电机与拖动基础考点总结讲诉.docx

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电机与拖动基础考点总结讲诉

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：

且

【

—电动机的电磁转矩

—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：

按励磁绕组的供电方式不同，直流电机分4种：

他励直流电机并励直流电机串励直流电机复励直流电机

二、基础公式

1.额定功率

直流电动机中，

是指输出的机械功率的额定值：

（

为额定输出转矩，

为额定转速）

直流发电机中，

是指输出的电功率的额定值：

2.电枢电动势

直流电机的电动势：

（单位

）

为电动势常数

（

—磁极对数，Z—电枢总有效边数，a—支路对数）

3.电磁转矩

直流电机的电磁转矩：

（单位

）

为转矩常数

（

—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

故

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】）

1.电压方程：

励磁回路：

电枢回路：

（特点：

）

（

——包括电枢绕组和电刷压降的等效电阻

——直流电机感应电动势）

其中

2.转矩方程：

3.功率方程：

输入电功率

电磁功率

输入电功率

=励磁回路输入电功率

+电枢回路输入电功率

（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

=电磁功率

+铜耗功率

励磁回路输入的电功率：

电枢回路输入的电功率：

（

——电枢回路的铜耗

——电机的电磁功率）

且有

即

（原本基础公式为

）

而由上式可得电动机电磁转矩的另一种计算公式：

故

（

的取值单位为w才适用）

（

的取值单位为kW才适用）

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

和

故

——电机的机械负载功率

——电机的空载损耗，包括机械摩擦损耗

和铁心损耗

输入电功率

输出机械功率

式中

——电动机的输出功率，有P2=PL；

——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；

——电动机的总损耗，并有

故电动机的效率为：

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。

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】）

1．电压方程：

（特点：

）式中

2．转矩方程：

3．功率方程：

输入机械功率

电磁功率

输入机械功率

（原动机）=电磁功率

+克服空载功率

电磁功率

输出电功率

电磁功率

=输出电功率

+铜耗功率

输入机械功率

输出电功率

直流发电机的效率

式中

——直流发电机的总损耗，

四、考题解答

1．某他励直流电动机的额定数据为

=17kW,

=220V,

=1500r/min，

=83%。

计算额定电枢电流

、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

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

指的是电功率）

解：

（1）额定电枢电流

=

（2）额定电磁转矩

（3）额定负载时输入电功率

法一：

法二：

2．有一他励直流发电机的额定数据为：

=46kW，

=230V,

=1000r/min，

=0.1

，已知

=1kW，

=0.01

，求额定负载下

、

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

指的是电功率；

解：

（1）额定负载下输入功率

（2）额定负载下电磁功率

（3）额定负载下发电机效率

法一:

法二：

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

式中

——直流电机的理想空载转速，

；

——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）

时，

是理想空载转速，由

可知，同时

，

。

固有机械特性硬：

斜率

较小，表示固有转速的变化小，所有固有机械特性比较硬。

电动机起动时n=0，由

，感应电动势

，这时电枢电流为起动电流

；电磁转矩为启动转矩

；又因为电枢电阻

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。

若转矩

，特性曲线在第四象限；若

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

改变电枢电压U减小每极气隙磁通

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

却使得n增加）

二、他励直流电动机的起动方式（2种）

电枢回路串电阻起动降压起动

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：

静差率s值与机械特性的硬度及理想空载转速

有关。

当理想空载转速

一定时，机械特性越硬，额定速降

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）

串电阻调速

特点：

1）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。

）

调电压调速

（整流装置输出电压

；整流装置内阻

）

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。

）弱磁调速

特点：

1）由于励磁电流If<

（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

恒转矩调速方式：

在整个调速过程中保持电动机电磁转矩

不变；

恒功率调速方式：

在整个调速过程中保持电动机电磁功率

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）

相关例题：

一台他励直流电动机额定数据为：

=100kW，

=220V，

=517A，

=1200r/min，电枢回路电阻

=0.044Ω。

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

=0.206Ω时的转速、电压U=50V时的转速和磁通Φ=75%

时的转速。

解：

（1）固有机械特性方程式常数

（2）电枢电势和电磁转矩电枢电势为：

电磁转矩为：

（3）额定输出转矩和空载转矩输出转矩为：

空载转矩为：

（4）求理想空载转速和实际空载转速理想空载转速为：

实际空载转速为：

（5）电枢回路外串电阻

=0.206Ω时的转速

电压U=50V时的转速

磁通Φ=75%

时的转速

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，

与n同方向时为电动运行状态，

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：

电枢反接（用于反抗性负载）倒位反接（用于位能负载）3、回馈制动：

正向回馈制动反向回馈制动

（着重图形，计算不做要求）

图知：

1、与负载

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Y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）

2．三相变压器联结组的判断（考点：

Yy0和Yd11）

（注意：

两个皆为同名端同时作为首端，即A和a作为首端）

（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Yyn0、Yd11、YNd11、YNy0和Yy0等5种标准联结线。

其中的Yyn0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

二、异步电动机的转差率

（

—同步转速；n—转子转速）

补充公式

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

输入电功率

电磁功率（s为转差率）

电源输入的功率

定子铜耗

定子铁耗

（转子铁耗很小，忽略不计）

电磁功率

输出机械功率（s为转差率）

转子铜耗

重点：

五、异步电动机的电磁转矩

（

—旋转磁场的同步角速度）

即

（

—输出转矩；

—空载转矩，

【

称空载损耗】）

第十章

一、同步电动机的功率因数

1、当改变同步电动