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1、-第二章第二章 直流电机直流电机学习指导学习指导1直流电机的电枢绕组的连接规律2直流机的电枢反应3. 电枢绕组电动势及枢绕组电磁转矩的计算公式4直流发电机电压方程式、电磁功率及电磁转矩关系5直流发电的自励条件6直流电动机的电压方程、功率及转矩关系7并励、串励直流电动机的机械特性8直流电动机起调速的方法学习重点学习重点 1. 电枢绕组电动势及枢绕组电磁转矩的计算公式2直流发电机电压方程式、电磁功率及电磁转矩关系3直流电动机的电压方程、功率及转矩关系-4并直流电动机的机械特性5直流电动机起调速的方法学习难点学习难点1直流电机的电枢绕组的连接规律-第二节第二节 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组单
2、叠绕组有以下特点：1) 单叠绕组的并联支路数 2a 应等于电机的极数 2p；apap支路对数极对数2) 当元件几何形状对称时，电刷应放在主机中心线上，此时正、负电刷间感应电势最大，被电刷所短路元件感应电势为零；3) 电刷数等于极数；4) 电刷间引出的电势为每一支路电势，正、负电刷间引出的电流为各支路电流之和。-第三节第三节 直流电机的磁动势和磁场直流电机的磁动势和磁场为了弄清稳态运行时直流电机内部的电磁过程，必须了解空载和负载时电机内部的磁场，本节介绍直流电机的磁场。一、励磁方式一、励磁方式二、负载时的电枢磁动势二、负载时的电枢磁动势三、电枢反应三、电枢反应负载时电枢磁动势对主极磁场的影响称为
3、电枢反应。如果电枢磁动势有交轴和直轴分量，则电枢反应就相应的称为交轴电枢反应或直轴电枢反应。1.交轴电枢反应1）气隙磁场发生畸变，物理中性线偏移2）去磁作用2.直轴电枢反应-若电刷不在几何中性线上，除交轴电枢磁动势外，还有直轴电枢磁动势，若为发电机电刷顺电枢旋转方向移 角，直轴电枢反应是去磁的；若发电机电刷逆电枢旋转方向移 角，直轴电枢反应是增磁的。电动机情况与发电机正好相反。四、直流电动机的感应电动势和电磁转矩四、直流电动机的感应电动势和电磁转矩1.电枢绕组的感应电动势电枢绕组的感应电动势60aea eEC npZCa2.直流电机的电磁转矩直流电机的电磁转矩eTaTCI2a TpZCa-第四
4、节第四节 直流发电机的基本特性直流发电机的基本特性直流发电机在拖动系统中大都作为电源使用，目前直流发电机有被大功率可控硅整流电源取代的趋势，但有些系统中还要使用。一、直流发电机的基本方程式一、直流发电机的基本方程式基本方程式：1、电端口的电压平衡方程式 2、机械端口的转矩平衡方程式二、他励磁发电机的运行特性二、他励磁发电机的运行特性1 空载特性空载特性2 外特性外特性由电压方程可知 U 下降的原因为aaeaaaRInCRIEU-3、调节特性、调节特性4、效率特性、效率特性三、并励发电机的自励和运行特性三、并励发电机的自励和运行特性1、并励发电机的自励、并励发电机的自励（ （2）自励条件）自励条
5、件2、并励发电机的运行特性、并励发电机的运行特性与他励外特性比较，并励的外特性有三个特点：1）同一附载电流下，端电压较低。2）外特性有“拐弯”现象。3）稳定短路电流小-四、复励发电机的运行特性四、复励发电机的运行特性-第五节第五节 直流电动机的运行特性直流电动机的运行特性直流电动机是直流发电机的一种逆运行状态，将电能变为机械能，由于表征机械能的参数为转矩和转速。所以直流电动机稳定运行特性最主要的就是转矩转速特性即机械特性。再是工作特性。因直流电动机运行性能因励磁方式不同而有很大差异，下面分别加以研究。一、直流电动机的基本方程式一、直流电动机的基本方程式1 电压方程电压方程2 转矩方程转矩方程3
6、 电磁功率及功率方程电磁功率及功率方程-二、并励电动机的运行特性二、并励电动机的运行特性1、机械特性、机械特性(2-52)e aaaea TTUEI RCnRC),(2CRUUTCCR CUnfNe Teae三、串励电动机的运行特性三、串励电动机的运行特性1、机械特性（转矩、机械特性（转矩转速特性）转速特性）1()TS aS eSeC KnURRC KT-第六节第六节 直流电动机的启动、调速和制动直流电动机的启动、调速和制动一、直流电动机的启动一、直流电动机的启动1、直接启动、直接启动2、电枢回路串变阻器启动、电枢回路串变阻器启动、降压启动、降压启动二、直流电动机的调速二、直流电动机的调速、电
7、枢串电阻调速、电枢串电阻调速、调节电枢电压调速、调节电枢电压调速、弱磁调速、弱磁调速-本章习题：本章习题：一、填空1. 直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是_。答：交流的。2. 一台四极直流发电机采用单叠绕组，若取下一支或相邻的两支电刷，其电流和功率_，而电刷电压_。答：减小，不变。3. 直流电动机电刷放置的原则是_。答：空载时正、负电刷之间获得最大的电动势，这时被电刷短路的元件的电动势为零。4. 一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩，做额定运行时，如果将电源电压降低了 20，则稳定后电机的电流为_倍的额定电流（假设磁路不饱和） 。答：1.25 倍。5. 并励直流电动机，当电源反接时，其
8、中的方向_，转速方向_。aI答：反向，不变。-6. 直流电动机调速时，在励磁回路中增加调节电阻，可使转速_，而在电枢回路中增加调节电阻，可使转速_。答：升高，降低。7. 并励直流电动机改变转向的方法有_，_ 。答：将电枢绕组的两个接线端对调，将励磁绕组的两个接线端对调，但二者不能同时对调。8. 当保持并励直流电动机的负载转矩不变，在电枢回路中串入电阻后，则电机的转速将_。答：下降。9. 并励直流发电机的励磁回路电阻和转速同时增大一倍，则其空载电压_。答：不变。10.直流发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，直轴电枢反应是_；若为电动机，则直轴电枢反应是_。答：去磁的，增磁的。-第六章第六章 同
9、步电机同步电机学习指导学习指导学习目标与要求学习目标与要求熟练掌握三相同步发电机的正常运行原理和分析方法，对不正常运行有清晰的物理概念。（1）汽轮发电机和水轮发电机的基本结构，额定值。（2）同步发电机的运行原理。空载运行对称负载时的电枢反应隐极式同步发电机的负载运行凸极式同步发电机的负载运行（3）同步发电机的运行特性-空载特性和短路特性零动率因数负载特性外特性和调整特性同步电抗和短路比的物理概念和测定方法电压调整率和额定励磁电流的求法（4）同步发电机与大电网的并联运行与大电网并联运行的条件和方法。同步发电机的功角特性。并联运行时有功功率的调节和静态稳定的物理概念。并联运行时无功功率调节和“V”
10、形曲线。（5）同步电动机和同步调相机同步电动机的运行特点和起动方法同步调相机的原理，用途和特点。（6）同步发电机的不对称运行同步发电机负序电抗和零序电抗的物理概念及各相序等效电路。-运用对称分量法分析三相同步发电机不对称稳态运行。（7）同步发电机突然短路三相突然短路的瞬变过程瞬变电抗和超瞬变电抗及各时间常数的意义。学习重点学习重点 （1）同步发电机的运行原理。（2）同步发电机的运行特性（3）同步发电机与大电网的并联运行的条件和方法。（4) 同步发电机的功角特性。（5) 并联运行时有功功率的调节和无功功率调节学习难点学习难点（1）凸极式同步发电机的电枢反应。（2）利用同步发电机的运行特性确定电机
11、的参数（3）同步发电机负序电抗和零序电抗的物理概念及各相序等效电路。（4）同步发电机突然短路瞬变过程分析-（5）瞬变电抗和超瞬变电抗及各时间常数的意义。-第二节第二节 同步发电机的运行原理同步发电机的运行原理重点内容1.同步发电机电枢反应的概念2.隐极发电机负载运行分析及其相量图3.凸极发电机的负载运行分析及其相量图4.电枢反应电抗，同步电抗(直轴同步电机，交轴同步电机)的概念一、同步发电机的空载运行一、同步发电机的空载运行-二、对称负载时的电枢反应二、对称负载时的电枢反应3.电电枢反枢反应应的性的性质质。 。一、 和同相位( =0)I0E二、 滞后一锐角（ ）I0E090三、 超前90电角I
12、0E(90 ) 四、 超前锐角I0E( 900 ) 为 滞后的角度(内功率因数角)I0E三、电枢反应电抗和同步电抗的概念三、电枢反应电抗和同步电抗的概念1 隐极同步电机的电枢反应：隐极同步电机的电枢反应： -2、凸极同步电机：、凸极同步电机：直轴气隙小磁导大 交轴气隙大磁导小电枢磁动势作用在不同的位置，产生不同的效果双反应理论：双反应理论：磁动势 Fa 分解成沿直轴和交轴方向的两个分量，分别求它们的作用，最后将效果叠加。同样大小的电枢磁动势作用在d 轴和q轴上，所产生的电枢磁场 将有明显的差别-.addadaqdaqEjI XEjI X 四、隐极同步发电机的负载运行分析四、隐极同步发电机的负载
13、运行分析1.隐极发电机的电磁过程.0()aaaEUIrjIXX-图 6.14 隐极同步发电机的负载运行的相量图1sintgcosasI XU U22 0(cos )(sin)asEUUI X图 6.15 隐极发电机的等效电路-五、凸极同步发电机的负载运行分析五、凸极同步发电机的负载运行分析1.凸极发电机的电磁过程凸极发电机的电磁过程2.凸极同步发电机的电势方程式凸极同步发电机的电势方程式.0.()()dqadaqdqdqEUjIXXjIXXUjI XjI X3.凸极发电机的相量图的作法凸极发电机的相量图的作法1）利用方程式求出）利用方程式求出 ：QaqEUR IjI X 2）利用公式求出）利用
14、公式求出 ：-sinarctancosqaX IUR IU 图 6.16 凸极同步发电机的负载运行的相量图-第三节第三节 同步发电机的运行特性同步发电机的运行特性1.掌握同步发电机的主要特性曲线的实验求法及用途2.同步发电机稳态参数 Xd、Xq 的求法，及短路比的意义和求法。3.掌握应用磁动势电动势矢量图的方法确定隐极机的额定励磁电流和电压变化率(调整率) 一、同步发电机的运行特性一、同步发电机的运行特性（一）空载特性（一）空载特性（二）短路特性（二）短路特性（三）同步发电机的零功率因数负载特性（三）同步发电机的零功率因数负载特性1、零功率因数、零功率因数负载负载下的下的电电磁关系磁关系0sU
15、EIXEIX-（四）外特性：（四）外特性：（五）调整特性：（五）调整特性：-二、特性曲线在参数计算中的应用二、特性曲线在参数计算中的应用（一）由零功率因数和空载特性确定定子漏抗和电枢反应磁动势（一）由零功率因数和空载特性确定定子漏抗和电枢反应磁动势（二）保梯电抗（二）保梯电抗 Xp(Potier Reactance)-（三）短路比的概念（三）短路比的概念000000*()()1fNffKNN Cu NfkKNffkdiUUiiIUkkIiIIiiEkX短路比大短路比大，则同步电抗小，负载变化时发电机的电压变化就小，并联运行时发电机的稳定度较高；设计上，电机气隙较大，转子的额定激磁磁势和用铜量增大，成本增加成本增加。-（四）（四）Xd 的不饱和值的不饱和值 0 *
