電機學下復習

第二章直流電機U+–NSEEIa感應電動勢輸出電壓一、直流電機運行原理二、基本結構直流電機由定子、轉子和機座等部分構成。機座磁極勵磁繞組轉子勵磁式直流電動機結構三、勵磁方式他勵電動機：勵磁線圈與轉子電樞的電源分開。并勵電動機：勵磁線圈與轉子電樞并聯(lián)到同一電源上。串勵電動機：勵磁線圈與轉子電樞串聯(lián)接到同一電源上。復勵電動機：勵磁線圈與轉子電樞的聯(lián)接有串有并，接在同一電源上。M他勵UfIfIaUM并勵UIfM串勵UM復勵U四、電樞反應F=Ff+Fa

(1)磁路不飽和時，氣隙磁場畸變，合成磁場不再對稱于磁極軸線，物理中性線（B=0）偏離幾何中心線；磁極一側磁場的削弱與另一側磁場的增強程度相同，故每極下有效磁通量不變，既不增磁，也不減磁，不影響電機總的感應電勢和電磁轉矩。（2）飽和時，磁極一側的磁場增加量總是小于另一側的磁場削弱量，故交軸電樞反應具有一定的去磁作用。

五、感應電動勢和電磁轉矩1、電樞繞組的感應電動勢

E=Ce

Φn；Ce=pN/60a2、電磁轉矩

Tem==CTΦIa；CT=pN/2πa3、電動勢常數(shù)與轉矩常數(shù)間的關系

Ce=πCT/30，Ω=2πn/60 E=CTΦΩ

六、直流電機的基本方程一、電壓方程1、他勵直流電機

特點：Ia=I；Ea=U+IaRa(發(fā)電機）U=E+IaRa（電動機）2、并勵直流電機特點：Uf=U；Ia=I+If

(發(fā)電機）；Ia=I-If（電動機）3、串勵直流電機特點：Ia=If=I；

發(fā)電機：Ea=U+IaRa+Uf;

電動機：U=Ea+IaRa+Uf4、復勵直流電機發(fā)電機：Ia=Ibf+I,Icf=IUcf=IcfRcf=Ea-IaRa-U,Ubf=Ea–IaRa=IbfRbf,Ea=U+IaRa+Ucf電動機：Ia=I–Ibf,Icf=IUcf=IcfRcf=U–IaRa–Ea,Ubf=IbfRbf=Ea+IaRa直流發(fā)電機與直流電動機的區(qū)別能量關系:機械能轉變成電能電能轉變成機械能電樞電勢:反電勢電磁轉矩:制動驅(qū)動電勢平衡方程:電源電勢第五章異步電機異步電機又叫感應電機，其優(yōu)點如下：

結構簡單、運行可靠、效率較高、制造容易、成本低，維護方便——用途廣（主要用做電動機，也有作為小水電站、風力發(fā)電站的發(fā)電機的）其缺點如下：

調(diào)速較復雜、范圍窄、成本高、降低電網(wǎng)功率因數(shù)

1.基本類型：單相籠型異步電機；三相籠型異步電機；三相繞線式異步電機2.異步電機主要結構包括：靜止的定子，旋轉的轉子，氣隙。定子——定子鐵心、定子三相或單相繞組、機座轉子——轉子鐵心、轉子繞線或籠型繞組、軸氣隙——0.2mm~1.5mm磁勢大部分都消耗在氣隙上，氣隙小則電機的空載磁化電流就小，功率因數(shù)高。考慮到機械的原因，氣隙又不能太小。一、異步電機的基本工作原理旋轉磁場形成圖：二、異步電機的三種工作狀態(tài)

1.電動機狀態(tài)（0<n<n1,0<s<1）

s=(n1-n)/n1——轉差率(1)定子三相對稱繞組通入三相對稱電流，產(chǎn)生同步轉速旋轉的氣隙磁場。(2)轉子導體運動（相對磁場，磁場轉速快）切割磁力線，產(chǎn)生感應電動勢，進而產(chǎn)生電流。電流與氣隙磁場的相互作用產(chǎn)生與轉子轉向相同的拖動轉矩。(3)電機從電網(wǎng)吸收電功率，經(jīng)過氣隙的耦合作用從軸上輸出機械功率。2.發(fā)電機狀態(tài)（n>n1,s<0）(1)原動機拖動轉子以n(>n1)轉速旋轉。(2)轉子導體運動（相對磁場，磁場轉速慢）切割磁力線，產(chǎn)生感應電動勢，進而產(chǎn)生電流。電流與氣隙磁場的相互作用產(chǎn)生與轉子轉向相反的制動轉矩。(3)電機從軸上吸收機械功率，經(jīng)過氣隙耦合再向電網(wǎng)輸出電功率。3.電磁制動狀態(tài)(n<0,s>1)轉子逆著磁場轉向旋轉，此時電機既從電網(wǎng)吸收電功率又從軸上吸收機械功率，它們都消耗在電機內(nèi)部變成損耗。三.折算后的相量方程式和等效電路T型等效電路四.折算后的相量圖

相量圖（0<n<n1)五、功率平衡方程式六、轉矩平衡方程式七異步電機的參數(shù)測定1.空載試驗參數(shù)計算

2.短路試驗目的——測定短路阻抗、轉子電阻、定、轉子漏抗記錄——Uk、Ik、pk參數(shù)計算設則

2.短路試驗參數(shù)計算于是有

2.短路試驗考慮到則對于大中型感應電動機近似有

八三相異步電動機的啟動與調(diào)速1.一般的三相異步電動機直接啟動時異步電動機的啟動性能并不好。啟動電流大kI=Ist/IN=(4~7);啟動轉矩卻不大kst=(0.9~1.3)。2.影響造成電網(wǎng)壓降；產(chǎn)生損耗并發(fā)熱；轉矩小會延長啟動時間，甚至無法啟動3.考慮啟動方法時必須注意權衡的問題

啟動電流要盡可能小，以減小對電網(wǎng)的沖擊；

啟動轉矩要盡可能大，以縮短啟動時間;

一般說來，上述要求是矛盾的，選用啟動方法時需要綜合考慮。4.啟動方法：4.1直接啟動

具體做法——直接接到額定電壓的網(wǎng)上進行啟動

使用場合——小容量電動機帶輕載能否進行直接啟動：要求滿足經(jīng)常啟動的電機啟動時引起母線電壓降不大于10%；偶爾啟動的電機此壓降不大于15%（依據(jù)Tst=0.7225TstN,Tem=1.156TemN)。4.啟動方法：4.1直接啟動依據(jù)Tst=0.7225TstN,Tem=1.156TemN

一般異步電機都允許直接啟動，該啟動方法簡單，滿足其他要求時要優(yōu)先采用。4.啟動方法：4.2降壓啟動

目的——降低加在定子繞組上的電壓來滿足啟動電流的要求，因此需要較核是否滿足啟動轉矩要求。

使用場合——容量大于或等于20kW并帶輕載4.啟動方法：4.2降壓啟動

具體做法1——定子串電抗降壓啟動特點：Ux/UφN=1/a時，

Ist/IstN=1/a

Tst/TstN=1/a2

4.啟動方法：4.2降壓啟動

具體做法2——用星—三角啟動器啟動

特點：Ux/UφN=1/1.732時，

Ist/IstN=1/3Tst/TstN=1/3啟動器價格便宜，操作簡單，有較廣泛應用。4.啟動方法：4.2降壓啟動

具體做法3——用自耦變壓器啟動

特點：Ux/UφN=1/a時，

Ist/IstN=1/a2

Tst/TstN=1/a2

一般有抽頭可供調(diào)節(jié)。4.啟動方法：4.2降壓啟動

4.3采用高啟動轉矩異步電動機

深槽籠型異步電動機啟動時轉子頻率高，由于趨膚效應，電阻大漏抗小，啟動轉矩大；正常運行時轉子頻率低趨膚效應不明顯,有利于保證效率。功率因數(shù)、最大電磁轉矩稍小。

雙籠型異步電動機

啟動籠電阻大，啟動時起主要作用，啟動轉矩大，正常運行時運行籠起主要作用，效率高。功率因數(shù)、最大電磁轉矩稍小。4.4采用繞線型異步電動機只要轉子回路串的電阻合適，既可以減小啟動電流，又能提高啟動轉矩。

為什么？

Tst=CmΦmI2cosφ2

RΩ↑,I2↓,Φm↑,

RΩ↑,cosφ2↑↑,I2cosφ2↑,∴

Tst=CmΦmI2cosφ2↑4.5異步電動機的調(diào)速0.調(diào)速方式：

n=(1-s)n1=60f1(1-s)/p

有三種：

變極調(diào)速；變頻調(diào)速；改變轉差率s調(diào)速1.變極調(diào)速：

原理：見圖一些結論：

4.5異步電動機的調(diào)速1.變極調(diào)速：

特點：方法簡單、運行可靠、特性較硬，但只能有級調(diào)速，一般不宜超過三速，以雙速為多。

4.5異步電動機的調(diào)速2.變頻調(diào)速：

一些結論：一般要保持主磁通不變，因此恒轉矩調(diào)速前后性能都能保持不變；而對于恒功率調(diào)速，若保持主磁通不變，則過載能力隨頻率正比變化；若保持過載能力不變，則主磁通要變化。

特點：調(diào)速范圍大，平滑性好，容易適用負載的不同要求；但裝置較復雜，價格較高。

4.5異步電動機的調(diào)速3.轉子回路串電