樞電勢(shì)和電樞電流方向的關(guān)系有何不同？怎樣判別直流電機(jī)是運(yùn)行于發(fā)電機(jī)狀態(tài)還是運(yùn)行于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)？2-2提示：直流發(fā)電機(jī)：電磁轉(zhuǎn)矩和電樞旋轉(zhuǎn)方向相反，電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電樞電流方向相同；直流電動(dòng)機(jī)：電磁轉(zhuǎn)矩和電樞旋轉(zhuǎn)方向相同，電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電樞電流方向相反

2、；運(yùn)行時(shí)直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大于電樞端電壓為發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)；感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小于電樞端電壓為電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)2-3 一臺(tái)Z2 直流電動(dòng)機(jī)，其額定功率PN160千瓦；額定電壓UN220伏，額定效率N = 90 % , 額定轉(zhuǎn)速nN =1500轉(zhuǎn)/分，求該電動(dòng)機(jī)的額定電流？ 2-3提示：直流電動(dòng)機(jī)：PN=UN·IN·N2-4 一臺(tái)Z2 直流發(fā)電機(jī)，其額定功率PN145千瓦；額定電壓UN 230伏，額定轉(zhuǎn)速nN =1450轉(zhuǎn)/分，求該發(fā)電機(jī)的額定電流？ 2-4提示：直流發(fā)電機(jī)：PN=UN·IN 2-5 何謂電樞反應(yīng)？電樞反應(yīng)對(duì)氣隙磁場(chǎng)有什么影響？公式TaCN N Ia 中的N應(yīng)是什

3、么磁通。2-5提示：直流電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)的主磁場(chǎng)由勵(lì)磁磁勢(shì)與電樞磁勢(shì)共同建立，電樞磁勢(shì)的存在使主磁場(chǎng)不同于電機(jī)的空載磁場(chǎng)，這種影響稱(chēng)為電樞反應(yīng)。電樞反應(yīng)對(duì)氣隙磁場(chǎng)影響有二：首先使氣隙磁場(chǎng)發(fā)生畸變，其次存在去磁效應(yīng)。N 應(yīng)該是每極合成磁通。問(wèn)答題：2-7 并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流決定于什么？正常工作時(shí)電樞電流又決定于什么？ 2-7提示：并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流IQ=UN/Ra(Ra電樞回路總電阻)；正常工作時(shí)電樞電流決定于實(shí)際負(fù)載。2-8 試驗(yàn)時(shí)如果分別要改變并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向，應(yīng)怎么辦？ 2-8提示：對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)的電樞電流或勵(lì)磁電流方向，兩者只能改變其一。2-9 并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在

4、運(yùn)行時(shí)若勵(lì)磁繞阻斷線(xiàn)，會(huì)出現(xiàn)什么后果？ 2-9提示：這時(shí)電動(dòng)機(jī)的磁通僅為剩磁?？蛰d時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速急速上升；負(fù)載時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降至零且電樞電流急速上升。分析依據(jù)：機(jī)械特性方程式的一般表達(dá)式為 空載時(shí)：負(fù)載時(shí)：電磁轉(zhuǎn)矩小，無(wú)法拖動(dòng)負(fù)載；，因而,此時(shí)電樞電流很大；2-10 一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，PN= 96千瓦，UN440伏，IN255安，IfN5安，nN500 轉(zhuǎn)/分，電樞回路總電阻Ra0.078 歐。試求： （1）電動(dòng)機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩； （2）在額定電流時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩；（3）當(dāng)Ia0 時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速； （4）在總制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不變的情況下，當(dāng)電樞中串入一電阻0.1 歐而達(dá)穩(wěn)定時(shí)的轉(zhuǎn)速。2-10提示： （1）

5、電動(dòng)機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩TN=9.55PN/nN （2）Tem=CT NIa求得：Ia=IN-IfN；CeN=(UN-IaRa)/nN ,在額定電流時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩Tem=CT NIa=9.55CeNIa （說(shuō)明：電樞的感應(yīng)電勢(shì)，解題的關(guān)鍵在于利用這兩公式計(jì)算出Cen； 無(wú)rf已知條件，則忽略接觸電壓的影響，電樞回路總電阻已經(jīng)包含其影響。） 圖330 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)等效電路及參考方向圖中：（電動(dòng)機(jī)慣例標(biāo)注參考方向，且計(jì)及接觸電阻影響）（3）當(dāng)Ia0 時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速為：n0=UN/Cen （即空載狀態(tài)）（4）在總制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不變的情況下，當(dāng)電樞中串入一電阻RW=0.1W而達(dá)穩(wěn)定時(shí)的轉(zhuǎn)速為：n=(UN-IaRa-

6、IaRW)/Cen2-14 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)： PN=1.75千瓦,UN=110伏,IN=20.1安,nN=1450轉(zhuǎn)/分，Ra = 0.57歐。試計(jì)算： （1） 固有特性曲線(xiàn)方程； （2） 50%額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速； （3） 轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分時(shí)的電樞電流值。 2-14提示：（1）固有特性曲線(xiàn)T-n：（空載點(diǎn)和額定運(yùn)行點(diǎn)決定特性曲線(xiàn)）CeN =(UN INRa)/nN = 0.068 （）CTN = 9.55CeN = 0.649n0 = UN/ CeN = 1618轉(zhuǎn)/分 （）TN = CTNIN = 13牛·米由圖可知其固有的特性方程為：n = n0 - R T /(C

7、eCTN2) = 1618 12.9T ， 或 n = n0 - RaIa/(CeN) = 1618 8.38Ia提示：（, ，）（2）T =50% TN 因T= CTNIa，Ia = 50% IN = 50% 20.1 = 10.05安則 n = 1618 8.38 10.05 = 1538.8轉(zhuǎn)/分（由機(jī)械特性計(jì)算）（3） n = 1500轉(zhuǎn)/分時(shí) 1500 = 1618- 8.38 IaIa = (1618 1500)/8.38 =14.1 安 （由機(jī)械特性計(jì)算） 例45 一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)額定數(shù)據(jù)如下: ， ，, ， 用這臺(tái)電動(dòng)機(jī)來(lái)拖動(dòng)升起機(jī)構(gòu)。求: (1) 在額定負(fù)載下進(jìn)行能耗制動(dòng)，

8、欲使制動(dòng)電流等于，電樞回路中應(yīng)串接多大制動(dòng)電阻? (2) 在額定負(fù)載下進(jìn)行能耗制動(dòng)，如果電樞直接短接，制動(dòng)電流應(yīng)為多大? (3) 當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸上帶有一半額定負(fù)載時(shí)，要求在能耗制動(dòng)中以的穩(wěn)定低速下放重物，求電樞回路中應(yīng)串接多大制動(dòng)電阻? 解: (1) 根據(jù)直流電機(jī)電壓方程，額定負(fù)載時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電勢(shì) 能耗制動(dòng)時(shí)，電樞電路中應(yīng)串入的制動(dòng)電阻 (2) 如果電樞直接短接，即，則制動(dòng)電流 此電流約為額定電流的6倍，由此可見(jiàn)能耗制動(dòng)時(shí)，不許直接將電樞短接，必須接入一定數(shù)值的制動(dòng)電阻。(3) 求穩(wěn)定能耗制動(dòng)運(yùn)行時(shí)的制動(dòng)電阻 因負(fù)載為額定負(fù)載的一半，則穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的電樞電流為，把已知條件代入直流電機(jī)能耗制動(dòng)時(shí)的電勢(shì)

9、方程式，得 變壓器1. 變壓器一次線(xiàn)圈若接在直流電源上，二次線(xiàn)圈會(huì)有穩(wěn)定直流電壓?jiǎn)?？為什么？答：不?huì)。因?yàn)榻又绷麟娫矗€(wěn)定的直流電流在鐵心中產(chǎn)生恒定不變的磁通，其變化率為零，不會(huì)在繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。2. 變壓器二次額定電壓的含義是什么？答：二次額定電壓U2N是指變壓器一次側(cè)加額定電壓，二次側(cè)空載時(shí)的端電壓。3. 變壓器空載運(yùn)行時(shí)，原線(xiàn)圈加額定電壓，這時(shí)原線(xiàn)圈電阻r1很小，為什么空載電流I0不大？如將它接在同電壓（仍為額定值）的直流電源上，會(huì)如何？答： 因?yàn)榇嬖诟袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)E1, 根據(jù)電動(dòng)勢(shì)方程： 可知，盡管很小，但由于勵(lì)磁阻抗很大，所以不大.如果接直流電源，由于磁通恒定不變，繞組中不感應(yīng)電動(dòng)

10、勢(shì)，即，因此電壓全部降在電阻上，即有 ，因?yàn)楹苄?，所以電流很大?. 試?yán)L出變壓器“T”形等效電路，說(shuō)明各參數(shù)的意義。答：“T”形等效電路： r1 x1r2 x2 rmxm r1 ，x1一次側(cè)繞組電阻，漏抗r2, x2 二次側(cè)繞組電阻，漏抗折算到一次側(cè)的值rm , x m勵(lì)磁電阻，勵(lì)磁電抗5變壓器空載電流很小，為什么空載合閘時(shí)會(huì)很大（即出現(xiàn)激磁涌流）？ 答：空載合閘時(shí)磁通出現(xiàn)瞬變過(guò)程。由于暫態(tài)分量的存在，使鐵心磁通大約可達(dá)穩(wěn)態(tài)磁通的2倍。于是磁路過(guò)于飽和，根據(jù)磁化曲線(xiàn)的飽和特性，此時(shí)的激磁電流將達(dá)正常穩(wěn)態(tài)空載電流的數(shù)十至近百倍，稱(chēng)為勵(lì)磁涌流。3-4三相變壓器有哪些標(biāo)準(zhǔn)組別，并用位形圖判別之。答

11、： 標(biāo)準(zhǔn)組別有Y，yn0，YN, y0, Y，y0，Y，d11， YN ，d11 標(biāo)準(zhǔn)組別接線(xiàn)及位形圖分別為：見(jiàn)圖示但是： 無(wú)論是Y，yn0、YN, y0還是 Y，y0，位形圖都有是一樣的無(wú)論是Y，d11還是 YN ，d11，位形圖也是一樣的。···ABC···abcY，yn0 YN,y0 Y,y0······ABCabcO···ABC···abc0接線(xiàn)： 位形圖BA aCcbY,d11 YN,d11·&#

12、183;·ABC···abcBAaCcb···ABC···abcO 接線(xiàn)： 位形圖3-9 Y/接線(xiàn)的三相變壓器，三次諧波電動(dòng)勢(shì)能在中形成環(huán)流，而基波電動(dòng)勢(shì)不能在中形成環(huán)流，為什么？答：三次諧波電動(dòng)勢(shì)大小相等，相位互差360o，即相位相同，因此在d中能夠形成環(huán)流。 而基波電動(dòng)勢(shì)大小相等，相位互差1200，任一瞬間三相電動(dòng)勢(shì)代數(shù)和恒等于0，因而不能在d中形成環(huán)流。三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式 （83）曲線(xiàn)，如圖81所示。圖81 三相異步電動(dòng)機(jī)的曲線(xiàn) （86）臨界轉(zhuǎn)差率僅與電動(dòng)機(jī)的參數(shù)有關(guān)，與轉(zhuǎn)

13、子回路的電阻成正比，因此改變轉(zhuǎn)子回路電阻，可以改變產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)差率。當(dāng)繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串入電阻時(shí)，將變大，當(dāng)時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，達(dá)到最大。最大電磁轉(zhuǎn)矩為: （87）異步電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，與電源頻率成反比，但與轉(zhuǎn)子電阻無(wú)關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)子回略串電阻時(shí)，雖然變大，但保持不變。過(guò)載能力可以用轉(zhuǎn)矩過(guò)載系數(shù)表示，即 （88）穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域: 異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性分為以下兩個(gè)區(qū)域。(a)轉(zhuǎn)差率區(qū)域。在此區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)差率比較小， （89）與 近似成直線(xiàn)關(guān)系，該區(qū)域是異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定區(qū)域，一般情況下異步電機(jī)要求運(yùn)行在這一區(qū)域。只要負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)就可以在該區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。(

14、b) 轉(zhuǎn)差率區(qū)域。在此區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)差率， （810）與 近似成反比關(guān)系，在該區(qū)域?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)的不穩(wěn)定區(qū)域。但水泵、風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載可以在此區(qū)域穩(wěn)定運(yùn)行。三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性實(shí)用公式: （814）從產(chǎn)品目錄中查得的、，可得， （815） （817）當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)，它的轉(zhuǎn)差率小于額定轉(zhuǎn)差率( )，機(jī)械特性實(shí)用公式可以簡(jiǎn)化為： （818） 使三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性呈直線(xiàn)變化關(guān)系。異步電機(jī)不在額定工作點(diǎn)上運(yùn)行，機(jī)械特性實(shí)用公式照樣可以計(jì)算。將任一已知點(diǎn)的和代入式(814)機(jī)械特性實(shí)用公式， , ,Y系列異步電機(jī)是普通用途的小型鼠籠全封閉、自冷式三相異步電動(dòng)機(jī)。用于金屬切削機(jī)床、通用

15、機(jī)械、礦山機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等。絕緣等級(jí)指電機(jī)主絕緣所使用的絕緣材料的耐熱等級(jí)。例如Y系列小型異步電動(dòng)機(jī)采用B級(jí)絕緣材料，其最高允許工作溫度為130。異步電動(dòng)機(jī)定子繞組接法：指額定電壓下電動(dòng)機(jī)規(guī)定的接線(xiàn)方式。國(guó)標(biāo)規(guī)定：Y系列異步電動(dòng)機(jī)，其額定功率3及以下者采用Y接法，4及以上者采用接法，以便可選用Y方式啟動(dòng)。 異步電動(dòng)機(jī)工作方式：指電動(dòng)機(jī)額定狀態(tài)運(yùn)行所允許的持續(xù)時(shí)間。分“連續(xù)”（S1）、“短時(shí)”（S2）、“斷續(xù)”（S3）三種，后兩種方式指電動(dòng)機(jī)只能短時(shí)、間歇地工作。 異步電動(dòng)機(jī)防護(hù)等級(jí)：指為滿(mǎn)足環(huán)境要求電動(dòng)機(jī)采取的外殼防護(hù)型式，通常有開(kāi)啟式(IP11)、防護(hù)式(IP22)，和封閉式(IP44)等三

16、類(lèi)。三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速間的大小用轉(zhuǎn)差率來(lái)描述， ，轉(zhuǎn)差率又稱(chēng)滑差，它是描述異步電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的一個(gè)基本量。電機(jī)空載時(shí)，額定負(fù)載時(shí)，所以異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是接近旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速的。三相異步電機(jī)主磁通是定、轉(zhuǎn)子繞組共同交鏈的磁通，磁路由定、轉(zhuǎn)子鐵心、氣隙組成。主磁通從定子開(kāi)始，經(jīng)過(guò)氣隙到達(dá)轉(zhuǎn)子，再經(jīng)過(guò)氣隙回到定子，形成閉合磁路。主磁通是定、轉(zhuǎn)子間進(jìn)行能量交換的載體，其磁路磁導(dǎo)受鐵心飽和程度的影響。變壓器中不存在機(jī)械損耗，也基本上不存在氣隙，所以同變壓器相比，異步電動(dòng)機(jī)的空載電流在額定電流中所占的比例大得多，例如在小型異步電動(dòng)機(jī)中可達(dá)60的額定電流，比變壓器的210要高的多。歸算后的異

17、步電機(jī)定、轉(zhuǎn)子電路有相同的頻率，相同的相數(shù)，相同的有效匝數(shù)，并且，與變壓器類(lèi)似，定、轉(zhuǎn)子兩個(gè)電路可以聯(lián)接起來(lái)成為一個(gè)等效電路，稱(chēng)為T(mén)形等效電路，如圖720所示。圖720 異步電機(jī)T形等效電路異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)、和之間的定量關(guān)系為 （743）從式（743）可見(jiàn)，當(dāng)電磁功率一定時(shí)，轉(zhuǎn)差率越小，轉(zhuǎn)子回路銅耗越小，總機(jī)械功率越大。電機(jī)運(yùn)行時(shí)，若大，效率一定不高。另外，當(dāng)異步電機(jī)處于電磁制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，即轉(zhuǎn)子銅耗大于電磁功率，故由定子傳送到轉(zhuǎn)子的電磁功率都消耗于轉(zhuǎn)子銅耗還不夠，還應(yīng)從軸上輸入機(jī)械功率去補(bǔ)償。這里再次說(shuō)明，異步電機(jī)處于電磁制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，從電源和轉(zhuǎn)軸兩方面輸入功率，而消耗于轉(zhuǎn)子電阻上。1.Y系列異步

18、電機(jī)是普通用途的小型鼠籠全封閉、自冷式三相異步電動(dòng)機(jī)。2.絕緣等級(jí)指電機(jī)主絕緣所使用的絕緣材料的耐熱等級(jí)。3.異步電機(jī)T形等效電路：圖720 異步電機(jī)T形等效電路4. 異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)、和之間的定量關(guān)系為： 當(dāng)電磁功率一定時(shí)，轉(zhuǎn)差率越小，轉(zhuǎn)子回路銅耗越小，總機(jī)械功率越大。電機(jī)運(yùn)行時(shí)，若大，效率一定不高。5. 交流電機(jī)三相合成基波圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的空間位置、轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速各與哪些因素有關(guān)？這些因素中哪些是由構(gòu)造決定的，哪些是由運(yùn)行條件決定的？答：空間位置：沿氣隙圓周旋轉(zhuǎn)。當(dāng)三相合成基波圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)至哪相繞組軸線(xiàn)上，那相電流就最大，繞組由構(gòu)造決定，電流由運(yùn)行條件決定。轉(zhuǎn)速： ，轉(zhuǎn)速與電流頻率f及磁極

19、對(duì)數(shù)p 有關(guān)，p由構(gòu)造決定，f由運(yùn)行條件決定。轉(zhuǎn)向： 與電流相序有關(guān)（與電流相序一致），由運(yùn)行條件決定。6. 怎樣改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向？答：改變相序即可改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。7. 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率，在什么情況下轉(zhuǎn)差率為正，什么情況為負(fù)，什么情況下轉(zhuǎn)差率小于1或大于1？如何根據(jù)轉(zhuǎn)差率的不同來(lái)區(qū)別各種不同運(yùn)行狀態(tài)？ 答：當(dāng)n< n1時(shí)，轉(zhuǎn)差率為正（s>0），n> n1時(shí)轉(zhuǎn)差率為負(fù)（s<0）；當(dāng)n1>n>0時(shí)，轉(zhuǎn)差率s<1；當(dāng)0>n>時(shí)，轉(zhuǎn)差率s>1;當(dāng)+>s>1 時(shí)為電磁制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)1>s>0時(shí)為電動(dòng)

20、機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)0>s>-時(shí)為發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。8. 異步電動(dòng)機(jī)等效電路中的附加電阻的物理意義是什么？ 答：異步電動(dòng)機(jī)等效電路中的附加電阻實(shí)為代表機(jī)械負(fù)載的一個(gè)虛擬電阻，用轉(zhuǎn)子電流在該電阻所消耗的功率來(lái)等效代替總機(jī)械功率。9. 異步電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)和空載運(yùn)行時(shí)，為什么時(shí)候功率因數(shù)很低？當(dāng)滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)，功率因數(shù)會(huì)提高？答： 起動(dòng)時(shí)：s=1，轉(zhuǎn)子漏抗x2s=sx2最大，故轉(zhuǎn)子功率因數(shù)cos2較小，因而功率因數(shù)就小。 空載時(shí)，I1=I0，供空載損耗有功分量很小，主要用來(lái)勵(lì)磁，屬感性無(wú)功性質(zhì)，因而就小； 滿(mǎn)載時(shí)，轉(zhuǎn)子電流的有功分量增大(增大)，定子有功分量電流就增大，因而就大。10.異步電動(dòng)機(jī)軸機(jī)械

21、負(fù)載增加時(shí)，定、轉(zhuǎn)子各物理量怎樣變化？答：當(dāng)機(jī)械負(fù)載（即負(fù)載轉(zhuǎn)矩）增加時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n勢(shì)必下降，轉(zhuǎn)差率增大。轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)()及電流I2隨之增大，因而轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)F2增大。根據(jù)磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系，定子負(fù)載分量磁動(dòng)勢(shì)F1相應(yīng)增大，而勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)F0基本不變；定子電流I1隨之增大，電動(dòng)機(jī)的輸入功率就隨之增加。11. 繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子回路中串電阻起動(dòng)時(shí)，為什么既能降低起動(dòng)電流，又能增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩？答：繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子回路串電阻增加了轉(zhuǎn)子回路阻抗，由式 可見(jiàn)，起動(dòng)電流隨所串電阻r2st增大而減小，同時(shí)提高轉(zhuǎn)子回路功率因數(shù)cos2，增大了轉(zhuǎn)子電流的有功分量，從而增大了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。12. 深槽和雙鼠籠異

22、步電動(dòng)機(jī)在額定電壓下起動(dòng)，起動(dòng)電流較小而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，為什么？答：電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)，n=0，s=1，轉(zhuǎn)子繞組電動(dòng)勢(shì)頻率最高（f2=sf1），此時(shí)趨表效應(yīng)最強(qiáng)烈，使槽電流分布趨于槽口（雙鼠籠轉(zhuǎn)子趨于上籠），相當(dāng)于槽導(dǎo)體有效截面減小，轉(zhuǎn)子電阻增大（雙鼠籠轉(zhuǎn)子，上籠本身截面積又小，電阻大），既限制了起動(dòng)電流，又增大了起動(dòng)電阻。13. 雙鼠籠異步電動(dòng)機(jī)兩籠之間為什么一定要有縫隙？深槽式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子槽為什么要做得深而窄？答： 磁通總是以磁阻小的路徑閉合，雙鼠籠電動(dòng)機(jī)兩籠間的縫隙主要是迫使上籠漏磁通路徑也交鏈于下籠（因縫隙的磁阻大），這樣交鏈于下籠的漏磁通比上籠多，下籠就有較大的漏抗，使趨表效應(yīng)更為明顯。

23、深槽式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，槽越深，交鏈槽底部的漏磁通就越多，這些漏磁通所經(jīng)過(guò)的截面積就越大，磁阻越小，漏抗就越大。另外槽窄，漏磁通經(jīng)過(guò)槽內(nèi)部分的長(zhǎng)度越短，磁阻越小，故漏抗也越大，因此槽深而窄的結(jié)果，均增加槽底部分漏抗，使趨表效應(yīng)更為明顯。5-9 一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，PN=4.5千瓦，Y/接線(xiàn)，380/220伏，轉(zhuǎn)/分，試求：1 接成Y形或形時(shí)的定子額定電流；2 同步轉(zhuǎn)速及定子磁極對(duì)數(shù)P；3 帶額定負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)差率；解： (1)Y接時(shí)： UN=380V 接時(shí)： UN=220V (2)磁極對(duì)數(shù) 取p=2同步轉(zhuǎn)速(3) 額定轉(zhuǎn)差率 5-10一臺(tái)八極異步電動(dòng)機(jī)，電源頻率f=50赫，額定轉(zhuǎn)差率=0.04，試求：

24、額定轉(zhuǎn)速；解： (1) 同步轉(zhuǎn)速 額定轉(zhuǎn)速 例82 一臺(tái)三相繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)，已知額定功率，額定電壓，額定頻率，額定轉(zhuǎn)速，過(guò)載倍數(shù)。求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩及拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 解： 根據(jù)額定轉(zhuǎn)速的大小可以判斷出旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速。則額定轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率 額定轉(zhuǎn)矩 當(dāng)時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩 設(shè)電磁轉(zhuǎn)矩為的轉(zhuǎn)差率，由實(shí)用公式得代入數(shù)據(jù)得 （由于定、轉(zhuǎn)子回路阻抗沒(méi)變，所以不變）上式是一個(gè)二次方程，解得，。根據(jù)曲線(xiàn)可知，當(dāng)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于額定轉(zhuǎn)矩時(shí)，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)差率也應(yīng)小于。所以不合題意舍去。電機(jī)轉(zhuǎn)速為 例101 一臺(tái)三相繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)是，拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，要求電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在。計(jì)算：（1）若采用

25、轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速，求每相應(yīng)串的電阻值；解：（1）轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速額定轉(zhuǎn)差率 臨界轉(zhuǎn)差率 轉(zhuǎn)子每相電阻 在時(shí)運(yùn)行在固有特性上的轉(zhuǎn)差率：利用實(shí)用轉(zhuǎn)矩公式 有解得 （不合題意）在，運(yùn)行與轉(zhuǎn)子回路串電阻的特性上，且時(shí)的轉(zhuǎn)差率為：轉(zhuǎn)子回路應(yīng)串電阻 ；同步電機(jī)10-1 同步發(fā)電機(jī)是怎樣發(fā)出交流電的？答： 同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上繞有勵(lì)磁繞組，通以直流電勵(lì)磁，產(chǎn)生磁場(chǎng)，并由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，使定子三相對(duì)稱(chēng)繞組不斷切割轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)而感應(yīng)出三相交流電動(dòng)勢(shì)。 11-3保持轉(zhuǎn)子激磁電流不變，定子電流I=IN，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速一定，試根據(jù)電樞反應(yīng)概念，比較：（1）空載；（2）帶電阻負(fù)載；（3）帶電感負(fù)載；（4）帶電容負(fù)載時(shí)發(fā)電機(jī)端

26、電壓的大小？為保持端電壓為額定值，應(yīng)如何調(diào)節(jié)？答：（1）空載時(shí)，端電壓為空載電動(dòng)勢(shì)，即UN=E0；（2）和（3）情況下，電樞反應(yīng)有直軸去磁作用，端電壓將下降，低于空載電動(dòng)勢(shì)，但帶純感性負(fù)載（參看上題等效電路），內(nèi)功率因數(shù)角=900，而帶純電阻負(fù)載時(shí)的更接近00（見(jiàn)上題），故純感性負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)直軸去磁作用更強(qiáng)，端電壓下降得更多；也可由電路的電動(dòng)勢(shì)方程： 分析， 由相量圖可見(jiàn)，發(fā)電機(jī)帶上 >00的負(fù)載后，由于電機(jī)本身阻抗壓降的影響，使得端電壓下降。（4）種情況由于負(fù)載的容抗大于發(fā)電機(jī)的同步電抗，使內(nèi)功率因數(shù)角<00, 接近-900，所以電樞反應(yīng)的性質(zhì)為直軸助磁，使端電壓上升，即U&

27、gt;E0；綜上所述，電壓從大到小的順序?yàn)椋篣4>U1>U2>U3。欲保持端電壓為額定值，當(dāng)U> UN時(shí)，應(yīng)減小勵(lì)磁電流；當(dāng)U< UN時(shí)，應(yīng)增加勵(lì)磁電流。121 試述三相同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列的條件？為什么要滿(mǎn)足這些條件？怎樣檢驗(yàn)是否滿(mǎn)足？答： 條件是：（1）待并發(fā)電機(jī)的電壓Ug與電網(wǎng)電壓Uc大小相等； （2）待并發(fā)電機(jī)的電壓相位與電網(wǎng)電壓相位相同； （3）待并發(fā)電機(jī)的頻率fg與電網(wǎng)頻率fc相等； (4) 待并發(fā)電機(jī)電壓相序與電網(wǎng)電壓相序一致；12-4 與無(wú)限大電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)，如何調(diào)節(jié)有功功率，試用功角特性分析說(shuō)明？ 答：改變?cè)瓌?dòng)機(jī)的輸出功率或轉(zhuǎn)矩，以改變

28、功率角的大小。pem0P1amP1aP2P2見(jiàn)圖示：在0am區(qū)域內(nèi)，改變P1或T1，即可改變功率角的大小，調(diào)節(jié)有功功率P2. （1） 原工作于a點(diǎn)，此時(shí)P1=P2Pem（忽略p），功角為；（2）當(dāng)增大原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩T1，即增大輸入功率至P1，由于輸出功率瞬時(shí)未變，出現(xiàn)功率差額P=P1-P1,在相應(yīng)于功率差額P的剩余轉(zhuǎn)矩作用下，轉(zhuǎn)子加速，使功角由增至，這時(shí)輸出功率P2也相應(yīng)增大，直至與輸入功率達(dá)到新的平衡（P2=P1），于是電機(jī)就穩(wěn)定運(yùn)行在新的工作點(diǎn)a點(diǎn)。pem0P1amabb12-5用功角特性說(shuō)明與無(wú)限大電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定概念？答：忽略電機(jī)的各種損耗。在b 點(diǎn)，當(dāng)受到某些原因，使功

29、角增大，則，功角繼續(xù)增大，發(fā)電機(jī)功率越小，電磁轉(zhuǎn)矩越小，運(yùn)行點(diǎn)離b點(diǎn)越來(lái)越遠(yuǎn)，最后發(fā)電機(jī)失步。同理，當(dāng)某原因使功角減小時(shí)，運(yùn)行點(diǎn)也不能回到b點(diǎn)。所以在b 點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，電機(jī)不具有靜態(tài)穩(wěn)定性。在a 點(diǎn)，當(dāng)受到某些原因，使功角增大，則，功角減小 ，發(fā)電機(jī)功率越小，電磁轉(zhuǎn)矩越小，電機(jī)能重新回到a運(yùn)行點(diǎn).同理，當(dāng)某原因使功角減小時(shí)，運(yùn)行點(diǎn)也能回到a點(diǎn)。所以在a 點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，電機(jī)具有靜態(tài)穩(wěn)定性。127 與無(wú)限大容量電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)如何調(diào)節(jié)無(wú)功功率？試用相量圖分析說(shuō)明？答：調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流即可調(diào)節(jié)無(wú)功功率的大小。電機(jī)輸出的無(wú)功功率（以隱極機(jī)為例）為：，aa在相量圖上可用E0cosU來(lái)表示，即aU段，當(dāng)增加勵(lì)

30、磁電流時(shí)空載電動(dòng)勢(shì)E0增大，由于調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流時(shí)有功功率不變化，E0相量的頂點(diǎn)只能向上移動(dòng)，達(dá)至點(diǎn)E0，此時(shí)表示無(wú)功功率的線(xiàn)段部分變?yōu)閍U段，說(shuō)明調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流即可改變無(wú)功功率的輸出。12-8什么是U形曲線(xiàn)？什么時(shí)候是正常激磁、過(guò)激磁和欠激磁？一般情況下發(fā)電機(jī)在什么狀態(tài)下運(yùn)行？答： U形曲線(xiàn)：與無(wú)窮大電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)，在輸出有功功率不變的情況下，改變勵(lì)磁電流If ，測(cè)出相應(yīng)的定子電流I，得到的關(guān)系曲線(xiàn)If(If) 因形狀象字母“U”，故稱(chēng)為U形曲線(xiàn)。正常勵(lì)磁： =1的狀態(tài) 對(duì)應(yīng)勵(lì)磁電流為If ；過(guò)勵(lì)磁： 滯后狀態(tài) 對(duì)應(yīng)勵(lì)磁電流If>If ；欠勵(lì)磁： 超前狀態(tài)。對(duì)應(yīng)勵(lì)磁電流If<

31、If 。由于電網(wǎng)功率因數(shù)一般為滯后狀態(tài)，并且發(fā)電機(jī)過(guò)勵(lì)狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，靜態(tài)穩(wěn)定性好，故發(fā)電機(jī)一般處于過(guò)勵(lì)磁運(yùn)行狀態(tài)。3-11 根據(jù)題圖3-2的接線(xiàn)圖，確定其聯(lián)結(jié)組別。 1） 2） 3） 題圖 3-2解： 1） 2） 3)電機(jī)與拖動(dòng)知識(shí)復(fù)習(xí)直流電機(jī)直流電動(dòng)機(jī)的額定值為：，電樞電動(dòng)勢(shì)直流電機(jī)的電樞電勢(shì)指電機(jī)正、負(fù)電刷間的電動(dòng)勢(shì)。 (322)式中，為每極磁通，單位為；為電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位為；為電勢(shì)常數(shù)，對(duì)于制成的直流電機(jī)，為定值，故為常數(shù)，所以直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通和轉(zhuǎn)速之積成正比。電磁轉(zhuǎn)矩 （326）式中，為常數(shù)，稱(chēng)為轉(zhuǎn)矩常數(shù)。對(duì)于制成的直流電機(jī)，為定值，故為常數(shù)，所以直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與磁通和電樞

32、電流成正比。對(duì)比和可知，。直流電機(jī)的運(yùn)行原理 直流電機(jī)的可逆原理從原理上講，不論是交流電機(jī)，還是直流電機(jī)，都可以在一種條件下，作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽欢诹硪环N條件下，作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。這個(gè)原理叫作電機(jī)的可逆原理。一、直流電機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行以他勵(lì)直流電機(jī)為例來(lái)說(shuō)明這個(gè)原理。一臺(tái)他勵(lì)直流電機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，直流電機(jī)端電壓保持不變，其原理如圖328所示。圖中所標(biāo)方向?yàn)橹绷靼l(fā)電機(jī)各電量的實(shí)際方向。圖328 他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行原理由圖328可見(jiàn)，在發(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)必須大于電源電壓，即。電樞電流為正，即電流由電機(jī)流向電網(wǎng)，電功率為正，表示電機(jī)向電網(wǎng)輸出電功率。此

33、時(shí)，拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速同方向，表示由原動(dòng)機(jī)輸入機(jī)械功率。電磁功率為正，機(jī)械功率轉(zhuǎn)變成了電功率。這時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的方向相反，是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。二、直流電機(jī)作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行一臺(tái)他勵(lì)直流電機(jī)作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，直流電機(jī)端電壓保持不變，直流電機(jī)中各電量按電動(dòng)機(jī)定向，其原理如圖329所示。圖329 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理直流電機(jī)作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小于電源電壓，即。電樞電流為正值，電流由電源流向電機(jī)，電功率為正，表示向電動(dòng)機(jī)輸入電功率。由于電磁功率為正，表示由電磁功率轉(zhuǎn)變成了機(jī)械功率。這時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的方向相反，是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。總結(jié)：比較圖328和329可見(jiàn)，發(fā)電機(jī)慣例和電動(dòng)機(jī)慣例的定向只有電流方向不同。在電機(jī)拖

34、動(dòng)中，常常只用電動(dòng)機(jī)慣例描述直流電機(jī)。因此，根據(jù)電動(dòng)機(jī)慣例定向時(shí)，直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)可以如下判斷： 當(dāng)， 與方向不同，即符號(hào)相反（或?yàn)樨?fù)），與不同方向，是發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài);當(dāng)， 與方向相同，即符號(hào)相同，與同方向，是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。直流電機(jī)的基本方程 一、直流電機(jī)的穩(wěn)態(tài)電壓平衡方程直流電機(jī)的穩(wěn)態(tài)是指電機(jī)的電壓、電流、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速均保持不變的一種運(yùn)行狀態(tài)。首先應(yīng)確定各物理量的參考方向。1直流電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)電壓平衡方程式他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)按電動(dòng)機(jī)慣例確定參考方向的原理如圖330所示。圖330 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)等效電路及參考方向圖330中，為端電壓；為電樞電流；為勵(lì)磁電流；為電樞電動(dòng)勢(shì)，隨轉(zhuǎn)速改變；為電樞電阻；為勵(lì)

35、磁電阻；為勵(lì)磁電壓；為電刷接觸電壓降，對(duì)于石墨電刷，對(duì)于金屬石墨電刷。電動(dòng)機(jī)中電動(dòng)勢(shì)與電流方向相反，稱(chēng)為反電勢(shì)。根據(jù)圖330中的參考方向，可列出他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電壓平衡方程式為 （327）勵(lì)磁電流產(chǎn)生主磁場(chǎng)，電樞電流與主磁場(chǎng)作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)直流電機(jī)的電壓、電流、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速中有部分參數(shù)隨時(shí)間發(fā)生變化時(shí)，電機(jī)處與暫態(tài)（即過(guò)渡過(guò)程），其電壓方程為 式中，為電樞回路的總電感。2直流發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)電壓平衡方程式他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)按發(fā)電機(jī)慣例確定參考方向的原理如圖331所示。圖331 他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)等效電路及參考方向直流發(fā)電機(jī)由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)電樞旋轉(zhuǎn)，電樞繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)直流發(fā)電機(jī)接負(fù)載后，有電流

36、流向負(fù)載，電樞電流方向與電動(dòng)勢(shì)方向相同，對(duì)應(yīng)電樞回路的電壓平衡方程為 (328) 其暫態(tài)方程為 二、功率平衡方程式1電磁功率直流電機(jī)的電磁功率為電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子角速度的乘積，即 ，他反映直流電機(jī)經(jīng)過(guò)氣隙傳遞的功率。在直流電機(jī)中可以用電機(jī)感應(yīng)電勢(shì)和電樞電流來(lái)表示，即 （329） 式（329）表示了直流電機(jī)電磁功率的電氣和機(jī)械兩種表達(dá)式。他描述了直流電機(jī)氣隙傳遞功率的情況。對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)，通過(guò)氣隙將電氣電磁功率轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功率，對(duì)于直流發(fā)電機(jī)，則通過(guò)氣隙將機(jī)械功率轉(zhuǎn)變?yōu)殡姎夤β?。所以，無(wú)論是發(fā)電機(jī)還是電動(dòng)機(jī)，電磁功率均指能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能或者電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能所相對(duì)應(yīng)的那部分功率。 2電動(dòng)機(jī)

37、的功率平衡方程式 下面分別討論三種電氣制動(dòng)的物理過(guò)程、特性及制動(dòng)電阻的計(jì)算等問(wèn)題。 一、能耗制動(dòng)能耗制動(dòng)是把正在做電動(dòng)運(yùn)行的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電樞從電網(wǎng)上切除，并接到一個(gè)外加的制動(dòng)電阻上構(gòu)成閉合回路。圖414為他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)的電路原理圖。 （a） (b) 圖414 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)的電路原理圖（a）能耗制動(dòng)的電路原理圖；(b) 發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的參考方向能耗制動(dòng)時(shí)根據(jù)電勢(shì)平衡方程可得： (417) (418)式中，電樞電流為負(fù)值，其方向與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的正方向相反。由于磁通保持不變，因此，電磁轉(zhuǎn)矩反向，與轉(zhuǎn)速方向相反，反抗由于慣性而繼續(xù)維持的運(yùn)動(dòng)、起制動(dòng)作用，使系統(tǒng)較快地減速。在制動(dòng)過(guò)程中

38、，電動(dòng)機(jī)把拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成電能并消耗在電樞回路的電阻上，因此稱(chēng)為能耗起制動(dòng)。 能耗制動(dòng)時(shí)的特點(diǎn)是: ，能耗制動(dòng)機(jī)械特性方程式為 (419)由式( 419)可見(jiàn)，為正時(shí)，為負(fù)，時(shí)，所以能耗制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性曲線(xiàn)是一條過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線(xiàn)，如圖415所示。 圖415 能耗制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性曲線(xiàn) 二、反接制動(dòng)過(guò)程 反接制動(dòng)就是將正向運(yùn)行的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電源電壓突然反接，同時(shí)電樞回路串入制動(dòng)電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖416所示。 圖416 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)電路反接制動(dòng)的電路特點(diǎn)是:，。由此可得反接制動(dòng)時(shí)他勵(lì)直流電機(jī)的機(jī)械特性方程式為 (423)可畫(huà)出機(jī)械特性曲線(xiàn)，如圖417中所示，是一條通過(guò)點(diǎn),位于象限、

39、的直線(xiàn)。(圖4-17中應(yīng)該是BCDE)圖417 電樞電壓反接的機(jī)械特性電勢(shì)方程和電樞電流為 (421) (422) 從電壓反接制動(dòng)的機(jī)械特性可看出，在整個(gè)電壓反向制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩都比較大，因此制動(dòng)效果好。從能量關(guān)系看，在反接制動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)一方面從電網(wǎng)吸取電能，另一方面將系統(tǒng)的動(dòng)能或位能轉(zhuǎn)換成電能，這些電能全部消耗在電樞回路的總電阻上，很不經(jīng)濟(jì)。 反接制動(dòng)適用于快速停車(chē)或要求快速正、反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械。三、倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)運(yùn)行這種制動(dòng)運(yùn)行一般發(fā)生在起重機(jī)下放重物的情況，如圖418所示的控制電路。圖418 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)電路圖電動(dòng)機(jī)提升重物時(shí)，接觸器常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在固有機(jī)械

40、特性的點(diǎn)(電動(dòng)狀態(tài))，如圖4-19所示。圖419 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)速度反向的機(jī)械特性下放重物時(shí)，將接觸器常開(kāi)觸點(diǎn)打開(kāi)，此時(shí)電樞回路內(nèi)串入了較大電阻； 重物在下放的過(guò)程中，隨著電機(jī)反向加速，增大，與也相應(yīng)增大，直至點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)在點(diǎn)以此速度勻速下放重物。 倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)的特點(diǎn)是:，其機(jī)械特性方程式為 (426) 倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，由于電樞回路串入了大電阻，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)變?yōu)樨?fù)值，所以倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)運(yùn)行的機(jī)械特性在第IV象限段。電動(dòng)機(jī)要進(jìn)入倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)狀態(tài)必須滿(mǎn)足兩個(gè)條件:一是負(fù)載一定為位能性負(fù)載；二是電樞回路必須串入大電阻。四、回饋制動(dòng) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，由于電源電壓大于電樞電勢(shì)，電樞電

41、流從電源流向電樞，電流與磁場(chǎng)作用產(chǎn)生拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電源向電動(dòng)機(jī)輸入的電功率；回饋制動(dòng)是指，當(dāng)電源電壓小于電樞電勢(shì)，迫使改變方向，電磁轉(zhuǎn)矩也隨之改變方向成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，此時(shí)由于與方向相反，從電樞流向電源。， 電動(dòng)機(jī)向電源回饋電功率，所以把這種制動(dòng)稱(chēng)為回饋制動(dòng)。也就是說(shuō)，回饋制動(dòng)就是電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)。 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程 在過(guò)渡過(guò)程中，轉(zhuǎn)速的變化將導(dǎo)致電動(dòng)勢(shì)的變化，根據(jù)電壓方程，電動(dòng)勢(shì)的變化將引起電流的變化，而電流的變化又將引起電磁轉(zhuǎn)矩的變化。因此，在電力拖動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、電流、電磁轉(zhuǎn)矩等均隨時(shí)間而變化。 電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，既存在電磁慣性，又存在機(jī)械慣性，電磁慣性體現(xiàn)為電路中的

42、電感，使電流不能突變；機(jī)械慣性體現(xiàn)為系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，使系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速不能突變。對(duì)一般的電力拖動(dòng)系統(tǒng)，與機(jī)械慣性相比，電磁慣性對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響相對(duì)較小。 研究過(guò)渡過(guò)程的目的，在于弄清過(guò)渡過(guò)程中轉(zhuǎn)速、電流、電磁轉(zhuǎn)矩等隨時(shí)間變化的規(guī)律，弄清這些變化規(guī)律受哪些因素制約或支配，進(jìn)而有針對(duì)性地采取措施，使拖動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程能在一定程度上得以控制。 下面以他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載串電阻降壓調(diào)速的過(guò)渡過(guò)程為例，分析過(guò)渡過(guò)程的一般規(guī)律。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電樞回路串電阻調(diào)速的特性曲線(xiàn)，如圖424所示。 圖424 電樞串接電阻調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行可分為兩種情形：一種是穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，即，轉(zhuǎn)速保持恒定；一種是過(guò)渡過(guò)程，轉(zhuǎn)速隨時(shí)

43、間而變化。過(guò)渡過(guò)程是指系統(tǒng)從一種穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)向另一種穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)所經(jīng)歷的過(guò)程。起動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)等均需經(jīng)歷過(guò)渡過(guò)程。如果用、表示過(guò)渡過(guò)程的初始值，、表示過(guò)渡過(guò)程結(jié)束時(shí)的穩(wěn)態(tài)值，過(guò)渡過(guò)程的一般性表達(dá)式 （432）由上式可知，決定過(guò)渡過(guò)程變化規(guī)律的三要素是：初始值、穩(wěn)態(tài)值、機(jī)電時(shí)間常數(shù)。 4.4 直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的控制方法 隨著直流電動(dòng)機(jī)各種控制策略地不斷完善，實(shí)現(xiàn)手段不斷地改進(jìn)，諸如微處理器技術(shù)、電力電子以及微電子技術(shù)等的采用，使生產(chǎn)機(jī)械自身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性降低，而相應(yīng)的電氣系統(tǒng)的復(fù)雜性卻在大幅度提高。最終結(jié)果是，電力拖動(dòng)系統(tǒng)的性能不斷提高，所加工的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率大幅度提高，而生產(chǎn)機(jī)械本身的

44、體積卻在不斷減小。目前這已成為電力拖動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。一般把具有速度調(diào)節(jié)功能的電力拖動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)為調(diào)速系統(tǒng)。根據(jù)所采用電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型不同，調(diào)速系統(tǒng)又可分為直流調(diào)速系統(tǒng)與交流調(diào)速系統(tǒng)。 對(duì)于一般調(diào)速系統(tǒng)，主要通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的優(yōu)劣，系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)有三項(xiàng)：(1) 調(diào)速范圍；(2) 靜差率；(3) 調(diào)速的平滑性。經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)是：投資與運(yùn)行成本。小結(jié) 根據(jù)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程式，分別改變, 和，可以得到相應(yīng)的人為機(jī)械特性。 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)有降壓法和電樞回路串電阻分級(jí)起動(dòng)法。降壓起動(dòng)可通過(guò)晶閘管整流的閉環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。串電阻分級(jí)起動(dòng)的基本思想是:開(kāi)始起動(dòng)時(shí)，在電樞回路串入較大電阻，以限制電

45、流，隨著升高，增大，需逐段切除所串電阻，使起動(dòng)過(guò)程中既保持較大值，又不超過(guò)允許值。 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)可采用電樞回路串電阻、降壓、弱磁等方法進(jìn)行調(diào)速。電樞回路串電阻調(diào)速設(shè)備簡(jiǎn)單，但效率低，低速時(shí)速度穩(wěn)定性差；降壓調(diào)速性能較好，但設(shè)備總投資較大；弱磁調(diào)速較易實(shí)現(xiàn)，但調(diào)速范圍較小。 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)還有能耗制功、回饋制動(dòng)、倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)和反接制動(dòng)等運(yùn)行方式，其共同特點(diǎn)是與方向相反。能耗能動(dòng)、反接制動(dòng)可用于快速停車(chē)；能耗制動(dòng)、倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)運(yùn)行、回饋制動(dòng)均可用于恒速下放重物。回饋制動(dòng)時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速，電機(jī)工作于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。 忽略電磁慣性時(shí)，在直流拖動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程中，、均按指數(shù)規(guī)律變化。決定過(guò)渡過(guò)

46、程的三要素是初始值，穩(wěn)態(tài)值和機(jī)電時(shí)間常數(shù)。初始值、穩(wěn)態(tài)值都是代數(shù)量，可正可負(fù)，起始值按轉(zhuǎn)速不能突變的原則確定，穩(wěn)態(tài)值由機(jī)械特性與恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性的交點(diǎn)決定。 直流電動(dòng)機(jī)三個(gè)最常用的轉(zhuǎn)速控制方法是：控制勵(lì)磁電流，電樞電路串聯(lián)的電阻， 電樞端電壓的調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)矩控制方法是直接控制電樞電流。第五章 變壓器當(dāng)交流電壓加到一次繞組上，交流電流便流入一次繞組，一次繞組在鐵心中產(chǎn)生交變主磁通，主磁通被限制在鐵心所提供的磁路之中，并沿磁路閉合，磁通同時(shí)交鏈了一次繞組和二次繞組，并在一、二次繞組中引起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和，其電路連接與磁路原理如圖52所示。 圖52 單相雙繞組變壓器的電路與磁路根據(jù)電磁感應(yīng)定律和右手螺旋定則，

47、規(guī)定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和交變主磁通的正方向時(shí)有：一次側(cè)感應(yīng)電勢(shì)為 ，二次側(cè)感應(yīng)電勢(shì)為 ，式中：N1和N2分別為一、二次繞組匝數(shù)。各電量參考方向如圖52所示。若二次繞組與負(fù)載接通，則電動(dòng)勢(shì)在二次側(cè)閉合電路內(nèi)引起電流，在負(fù)載上的壓降即是變壓器二次側(cè)端電壓。這樣，電源送入一次側(cè)的電能，通過(guò)一、二次繞組磁耦合的聯(lián)系，使負(fù)載上獲得了電能。當(dāng)然，二次側(cè)是另一種等級(jí)的電壓和電流。從而實(shí)現(xiàn)了能量的傳輸。顯然，一、二次感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、之比等于一、二次繞組匝數(shù)N1、N2之比，即： 為了表示變壓器的這種特性，引入變壓器變比K的概念。K的大小可由下式計(jì)算 由于，變壓器一、二次感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、與一、二次電壓、的大小非常接近，因此?？梢?jiàn)

48、，當(dāng)電源電壓確定時(shí)，若改變?cè)褦?shù)比，則可以獲得不同數(shù)值的二次側(cè)電壓，以達(dá)到變壓的目的。 例51 有一臺(tái)三相雙繞組電力變壓器，額定容量，額定電壓，試求一次、二次繞組的額定電流。解： 變壓器空載運(yùn)行原理如圖510所示，變壓器空載運(yùn)行時(shí)相當(dāng)一個(gè)鐵心電感線(xiàn)圈，交流電源電壓在一次繞組中產(chǎn)生交流電流，稱(chēng)為一次側(cè)空載電流，也稱(chēng)勵(lì)磁電流。它流過(guò)一次繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)為，這一磁動(dòng)勢(shì)將產(chǎn)生變壓器的空載磁通，由于變壓器實(shí)際磁路的原因，空載磁通要分成兩個(gè)不同的磁路閉合，使鐵心中的磁通分成了兩部分。一部分為沿鐵心閉合主磁通，另一部分沿變壓器油箱壁和變壓器油（或空氣）閉合的漏磁通。由于漏磁通所閉合的漏磁路主要是非鐵磁介質(zhì)，其磁阻比鐵磁介質(zhì)大得多，所以一般情況下只是的百分之幾。二次繞組靠主磁通感應(yīng)電勢(shì)的，變壓器的能量也只能靠主磁通來(lái)傳遞。從電路方面看：在一次側(cè)，鐵心磁通和在一次繞組中感應(yīng)的電勢(shì)為 （51）