《電氣工程與自動化專業(yè)英語 》 課件 Chapter11-15 直流電機

Chapter11直流電機1.課文內(nèi)容簡介：章節(jié)11.1介紹了電機的分類，解釋了電機的基本工作原理；章節(jié)11.2介紹了構(gòu)成直流電機各部件的名稱，詳細分析了電樞繞組中單疊繞組和單波繞組中感應(yīng)電流的大小，討論了勵磁繞組幾種常見的勵磁方式及勵磁電路，介紹了換向器和電刷的結(jié)構(gòu)特點；章節(jié)11.3介紹了電樞磁動勢分布特點。2.文中涉及的理論知識參考《電機學》中直流電機部分。3.生詞與短語1.armaturen.電樞17.simplexwavewinding單波繞組2.magneticfluxlinkage磁鏈18.permanentmagnet永磁體3.reluctancen.磁阻19.inserieswith與…串聯(lián)4.electricalsteel電工鋼片20.inshuntwith與…并聯(lián)5.permeability

n.磁導率21.commutatorn.換相器6.lamination

n.疊片22.commutatorsegment換相片7.magneticflux磁通23.polymern.聚合體

多聚物8.hysteresisn.磁滯24.mican.云母片Chapter11直流電機9.polepieces極靴25.dovetailn.楔形；燕尾形10.poleshoes極靴26.perimetern.周邊11.windern.繞線機27.abrasiven.研磨劑12.conductorn.導條28.framen.構(gòu)架；機座；托架13.magnetomotiveforce(MMF)磁動勢29.gauzen.網(wǎng)紗；紗布14.coilpitch線圈節(jié)距30.sawtoothn.鋸齒15.electromotiveforce(EMF)電動勢31.detrimentaladj.不利的16.simplexlapwinding單疊繞組32.poletip極尖Chapter11直流電機4.難句翻譯[1].Inrotatingmachines,voltagesaregeneratedinwindingsorgroupsofcoilsbyrotatingthesewindingsmechanicallythroughamagneticfield,bymechanicallyrotatingamagneticfieldpastthewinding,orbydesigningthemagneticcircuitsothatthereluctancevarieswithrotationoftherotor.

在旋轉(zhuǎn)電機中，繞組或線圈組中產(chǎn)生的電壓可以通過轉(zhuǎn)動處于磁場中的繞組獲得，或者通過旋轉(zhuǎn)線圈所處的磁場或通過設(shè)計磁路使磁阻隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動而變化來獲得。[2].Operationofthesemachinesdependsonthenonuniformityofair-gapreluctanceassociatedwithvariationsinrotorpositioninconjunctionwithtime-varyingcurrentsappliedtotheirstatorwindings.這些電機的運行依賴于轉(zhuǎn)子位置變化時引起的氣隙磁阻的不均勻與定子繞組時變電流的相互作用。Chapter11直流電機[3].Forexample,analysisofadcmachineshowsthatassociatedwithboththerotorandthestatoraremagneticfluxdistributionswhicharefixedinspaceandthatthetorque-producingcharacteristicofthedcmachinestemsfromthetendencyofthesefluxdistributionstoalign.例如，對直流電機的分析表明定子和轉(zhuǎn)子通過在空間中固定分布的磁場相互聯(lián)系而直流電機的轉(zhuǎn)矩來源于這些磁通分布試圖對齊的傾向。[4].Inacmachinessuchassynchronousorinductionmachines,thearmaturewindingistypicallyonthestationaryportionofthemotorreferredtoasthestator,inwhichcasethesewindingsmayalsobereferredtoasstatorwindings.交流電機如同步電機或感應(yīng)電機,電樞繞組典型的放置位置是電機的靜止部分，即定子,因此這些繞組叫做定子繞組。Chapter11直流電機[5].Inonetypeknownasthesimplexlapwindingtheendofonecoilisconnectedtothebeginningofthenextcoilwiththetwoendsofeachcoilcomingoutatadjacentcommutatorsegments.一種稱作單疊繞組，線圈的末端與下一個繞組的首端相連。每一個線圈的兩端分別連接在兩個相鄰的換向片上。[6].Therefore,thereareonlytwoparallelpathsbetweenthebrushes,i.e.,a=2independentofthenumberofpoles.因此，對于單波繞組來說，電刷之間只有兩個并聯(lián)支路即a=2，與主極數(shù)無關(guān)。[7].Theoutstandingadvantagesofdcmachinesarisefromthewidevarietyofoperatingcharacteristicswhichcanbeobtainedbyselectionofthemethodofexcitationofthefieldwindings.直流電機最顯著的優(yōu)點在于其寬的運行特性，而勵磁繞組勵磁方式?jīng)Q定了其具體的運行特性。Chapter11直流電機Chapter11直流電機[8].Separately-excitedgeneratorsareoftenusedinfeedbackcontrolsystemswhencontrolofthearmaturevoltageoverawiderangeisrequired.當需要在大范圍內(nèi)控制電樞電壓時，他勵發(fā)電機經(jīng)常在反饋控制系統(tǒng)中采用。[9].Thefieldmaybeconnectedinshuntwiththearmature(Fig11-4c),resultinginashuntgenerator,orthefieldmaybeintwosections(Fig.11-4d),oneofwhichisconnectedinseriesandtheotherinshuntwiththearmature,resultinginacompoundgenerator.

勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)(Fig.11-4c)稱作并勵發(fā)電機。如果勵磁繞組由兩部分組成(Fig.11-4d)，一個與電樞繞組串聯(lián)而另一個與之并聯(lián)，則稱作復(fù)勵發(fā)電機。Chapter11直流電機[10].Theadvantageisthatthroughtheactionoftheserieswindingthefluxperpolecanincreasewithload,resultinginavoltageoutputwhichisnearlyconstantorwhichevenrisessomewhatasloadincreases.

復(fù)勵發(fā)電機的優(yōu)點在于，通過與電樞繞組串聯(lián)的勵磁繞組的作用，每極磁通隨負載增加而增加從而導致輸出電壓接近恒定有時甚至隨負載增加而增加。[11].Acommutatortypicallyconsistsofasetofcoppersegments,fixedaroundpartofthecircumferenceoftherotor,andasetofspring-loadedbrushesfixedtothestationaryframeofthemachine.

一個換向器由多片銅換向片組成并固定在轉(zhuǎn)子上，電刷再通過壓緊彈簧固定在電機靜止框架上。Chapter11直流電機[12].Latermaterialsresearchintopolymersbroughtthedevelopmentofplasticspacerswhicharemoredurableandlesspronetocracking,andhaveahigherandmoreuniformbreakdownvoltagethanmica.

后來關(guān)于聚合物材料的研究研發(fā)出了塑料墊片，比起云母它們更加的耐用，更不容易破裂以及具有更加均勻的擊穿電壓。[13].Onlargeindustrialequipment,thecommutatormaybere-surfacedwithabrasives,ortherotormayberemovedfromtheframe,mountedinalargemetallathe,andthecommutatorresurfacedbycuttingitdowntoasmallerdiameter.

在大型工業(yè)設(shè)備上，換向器表面需要用磨料重新磨平，或者將轉(zhuǎn)子從電機中取出固定在大型機床上，通過切削的方法使換向片直徑變小從而達到使表面平滑的目的。Chapter11直流電機[14].Armaturemmf(magnetomotiveforce)hasdefiniteeffectsonboththespacedistributionoftheair-gapfluxandthemagnitudeofthenetfluxperpole.

電樞磁動勢對氣隙磁通的空間分布和每極凈磁通大小都有著明顯的影響。[15].Itwasshownthatthearmature-mmfwavecanbecloselyapproximatedbyasawtooth,correspondingtothewaveproducedbyafinely-distributedarmaturewindingorcurrentsheet.

由此可見，電樞磁動勢波可以近似看做一個鋸齒波，這個波由一個理想分布的電樞繞組或電流片產(chǎn)生。[16].Theeffectofthearmaturemmfisseentobethatofcreatingfluxcrossingthepolefaces;thusitspathinthepoleshoescrossesthepathofthemain-fieldflux.

電樞磁動勢的影響可以看做是它建立了一個穿過極面的磁通，這個磁通在極靴中的路徑與主磁通的路徑相交。Chapter11直流電機[17].Theeffectofcross-magnetizingarmaturereactionindecreasingthefluxunderonepoletipandincreasingitundertheothercanbeseenbycomparingthesolidandshort-dashcurves.

通過比較圖中的實線和短虛線可以看出，交軸電樞反應(yīng)的作用在于減小一個極尖下磁通而增加另一個極尖磁通。[18].Thedistortionofthefluxdistributioncausedbycross-magnetizingarmaturereactionmayhaveadetrimentalinfluenceonthecommutationofthearmaturecurrent,especiallyifthedistortionbecomesexcessive.

如果由交軸電樞反應(yīng)引起的磁通分布的畸變程度很大則對電樞電流的換向有不利的影響。5.重點段落翻譯[1].第125頁最后一個段落“Inmostrotatingmachines……areinsulatedfromeachother.”

對于大部分旋轉(zhuǎn)電機而言，定子和轉(zhuǎn)子由電工鋼片制作而成，繞組嵌入到電工鋼片的槽口中。高磁導率電工材料的使用可以最大化線圈繞組間磁路的耦合，增大與機械能量轉(zhuǎn)換有關(guān)的磁能密度。同時，設(shè)計者也可以根據(jù)具體電機的設(shè)計要求加工電工鋼片形狀尺寸控制磁場分布。電機電樞中出現(xiàn)的時變磁通將在電工鋼片中感應(yīng)出電流，即渦流。渦流是導致電機損耗的主要原因，嚴重降低電機的運行性能。為了減小渦流的影響，電樞通常由彼此絕緣的電工鋼片疊制而成。[2].第130頁第3段落“Eachconductingsegmentonthearmatureof……moreuniformbreakdownvoltagethanmica.”

每個導電換向片間彼此絕緣。在電機技術(shù)發(fā)展的初期，云母片做為絕緣材料。后來，隨著對聚合物材料研究的深入，塑料材質(zhì)的墊片Chapter11直流電機

由于具有耐用性、不易干裂、有較高的和更均勻的擊穿電壓特點而被廣泛使用。[3].第132頁最后一個段落“Whenthearmatureandfieldwindingarebothexcited,……takenintoaccountinanalysesofperformance.”

當電樞繞組和勵磁繞組同時被激磁時，氣隙中合成的磁通密度分布如圖11-7中實線所示。圖中也給出了電樞繞組和勵磁繞組單獨作用時的磁通分布曲線，分別用長虛線和短虛線表示。通過比較圖中的實線和短虛線，可以看出交軸電樞反應(yīng)的作用在于減小一個極尖下的磁通而增加另一個極尖磁通。通常，由于磁路的非線性，圖中實線并非是兩條虛線的代數(shù)和。鐵的磁飽和特性導致一個極尖下減少的磁通量大于另一個極尖下增加的磁通。因此，合成磁通要小于勵磁繞組單獨作用產(chǎn)生的磁通，這也就是人們所熟知的交軸電樞反應(yīng)的去磁效應(yīng)。在磁飽和特性影響下，磁通密度大小與勵磁電流和電樞電流為非線性關(guān)系。電機正常運行時磁通密度要合理控制，去磁影響較大，尤其在重負載下，因此，在電機的性能分析中必須給予足夠的考慮。Chapter11直流電機Chapter12三相感應(yīng)電機1.課文內(nèi)容簡介：章節(jié)12.1介紹了感應(yīng)電機是一種交流電機，通過與同步機的對比分析，解釋了感應(yīng)電機的特點；章節(jié)12.2介紹了感應(yīng)電機定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特點；章節(jié)12.3介紹了三相感應(yīng)電機的工作原理；章節(jié)12.4介紹了感應(yīng)電機的等效電路分析法。2.文中涉及的理論知識參考《電機學》中感應(yīng)電機部分。3.生詞與短語Chapter12三相感應(yīng)電機1.slipring滑環(huán)8.fullload滿載2.insynchronismwith

與…同步9.standstilladj.靜止的3.hamstern.倉鼠10.leakageimpedance漏阻抗4.woundrotor繞線轉(zhuǎn)子11.inphase同相5.squirrelrotor

鼠籠轉(zhuǎn)子12.outofphase異相6.irrespectiveof

不顧，不考慮13.polyphasen.多相7.noload空載14.resultantadj.合成的4.難句翻譯[1].Theinductionmachinemayberegardedasageneralizedtransformerinwhichelectricpoweristransformedbetweenrotorandstatortogetherwithachangeoffrequencyandaflowofmechanicalpower.

感應(yīng)電機可以看做是一個一般化的變壓器。在這臺“變壓器”中，電功率在定、轉(zhuǎn)子之間傳遞，并伴隨著頻率的變化以及機械功率的輸出。[2].Therotor"windings"areactuallysolidaluminumbarswhicharecastintotheslotsintherotorandwhichareshortedtogetherbycastaluminumringsateachendoftherotor.

轉(zhuǎn)子繞組實際上是澆鑄在轉(zhuǎn)子槽中的實心鋁條，這些鋁條通過轉(zhuǎn)子端部的鑄鋁端環(huán)短路。Chapter12三相感應(yīng)電機Chapter12三相感應(yīng)電機

[3].Infact,wewillseethat,justasinasynchronousmachine,therotorandstatorfluxesrotateinsynchronismwitheachotherandthattorqueisrelatedtotherelativedisplacementbetweenthem.

實際上，我們將會看到，與同步電機類似，轉(zhuǎn)子與定子磁通以相同的速度旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩大小與兩者之間的相對位移有關(guān)。[4].Theemfsinbothstatorandrotorconductorsareinducedatthesamefrequency,i.e.supplyfrequency,withthenumberofpolesforbothstatorandrotorwindings(assumingwoundone)beingsame.

當定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組（假設(shè)繞線型轉(zhuǎn)子）產(chǎn)生相同的極數(shù)時，定、轉(zhuǎn)子導體中會感應(yīng)出相同頻率（即電源頻率）的電動勢。Chapter12三相感應(yīng)電機

[5].Theemfsinbothstatorandrotorconductorsareinducedatthesamefrequency,i.e.supplyfrequency,withthenumberofpolesforbothstatorandrotorwindings(assumingwoundone)beingsame.

當定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組（假設(shè)繞線型轉(zhuǎn)子）產(chǎn)生相同的極數(shù)時，定、轉(zhuǎn)子導體中會感應(yīng)出相同頻率（即電源頻率）的電動勢。[6].Theelectromagnetictorqueinthemotorisinthesamedirectionasthatoftherotatingmagneticfield,duetotheinteractionbetweentherotatingfluxproducedintheairgapbythecurrentinthestatorwinding,andthecurrentintherotorwinding.

電動機中的電磁轉(zhuǎn)矩方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向同向。此轉(zhuǎn)矩由定子繞組電流在氣隙中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組電流相互作用產(chǎn)生。Chapter12三相感應(yīng)電機

[7].Thisisirrespectiveoftherotortypeused?cageorwoundone,withthecagerotor,withthebarsshort-circuitedbytwoend-rings,isconsideredequivalenttoawoundone.

這與所使用的轉(zhuǎn)子類型無關(guān)。在籠形轉(zhuǎn)子中，導條通過兩個端環(huán)短路，這樣就與繞線轉(zhuǎn)子等效了。[8].Theinducedemfandthecurrentintherotorareduetotherelativevelocitybetweentherotorconductorsandtherotatingfluxintheair-gap,whichismaximum,whentherotorisstationary(nr=0.0).

轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電動勢和電流由轉(zhuǎn)子導條與氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁通相對運動產(chǎn)生。當轉(zhuǎn)子靜止時(nr=0.0)感應(yīng)電動勢達到最大值。[9].Asdescribedearlier,therotorbarsinthecagerotorareshortcircuitedviaendrings.Similarly,inthewoundrotor,therotorwindingsarenormallyshort-circuitedexternallyviathesliprings.

如前所述，籠型轉(zhuǎn)子導條經(jīng)端環(huán)短路。類似的，繞線型轉(zhuǎn)子的繞組通常通過外部的滑環(huán)短路。Chapter12三相感應(yīng)電機[10].Ifthefluxlinestrytomovetoformstraightline,thentherotorconductorhastomoveinthedirectionoftherotatingmagneticfield,butnotatthesamespeed,asexplainedearlier.如果磁力線試圖形成直線，那么轉(zhuǎn)子導體必須轉(zhuǎn)到與旋轉(zhuǎn)磁場相同的方向上，但是兩者的速度不會一樣，正如前文所解釋的那樣。[11].Intheequivalentcircuit,theexcitingcurrentcanbeaccountedforbymeansofashuntbranch,formedbyacore-lossresistanceRcandamagnetizingreactanceXm

inparallel,connectedacross,asshowninFig.12-6.

在等效電路中，通過一個支路來計及勵磁電流的影響，這個支路由一個鐵耗電阻Rc和一個勵磁電抗Xm并聯(lián)組成連接在兩端，如圖12-6所示。Chapter12三相感應(yīng)電機

[12].Tocompletetheequivalentcircuit,wemustdetermineZ2byrepresentingthestatorandrotorvoltagesandcurrentsintermsofrotorquantitiesasreferredtothestator.

為了完成等效電路，我們必須通過將轉(zhuǎn)子各物理量向定子折算得到折算后的定轉(zhuǎn)子側(cè)的電壓電流從而確定阻抗Z2[13].Inatransformerwheretheturnsratioandthesecondaryparametersareknown,thiscanbedonebyreferringthesecondaryimpedancetotheprimarybymultiplyingitbythesquareoftheprimary-to-secondaryturnsratio.

在變壓器中，匝比和二次側(cè)參數(shù)是已知的。而二次側(cè)參數(shù)向一次側(cè)折算則可以通過在二次側(cè)阻抗上乘以匝比的平方來實現(xiàn)。[14].ThecombinedeffectofshaftloadandrotorresistanceappearsasareflectedresistanceR2/s,afunctionofslipandthereforeofthemechanicalload.

軸端機械負載與轉(zhuǎn)子電阻的影響通過R2/s反映到等效電路中，它是滑差的函數(shù)，因此也是機械負載的函數(shù)。[15].Allrotorelectricalphenomena,whenviewedfromthestator,becomestator-frequencyphenomena,becausethestatorwindingsimplyseesmmfandfluxwavestravelingatsynchronousspeed.

當從定子角度來看時，所有轉(zhuǎn)子的電現(xiàn)象就變?yōu)槎ㄗ宇l率現(xiàn)象，因為定子繞組把磁動勢和磁通波形簡單地看作以同步的速度傳播。Chapter12三相感應(yīng)電機5.重點段落翻譯[1].第138頁最后一個段落“Therearetwotypesofrotorsusedininductionmotors,……,andalsotheslipatfullloadtorqueiskeptwithinlimitsasneeded.”

感應(yīng)電機轉(zhuǎn)子有兩種類型：鼠籠型和繞線型?；\型轉(zhuǎn)子（如圖12-3a所示）因具有價格低廉、堅固耐用及維護費用低等優(yōu)點被廣泛使用。轉(zhuǎn)子中銅條嵌在轉(zhuǎn)子槽中，并通過兩端的端環(huán)短路，端環(huán)與導條焊接在一起。之所以稱之為鼠籠型是緣于端環(huán)與導條的結(jié)構(gòu)與關(guān)倉鼠的輪型籠子（也類似于寵物松鼠的輪型籠子）有相似之處。Chapter12三相感應(yīng)電機

轉(zhuǎn)子鐵心采用疊片結(jié)構(gòu)，如圖12-3b所示。圖12-3c展示了其中的3片疊片鐵心結(jié)構(gòu)，實際上需要很多這樣的疊片。當電機運轉(zhuǎn)時，放置在定子內(nèi)部的籠型轉(zhuǎn)子導條中的電流將隨定子繞組電流的形式的變化而變化，結(jié)果轉(zhuǎn)子極數(shù)等于定子極數(shù)。如果電機定子繞組發(fā)生變化，定子極數(shù)發(fā)生改變，而籠型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可以不必改動，因為轉(zhuǎn)子導條中電流形式會發(fā)生改變。但是，轉(zhuǎn)子極數(shù)卻發(fā)生了變化，保持與新定子結(jié)構(gòu)的極數(shù)一致。這里我們需要注意的唯一問題是轉(zhuǎn)子的等效電阻是常數(shù)。所以，在設(shè)計階段，要謹慎選取該電阻值以保證合理的起動轉(zhuǎn)矩，并將滿轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)差率控制在所需范圍內(nèi)。[2].第141頁最后一個段落“Asdescribedearlier,……isproducedinathreephaseinductionmotor.”

正如前述，籠型轉(zhuǎn)子的導條通過端環(huán)短路。類似地，繞線型轉(zhuǎn)子繞組通常經(jīng)由外部的滑環(huán)短路。對于上述兩種轉(zhuǎn)子繞組，當轉(zhuǎn)子導體中感應(yīng)出電動勢時，由于電路是閉合的，所以導體中有電流流過。圖12-5c給出了轉(zhuǎn)子導體中電流對空氣隙磁通的影響。在定子繞組電流和轉(zhuǎn)子導體電流共同作用下，氣隙磁通的形式如圖12-5d所示。Chapter12三相感應(yīng)電機

從圖中可以看出，磁力線發(fā)生彎曲。而磁力線的特性總是走最短路徑，參照圖12-5a。如果磁力線試圖走直線路徑，那么轉(zhuǎn)子導條必須沿著旋轉(zhuǎn)磁場的方向轉(zhuǎn)動，但是旋轉(zhuǎn)速度不同（前文以做過解釋）。轉(zhuǎn)子導條中電流方向及磁通方向畫在圖12-5e中。眾所周知，磁場中的載流導體將受到力的作用，其方向可由弗來明左手定則確定，沿著旋轉(zhuǎn)磁場的方向。因而，轉(zhuǎn)子受到與旋轉(zhuǎn)磁場相同方向的電動力的作用。上述簡單地介紹了三相感應(yīng)電機中轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生原理。Chapter13同步機1.課文內(nèi)容簡介：章節(jié)13.1介紹了同步機的結(jié)構(gòu)特點；章節(jié)13.2介紹了同步機的工作原理；2.文中涉及的理論知識參考《電機學》中同步電機部分。3.生詞與短語1.primemover原動機9.electricaldegree電角度2.salientrotormotor

凸極電機10.spatialangle空間角3.cylindricalrotormotor隱極電機11.air-gapflux氣隙磁通4.graphiten.石墨12.hydroelectricgenerator水力發(fā)電機5.regardlessof

不顧；不惜13.steamturbine汽輪機6.exciter

n.勵磁機14.steelforging鋼鍛品7.rectifiercircuit整流器電路15.inparallelwith與…平行8.pilotexciter副勵磁機Chapter13同步機4.難句翻譯[1].Forsynchronousmachines,thefieldwindingsareontherotor,sotheterms“rotorwindings”and“fieldwindings”areusedinterchangeably.

對于同步電機來說，由于勵磁繞組在轉(zhuǎn)子上，因此“轉(zhuǎn)子繞組”和“勵磁繞組”這兩個術(shù)語在使用時可以互換。[2].Non-salientpolerotorsarenormallyusedforrotorswith2or4polesrotor,whilesalientpolerotorsareusedfor4ormorepolesrotor.

隱極轉(zhuǎn)子通常采用2或4極，而凸極轉(zhuǎn)子通常是4極或更多極。Chapter13同步機Chapter13同步機

[3].Ifthepositiveendofadcvoltagesourceisconnectedtoonebrushandthenegativeendisconnectedtotheother,thenthesamedcvoltagewillbeappliedtothefieldwindingatalltimesregardlessoftheangularpositionorspeedoftherotor.

如果直流電源的正、負端分別連接在兩個電刷上，那么不管轉(zhuǎn)子的角位置或是轉(zhuǎn)速如何，勵磁繞組兩端的電壓總是與直流電源電壓相同。[4].Abrushlessexciterisasmallacgeneratorwithitsfieldcircuitmountedonthestatoranditsarmaturecircuitmountedontherotorshaft.

一臺無刷勵磁機是一種勵磁電路安裝在定子上而電樞電路在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸上的小型交流發(fā)電機。Chapter13同步機

[5].Apreliminarypictureofsynchronous-machineperformancecanbegainedbydiscussingthevoltageinducedinthearmatureoftheverymuchsimplifiedsalient-poleacsynchronousgeneratorshownschematicallyinFig.13-1.

如圖13-1所示，通過討論一個非常簡化的凸極交流同步發(fā)電機電樞繞組上的感應(yīng)電壓可以初步了解同步電機的性能。[6].Thefieldwindingisexcitedbydirectcurrentconductedtoitbymeansofstationarycarbonbrusheswhichcontactrotatingslipringsorcollectorrings.

通過與旋轉(zhuǎn)滑環(huán)或集電環(huán)接觸的碳刷獲取直流電流來激勵勵磁繞組。[7].Theresultantradialdistributionofair-gapfluxdensityBisshowninFig.13-2aasafunctionofthespatialangleθa(measuredwithrespecttothemagneticaxisofthearmaturewinding)aroundtherotorperiphery.

圖13-2a顯示了合成的氣隙磁密B的徑向分布與空間角θa的函數(shù)關(guān)系。Chapter13同步機[8].Itsfrequencyincyclespersecond(Hz)isthesameasthespeedoftherotorinrevolutionspersecond:theelectricfrequencyofthegeneratedvoltageissynchronizedwiththemechanicalspeed,andthisisthereasonforthedesignation"synchronous"machine.

它的頻率(Hz)與轉(zhuǎn)子每秒的轉(zhuǎn)數(shù)相同：所發(fā)出電壓的電氣頻率與機械轉(zhuǎn)速同步，這就是為什么我們叫它“同步”電機的原因。[9].Whenamachinehasmorethantwopoles,itisconvenienttoconcentrateonasinglepairofpolesandtorecognizethattheelectric,magnetic,andmechanicalconditionsassociatedwitheveryotherpolepairarerepetitionsofthoseforthepairunderconsideration.

當電機的極數(shù)超過兩極，為了方便可以僅分析一對極下的電、磁以及機械關(guān)系，因為其它極對下的情況僅僅是這一對極的重復(fù)。Chapter13同步機[10].Thefieldwindingisatwo-poledistributedwinding;thecoilsidesaredistributedinmultipleslotsaroundtherotorperipheryandarrangedtoproduceanapproximatelysinusoidaldistributionofradialair-gapflux.

勵磁繞組是一個兩極分布繞組；線圈邊分布在轉(zhuǎn)子周邊的多級槽中，產(chǎn)生一個近似正弦分布的徑向氣隙磁通。[11].Asalient-poleconstructionischaracteristicofhydroelectricgeneratorsbecausehydraulicturbinesoperateatrelativelylowspeeds,andhencearelativelylargenumberofpolesisrequiredtoproducethedesiredfrequency;thesalient-poleconstructionisbetteradaptedmechanicallytothissituation.

水輪發(fā)電機采用凸極結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子因為水輪機的運行速度較低，因此為了產(chǎn)生一定頻率的交流電力則需要較多的極數(shù)；凸極的結(jié)構(gòu)在機械上更好地適應(yīng)了這一實際情況。Chapter13同步機[12].Fortheproductionofasetofthreevoltagesphase-displacedby120electricaldegreesintime,aminimumofthreecoilsphase-displaced120electricaldegreesinspacemustbeused.

為了產(chǎn)生三個時間相位相差120度的電壓，最少需要三個空間上相差120度電角度的線圈。[13].Thisfluxreactswiththefluxcreatedbythefieldcurrent,andelectromechanicaltorqueresultsfromthetendencyofthesetwomagneticfieldstoalign.

這個磁通與勵磁電流產(chǎn)生的磁通相互作用，機電轉(zhuǎn)矩來源于這兩個磁場試圖對齊的趨勢。[14].Inasynchronousmotor,thesteady-statespeedisdeterminedbythenumberofpolesandthefrequencyofthearmaturecurrent.

在一臺同步電動機中，電機極數(shù)和電樞電流的頻率決定了電機穩(wěn)態(tài)運行的速度。5.重點段落翻譯[1].第148頁第3段落“Adirectcurrentmustbesuppliedtothefieldcircuitontherotor……,powerlossesonmachineswithlargerfieldcurrents.”

轉(zhuǎn)子中必須通入直流電。但轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)的，因此需要特殊設(shè)計保證勵磁繞組獲得直流電流。有兩種常用的方法：1）利用滑環(huán)和電刷將外部直流輸入轉(zhuǎn)子；2）利用安裝在同步發(fā)電機轉(zhuǎn)軸上的特殊直流電源?；h(huán)是個金屬環(huán)，纏繞在電機的轉(zhuǎn)軸上且彼此絕緣。將直流轉(zhuǎn)子繞組接到同步機轉(zhuǎn)軸上的兩個滑環(huán)，而一個固定好的電刷也Chapter13同步機[15].Thefluxproducedbycurrentsinthearmatureofasynchronousmotorrotatesaheadofthatproducedbythefield,thuspullingonthefield(andhenceontherotor)anddoingwork.

同步電動機的電樞磁場旋轉(zhuǎn)并超前于勵磁磁場，于是拖動勵磁磁場（即轉(zhuǎn)子）旋轉(zhuǎn)并做功。

搭到兩個滑環(huán)上。電刷是石墨炭化物，可以自由地導電且損耗低，不會磨損滑環(huán)。如果直流源的正負極接到電刷兩端，那么無論轉(zhuǎn)子處于何種位置和轉(zhuǎn)速始終有直流電壓加到轉(zhuǎn)子上。滑環(huán)和電刷的使用也會帶來一定問題，例如：1）增加了電機的維護費用，因為需要定期檢查電刷的磨損程度；2）當有較大勵磁電流時，電刷上的壓降會顯著增加電機的損耗。Chapter13同步機[2].第149頁最后一個段落“Thearmaturewinding,consistinghereofonly……shownschematicallybydashedlinesinFig.13-1.”

這里，電樞繞組僅由一個N匝線圈構(gòu)成，線圈分布的截面圖如圖13-1所示，其中線圈兩個截面用a和-a表示，他們被面對面嵌入電機定子的窄槽中。線圈導條部分平行轉(zhuǎn)軸放置并在端部串聯(lián)（未畫在圖中）。轉(zhuǎn)子依靠連接其上的機械帶動而恒定轉(zhuǎn)動。假設(shè)電樞繞組開路，這時電機中磁通僅由勵磁繞組產(chǎn)生，如圖13-1中虛線所示。Chapter13同步機[3].第151頁第3段落“Therelationshipbetweenelectricalfrequencyand……asshowninFig.13-5.”

利用式13-2表示的電頻率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系可以解釋有些同步發(fā)電機采用凸極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)而另一些采用隱極結(jié)構(gòu)的原因。世界上大部分電力系統(tǒng)運行頻率為50Hz或60Hz。凸極結(jié)構(gòu)用作水力發(fā)電機主要因為水輪機轉(zhuǎn)速較低，為了達到所要求的頻率，需要電機的極數(shù)較多，而凸極轉(zhuǎn)子更適于加工成多極數(shù)電機。圖13-4給出了大型水力發(fā)電機的轉(zhuǎn)子圖。然而，汽輪機工作速度較高，其驅(qū)動的發(fā)電機通常具有2極或4極的隱極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子由一整片硅鋼片或幾片鍛造而成，如圖13-5所示。Chapter14變壓器1.課文內(nèi)容簡介：章節(jié)14.1介紹了電力變壓器在輸電系統(tǒng)的重要作用；章節(jié)14.2介紹了變壓器的基本結(jié)構(gòu)；章節(jié)14.3介紹了理想變壓器的基本工作原理。2.文中涉及的理論知識參考《電機學》中變壓器部分。3.生詞與短語Chapter14變壓器1.step-uptransformer升壓變壓器12.powderediron鐵粉2.coretype鐵心式13.grainboundary晶粒邊界3.shelltype殼式14.bobbinn.線圈架4.onaccountof因為，由于15.enamelledwire漆包線5.siliconsteel硅鋼片16.oil-impregnatedadj.油浸的6.interleaveadj.交錯的17.pressboardn.壓板7.steelstrip鋼帶18.transpositionn.變換8.VHF甚高頻19.epoxyresin環(huán)氧樹脂4.難句翻譯[1].Totransmitlargeamountofpower(severalthousandsofmegawatts)atthisvoltagelevelmeanslargeamountofcurrenthastoflowthroughthetransmissionlines.

為了在這個電壓等級上傳輸大功率的電能（幾千兆瓦）就意味著必須有強大的電流流過輸電線。Chapter14變壓器9.ceramicn.陶瓷的20.coronan.電暈10.ferriten.鐵氧體21.concentricallyadv.同心地11.permalloyn.坡莫合金22.hysteresisloss磁滯損耗Chapter14變壓器[2].Thesolutiontothisproblemistouseanappropriatestep-uptransformeratthegeneratingstationtobringthetransmissionvoltagelevelatthedesiredvalueasdepictedinFig.14-1whereforsimplicitysinglephasesystemisshowntounderstandthebasicidea.

關(guān)于這個問題的解決方案就是在發(fā)電站使用一個合適的升壓變壓器將輸電電壓提升到合適的值。為了說明這一方法的基本思想，圖14-1描繪了一個簡單的單相系統(tǒng)。[3].Thewindingtowhichpowerissuppliediscalledtheprimary;theother,whichdeliverspowertothereceivingcircuit,iscalledthesecondary.

連接到供電電源一側(cè)的繞組叫做初級，而另一個，輸送電力給用電電路的繞組叫次級。Chapter14變壓器[4].Iftheprimarywindinghasmoreturnsthanthesecondarywinding,thevoltagewillbeloweredandthetransformeriscalledastep-downtransformer.

如果初級繞組的匝數(shù)多于次級繞組，電壓會降低，而這個變壓器因此稱作降壓變壓器。[5].Inthecoretypethewindingsenvelopaconsiderablepartofthemagneticcircuit,whileintheshelltypethemagneticcircuitenvelopsaconsiderableportionofthewindings.

在鐵心式變壓器中，繞組包住了磁路的一大部分，而在殼式變壓器中磁路包住了繞組的一大部分。Chapter14變壓器[6].Byproperdesignbothtypesoftransformersmaybemadetohaveessentiallythesameelectricalcharacteristics,butwhendesignedforapproximatelythesamefluxdensitiesandcurrentdensitiesinthecopper,theshelltypeofthetwowillhavethelargerironlossandthesmallercopperloss.

通過合理設(shè)計的兩種形式的變壓器本質(zhì)上應(yīng)該具有相同的電氣特性，但是如果在設(shè)計中保持相同的磁密以及電密的話，殼式變壓器會產(chǎn)生更高的鐵耗以及更低的銅耗。[7].Theshelltypeisthebetterforlargetransformersasitpermitsbetterbracingofthecoilsagainstdisplacementscausedbyshort-circuits.

對于大型變壓器來說最好選擇殼式變壓器，因為在遭受短路時這種變壓器的繞組更加牢靠。Chapter14變壓器[8].Thesteelhasapermeabilitymanytimesthatoffreespace,andthecorethusservestogreatlyreducethemagnetizingcurrent,andconfinethefluxtoapathwhichcloselycouplesthewindings.

硅鋼片的磁導率是空氣的許多倍，因而，鐵心能極大地減小磁化電流，并將磁通限制在連結(jié)繞組的閉合路徑中。[9].Itisthencutintwo,formingtwoCshapes,andthecoreassembledbybindingthetwoChalvestogetherwithasteelstrap.

然后這個方形鐵心被切成兩半，形成兩個C形，再通過鋼帶將兩個C形鐵心捆綁在一起。Chapter14變壓器[10].Whenpoweristhenreapplied,theresidualfieldwillcauseahighinrushcurrentuntiltheeffectoftheremainingmagnetismisreduced,usuallyafterafewcyclesoftheappliedalternatingcurrent.

當變壓器再次接入電路時，剩磁會引起很大的勵磁涌流直到剩磁的影響減小為止，通常這一過程要持續(xù)幾個周期。[11].Someradio-frequencytransformersalsohavemovablecores(sometimescalled'slugs')whichallowadjustmentofthecouplingcoefficient(andbandwidth)oftunedradio-frequencycircuits.

有些射頻變壓器同樣具有可移動的鐵心（有時稱作“蛞蝓”）用于射頻調(diào)諧電路調(diào)整耦合系數(shù)。Chapter14變壓器[12].OtheradvantagescomparedtoE-Itypes,includesmallersize(abouthalf),lowerweight(abouthalf),lessmechanicalhum(makingthemsuperiorinaudioamplifiers),lowerexteriormagneticfield(aboutonetenth),lowoff-loadlosses(makingthemmoreefficientinstandbycircuits),single-boltmounting,andgreaterchoiceofshapes.

相對E-I型變壓器，環(huán)形變壓器還有其它的優(yōu)點包括更小的尺寸（大約一半），更低的重量（大約一半），更低的機械噪音（適于音頻放大器），更低的外磁場（約十分之一），低的空載損耗（在待機電路中更加高效），單螺栓安裝，以及在形狀選擇上更加自由。Chapter14

變壓器[13].Theconductingmaterialusedforthewindingsdependsupontheapplication,butinallcasestheindividualturnsmustbeelectricallyinsulatedfromeachothertoensurethatthecurrenttravelsthroughouteveryturn.

制造繞組的材料取決于具體的應(yīng)用，但是在所有應(yīng)用中每匝線圈之間必須電氣絕緣從而確保電流流過每一匝線圈。[14].High-frequencytransformersoperatinginthetenstohundredsofkilohertzoftenhavewindingsmadeofbraidedlitzwiretominimizetheskin-effectandproximityeffectlosses.

工作在數(shù)十到數(shù)百千赫茲的高頻變壓器繞組是由編織線構(gòu)成，用以最小化集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)損耗。5.重點段落翻譯[1].第158頁最后一個段落“Asteelcore’sremanencemeansthatitretains……operationoftransformerprotectiondevices.”

硅鋼片鐵心的剩磁意味著當外部激勵消失時，鐵心中仍留存有恒定磁場。當激勵恢復(fù)時，剩磁場將產(chǎn)生一個較高的涌入電流，直到激勵作用幾個周期后剩磁的影響才會減小。因此，需要安裝象保險絲這樣的保護裝置，以允許這種無害的涌入電流通過。一旦變壓器接到長距離架空輸電線上，太陽風暴產(chǎn)生的地磁干擾將會在變壓器中感應(yīng)電流致使鐵心飽和，這時，變壓器的保護裝置將投入運行。Chapter14變壓器[15].Forsignaltransformers,thewindingsmaybearrangedinawaytominimizeleakageinductanceandstraycapacitancetoimprovehigh-frequencyresponse.

對于信號變壓器，繞組的構(gòu)成方式應(yīng)最小化漏電感和雜散電容，提高高頻響應(yīng)。[2].第159頁第3段落“Toroidaltransformersarebuiltaroundaring-shapedcore,……minimizethecore’smagneticfieldfromgeneratingelectromagneticinterference.”

環(huán)形變壓器鐵心是環(huán)形的。根據(jù)工作頻率的需要，鐵心材料可以是長條形硅鋼片、坡莫合金、鐵粉或鐵氧體。條形結(jié)構(gòu)可以保證晶粒邊緣處于最佳排列位置，進而減小鐵心磁阻，提高變壓器運行效率。閉合的環(huán)形結(jié)構(gòu)消除了E-I結(jié)構(gòu)本身存在的氣隙接縫。環(huán)形鐵心的橫截面通常是方形的，但也有價格更高的圓形截面鐵心。一次、二次側(cè)線圈同心地纏繞在鐵心的表面，減少了導線長度，最小化鐵心產(chǎn)生的電磁干擾。Chapter14變壓器Chapter15永磁電機1.課文內(nèi)容簡介：章節(jié)15.1介紹了永磁電機的特點；章節(jié)15.2介紹了各種永磁材料的應(yīng)用及其特點；章節(jié)15.3介紹了永磁電機的分類；章節(jié)15.4介紹了永磁電機的工作原理。2.文中涉及的理論知識參考《電機學》相關(guān)章節(jié)。3.生詞與短語Chapter15永磁電機1.magnetizedadj.磁化的15.fieldcontroln.勵磁控制2.neodymiumn.釹16.eddycurrentlossn.渦流損耗3.ferriten.鐵氧體17.carryingconductorn.載流導體4.invertern.變頻器18.semiconductorn.半導體5.demagnetizationcurven.退磁曲線19.positionsensorn.位置傳感器6.residualadj.剩余的20.surface-mountedadj.表面貼裝的7.coercivityn.矯頑力21.detectorn.探測器Chapter15永磁電機8.magneticenergyproductn.磁能積22.counterclockwisen.逆時針9.rare-earthn.稀土23.shaftn.軸10.brushlessmotorn.無刷電機24.light-emittingdioden.發(fā)光二極管11.sinusoidaladj.正弦的25.phototransistorn.光電晶體管12.trapezoidaladj.梯形的26.variable-frequency