电机与拖动基础考点总结
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电机拖动知识点概要电机拖动知识点概要1、直流发电机工作原理:当原动机拖动电枢以恒定方向旋转式,线圈边将切割磁力线并感应出交变电动势,由于电刷和换向器的“整流”作用,使电刷极性保持不变,在电刷间产生直流电动势。
2、直流电动机的工作原理:在电刷两端加直流电压,经电刷和换向器作用使同一主磁极下线圈边中的电流方向不变,该主磁极下线圈边所受电磁力的方向亦不变,从而产生单一方向的电磁转矩,使电枢沿同一方向连续旋转。
3、直流电机的可逆原理:同一台电机既能作电动机亦能作发电机运行的现象。
4、直流电机的结构:主要由静止的定子和旋转的转子构成,定子和转子之间存在气隙。
①定子:由主磁极、换向极、机座、端盖、轴承、电刷装置等组成。
②转子:转子的作用是感应电动势并产生电磁转矩;它包括:电枢铁芯、电枢绕组、换向器、轴和风扇等。
5、直流电机电枢绕组(基本形式:叠绕组和波绕组)分类:单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组及混合绕组等。
单叠绕组特点:同一个元件的出线端连接于相邻的两个换向片上,相邻元件依次串联,后一个元件的首端与前一个元件的尾端连在一起并接到同一个换向片上,最后一个元件首端与第一个元件尾端连在一起,形成一个闭合回路。
【注:支路对数a等于电机的极对数p,即a=p】单波绕组特点:同一个元件的两个出线端所接的两个换向片相隔接近于一对极距,元件串联后形成波浪形,所以称为“波绕组”。
【注:并联支路数总是2,即极对数a=1】★单叠与单波绕组区别:单叠绕组可通过增加磁极对数来增加并联支路对数,适用于低电压、大电流的电机。
单波绕组的并联支路对数a=1,每条并联支路数串联的元件数较多,适用于小电流、较高电压的电机。
6、直流电机分类(按励磁方式分):他励、并励、串励、复励7、主磁通和漏磁通定义及其作用:同时与电枢绕组(即转子绕组)和励磁绕组(即定子绕组)相交链的磁通称为主磁通;只与励磁绕组(即定子绕组)相交链的磁通称为漏磁通。
主磁通与通电的转子绕组相作用产生电磁转矩,使电机转动;漏磁通无用。
电机与拖动基础知识点1. 电机分类:电机可以根据其用途、结构和工作原理进行分类。
常见的电机类型包括直流电机、异步电机(感应电机)、同步电机和步进电机等。
2. 磁场和磁通:电机中的磁场是由电流通过线圈产生的。
磁通是指通过线圈的磁力线数量,它与电机的性能密切相关。
3. 绕组和电枢:电机中的绕组是由导线绕制而成的,用于产生磁场。
电枢是指电机中的旋转部分,它可以是转子或定子。
4. 电磁感应:当磁通通过导体时,会在导体中产生电动势,这种现象称为电磁感应。
异步电机和同步电机都是基于电磁感应原理工作的。
5. 直流电机:直流电机是将直流电转换为机械能的设备。
它包括定子和转子两部分,通过电刷和换向器实现电流的换向。
6. 异步电机:异步电机也称为感应电机,是一种广泛应用的交流电机。
它的转子转速略低于同步转速,通过转子感应的磁场与定子磁场的相互作用产生转矩。
7. 同步电机:同步电机的转子转速与定子磁场的转速相同,因此称为同步电机。
它通常用于发电机和大功率驱动装置。
8. 电机拖动:电力拖动是指利用电动机作为原动机来驱动生产机械。
它涉及电机的选择、控制和传动等方面。
9. 电机控制:电机的控制包括调速、反转、起动和制动等。
常见的电机控制方法包括变频调速、直流调速和步进电机控制等。
10. 电机性能:电机的性能指标包括转矩、功率、效率、转速、起动电流和转矩等。
了解这些指标对于选择和应用电机非常重要。
以上是《电机与拖动基础》课程中的一些重要知识点。
通过深入学习这些内容,您将能够理解电机的工作原理、特性和应用,为进一步学习和应用电机技术打下坚实的基础。
<电机与拖动>知识点总结一、、填空题(每空1分,共30分)1.直流发电机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向(相反),因此电磁转矩为(阻力)转矩;直流电动机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向(相同),因此电磁转矩为(动力)转矩。
2.接触器主要由(电磁机构)、(触点系统)、(灭弧装置)等三大部分组成。
3.空气阻尼式时间继电器主要由(电磁机构)、(触点系统)和(延时机构)三部份组成。
若要将通电延时型改成断电延时型,只需将(电磁机构翻转180度)。
4、用Y-△降压起动时,起动电流为直接用△接法起动时的(1/3),所以对降低(起动电流)很有效。
但启动转矩也只有直接用△接法启动时(1/3),因此只适用于空载或轻载启动。
5.反接制动时,当电机转速接近于(0)时,应及时(切断电源),防止电机(反转)。
6、伺服电动机为了防止(反转)现象的发生,采用(增大转子电阻)的方法。
7、步进电动机是一种把(电脉冲)信号转换成(角位移或线位移)信号的控制电机。
8.分磁环的作用是使(产生的合成吸力始终大于弹簧的反作用力),以消除(衔铁的振动和噪声)现象;三相交流电磁机构是否需要分磁环(不需要)。
9.单相异步电动机定子绕组中产生的磁场是(脉动磁场),可分解为(正向旋转磁场)和(反向旋转磁场)两部分。
10.熔断器又叫保险丝,用于电路的(短路)保护,使用时应(串)接在电路中。
二、判断题(每小题1分,共10分)。
(×)1.一台额定电压为220V的交流接触器在交流220V和直流220V的电源上均可使用。
(×)2.三相笼型异步电动机的电气控制线路,如果使用热继电器作过载保护,就不必再装设熔断器作短路保护。
(×)3.交流电动机由于通入的是交流电,因此它的转速也是不断变化的,而直流电动机则其转速是恒定不变的。
(×)4.转差率S是分析异步电动机运行性能的一个重要参数,当电动机转速越快时,则对应的转差率也就越大。
第一章1、直流电动机的工作原理如果将电源正极接电刷A,电源负极接电刷B,则线圈abcd中流过电流Ia.在导体ab中,电流由a流向b,在导体cd中,电流由c流向d。
如一图所示。
载流导体ab和cd均处于N和S极之间的磁场中,受到电磁力的作用。
用左手定则可知,载流导体ab受到电磁力F的方向是向左的,力图使电枢逆时针方向运动,载流导体cd 受到的电磁力F的方向是向右的,也是力图使电枢逆时针方向运动,这一对电磁力形成一个转矩,称为电磁转矩。
用T表示,转矩的方向为逆时针方向,使整个电枢沿逆时针方向转动。
当电枢转过180度,导体cd转到N 级下,ab转到S级上,如图二所示。
由于电流仍从电刷A流入,使cd中的电流变为由d转到c,而ab中的电流由b流向a,再从电刷B流出。
用左手定则判别可知,导体cd受到的电磁力的方向是向左,ab受到的电磁力的方向是向右的,因而电磁转矩的方向仍是逆时针方向,是电枢沿逆时针方向继续续转动。
当电枢再转过180度,就又回到一图所示的情况。
2、直流发电机的工作原理直流发电机的模型与直流电机不同,不同的是电刷上不加直流电压,而是利用原动机朝某一方向例如逆时针方向旋转,如图1.2 这时导体ab和cd分别切割N极和S极下的磁场,产生感应电动势,用右手定则可以确定,导体ab中的电动势的方向由b指向a,导体cd中的电动势方向由d指向c,所以电刷A为正极性,电刷B为负极性。
电枢旋转180度时,导体cd转至N极下,感应电动势的方向由c指向d,电刷A与d所连换向片接触,仍为正极性;导体ab转至S极上,感应电动势的方向变为a指向b,电刷B与a所连换向片接触,仍为负极性。
可见直流发电机电枢线圈中的感应电动势的方向是交变的,而通过换向器和电刷作用,在电刷A和B两端输出的电动势是方向不变的直流电动势。
若在电刷A和B之间接上负载,发电机就能向负载供给直流电能。
这就是直流发电机的基本工作原理。
3.直流电机的结构直流电机由定子和转子两部分组成。
电机拖动知识点总结电机拖动知识点总结总结是在一段时间内对学习和工作生活等表现加以总结和概括的一种书面材料,它可以使我们更有效率,快快来写一份总结吧。
那么我们该怎么去写总结呢?以下是小编精心整理的电机拖动知识点总结,希望能够帮助到大家。
1、低压电器:是指在交流额定电压1200V,直流额定电压1500V及以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器。
2、主令电器:自动控制系统中用于发送控制指令的电器。
3、熔断器:是一种简单的短路或严重过载保护电器,其主体是低熔点金属丝或金属薄片制成的熔体。
4、时间继电器:一种触头延时接通或断开的控制电器。
5、电气原理图:电气原理图是用来表示电路各电气元器件中导电部件的连接关系和工作原理的电路图6、联锁:“联锁”电路实质上是两个禁止电路的组合。
K1动作就禁止了K2的得电,K2动作就禁止了K1的得电。
7、自锁电路:自锁电路是利用输出信号本身联锁来保持输出的动作。
8、零压保护:为了防止电网失电后恢复供电时电动机自行起动的保护叫做零压保护。
9、欠压保护:在电源电压降到允许值以下时,为了防止控制电路和电动机工作不正常,需要采取措施切断电源,这就是欠压保护。
10、星形接法:三个绕组,每一端接三相电压的一相,另一端接在一起。
11、三角形接法:三个绕组首尾相连,在三个联接端分别接三相电压。
12、减压起动:在电动机容量较大时,将电源电压降低接入电动机的定子绕组,起动电动机的'方法。
13、主电路:主电路是从电源到电动机或线路末端的电路,是强电流通过的电路,14、辅助电路:辅助电路是小电流通过电路15、速度继电器:以转速为输入量的非电信号检测电器,它能在被测转速升或降至某一预定设定的值时输出开关信号。
16、继电器:继电器是一种控制元件,利用各种物理量的变化,将电量或非电量信号转化为电磁力(有触头式)或使输出状态发生阶跃变化(无触头式)17、热继电器:是利用电流的热效应原理来工作的保护电器。
电机与拖动知识点总结唐介一、电机的基本原理电机是利用电磁感应原理将电能转化为机械能的装置。
根据电机工作原理的不同,可以分为直流电机、交流异步电机、交流同步电机等不同类型。
其中,直流电机是利用直流电源供电,通过直流电场产生的磁场与电枢产生的磁场之间的相互作用来达到电机转动的目的;交流异步电机是利用交流电源供电,通过交变电磁场的作用来实现电机的转动;而交流同步电机则是利用交流电源供电,通过与交变电磁场同频率同步运转来实现电机的转动。
电机的结构包括定子和转子两部分。
定子是电机的静止部分,主要是由铁芯和绕组构成,绕组一般由绝缘线圈或者绝缘导线组成,用来产生磁场;转子是电机的旋转部分,可以是直流电机中的电刷和电枢、交流电机中的电枢等。
电机在工作时,定子产生的磁场与转子上的电流产生的磁场之间会产生相互作用,从而使得电机产生转动力。
二、电机的性能参数1.额定功率:电机在额定工况下能够提供的功率。
额定功率是电机的重要性能指标,用户在选型时需要根据实际需求选择合适的额定功率。
2.额定转速:电机在额定电压和额定负载下的转速。
额定转速是电机的工作状态下的典型参数,也是用户在选型时需要考虑的重要因素。
3.效率:电机运行时输出功率与输入电功率之比。
电机的效率直接关系到其能源利用的程度,高效率的电机能够减少能源浪费,提高能源利用效率。
4.起动特性:电机在起动时的性能参数,包括起动电流、起动时间等。
起动特性对于一些需要频繁启动的设备而言,具有重要意义。
5.转矩特性:电机输出的力矩与转速之间的关系。
转矩特性是电机的另一个重要性能参数,直接影响到电机在不同负载下的输出能力。
三、电机的控制方式电机的控制方式包括直接启动、软启动、变频调速等。
直接启动是指将电机直接连接到电源上,利用直接启动器进行控制;软启动是通过降低电机起动时的起动电流和转矩的方式进行控制,可以有效地保护电机和负载设备;变频调速是通过调整电源的频率来实现电机转速调节的方式,可以实现精确的转速控制,适用于对转速要求较高的场合。
电机与拖动基础总复习试题种类一、填空题二、选择题四、简答题五、计算题第一章直流电机原理1.直流电动机主要由定子、转子、电刷装置、端盖、轴承、通风冷却系统等零件构成。
定子由机座、主磁极、换向极、电刷装置等组成。
转子(又称电枢)由电枢死心、电枢绕组、换向器、转轴和电扇等构成。
2.直流电机的绕组有五种形式:单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组和蛙绕组(叠绕和波绕混淆绕组)。
3极距、绕组的节距(第一节距、第二节距、合成节距)的观点和关系。
4单叠绕组把每个主磁极下的元件串连成一条支路,所以其主要特色是绕组的并联支路对数 a 等于极对数n p。
5电枢反响:直流电机在主极成立了主磁场,当电枢绕组中经过电流时,产生电枢磁动势,也在气隙中成立起电枢磁场。
这时电机的气隙中形成由主极磁场和电枢磁场共同作用的合成磁场。
这类由电枢磁场惹起主磁场畸变的现象称为电枢反响。
☆6 直流电机的励磁方式:☆☆7 直流电机的电枢电压方程和电动势U a E a R a I a E a C eΦn:直流电机电磁转矩T C ΦIe Ta8 直流电动机功率方程P1PfPapCufpCuaPempCupFepmpaddP2P2p9 直流电机工作特征☆,.10 直流电动机励磁回路连结靠谱,绝不可以断开☆一旦励磁电流 I f= 0,则电机主磁通将快速降落至剩磁磁通,若此时电动机负载较轻,电动机的转速将快速上涨,造成“飞车” ;若电动机的负载为重载,则电动机的电磁转矩将小于负载转矩,使电机转速减小,但电枢电流将飞快增大,超出电动机同意的最大电流值,惹起电枢绕组因大电流过热而烧毁。
11 自励发电方式可否成立空载电压是有三个条件☆☆(1)电机一定有剩磁,假如没有须预先进行充磁;(2)励磁绕组的极性一定正确,也就是励磁绕组与电枢并联时接线要正确;(3 )励磁回路的电阻不可以太大,即其伏安特征的斜率U/ I f不可以太陡,不然假如伏安特征的斜率太陡,与发电机空载特征交点很低或无交点,就没法成立空载电压。
考点总结第四章e T L T —生产机械的阻转矩 n —转速(r/min)】第五章一、直流电机的励磁方式:III f I I f1图5-15直流电机的励磁方式a) 他励式 b) 并励式 b) 串励式 b) 复励式a)b)c)d)按励磁绕组的供电方式不同,直流电机分4种:○1他励直流电机 ○2并励直流电机 ○3串励直流电机 ○4复励直流电机 二、基础公式 1. 额定功率N PN P (N T 为额定输出转矩,N n 为额定转速) 直流发电机中,N P 是指输出的电功率的额定值:N N N I U P ⋅=2. 电枢电动势a E直流电机的电动势:n C E e a ⋅Φ⋅=(单位 V ) e C 为电动势常数aZn C P e 60⋅=(P n —磁极对数,Z —电枢总有效边数,a —支路对数)3. 电磁转矩e T直流电机的电磁转矩:a T e I C T ⋅Φ⋅= (单位m N ⋅) T C 为转矩常数aZn C P T ⋅⋅=π2 (P n —磁极对数,Z —电枢总有效边数,a —支路对数)4. 常数关系式由于55.9260≈=πe T C C 故 e T C C ⋅=55.9三、直流电机(一) 分类:直流电动机和直流发电机。
直流电动机:直流电能→→机械能 直流发电机:机械能→→直流电能(二) 直流电动机(考点:他励直流电动机【如下图】)I 图5-18直流电动机物理量的正方向与等效电路a) 物理量的参考正方向 b) 等效电路a)b)1. 电压方程:励磁回路:f f f I R U =电枢回路:a a a a I R E U += (特点:a a E U >) (a R ——包括电枢绕组和电刷压降的等效电阻 a E ——直流电机感应电动势)其中 ΦnC E e a =2. 转矩方程:0L e T T T +=3. 功率方程:○1输入电功率→电磁功率 输入电功率1P =励磁回路输入电功率f P +电枢回路输入电功率a P(注意:一般题目没有给出励磁信息,那么输入电功率=电枢回路输入电功率)电枢回路输入电功率a P =电磁功率em P +铜耗功率Cua p ∆ 励磁回路输入的电功率:2f f f f f I R I U P == 电枢回路输入的电功率:()Cua em 2a a a a a a a a a a a p P I R I E I I R E I U P ∆+=+=+==(2a a Cua I R p =∆——电枢回路的铜耗 a a em I E P =——电机的电磁功率)且有ωωωe a p a p a p a a π2π2606060T ΦI aZn ΦI a Z n ΦnI Z n I E ==⋅== 即ωe a a T I E =(原本基础公式为a e ΦI C T T =)而由上式可得电动机电磁转矩的另一种计算公式:n Pn P P T em em eme 55.9π2===ωem P 的取值单位为w 才适用)em P 的取值单位为kW 才适用) 2 电磁功率=机械功率=机械空载功率(损耗)+机械负载功率(输出功率)由于0L e T T T +=和ωe T P em = 故 ωωωL 0e T T T += L 0em P p P +∆=L P ——电机的机械负载功率0p ∆——电机的空载损耗,包括机械摩擦损耗m p ∆和铁心损耗Fe p ∆○3输入电功率1P →输出机械功率2P电功率电磁功率机械功率P P P图5-19直流电动机的功率图p P P p p p p P p p P P P ∑∆+=+∆+∆+∆+∆=+∆+∆=+=22add m Fe Cu em Cua Cuf a f 1 式中2P ——电动机的输出功率,有P2=PL ;add p ∆——电动机的附加损耗,是未被包括在铜耗、铁耗和机械损耗之内的其他损耗; p ∑∆——电动机的总损耗,并有add 02a a 2Cua Cuf p p I R I R p p p p p p ∆+∆++=∆+∆+∆+∆+∆=∑∆4. 工作特性:5. 如何避免造成“飞车”? 答:直流电动机在使用时一定要保证励磁回路连接可靠,绝不能断开。
中国计量学院电机与拖动基础复习总结中国计量学院电机与拖动基础复习总结3.5、为了使直流电机正、负电刷间的感应电动势最大,只考虑励磁磁场时,电刷应放置在对准主磁极中心线换向器的表面。
3.7主磁通既链着电枢绕组又链着励磁绕组,为什么却只在电枢绕组里产生感应电动势?答直流电机在稳态运行时,主磁通相对于励磁绕组是静止的,所以在励磁绕组中不会产生感应电动势。
3.8指出直流电机中以下哪些量方向不变,哪些量是交变的:(1)励磁电流;不(2)电枢电流;不(3)电枢感应电动势;不(4)电枢元件感应电动势;是(5)电枢导条中的电流;是(6)主磁极中的磁通;不(7)电枢铁心中的磁通。
是3.9如何改变他励直流发电机的电枢电动势的方向?如何改变他励直流电动机空载运行时的转向?答通过改变他励直流发电机励磁电流的方向;通过改变他励直流发电机的旋转方向来改变电枢电动势的方向。
通过改变励磁电流的方向;也可通过改变电枢电压的极性来改变他励直流电动机的旋转方向。
3.17改变并励直流电动机电源的极性能否改变它的转向?为什么?改变并励直流电动机电源的极性不能改变电机的旋转方向。
答改变并励直流电动机电源的极性不能改变电机的旋转方向。
3.18改变串励直流电动机电源的极性能否改变它的转向?为什么?所以改变串励直流电动机电源的极性不能改变电机的旋转方向。
改变串励直流电动机电源的极性不能改变电机的旋转方向。
4.2他励直流电动机启动前,励磁绕组断线,启动时,在下面两种情况下会有什么后果:(1)空载启动;因为稳定运行时要满足Ea≈UN,Ea=CeΦn,Φ很小,n就很高,机械强度不允许,电动机会损坏。
(2)负载启动,TL=TN。
由于Φ很小,会使电枢电流远远超过Iamax,不能换向,同时也会由于过热而损坏电动机。
4-0他励直流电机制动方式:回馈制动运行(发电机)、能耗制动运行、倒拉反转运行、反接制动。
5.1变压器能否用来直接改变直流电压的大小?答不能。
变压器是利用电磁感应原理实现变压的。
电机复习提纲第一章:一、概念:主磁通,漏磁通,磁滞损耗,涡流损耗磁路的基本定律:安培环路定律: 磁路的欧姆定律作用在磁路上的磁动势 F 等于磁路内的磁通量 Φ乘以磁阻R m磁路与电路的类比:与电路中的欧姆定律在形式上十分相似;E=IR 磁路的基尔霍夫定律1磁路的基尔霍夫电流定律穿出或进入任何一闭合面的总磁通恒等于零2磁路的基尔霍夫电压定律沿任何闭合磁路的总磁动势恒等于各段磁路磁位差的代数和;第二节 常用铁磁材料及其特性一、铁磁材料1、软磁材料:磁滞回线较窄;剩磁和矫顽力都小的材料;软磁材料磁导率较高,可用来制造电机、变压器的铁心;2、硬磁材料:磁滞回线较宽;剩磁和矫顽力都大的铁磁材料称为硬磁材料,可用来制成永久磁铁;二、铁心损耗1、磁滞损耗——材料被交流磁场反复磁化,磁畴相互摩擦而消耗NiHL的能量;2、涡流损耗——铁心内部由于涡流在铁心电阻上产生的热能损耗;3、铁心损耗——磁滞损耗和涡流损耗之和;第二章:一、尽管电枢在转动,但处于同一磁极下的线圈边中电流方向应始终不变,即进行所谓的“换向”;二、一台直流电机作为电动机运行——在直流电机的两电刷端上加上直流电压,电枢旋转,拖动生产机械旋转,输出机械能;作为发动机运行——用原动机拖动直流电机的电枢,电刷端引出直流电动势,作为直流电源,输出电能;三、直流电机的主要结构定子、转子定子的主要作用是产生磁场转子又称为“电枢”,作用是产生电磁转矩和感应电动势要实现机电能量转换,电路和磁路之间必须在相对运动,所以旋转电机必须具备静止的和转动的两大部分,且静止和转动部分之间要有一定的间隙称为:气隙四、直流电机的铭牌数据直流电机的额定值有:1、额定功率P NkW2、额定电压U NV3、额定电流I NA4、额定转速n Nr/min5、额定励磁电压U fNV五、直流电机电枢绕组的基本形式有两种:一种叫单叠绕组,另一种叫单波绕组;单叠绕组的特点:元件的两个端子连接在相邻的两个换向片上; 元件的跨距:上层元件边与下层元件边的距离称为跨距,元件跨距称为第一节距y1用所跨的槽数计算;一般要求元件的跨距等于电机的极距;上层元件边与下层元件边所连接的两个换向片之间的距离称为换向器节距yc用换向片数计算;直流电机的电枢绕组除了单叠、单波两种基本形式以外,还有其他形式,如复叠绕组、复波绕组、混合绕组等;各种绕组的差别主要在于它们的并联支路,支路数多,相应地组成每条支路的串联元件数就少;原则上,电流较大,电压较低的直流电机多采用叠绕组;电流较小,电压较高,就采用支路较少而每条支路串联元件较多的波绕组;所以大中容量直流电机多采用叠绕组,而中小型电机采用波绕组;六、直流电机的励磁方式1、他励直流电机——励磁绕组与电枢绕组无联接关系,而是由其他直流电源对励磁绕组供电;2、并励直流电机——励磁绕组与电枢绕组并联;3、串励直流电机——励磁绕组与电枢绕组串联;4、复励直流电机——两个励磁绕组,一个与电枢绕组并联, 另一个与电枢绕组串联;七、直流电机负载时的磁场及电枢反应当直流电机带上负载以后,在电机磁路中又形成一个磁动势,这个磁动势称为电枢磁动势;此时的电机气隙磁场是由励磁磁动势和电枢磁动势共同产生的;电枢磁动势对气隙磁场的影响称为电枢反应;第五节 感应电动势和电磁转矩的计算一、感应电动势的计算先求出每个元件电动势的平均值,然后乘上每条支路中串联元件数;感应电动势的计算公式为 直流电机的感应电动势的计算公式是直流电机重要的基本公式之一; 感应电动势Ea 的大小与每极磁通Φ有效磁通和电枢转速的乘积成正比;如不计饱和影响,它与励磁电流If 和电枢机械角速度乘积成正比;二、电磁转矩的计算ΩΦf af f f e I G n I K C n C E ===e a 24π2πe a a T a Z pZ T p I I C I a a===ΦΦΦ电磁转矩计算公式是直流电机的重要基本公式,它表明:电磁转矩Te 的大小与每极磁通Φ和电枢电流Ia 的乘积成正比;或:如不计饱和影响,它与励磁电流If 和电枢电流Ia 的乘积成正比;三、几个重要关系式直流电机感应电动势计算公式: 直流电机电磁转矩计算公式: 电动势常数: 转矩常数: 电动势常数与转矩常数的关系: 电动机电枢回路稳态运行时的电动势平衡方程式;U =Ea +RaIa Ea =Ce Φn四、 直流电动机的工作特性是指其端电压U =UN 额定电压,电枢回路中无外加电阻、励磁电流If =IfN 额定励磁电流时,电动机的转速n 、电磁转矩Te 和效率η三者与输出功率P 2之间的关系;一并励直流电动机的工作特性1. 转速特性2. 转矩特性电磁转矩也可以表示为e af f a T G I I =其中G af =C T K f nC E a Φ=e aT e I C T Φ=a PZ C e 60=apZC T π2=eT C C 55.9=a e a e I C R C U n Φ-Φ=e T a Ta T C I C I '==Φ3. 效率特性η=P2/P1×100%电机励磁损耗、机械损耗、铁耗等于电枢铜耗时,效率最大;二串励直流电动机的工作特性串励电机不允许在空载或负载很小的情况下运行;五、直流发电机的工作特性直流电动机的固有机械特性1、空载特性当他励直流发电机被原动机拖动,n=n N时,励磁绕组端加上励磁电压Uf ,调节励磁电流If0 ,得出空载特性曲线U0=fI0;2、负载运行无论他励、并励还是复励发电机,建立电压以后,在n = n N 的条件下,加上负载后,发电机的端电压都将发生变化;第七节直流电机的换向元件内电流方向改变的过程就是换向;直流电动机换向器节距单位是换向片数;一、换向的电磁现象1、电抗电动势在换向过程中,元件中电流方向将发生变化,由于电枢绕组是电感元件,所以必存自感和互感作用;换向元件中出现的由自感与互感作用所引起的感应电动势,称为电抗电动势ex=Lx2ia/Tc;2、电枢反应电动势由于电刷放置在磁极轴线下的换向器上,在几何中心线处,虽然主磁场的磁密等于零,可是电枢磁场的磁密不为零;换向元件切割电枢磁场,产生一种电动势,称为电枢反应电动势ea =2NyBalv ;二、改善换向的方法改善换向一般采用以下方法:装设换向磁极——位于几何中性线处装换向磁极;换向绕组与电枢绕组串联,在换向元件处产生换向磁动势抵消电枢反应磁动势;大型直流电机在主磁极极靴内安装补偿绕组,补偿绕组与电枢绕组串联,产生的磁动势抵消电枢反应磁动势;第二章课后习题2-15、2-19、2-21第三章 变压器一、变压器的工作原理变压器的主要部件——铁心和套在铁心上的两个绕组;两绕组只有磁耦合没电联系;在一次绕组中加上交变电压,产生交链一、二次绕组的交变磁通,在两绕组中分别感应电动势;电动势平衡方程式:一次、二次绕组电压、电动势的有效值与匝数的关系:t N e u d d 111φ=-=tN e u d d 222φ-==111222U E N k U E N ===k ——匝比电压比变压器的额定值额定容量为变压器的视在功率用S N 表示,单位 kV·A ,V·A 额定电压一次和二次绕组上分别为U 1N 和U 2N ,单位V, kV 额定电流一次和二次绕组上分别为I 1N 和I 2N ,单位 A , kA二、负载运行时的基本方程式1、磁动势平衡方程式2、电动势平衡方程式变压器负载运行基本方程式第四节 变压器的等效电路归算:将变压器的二次或一次绕组用另一个绕组来等效,同时,对该绕组的电磁量作相应的变换,以保持两侧的电磁关系不变;目的:用一个等效的电路代替实际的变压器;归算原则:1保持二次侧磁动势不变;2保持二次侧各功率或损耗不变;一、绕组归算一电动势和电压的归算二次绕组归算后,变压器一次和二次绕组具有同样的匝数,即 要把二次侧电动势归算到一次侧,只需要乘以电压比k 即可; 12211N I N I N I m =+1212//E E N N k ==1111Z I E U +-=2222Z I E U -=m m Z I E =-122E kE '=二电流的归算三阻抗的归算二 、近似等效电路图考虑到一般变压器中,Z m>>Z 1,若把励磁支路前移,认为在一定的电源电压下,励磁电流I m=常数,不受负载变化影响,同时,忽略I m 在一次绕组中产生的漏阻抗压降;这样的电路称为“Γ”形等电路;根据这种电路对变压器的运行情况进行定量计算,所引起的误差是很小的;由于一般变压器I m<<I N,可以进一步把励磁电流I m 忽略不计;得到变压器的近似等效电路;要求会画第五节 等效电路的参数测定一、空载试验由空载试验可以测定变压器的电压比k 、铁耗pFe 以及等效电路中的励磁阻抗Z m;二、负载试验又称短路试验负载试验是以额定频率的额定电流通过变压器的一个绕组,另一个绕组的端子接成短路;读取p k 、U k 、I k 数据来计算变压器的短路电压百分数u k%、铜损p k 和短路阻抗Z k;标么值,就是指某一物理量的实际值与选定的同一单位的基准值的比值通常以额定值为基准值,即第六节 三相变压器 22I I k'=基准值实际值标么值=决定三相变压器联结组标号的步骤为:要求会画1按规定的绕组端子标志,连接成所规定的联结组,画出联结图; 2标明绕组的同名端和相电压的方向;3判断同一相的相电压相位,画出高、低压对称边三相电势的相量图,将相量E AX 与E ax 的头A 和a 画在一起;4根据高、低压线电势的相位差确定联结组的标号;第七节 变压器的稳态运行描述变压器运行特性的主要指标有两个:电压调整率和效率第三章课后习题3-13、3-16第四章 异步电机一—三相异步电动机的基本原理交流电机有两大类:异步电机和同步电机;第一节 三相异步电动机的工作原理及结构三相异步电动机实现机电能量转换的前提是产生一种旋转磁场;1、旋转磁场的产生当三相对称绕组接上三相对称电源,就产生旋转磁场;对称三相电流通入对称三相绕组时,必然会产生一个大小不变、转速一定的旋转磁场;2、三相异步电动机的工作原理3、三相异步电动机的转速与运行状态转差n s-n 的存在是异步电动机运行的必要条件;转差表示为同步转速的百分值,称为转差率,用s 表示;100%s s n n s n -=⨯s nn>n s s<0 发电机状态n<0 s>1 电磁制动状态n<n s 0<s<1 电动机状态第二节三相异步电动机的铭牌数据一、交流绕组的一些基本知识和基本量1、电角度与机械角度电机圆周按电角度计算就为p×360°,而机械角度总是360°; 电角度= p×机械角度2、线圈3、节距一个线圈的两个边所跨定子圆周上的距离称为节距,用y1表示,一般用槽数计算;节距应该接近极距τ;4、槽距角α——相邻槽之间的电角度称为槽距角若Q1为定子槽数,p为极对数,则槽距角5、每极每相槽数q ——每一极每相绕组所占槽数,用符号q表示m——相数第四节三相异步电动机的定子磁动势及磁场一、单相绕组的磁动势–脉振磁动势整距线圈所形成的磁动势在任何瞬时,空间的分布总是一个矩形波,而在空间上任意一点的大小随电流的变化而变化;这种从空间上看位置固定,从时间上看,大小在正负最大值之间变化的磁动势,称为脉振磁动势;脉振磁动势的频率就是交流电流的频率;对于单相绕组磁动势,可以归纳以下几点:1单相绕组的磁动势是一种空间位置上固定、幅值随时间变化的脉振磁动势;2单相绕组的基波磁动势幅值的位置与绕组的轴线相重合;3单相绕组脉振磁动势中的基波磁动势幅值为;而v次谐波磁动势幅值为:;谐波次数越高,幅值越小;二、三相绕组的磁动势–旋转磁动势三相基波合成磁动势具有以下特性:1是一个旋转磁动势,转速均为同步转速,旋转方向决定于电流的相序;2幅值F1不变,为各相脉振磁动势幅值的3/2倍,旋转幅值轨迹是一个圆;3三相电流中任意一相电流瞬时值达到最大值时,三相基波合成磁动势的幅值,恰好在这一组绕组的轴线上;第五章异步电机二—三相异步电动机运行原理及单相异步电动机第一节三相异步电动机运行时的电磁过程空载的情况下:n≈n s, I2≈0当电机带有机械负载后:n<n s, 这时,气隙中以同步转速旋转和主磁场与转子之间的相对转速增大,于是在转子绕组中感应电动势E2s和转子电流I2都增大;不能再认为E2s≈0及I2≈0,而且I2也形成了磁动势F2;第五章课后习题5-13、5-14、5-15第七章控制电机这些电磁元件就是各式各样的小功率电动机,根据它们的作用,我们统称其为控制电机;第一节伺服电动机伺服电动机具有服从控制信号的要求而动作的职能,在信号来之前,转子静止不动;信号来到之后,转子立即转动;当信号消失,转子能及时自行停转;按照自动控制系统的要求,伺服电动机必须具备可控性好、稳定性高和适应性强等基本性能;常用的伺服电动机有:交流伺服电动机、直流伺服电动机一、交流伺服电动机一控制方法交流伺服电动机的控制方法有以下三种方式:1、幅值控制——保持控制电压相位不变,改变其幅值进行控制;2、相位控制——保持控制电压幅值不变,改变其相位进行控制;3、幅—相控制——同时改变控制电压的幅值和相位来进行二机械特性和调节特性1、机械特性机械特性是指控制电压信号一定时,电磁转矩随转速变化的关系;2、调节特性调节特性是指输出转矩一定时,转速与控制电压信号变化的关系; 二、直流伺服电动机由直流电动机的调速方法可知,改变电枢电压或改变励磁电流调速时,特性有所不同;所以直流伺服电动机可由励磁绕组励磁,用电枢绕组进行控制;或由电枢绕组励磁,用励磁绕组进行控制;由于直流伺服电动机的功率不大,可以用永久磁铁制磁极,省去励磁绕组;直流伺服电动机多采用电枢控制方式;第二节测速发电机测速发电机是一种检测元件,其基本任务是将机械转速转换为电气信号;按照测速发电机的职能,对它的要求是:1输出电压与转速成严格的线性关系,以达到高的精确度;2输出电动势斜率要大,即转速变化所引起的电动势的变化要大,以满足灵敏度的要求;测速发电机也有交、直流两大类;第三节自整角机第四节旋转变压器第八章电力拖动系统的动力学基础第一节 电力拖动系统的运动方程式电力拖动装置可分为电动机、工作机构、控制设备及电源等四个组成部分一、运动方程式 电动机在电力拖动系统必须遵循两个基本方程 对于直线运动对于旋转运动二、运动方程式中转矩的正负符号分析运动方程式的一般形式式中正、负号的规定,预先规定某一旋转方向为正方向,如果转矩T 的方向与参考方向相同取正号,相反取负号;而阻转矩Tz 的方向如果与参考方向相同时取负号,相反取正号;1、当 z T T =0d d =t n 电动机静止或等速旋转,电力拖动系2、当 zT T >0d d >t n 电力拖动系统处于加速状态 3、当z T T <0d d <t n 电力拖动系统处于减速状态 tv mF F z d d =-tJ T T z d d Ω=-tn GD T T z d d 375)(2=±-±第四节 生产机械的负载转矩特性在运动方程式中,阻转矩或称负载转矩Tz 与转速n 的关系Tz=f n 即为生产机械的负载转矩特性;大多数生产机械的负载转 矩可归纳为以下三种类型一、恒转矩负载特性恒转矩负载特性,就是指负载转矩T z 与转速n 无关的特性,即当转速变化时,负载转矩T z 保持常值;二、通风机负载特性通风机负载的转矩与转速大小有关,基本上与转速的平方成正比 ;为反抗性负载;三、恒功率负载特性第九章 直流电动机的电力拖动第一节 他励直流电动机的机械特性电动机的机械特性是指电动机的转速n 与电磁转矩T 的关系 n =fT一、固有机械特性与人为机械特性当他励电动机电压及磁通均为额定值时,电枢没有串联电阻时的机械特性称为固有机械特性; 一电枢串联电阻时的人为机械特性二改变电压时的人为机械特性三减弱电动机磁通时的人为机械特性四、电力拖动稳定运行的条件2Kn T z =T C C R C U n e a e 2N T N N ΦΦ-=对于恒转矩负载,要得到稳定运行,电动机需要具有向下倾斜的机械特性,如果电动机的机械特性向上翘,则不能稳定运行;第二节他励直流电动机的起动一、他励直流电动机的起动方法第三节他励直流电动机的制动他励直流电动机有两种运转状态1电动运转状态——电动机转矩的方向与转速的方向相同,此时电网向电动机输入电能,并变为机械能以带动负载;2 制动运转状态——电动机转矩与转速的方向相反,此时,电动机吸收机械能并转化为电能;制动的目的是使拖动系统停车,最简单的方法是断开电源,使系统停下来,这叫自由停车,自由停车需要较长的时间;如果希望制动过程加快,可以使用电磁制动器,也可使用电气控制方法,常用的有能耗制动、反接制动、在调速系统减速过程中,还可应用回馈制动;第四节他励直流电动机的调速采用一定的方法来改变生产机械的工作速度,以满足生产的需要,这种方法通常称为调速;要改变电动机的转速,可以改变电枢电压Ua或改变励磁磁通Φ;但提高电动机的电枢电压受到绕组绝缘耐压的限制,根据规定,只允许比额定电压提高30%,因此提高电压的可能范围不大,实际上改变电压Ua常应用在减压时,从额定转速向下调速;改变励磁磁通,增加Φ的可能性也不大,因为一般电动机的额定磁通已设计得使铁心接近饱和;因此,改变励磁磁通一般应用也在减弱磁的方面,称为弱磁调速,使转速从额定值向上调节;在调速的范围要求较宽等情况下,可结合应用上述二种方法,即在额转速以下降低电压,而在额定转速以上弱磁;一、调速指标 最主要的有两大指标:即技术指标与经济指标 一调速的技术指标1. 调速范围 D最大转速与最小转速之比,或最大线速度与最小线速度之比;2.静差率或称相对稳定性在一条机械特性上运行时,电动机由理想空载加载到额定负载,所出现的转降ΔnN 与理想空载转速比之;电动机的机械特性愈硬,则静差率愈小,相对稳定性就愈高;3.平滑性在一定的调速范围内,调速的级数愈多则认为调速愈平滑;它是相邻两级转速或线速度之比; 值愈接近于1,则平滑性愈好;时称为无级调速,即转速连续可调,级数接近无穷多,此时调速的平滑性最好;4.调速时的容许输出或调速时的功率与转矩容许输出是指电动机在得到充分利用的情况下,在调速过程中轴上所能输出的功率和转矩;%100%100000⨯-=⨯=∆=n n n n n N N δ11--==i ii i v v n n ϕ二调速的经济指标调速的经济指标决定于调速系统的设备投资及运行费用,而运行费用又决定于调速过程的损耗,它可用设备的效率来说明; 二、降低电枢端电压调速一电枢串联电阻电枢串电阻的调速方法的调速指标不高,调速范围不大,调速的平滑性不高,并且是有级调速;二降低电源电压三、弱磁调速弱磁调速的优点是,在功率较小的励磁电路中进行调节,控制方便,能量损耗小,调速的平滑性较高;由于调速范围不大,对于普通电动机最多为D=2,对于特殊设计的额定转速较低的调磁电动机D=3—4,因此,常和额定转速以下的降压调速配合应用,以扩大调整范围;四、调速时的功率与转矩第十章 三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第一节 三相异步电动机机械特性的三种表达式与直流电动机相同,三相异步电动机的机械特性也是由转速与转矩间的关系n =fT ;其表达式有三种形式;一、物理表达式二、参数表达式得异步电动机的机械特性参数表达式 PP P Δ22+=η122cos T m T C I ''=ϕΦ三、实用表达式第二节 三相异步电动机的固有机械特性与人为机械特性一、固有机械特性固有机械特性是指异步电动机工作在额定电压及额定频率下,电动机按规定的接线方法接线,定子及转子电路中不外接电阻电抗或电容时所获得的机械特性曲线 ;二、人为机械特性第三节 三相异步电动机的各种运转状态一、电动运转状态电动运转状态的特点是电动机转矩的方向与旋转的方向相同;二、制动运转状态异步电动机可工作于回馈制动,反接制动及能耗制动三种制动状态;其共同特点是电动机转矩与转速的方向相反,以实现制动;此时,电动机由轴上吸收机械能,并转换为电能;第十一章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算第一节 三相异步电动机的起动方法 ()221222112s R U m s T R R X X s φ'='⎛⎫'+++ ⎪⎝⎭Ω1max 212212m m m m R T s R T s R s s s s R ⎛⎫+ ⎪'⎝⎭=++'一、三相笼型异步电动机的起动方法一直接起动二减压起动有四种降压起动的方法1.电阻减压或电抗减压起动电动机在起动过程中,在定子电路串联电阻或电抗,起动电流在电阻或电抗上将产生压降,降低了电动机定子绕组上的电压,起动电流也减小了;2.自耦补偿起动自耦减压起动是利用自耦变压器降低加到电动机定子绕组的电压,以减小起动电流;3.星形一三角形Y—Δ起动4.延边三角形起动三软起动方法1.限流或恒流起动方法;用电子软起动器实现起动时限制电动机起动电流或保持恒定的起动电流,主要用于轻载软起动;2.斜坡电压起动法;用电子软起动实现电动机起动时定子电压由小到大斜坡线性上升,主要用于重载软起动;3.转矩控制起动法;用电子软起动实现电动机起动时起动转矩由小到大线性上升,起动的平滑性好,能够降低起动时对电网的冲击,是较好的重载软起动方法;4.转矩加脉冲突跳控制起动法;此方法与转矩控制起动法类似,其差别在于:起动瞬间加脉冲突跳转矩以克服电动机的负载转矩,然后转矩平滑上升;此法也适用于重载软起动;5.电压控制起动法;用电子软起动器控制电压以保证电动机起动时产生较大的起动转矩,是较好的轻载软起动方法;二、三相绕线转子异步电动机的起动方法三相绕线式转子异步电动机的起动方法有:转子串联电阻和转子绕组串联频敏变阻器两种起动方法;第三节三相笼型异步电动机定子对称起动电阻的计算第四节三相笼型电动机起动自耦变压器的计算第五节三相绕线转子异步电动机转子对称起动电阻的计算。
电机与拖动基础需要掌握的知识点——直流电机部分一、直流电机原理1. 直流电动机的工作原理:如何从几何中线附近的摆动转变为连续转动?2. 直流发电机的工作原理:如何把发出的交流电转变为直流电?(机械整流子)3. 直流电机的结构:转子的铁心是不是空心的?4. 转子铁心的制作工艺,为什么采用如此复杂的工艺?定子铁心为何不采用该工艺?5. 转子绕组为什么称为电枢?6. 换向器与电刷的配合作用?“交变直流;直流变交流。
”的配合作用?7. 直流电机结构上的最大缺陷在何处?8. 额定参数P N U N I N 在电动机与发电机中的不同含义?9. 单叠转子绕组的特点:a=p ,低压高流10. 单波转子绕组的特点:a=1,高压低流11. 电刷合理放置的主要目的是什么?12. 元件的第一节距为什么接近一个或等于一个极距?13. 直流电机的转子绕组各元件闭合绕制成一个闭环电路,电流是如何进出的?14. 感应电动势只存在于发电机吗?如何实现电气平衡。
15. 电磁转矩只存在于电动机吗?如何实现机械平衡。
16. 直流电机的四种励磁方式?17. 直流电机的空载磁场及其饱和特性。
18. 电枢反应与其三大影响。
19. 为什么说:电刷是电枢表面各元件边中电流的分界线?20. 直流电机感应电动势与电磁转矩的计算公式。
21. 直流电动机与发电机的稳态平衡方程。
22. 并励电动机的能量流程图。
23. 直流发电机的能量流程图。
24. 从机械与电气两方面计算直流电机电磁功率与电磁转矩的公式25. 转速特性。
(四种励磁方式下)26. 电气过渡过程中机械转速不能突变的概念。
27. 机械过渡过程结束后有,)tan (,t cons I I T T an a Z =Φ==28. 例题:例2-1,二、变压器1.变压器的的电隔离特性。
电—磁—电(交流电才可以)2.变压器磁路具有封闭性。
而电机磁路不具有。
3.额定容量、额定电压(线量)、额定电流(线量)、f4.空载与负载运行的最大区别(I 2=?)。
第一张 绪论(总体上侧重于定义和概念部分)1. 电机、电力拖动的定义。
2. 电机分类(电动机、发电机、变压器和控制电机)。
3. 右手螺旋,左手定则和右手定则的使用4. 安培环路定律的公式和含义(磁压降,磁势,安匝)5. 铁磁材料的三种特性(非线性,饱和特性,磁滞特性)。
6. 按照磁滞回线的形状不同,铁磁材料分为软磁和硬磁材料。
7. 感应电动势按照其产生原理不同分为运动电动势(切割电动势)和变压器电动势。
8. 铁芯损耗与交变频率的1.3次方,与磁通密度峰值的平方成正比。
注意,在铁磁材料中当磁场发生交变时才会存在铁芯损耗。
铁芯损耗分磁滞损耗和涡流损耗。
铁磁材料越厚,涡流损耗越大。
第二章 电力拖动系统动力学(运动方程,负载特性即负载的机械特性曲线,电力拖动系统稳定运行的条件)1. 两个运动方程公式(转动惯量J 与飞轮矩GD 2的关系:J=(GD 2)/(4g ),动转矩的概念)2. 三种典型的负载特性曲线(学会在n-T 坐标系中画出负载特性曲线)(反抗型和位能型恒转矩负载)3. 当给出电动机的机械特性曲线和负载特性曲线时,会判断其交点是否为稳定运行点。
4. 对于一个电力拖动系统,稳定运行的充要条件是T=T L ,且在该交点处满足L dT dT dn dn< 第三章 直流电机原理(直流电机结构,工作原理,空载和有负载时的气隙磁场波形,双层单叠绕组,电动势和电磁转矩公式,电动机和发电机的电压方程和电路图,电动机的机械特性和工作特性,换向)1. 直流电机结构(定子:定子磁极、励磁绕组和电刷,转子:电枢铁芯,电枢绕组和换向器,转轴)2. 能够阐述直流电动机和发电机的工作原理对于直流电动机:当电枢绕组通过电刷接到直流电源时,会产生电枢电流。
Æ根据电磁力定律电枢绕组中的每个元件边产生电磁转矩,方向根据左手定则判断。
Æ在该电磁转矩作用下,根据运动方程,转子带机械负载旋转,旋转方向与电磁转矩方向相同。
--第二章一、负载的转矩特性:负载的转矩特性是指生产机械工作机构的负载转矩与转速之间的关系即: n=f(T L)___ 恒转矩负载特性恒转矩负载是指负载转矩为常数,其大小与转速 n 无关 , 恒转矩负载分反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载。
反抗性恒转矩负载特性 :恒值负载转矩 Tf 总是与转速 nf 的方向相反,即作用方向是阻碍运动的方向。
当正转时 nf为正, T f 与 nf 方向相反,应为正,即在第一象限 , 当反转时 n 为负, T 与 n 方向相反,应为负,即在第三象限;当转速 n =0 时外f f f f特点 :T的方向无f 的方向与 nf 加转矩不足以使系统运动。
位能性恒转矩负载特性具有固定不变的方向。
例如:起重机的提升机构,不论是提升重物还是关。
T f下放重物,重力的作用总是方向朝下的,即重力产生的负载转矩方向固定。
当 >0,是帮助运动的拖 ; 当 n <0 时,T n >0 时, T >0,是阻碍运动的制动性转矩 f f f f 动性转矩。
故转矩特性在第一和第四象限。
恒功率负载转矩特性特点:当转速 n 变化时,负载功率基本不变。
电力拖动系统的稳定运行的必要条件:动转矩为零,即 T=T不变,nL第三章直流电机的用途:把机械能转变为直流电能的电机为直流发电机;把直流电能直流发电机用来作为直流电动机和交流发电机的励磁直转变为机械能的电机是直流发电机。
电刷接直流电源;直流电源通过线圈不由原动机拖动;流电源。
直流电动机的工作原理:静止的电刷与随电枢转动的换向器的滑动接触把直流电源直流发电机的工作转换成电枢中的交流电,保证电枢转矩的方向不变,电枢保持逆时针旋转。
代替交流发电机的两个滑环,电刷接触的换向片用两个相对放置的导电片 : ( 换向片 ) 原理极一侧的电刷 +),S N始终是相同一侧的线圈边,所以极一侧的电刷得到的电压始终是(。
- 得到的电压始终是()直流电机的可逆性:一台直流电机原则上既可以作为电动机运行,也可以作为发电机运行,只是外界条件不同而已。
电机拖动知识点总结电机拖动是电机作为驱动源,通过与被驱动设备的联接和控制,实现对被驱动设备的运动控制和传动。
电机拖动技术包括电机的选择、控制、传动系统设计等方面的知识。
本文将对电机拖动的相关知识进行总结,包括电机种类、选择原则、控制方法、传动系统设计等内容,以期帮助读者全面了解电机拖动技术。
一、电机种类根据电机工作原理和结构特点,电机可以分为直流电机和交流电机两大类。
1.直流电机:直流电机是利用电流的方向不变而大小可调来产生磁场的性质,使电机的旋转方向、转速、转矩等参数都可以很方便地通过改变电流来实现。
直流电机的种类繁多,包括有刷直流电机、无刷直流电机等。
2.交流电机:交流电机是利用交流电产生的磁场来驱动电机转动,按照不同的工作原理,交流电机可以分为异步电动机、同步电动机、感应电动机等几种类型。
以上两类电机各有其特点和适用范围,选择合适的电机种类需要根据具体的使用需求和工程要求来衡量。
二、电机选择原则在电机拖动系统设计中,选择合适的电机对系统的性能和运行效果起着至关重要的作用,因此需要遵循一定的选择原则。
1.需要根据所驱动机械的工作要求确定电机的功率和转速,然后再根据电机的转矩特性确定所需的电机型号。
2.考虑电机的动态响应特性,根据所驱动机械的运动特性和控制要求来选择合适的电机型号,以确保系统的动态性能满足需求。
3.考虑电机的工作环境和使用条件,选择具有较高防护等级和适应性的电机,以保证其在各种恶劣环境下的可靠性和稳定性。
4.根据电机所需的控制方式和驱动方式,选择相应的电机驱动控制器和传感器等辅助设备,使电机与控制系统能够有效地协同工作。
电机的选择不仅仅是根据其工作参数和性能来确定,还需要考虑到实际的使用环境和工程要求,以保证电机能够在拖动系统中发挥最佳的性能和效果。
三、电机控制方法电机的控制方法是电机拖动系统中的关键技术之一,不同的控制方法可以实现对电机速度、转速、转矩等参数的有效控制,从而实现对被驱动设备的精确、稳定的运动控制。
1.直流电机的励磁方式:(他励直流电机)(并励直流电机)(串励直流点机)(复励直流电机)2.电枢反应:磁动势对主磁极气隙磁场的影响3.电刷放在几何中性线上的电枢反应影响:(1)气隙磁场发生畸变,半个磁极下的磁场增加,半个磁极下磁场削弱,物理中性线偏移几何中性线,对于直流发电机是顺转向偏移,对于电动机是逆转向偏移。
(2)当磁路饱和时,每极总磁通量减少,具有去磁作用。
4.电枢绕组的感应电动势:=PN/60a(每条之路总导体数为:N/2a Z=N)电机的电磁转矩:,为直流电机转矩常数。
/=9.555.电压平衡方程:电动机稳态时:,,转矩平衡方程:,功率平衡方程:6.直流电动机的工作特性:7.他励直流电动机的机械特性:,,8.电枢回路串接电阻的人为特性:等于(M=T)9.电力拖动系统的运动方程:,。
判断其运行状态:10.各类生产机械的负载转矩特性:反抗性恒转矩负载特性,位能性恒转矩负载特性11.电力拖动系统稳定运行的条件:T=T L且dT/dn<dT L/dn(1)对恒转矩负载:则dT/dn<0即电动机的机械曲线有略向下倾斜的特性。
(2)稳定隐匿性条件对交直流同样适用12.他励直流电动机启动的一般要求是:起动转矩T st>(1.5-2.0)T L,I st<2I N,起动电流为:I st=U N/R a,因此限制起动电流的方式有两种:(降低电源电压U a)(增加电枢回路的总电阻R)13.他励直流电动机的调速方法:(电枢回路串电阻调速)(降低电源电压调速)(减弱磁通调速)14.三相异步电动机的结构:定子(铁心,定子绕组,机座),转子(铁心,转子绕组,转轴),气隙。
15.异步电动机的分类:单项和三项(定子相数不同);鼠笼式和绕线式(转子结构不同);开启式,封闭式和防暴式(防护方式不同);微型小型中型大型(容量不同)。
16.异步电动机额定值:额定功率P N=3U N I NCOSϕNηN17.三相异步电动机的基本工作原理:n1=60f/p,s=(n1-n)/n118.异步电动机的等效电路:19.三项异步电动机功率方程式:P em=P1-p fe-p cul,PΩ=P em-p cu2,P2=PΩ-p mec-p ad20.三相异步电动机的机械特性: 6.1节和 6.2节重点,看书!!!!!(固有机械特性)当r2增大时,s m增大,T m不变,n0=60f/p不变21.三相异步电动机的调速:22.三相异步电动机的制动状态:反接制动,回馈制动,能耗制动,倒拉反接制动23.三相异步电动机机械状态小结:P266。
电机及拖动基础知识要点复习一、电机的工作原理和分类:1.电机的工作原理:电机是将电能转换为机械能的装置,它的工作原理基于电磁感应和电磁力的作用。
2.电机的分类:根据电源的类型可分为直流电机和交流电机;根据工作原理可分为感应电动机、同步电动机和直流电动机;根据工作方式可分为单相电机和三相电机。
二、电机的结构和性能参数:1.电机的结构:电机主要包括定子、转子、端盖、轴和轴承等零部件,其中定子是固定的,转子是旋转的。
2.电机的性能参数:电机的主要性能参数有额定功率、额定电压、额定电流、额定转速和功率因数等,这些参数对电机的选型和运行具有重要意义。
三、电机的运行和控制方式:1.电机的运行方式:电机的运行方式可分为直接启动、正反转、调速和制动等,不同的运行方式适用于不同的工作场合。
2.电机的控制方式:电机的控制方式可分为手动控制和自动控制,其中自动控制常用的方法有PLC控制、变频器控制和电脑控制等。
四、拖动系统的组成和工作原理:1.拖动系统的组成:拖动系统主要由电机、传动装置和负载组成,其中电机提供动力,传动装置将电机的转动传递给负载。
2.拖动系统的工作原理:拖动系统的工作原理基于动力学和传动学的原理,电机通过传动装置将能量传递给负载,实现对负载的控制和操作。
五、拖动系统的应用领域:1.工业领域:拖动系统在工业生产中广泛应用,如机床、输送设备、起重设备等,它们能够提高生产效率和产品质量。
2.交通领域:拖动系统在交通运输中的应用主要包括电动汽车、电动车辆、电梯、自动扶梯和升降机等。
3.家居领域:拖动系统在家居生活中的应用主要包括家电、空调、洗衣机、电饭煲和电动窗帘等。
通过以上要点的复习,可以加深对电机及拖动基础知识的理解和掌握。
此外,还可以结合电机及拖动的实际应用案例进行学习,提高对相关概念和原理的理解能力。
考点总结第四章e T L T —生产机械的阻转矩 n —转速(r/min)】第五章一、直流电机的励磁方式:III f I I f1图5-15直流电机的励磁方式a) 他励式 b) 并励式 b) 串励式 b) 复励式a)b)c)d)按励磁绕组的供电方式不同,直流电机分4种:○1他励直流电机 ○2并励直流电机 ○3串励直流电机 ○4复励直流电机 二、基础公式 1. 额定功率N PN P (N T 为额定输出转矩,N n 为额定转速) 直流发电机中,N P 是指输出的电功率的额定值:N N N I U P ⋅=2. 电枢电动势a E直流电机的电动势:n C E e a ⋅Φ⋅=(单位 V ) e C 为电动势常数aZn C P e 60⋅=(P n —磁极对数,Z —电枢总有效边数,a —支路对数)3. 电磁转矩e T直流电机的电磁转矩:a T e I C T ⋅Φ⋅= (单位m N ⋅) T C 为转矩常数aZn C P T ⋅⋅=π2 (P n —磁极对数,Z —电枢总有效边数,a —支路对数)4. 常数关系式由于55.9260≈=πe T C C 故 e T C C ⋅=55.9三、直流电机(一) 分类:直流电动机和直流发电机。
直流电动机:直流电能→→机械能 直流发电机:机械能→→直流电能(二) 直流电动机(考点:他励直流电动机【如下图】)I 图5-18直流电动机物理量的正方向与等效电路a) 物理量的参考正方向 b) 等效电路a)b)1. 电压方程:励磁回路:f f f I R U =电枢回路:a a a a I R E U += (特点:a a E U >) (a R ——包括电枢绕组和电刷压降的等效电阻 a E ——直流电机感应电动势)其中 ΦnC E e a =2. 转矩方程:0L e T T T +=3. 功率方程:○1输入电功率→电磁功率 输入电功率1P =励磁回路输入电功率f P +电枢回路输入电功率a P(注意:一般题目没有给出励磁信息,那么输入电功率=电枢回路输入电功率)电枢回路输入电功率a P =电磁功率em P +铜耗功率Cua p ∆ 励磁回路输入的电功率:2f f f f f I R I U P ==电枢回路输入的电功率:()Cua em 2a a a a a a a a a a a p P I R I E I I R E I U P ∆+=+=+== (2a a Cua I R p =∆——电枢回路的铜耗 a a em I E P =——电机的电磁功率)且有ωωωe a p a p a p a a π2π2606060T ΦI aZn ΦI a Z n ΦnI Z n I E ==⋅== 即ωe a a T I E =(原本基础公式为a e ΦI C T T =)而由上式可得电动机电磁转矩的另一种计算公式:n Pn P P T em em eme 55.960π2===ω 故n PT em e 55.9=(em P 的取值单位为w 才适用)nP T eme 9550=(em P 的取值单位为kW 才适用) ○2电磁功率→输出机械功率 电磁功率=机械功率=机械空载功率(损耗)+机械负载功率(输出功率)由于0L e T T T +=和ωe T P em = 故 ωωωL 0e T T T += L 0em P p P +∆=L P ——电机的机械负载功率0p ∆——电机的空载损耗,包括机械摩擦损耗m p ∆和铁心损耗Fe p ∆○3输入电功率1P →输出机械功率2P 电功率电磁功率机械功率P 1P em P 2p Cua p Fe p mec p CufCufp ∆Cuap ∆Fep ∆mp ∆图5-19直流电动机的功率图p P P p p p p P p p P P P ∑∆+=+∆+∆+∆+∆=+∆+∆=+=22add m Fe Cu em Cua Cuf a f 1式中2P ——电动机的输出功率,有P2=PL ;add p ∆——电动机的附加损耗,是未被包括在铜耗、铁耗和机械损耗之内的其他损耗; p ∑∆——电动机的总损耗,并有add 02a a 2f f add m Fe Cua Cuf p p I R I R p p p p p p ∆+∆++=∆+∆+∆+∆+∆=∑∆故电动机的效率为:p P pP P ∑∆+∑∆-==2121η4. 工作特性:5. 如何避免造成“飞车”? 答:直流电动机在使用时一定要保证励磁回路连接可靠,绝不能断开。
原因:一旦励磁电流 If = 0,则电机主磁通将迅速下降至剩磁磁通,若此时电动机负载较轻,电动机的转速将迅速上升,造成“飞车”;若电动机的负载为重载,则电动机的电磁转矩将小于负载转矩,使电机转速减小,但电枢电流将飞速增大,超过电动机允许的最大电流值,引起电枢绕组因大电流过热而烧毁。
因此,在闭合电动机电枢电路前应先闭合励磁电路,保证电动机可靠运行。
(三) 直流发电机(考点:他励直流发电机【如下图】)I 原动机图5-21直流发电机物理量的正方向与等效电路a) 物理量的参考正方向 b) 等效电路a)b)1.电压方程:a a a a I R U E += (特点:a a E U <) 式中ΦnC E e a =2.转矩方程:0e m T TT +=3.功率方程:○1输入机械功率→电磁功率 输入机械功率m P (原动机)=电磁功率em P+克服空载功率0p ∆ 0em 0e m m 1)(p P T T T P P ∆+=+===ωω ○2电磁功率→输出电功率 电磁功率em P =输出电功率2P +铜耗功率Cua p ∆ Cua 22a a a a a em p P I R UI I E P ∆+=+==○3输入机械功率1P →输出电功率2P 机械功率电磁功率电功率P 1图5-23直流发电机的功率图e p p p P p P P F m Cua 20em 1∆+∆+∆+=∆+=式中p ∑∆——add Cua Fe m p p p p p ∆+∆+∆+∆=∑∆四、考题解答1.某他励直流电动机的额定数据为N P =17kW, N U =220V, N n =1500r/min ,N η=83%。
计算额定电枢电流N I 、额定电磁转矩和额定负载时的输入电功率。
分析:电机的额定功率指的是输出功率,电动机的额定功率N P 指的是机械功率(没有空载损耗=电磁功率)(发电机的额定功率N P 指的是电功率)解:(1) 额定电枢电流N I =A 93.10=22083.010173N A U P N N ⨯⨯=⋅η(2) 额定电磁转矩)()(m N m N n P n P P T N ⋅=⋅⨯⨯====23.1081500101755.955.960π23N N NeNω(3) 额定负载时输入电功率 法一:kW W I U P N 48.202048210.93220N 1==⨯=⋅=法二:kW W P P N N48.2083.0101731=⨯==η 2.有一他励直流发电机的额定数据为:N P =46kW ,N U =230V, N n =1000r/min ,a R =0.1Ω,已知0p ∆=1kW ,add p ∆=0.01N P ,求额定负载下1P 、em P 和N η。
分析:电机的额定功率指的是输出功率,发电机的额定功率N P 指的是电功率;解:kW P p N 46.001.0add ==∆A A U P I N N 20023010463N =⨯==kW W R I p a 440002N Cua ===∆kW p p p p 46.5446.01Cua add 0=++=∆+∆+∆=∑∆(1) 额定负载下输入功率kW kW p P P N 46.51)46.546(1=+=∑∆+=(2) 额定负载下电磁功率kW kW p P P N 50)446(Cua em =+=∆+=(3) 额定负载下发电机效率法一: %39.89%10046.51461N =⨯==P P N η 法二:%39.89%61.101%10046.54646.511N =-=⨯+-=∑∆+∑∆-=p P p N η_ +U aR f图6-1他励电动机接线图第六章一、他励直流电动机的机械特性: 1.机械特性的一般形式e0e2T e a e a T ee a e ae a a a )(T n T ΦC C RR ΦC U ΦC T ΦC R R ΦC U ΦC R R I U n β-=+-=+-=+-=式中n ——直流电机的理想空载转速,β——直流电机机械特性的斜率, 2.固有机械特性(特点:电枢电压、励磁电压均为额定值)图6-2 他励电动机固有机械特性○10=e T 时,NΦC U n n e a0==是理想空载转速,由a e ΦI C T T =可知,同时0=a I ,a N E U =。
○2固有机械特性硬:斜率2T e aNΦC C R =β较小,表示固有转速的变化小,所有固有机械特性比较硬。
○3电动机起动时n=0,由n C E e a ⋅Φ⋅=,感应电动势0=a E ,这时电枢电流为起动电流st aNa I R U I ==;电磁转矩为启动转矩 st N st a N e I ΦC T I ΦC T T T ===;又因为电枢电阻a R 很小,在额定电压的作用下, 起动电流将非常大,远远超过电动机所允许的最大电流, 会烧坏换向器,因此直流电机一般不允许全电压直接起动。
○4若转矩0,<>n T T st e ,特性曲线在第四象限;若0,0><n T e ,则特性曲线在第二象限,电磁转矩与转速方向相反,形成制动转矩,电机处于发电状态。
3.人为机械特性n U <U U U U =0-U n 0n O-n 0T 图6-3 改变电枢电压的人为的机械特性R 1<R 2n n 0 O T eR aR a +R 1R a +R 2固有人为图6-5 改变电枢电阻的人为机械 Φ1ΦNnn 01n 0O T e图6-4 改变磁通的人为机械特性e 2T e e T ΦC C R R ΦC Un a +-=○1改变电枢电压U ○2减小每极气隙磁通Φ ○3电枢回路串接电阻R(注意:减小U 或串接R 都使得n 减小,而减小Φ却使得n 增加)二、他励直流电动机的起动方式(2种) ○1电枢回路串电阻起动 ○2降压起动R R R + _ UKM1 KM2 KM3MA BC DB’ C ’ D’ E T TT OTn 0nR R +R R +R +R R +R +R +R +_U图6-6 他励直流电动机串电阻起动a) 原理图 b) 机械特性a)b)UIUPE +_+_UMRPU+UAOTnT TT 图6-7 他励直流电动机降压起动a) 电力电子可控整流供电系统 b) 降压起动的机械特性a)b)U U U U U U U U <<<U三、他励直流电动机的调速1.静差率:是指在同一条机械特性上,从理想空载到额定负载时的转速降与理想空载转速之比。