电机拖动必考点总结.docx
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电机拖动必考点总结
考点总结
第四章
一、电力拖动系统稳定运行的充分必要条件是:
TeTl0且dTedTL0
dndn
n—转速(r/min)]
【Te—电动机的电磁转矩Tl—生产机械的阻转矩
第五章
一、直流电机的励磁方式:
b)
If
a)
+
M
Ia
c)
Ifl
d)
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
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Pn直流电动机中,Pn是指输出的机械功率的额定值:
PnTnTn_出(Tn为额定输出转矩,n”为额定转速)
60
直流发电机中,Pn是指输出的电功率的额定值:
PnUn1n
2.电枢电动势Ea
直流电机的电动势:
|EaCen(单位V)Ce为电动势常数
Ce仏Z(np—磁极对数,Z—电枢总有效边数,a—支路对数)60a
Ctn^-Z(nP—磁极对数,Z—电枢总有效边数,a—支路对数)
2a
4.常数关系式
Ct60由于戸9.55故Ct9.55Ce
Ce2
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】)
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
1.电压方程:
励磁回路:
UfRflf
电枢回路:
UaEaRaia(特点:
UaEa)
(Ra――包括电枢绕组和电刷压降的等效电阻Ea――直流电机感应电动势)其中RCe①n
2.转矩方程:
TeTlTo
3.功率方程:
①输入电功率电磁功率
输入电功率P1二励磁回路输入电功率Pf+电枢回路输入电功率Pa
(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Pa二电磁功率Pm+铜耗功率Pcua
励磁回路输入的电功率:
PfUflfRflf
电枢回路输入的电功率:
PaUalaEaRaialaEaJRa1aPemPCua
(Pcua
Ralf
-电枢回路的铜耗
RmEala
电机的电磁功率)
且有Eala
npZ
-①nla
n-Z60
-①I
n-Z
C①ITe
即EalaTe
60
60a2n
2?
ia
(原本基础公式为TeCt①I)
而由上式可得电动机电磁转矩的另一种计算公式:
TePem2nn955弘
2jnn
"60
故Te9.55Pem(Pm的取值单位为w才适用)
n
Te9550Pem(Pem的取值单位为kW才适用)
n
2电磁功率输出机械功率
电磁功率二机械功率二机械空载功率(损耗)+机械负载功率(输出功率)
由于TeTLT0和PemTe故|TeT0TL||PemPoPL
Pl――电机的机械负载功率
Po电机的空载损耗,包括机械摩擦损耗Pm和铁心损耗PFe
3输入电功率R输出机械功率P2
电功率电磁功率机械功率
图5-19直流电动机的功率图
PPfPaPcufPcuaPemPcupFepmPaddP2^2P
式中P2――电动机的输出功率,有P2=PL;
Padd――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
ppCufpCua
故电动机的效率为:
pFepmpaddRfIfRaIap0
P2
P
P
P2P
padd
4.工作特性:
出漩电动机的匸作对怦
7
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】)
②电磁功率输出电功率
EalaUIaRa^巳
②输入机械功率R输出电功率P2
机械功率电磁功率电功率
Pm
''PFe
图5-23直流发电机的功率图
直流发电机的效率P21——P
PlP2P
式中P――直流发电机的总损耗,PPmPFePcuaPadd
四、考题解答
1.某他励直流电动机的额定数据为PN=17kW,Un=220V,nN=1500r/min,N=83%计算
额定电枢电流In、额定电磁转矩和额定负载时的输入电功率。
Pn指的是机械功率(没有空载
分析:
电机的额定功率指的是输出功率,电动机的额定功率
损耗=电磁功率)(发电机的额定功率PN指的是电功率)
2.有一他励直流发电机的额定数据为:
PN=46kWUn=230V,nN=1000r/min,Ra=0.1,
已知P0=1kWPadd=0.01Pn,求额定负载下R、Rm和
分析:
电机的额定功率指的是输出功率,发电机的额定功率PN指的是电功率;
解:
Padd0.01Pn0.46kW
IPn
INUn
46103A200A
230
2
PCuaInRa4000W4kW
PP0Padd
pCua1
0.46
45.46kW
(1)
额定负载下输入功率
P
Pn
P
(465.46)kW
51.46kW
⑵
额定负载下电磁功率
Rm
Pn
Pcua(464)kW
50kW
⑶
额定负载下发电机效率
PN
法一:
N
46
100%
89.39%
NP
51.46
法二:
N1'
P
1-
5.46100%
110.61%89.39%
Pn
P
465.46
图6-2他励电动机固有机械特性
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TeTst,n0,特性曲线在第四象限;若Te0,n0,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
、他励直流电动机的起动方式(2种)
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。
用百分比表示为:
s100%100%
n°n°
静差率S值与机械特性的硬度及理想空载转速n。
有关。
当理想空
载转速n°—定时,机械特性越硬,额定速降nN越小,则静差率越小。
2.他励直流电动机的调速方法(根据3种改变n的人为机械特性)
特点:
i)实现简单,操作方便;
2)低速时机械特性变软,静差率增大,相对稳定性变差;
3)只能在基速以下调速,因而调速范围较小,一般D<2;
4)由于电阻是分级切除的,所以只能实现有级调速,平滑性差;
5)由于串接电阻上要消耗电功率,因而经济性较差,而且转速越低,能耗越大。
(电枢串电阻调速的方法多用于对调速性能要求不高的场合,如过去的起重机、电车等,现在已不多见
②调电压调速
RaRec-p
2Te
CeCT①2
(整流装置输岀电压UdO;整流装置内阻Rrec)
特点:
1)由于调压电源可连续平滑调节,所以拖动系统可实现无级调速;
2)调速前后机械特性硬度不变,因而相对稳定性较好;
3)在基速以下调速,调速范围较宽,D可
达10~20;
4)调速过程中能量损耗较少,因此调速经济性较好;
5)需要一套可控的直流电源。
(调压调速多用在对调速性能要求较高的生产机械上,如机床、轧钢机、造纸机等。
特点:
1)由于励磁电流If< 2)可连续调节电阻值,以实现无级调速; 3)在基速以上调速,由于受电机机械强度和换向火花的限制,转速不能太高,一般约为(1.2~1.5)nN,特殊设计的弱磁调速电动机,最高转速为(3~4)nN,因而调速范围窄。 (弱磁调速的调速范围小,所以很少单独使用,一般都与调压调速配合,以获得很宽范围的、高效、平滑而又经济的调速。 ) 3.调速方式 ①恒转矩调速方式: 在整个调速过程中保持电动机电磁转矩Te不变; 图6-11调压调速时的机械特性 Udo Ce①N ②恒功率调速方式: 在整个调速过程中保持电动机电磁功率Pem不变 (注意: 一般弱磁调速适用于恒功率调速,其余两个适用于恒转矩调速) nN=1200r/min,电枢回路电阻Ra=0.044Q。 求: 1)固有机械特性方程式; 2)额定负载时的电枢电势和额定电磁转矩; 3)额定输出转矩和空载转矩; 4)理想空载转速和实际空载转速; 5)电机额定运行,分别求电枢回路外串电阻Ra=0.206Q时的转速、电压U=50V 时的转速和磁通①=75%N时的转速。 解: (1)固有机械特性方程式 (2)电枢电势和电磁转矩 0.1641200196.8(V) Ia9.550.164517809.7(Nm) 四、他励直流电动机的四象限运行 可见,电动机运行状态分成两大类,Te与n同方向时为电动运行状态, Te与n反方向时为制动运行状态。 (注意: 1.电动状态机械特性分布在一【正向电动运行】、三【反向电动运行】象限;2.制动状态机械特性分布在二、四象限;) 制动方法: 机械制动+电气制动电气制动方法: 1、能耗制动;2、反接制动: ①电枢反接(用于反抗性负载)②倒位反接(用于位能负载) 3、回馈制动: 。 1正向回馈制动O2反向回馈制动 (着重图形,计算不做要求) 图知: 1、与负载Tl有交点称为运行,没有交点则称为过程; 2、电动运行状态分布在一【正向电动运行】、三【反向电动运行】象限; 3、能耗制动分布在二、四象限,且过原点。 4、反接制动过二、三、四(电枢反接)象限或者一、四(倒位反接)象限(但是制动只分布在二、四象限! ) 5、回馈制动过一、二(正向回馈制动)象限或三、四(反向回馈制动)象限。 (但是制动只分布在二、四象限! ) 第七章 一、三相变压器的电路系统联结组 1三相变压器绕组的联结法(2种) 1)星形: 绕组末端XYZ联结一起,首端ABC引出 (用字母丫或y表示,如果有中线N引出则用YN或yn表示) 2)三角形: 各项绕组首末相连(规定A—X—C—Z—B—Y—A联结)(用字母D或d表示) E5-1M三相变圧器绕组的联结 时无中锻的星幣哦结h)仃中线的星形联誥巧二卅陋联结 2.三相变压器联结组的判断(考点: Yy0和Yd11) A和a作为首端) 圈1Y.vO麻鮎釦 (注意: 两个皆为同名端同时作为首端,即 (注意: 大写为高压侧绕组,小写为低压侧绕组) (注意: 数字填涂看高压绕组EAB和Eab相差多少,逆时针为转向,看Eab到EAB滞后的度数,30度1个点,图2就是滞后330度即11点) 一般采用YynO、Yd11、YNd11、YNy0和Yy0等5种标准联结线。 其中的YynO联结组是在低压侧引出中性点,便于220V电器用户使用;YNd11主要是供高压输电使用。 例如: Dyn表示高压绕组是三角形联结线;低压绕组是星形联结线,并有中性点引出; YNyn表示高压绕组是星形联结,低压绕组也是星形联结,而且两个绕组都有中性点引出; 第九章 一、异步电动机的分类 1、按定子相数分: 单相异步电动机;三相异步电动机。 2、按转子结构分: 绕线式异步电动机;鼠笼式异步电动机,其中又包括单鼠笼 异步电动机、双鼠笼异步电动机、深槽式异步电动机 三、异步电机的运行方式 1、电动机运行方式 2、发电机运行方式 3、电磁制动运行方式 四、异步电动机的功率 电功率 电磁功率机械功率 P\ p^> —\\ \\\、7 Z也+人阳 Ari 图7-15异步电动机的功率流程图 1输入电功率电磁功率(s为转差率) 电源输入的功率P3Us5cosi 定子铜耗Pcus3I/Rs 定子铁耗PFe3lf2Rf(转子铁耗很小,忽略不计) PemP1PcuspFe 2电磁功率输出机械功率(s为转差率) 转子铜耗PcursPem Padd称空载损耗】) 即T2TeTo(T2—输出转矩;To—空载转矩,TeP0【P。 Pm 第十章 一、同步电动机的功率因数 耳cos(9=常数 图弘15同步电动机仅改变励磁电流时的相吐图 1、当改变同步电动机的励磁电流时,能够改变同步电动机的功率因数2、当改变励磁电流时,同步电动机功率因数变化的规律可以分为三种情况,即正常励磁状态、欠励状态和过励状态。 3、同步电动机拖动负载运行时,一般要过励,至少运行在正常励磁状态,不要让它运行在欠励状态。 第十一章 一、三相异步电动机固有机械特性(书P212固有特性曲线分析) 图*1三相片步电动机固有机械特性 重要的不清楚! 二、异步电动机起动性能分析(书P215性能分析) 比较重要的: (1)足够大的起动转矩。 起动电流倍数K=lst/In (2)不要太大的起动电流。 起动转矩倍数KT=Tst/Tn。 普通的异步电动机,如果不采取任何措施,而直接接入电网起动时,往往起动电流1st很大,而起动转矩Tst不足。 异步电动机在起动时存在以下两种矛盾: 1)起动电流大,而电网承受冲击电流的能力有限; 2)起动转矩小,而负载又要求有足够的转矩才能起动。 工作中是付出了很多,但我也清醒地认识到自己存在的 一些不足之处。 在学生工作方面,我与其他辅导员相比经验还显欠缺,与主要学生干部在工作方面的交流做的还不是很到位,同时在大型活动的组织方面,考虑还不够周全,学生活动的指导 工作也需要在自我不断学习的基础上进一步加强,并逐步提升自我对于理论的实际应用能力。 要及时认真地总结工作经验,探索规律,锐意改革,勇于创新,开拓进取,使自己的工作更上一 层楼!
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