合肥工业大学顾绳谷《电机及其拖动基础》第十一章ppt讲义

一、运动方程式 力学方程： dv 直线运动： F Fz m dt
旋转运动： T Tz J 单位为 kg m
2
d dt
GD2 J为转动惯量： m J 4g
2
N m 2），GD2 4 gJ GD 称为飞轮惯量（
2
式中 m与G——旋转部分的质量（kg）与重量（N） ρ与D——惯性半径与直径（m）
2 GD2
2

n / nz 2
GDz2
四、工作机构直线运动质量的折算 根据储存动能等效：
2 vz 2 JZ mz 2 2 2 1 GDZ 2n 1 GZ 2 ( ) vz 2 4 g 60 2 g 2 GZ v z GD 365 2 n 2 Z
例：龙门刨传动结构如图，齿轮1与电机相连，已知切削力FN 9810N ， 速度v N 43m / min ，传动效率0.8，齿轮6节距20mm，电机电枢飞轮惯 量 230N m 2 ，工作台与机床摩擦系数0.1。 （1）折算到电机轴上的总飞轮惯量和负载转矩； （2）切削时电机输出功率； （3）空载不切削，工作台有2m / s 2 加速度时的电机转矩。
56.80 37.30
2、直线运动部分飞轮惯量
2 GDL 365
(G1 G1 ) 2 14715 9810 vZ 365 (0.717) 2 41.78N m 2 2 2 nZ (331.88)
所以总的飞轮惯量为：
2 GD2 GDr2 GDL 293.269N m2
P TZ T Z 60 N 331.88 316.25 10990 11kw W 9.55
（3）：工作台有
dvZ dt 1.28r / s 2 1.56m / r

程系
19
同步发电机空载的概念
对于同步发电机，空载是指转子绕组通入直流励
磁 旋转，，用定I原f 子动绕机组拖（动电转枢子绕以组同）步开转路速的运行状态。在电
路n1方面，同步电机的三相定子绕组电流
，转子直
流励磁电流为 。这时同步电机只有励磁电流产生的空间
磁势 。
I 0
If
F0
上海理工大学电气工
2020/11/24
显然d轴与q轴都随着转子一同旋转。 这样励磁磁动势便设定为作用在纵轴方 向，产生的磁通如图11—5所示。
把由励磁磁动势产生的磁通叫励
磁磁通（空载磁通），用 表示。显然
经过的磁路是依纵轴对称的磁路，并且
随 并 势着 在 ，转 其 显子 中 然一 感 定起 应 子旋 电 绕转 势 组0 。 的定 空子载，绕电被组势称切为割空与载电0，
同步电动机也是由静止的定子和转动的转子两个基 本部分组成的。
1．定子 由于同步电机的定子结构部件和异步电动机一样，起 着接收、输出电能和产生旋转磁场的作用，它们的结构形式 并无多大区别，所以同步电动机的定子也是由导磁的定子铁 心和导电的三相交流绕组，以及固定铁心用的机座和端盖等 部件组成。
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图11—23 2020/11/24
同步电动机转子结构
一般同步电动机做成凸极式， 转子磁极铁心由钢板冲成冲片后，叠压 而成，磁极上套有励磁绕组，励磁绕组 用绝缘的铜线绕成，它与极身之间有绝 缘。
各磁极上励磁绕组间的联接，必 须注意到通过励磁电流以后，相邻磁极 的极性呈现N与S交替排列，励磁绕组两 个出线端接到两个集电环上，通过与集 电环相接触的静止电刷向外引出，另外 在磁极表面上装有笼型绕组，这种笼型 绕组称为阻尼绕组，如图11—23所示。

表11-2 各种绝缘材料的最高允许工作温度及温升
绝缘材料
AEBFH C
最高允许工作 105 120 130 155 180 >180 温度/℃
最高允许温升 65 75 90 115 125 /℃
中国电力出版社
《电机与拖动基础》刘学军编著
第11章电力拖动系统中的电机选择
A级绝缘材料：包括经过绝缘浸渍处理的棉纱、丝扣和纸 等；普通漆包线的绝缘漆。
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《电机与拖动基础》刘学军编著
第11章电力拖动系统中的电机选择
11.2.2 电机的发热和冷却
电机的温升 = 电机的温度－周围环境温度
当 发热量 = 散热量时， = 稳定值。
电机的热平衡方程式
C d ＋A dt = Q dt
※ Q —— 热量（单位时间内产生的热量）。 C —— 热容量（温度每升高 1 K 所需的热量）。 A —— 散热系数
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《电机与拖动基础》刘学军编著
第11章电力拖动系统中的电机选择
3、电压的选择
1）三相异步电动机的额定电压
380 V、3 000 V、6 000 V、10 000 V。
2） 根据功率选择电压
PN≤200 kW 时，选择 UN = 380 V。 PN＞200 kW 时，选择高压电机。 一般大中型电动机选择 UN = 6 000 V。 3）中小型直流电动机的额定电压
t Aea
式中，t为电机的使用寿命，即电动机的绝缘材料的使用 寿命；A与a是绝缘材料系数。上式表明，采用不同的绝缘 材料时，电机的寿命与绝缘材料的耐热性能等级有关，还 与本身的温度有关。
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《电机与拖动基础》刘学军编著
第11章电力拖动系统中的电机选择

且有：b a 2 (Tst I12st )
或：
R st (a 2 1) X 2 a 2 R 2 R
R st (b 1) X 2 bR 2 R 其中R (0.25 ~ 0.4) Z U1N 3U1N （三角形连接） Z （星形连接） Z I1st 3I1st X Z 2 R2
§11－4三相笼型异步电动机自 耦变压器的计算

略
11－5 三相绕线转子异步电动 机转子对称起动电阻的计算

略
11－6 三相异步电动机的起动 过程
研究三相异步电动机起动过程的方法有： 一、图解法 二、解析法

11－7三相异步电动机过渡过程 的能量损耗

略
5
2
Y
6
4
5
1
2
3

4、延边三角形起动
7
1
6 9 7 3
1
6 9 8 5 3
4 2
5 8
4 2
（三） 软起动方法 采用电子软起动来实现电动机的起动： （1）限流或恒流起动 （2）斜坡电压软起动 （3）转矩控制软起动。 （4） 转矩加脉冲突变控制 （5）电压控制

二、三相绕线转子异步电动机的起动方法 1、转子串接电阻起动 2、转子串接频敏变阻器起动
《电机及拖动基础》 讲 义
主讲 张友斌
参考教材：《电机及拖动基础》下册（第3版） 顾绳谷 主编 机械工业出版社
第十一章 三相异步电动机的起动及 起动设备的计算
§11－1 三相异步电动机的起动方法
三相笼型异步电动机的起动方法有：直接起动、 减压起动与软起动三种方法。 三相绕线转子异步电动机的起动方法：转子串 联电阻及转子串联频敏变阻器两种起动方法。