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1、电机与拖动辅导资料十七主 题：总复习一学习时间:2017年1月23日-1月29日我们这周主要复习课件1-5章涉及的基本概念。希望通过下面的内容能使同 学们加深对这几章内容基本概念的理解。一、电机的分类1) 发电机一将机械功率转换为电功率2) 电动机一将电功率转换为机械功率3) 变压器、变流器、变频机、移相器一将电能转换为另一种形式4) 控制电机一在自动控制系统中起检测、放大、执行和校正作用，作 为控制系统的控制元件按照电机的结构特点及电源性质分类，电机主要有下列几类：1) 静止电机一变压器2) 旋转电机一包括直流电机和交流电机，根据电机转速与同步转速的 关系，交流电机又分为同步电机和异步电机3
2、) 直流电机一电源为直流电的电机4) 同步电机一交流电机的一种，运行中转速恒为同步转速，电力系统 中的发电机主要是同步电机5) 异步电机一也是交流电机的一种，运行中电机转速不等于同步转速， 异步电机主要用做电动机流电机的工作原理直流电机按其能量转换方向的不同分为直流发电机和直流电动机，两者之间 具有可逆性。1. 直流电动机的工作原理：当给电枢绕组通入直流电流时，通过电刷和换向 器转换为交变电流，使处于主极磁场中绕组的线圈始终受到相同方向电磁转矩的 作用，保证了电动机连续转动，从而实现电能到机械能的转换。2. 直流发电机的工作原理：当原动机拖动电枢转动时，电枢绕组的线圈切割 主极磁场而产生交变感
3、应电动势，再通过电刷和换向器转换为直流电动势，由电 枢绕组输出直流电流，从而实现机械能到电能的转换。流电机的基本组成和额定1. 直流电机主要由定子和转子两大部分组成，其基本组成如图1所示。主硫极主极铁心励碳缝组|挽向极定于电刷叔直流电机端盖电枢铁心转于（电枢）电枢如且换向器图1 直流电机的基本组成转子称为电枢，它是能量转换的枢纽。电枢绕组构成了直流电机的主要电路， 它是由很多元件按一定规律连接起来的闭合绕组。按元件的连接方式和端接形状 分类，电枢绕组主要有叠绕组和波绕组两大类。电枢绕组是电机的重要部件。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。换向器是直流电机
4、所特有的部件，与电刷配合，实现电枢绕组端部的直流电 流与电枢绕组内部的交变电流之间的转换，即在直流电动机中起到了“逆变器” 的作用，在直流发电机中起到了“整流器”的作用。2. 直流电机的额定值主要有额定电压、额定电流、额定功率和额定转速等。1）额定电压un :对于直流电动机，Un是输入电压的额定值；对于直流发 电机，Un是输出电压的额定值。2）额定电流八：对于直流电动机，In是输入电流的额定值；对于直流发电 机，In是输出电流的额定值。3）额定功率Pn :对于直流电动机，p是指电动机轴上输出的机械功率的额 定值，即P = T Q =T nN N N 60 N N式中t -直流电动机的额定输出转
5、矩；。n -直流电动机的额定角速度；nN -直流电动机的额定转速。对于直流发电机，p是指输出电功率的额定值，即PN = UNIN4）额定转速nN :电机在额定运行时转子转速，单位为转/分钟，记做 r /min 直流电动机按励磁方式分为他励、并励、串励和复励4种。变压器变压器是一种静止的电磁装置（或称为静止的电机），它利用电磁感应作用 将一种等级的交流电压和电流转换成同频率的另一种等级的交流电压和电流，即 利用电磁感应实现了能量或信号的传递。1. 变压器的基本结构变压器是由铁心、绕组、油箱、储油柜、散热器、绝缘套管以及继电保护装 置等组成的，其中，铁心和绕组构成了变压器的器身，是变压器中最重要的
6、部件。铁心：既是变压器的磁路，又是套装绕组的骨架。铁心由铁心柱和铁扼两部 分组成。铁心柱用来套装绕组，铁扼则将铁心柱连接起来，起闭合磁路之作用。绕组：它是变压器的电路部分。其中输入电能的绕组称为一次绕组，输出电 能的绕组称为二次绕组。2. 变压器的分类变压器的主要分类方式有：按用途不同分类、按相数不同分类、按每相绕组 的个数不同分类、按冷却方式不同分类以及按结构形式不同分类。3. 变压器的额定值额定值是制造厂对变压器在指定工作条件下运行时所规定的一些量值，每一 台变压器都有一个铭牌，主要额定值都标注在变压器的铭牌上，因此，额定值也 称为铭牌数据。变压器的额定值有额定容量、额定电压、额定电流、额
7、定功率和 额定频率等。五、变压器的等效电路和相量图双绕组变压器的一、二次绕组之间本是无电气联系的两个独立电路，经过折 算（一种保持功率和磁动势不变的数学变换）后，原本无电气联系的一、二次绕 组可以等效画在同一个电路中，这就是变压器的T形等效电路。该等效电路既反映了变压器的基本电磁关系，又便于分析计算。在实际应用 中，由于励磁支路的阻抗很大，将其移至漏阻抗z 1的前面，构成 形等效电路， 可简化计算，由此所带来的误差在工程计算的允许范围。当变压器接近满载和满 载运行时，由于励磁电流远小于一、二次绕组电流，故可以将励磁支路忽略，由 此得到简化等效电路，使分析计算进一步简化，例如，用简化等效电路计算
8、变压 器的电压调整率。变压器的相量图是基本方程式的一种图示表示法，能直观地反映变压器各个 电磁量之间的相位和大小关系，一般用于对变压器进行定性分析。六、三相变压器的联结组和并联运行三相变压器用于传输和分配三相交流电能。三相变压器主要有三相组式变压 器和三相心式变压器两种形式。三相变压器在对称负载下运行时，它的每一相就 相当于一个单相变压器，所以单相变压器的分析方法完全可以应用于三相变压 吕言。三相变压器的特殊问题是三相绕组的联结组。因为电力变压器并联运行的最 基本条件之一是必须具有相同的联结组。三相变压器的联结组由联结方式和联结 组标号组成。三相绕组常用的联结方式有星形联结和三角形联结两种，其
9、中，高、 低压绕组的星形联结分别用Y和y表示（如果有中性线，则用YN或yn表示）； 高、低压绕组的三角形联结分别用D和d表示。联结组标号表明了高、低压绕 组线电动势的相位关系，国际上惯用时钟的钟点数表示。实际上，联结组标号等 于高、低压绕组线电动势的相位差除以30。Yy和Dd联结方式对应的联结组标号为偶数，Yd和Dy联结方式对应的联结组标号为奇数。国家标准规定三相双绕组变压器有(Yyn0)、(YdllX (YNdll). (YNy0X (Yy0)5种联结组，其中以前3种最常用，因为变压器有一侧绕组为三角形联 结能改善电动势的波形。三相变压器并联运行时，为了达到并联运行的理想状态，各台变压器必须
10、具 备如下3个条件：1. 各台变压器的联结组相同；2. 各台变压器的电压比相等；3. 各台变压器的短路阻抗的标幺值相等七、三相异步电动机的基本结构和工作原理1. 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机主要由定子和转子两大部分组成，其中定子是由定子铁心和 定子绕组、机座与端盖等几部分组成的。转子由转子绕组、转子铁心和转轴等几 部分组成。异步电动机的转子绕组有绕线型和笼型两种，根据转子结构不同，将异步电 动机分为绕线转子异步电动机和笼型异步电动机两大类。2. 异步电动机的工作原理三相异步电机的定子绕组是一个对称的三相绕组，如果将定子绕组接到三相 交流电源上，在定子绕组中就会产生对称的三相交流电流，
11、该电流在电机中产生 的磁场是一种旋转磁场。以两极三相异步电动机为例，三相对称绕组的轴线在空 间互差120，为了简化分析，用互隔120的三个线圈来代表，其首端分别为 U、V、W，末端分别为U、V、W。三相绕组的电流在相位上互差120。111222第6页共11页两极异步电机的定子旋转磁场的转速为n广60 f广3000r /前。四极异步电机旋转磁场的转速为n1= 60 f1/2 = 1500r/min当电机有2p个磁极时，旋转磁场的转速为n = 60匕1 P式中ni-旋转磁场的转速，又称同步转速。P -电机的极对数。绕组是构成电机的关键部件。单相交流绕组产生的磁动势是脉振磁动势，三 相对称绕组的合成
12、磁动势是旋转磁动势。交流电机绕组的电动势计算与变压器绕 组电动势计算相似，但必须考虑绕组的分布因数和短距因数。异步电机的转子与基波旋转磁场之间存在着相对运动，在闭合的转子导体中 产生感应电动势、电流，于是产生电磁转矩。异步电机的转差率s = J 是反映异步电机运行状态和负载情况的一个基 ni本变量。1）当0 s 1时，电机处于电动机状态；2）当s 1时，电机处于电磁制动状态。几三相交流电机的绕组三相异步电动机是依靠定子绕组中通以三相交流电流产生旋转磁场工作的， 因此定子绕组是三相异步电动机最重要的部件之一。1. 机械角度：电机的定、转子圆周可以从几何上分成360，这个角度称为 机械角度。2.
13、槽距角：相邻两槽之间的电角度称为槽距角。用a表示。p x360a =Q1。3. 每极每相槽数：每个极下每相绕组所占有的槽数。用q表示。q = g2 pm4. 极距：旋转磁场每一磁极在定子内圆所占的距离。用T表示。5. 节距：线圈两个边之间的距离。用.表示。6. 相带：每相绕组在一个极下连续占有的宽度。九、三相交流绕组的磁动势脉振磁动势：当整距线圈通入正弦变化的交流电流时，它所建立的气隙磁动 势在空间沿定子内圆周方向作矩形分布，矩形波的幅值和方向随时间按正弦规律 变化，但其轴线在空间保持固定位置，把这种磁动势称为脉振磁动势。脉振的频 率就是交流电流的频率，它所建立的磁场称为脉振磁场。根据教材介绍
14、，我们知道当线圈中的电流为 i =、J2I cos w t ， 则气隙磁动势可 写成T T X 22T3t X 22-N I cos wt2 y克N I cos wt2 y按傅里叶级数将磁动势在X方向展开，可写成4侦2兀 1 _c兀.匚-兀 f (x, t)N I (cos x cos3 x + cos5 x + )cos ty 兀 2 y T 3 T 5 T=(F cos x 一 F cos3 x + F cos5 x + )cos tyiT y 3 Ty 5T.=fyi + fy 3 + fy 5 +式中一f = F cos x cos st 称为基波磁动势。F广手NyI = 0.9 Ny
15、I称为基波磁动势的幅值。f = F cosv_smv-cosst称为次谐波磁动势。yvyvT 2F = -2 N I = 09 N I称为v次谐波磁动势的幅值。yv v _ y v y十、同步电机同步电机是由定子和转子组成的。其中定子又由定子铁心、定子绕组、机座、 端盖等部件组成，转子由转子铁心、励磁绕组、阻尼绕组和转轴等组成。同步电机的几种主要励磁方式：直流励磁机励磁、静止整流器励磁、旋转整 流器励磁。说明：上面内容为前五章要求同学掌握的基本概念、基本原理，以供同学参 考.十一,例题解析1. 变压器在()时，效率最高。A.空载运行B.额定负载下运行C.超过额定负载下运行D.轻载运行2. 异步电机定子侧由从电网吸收电功率，改变为向电网发出电功率，即处于（）状态。A.电磁制动B.电动机C.发电机D.补偿机3. 已知Y225M-6型异步电动机的
