电机原理与拖动(一)新教材——第3章
《电机与拖动学习指导与实验教程》教学课件—03直流电动机的电力拖动

3)机械特性的绘制
1.固有特性的绘制
2.人为特性的绘制
已知 PN ,U N , I N , nN,求两点:理想空载点
(T 0, n n0) 额定运行点 (T TN , n nN ) 。
具体步骤:
(1)估算 Ra
:
Ra
(1 2
~
2 3
)
U
N
IN
I
2 N
PN
(2)计算 Ce N 和CT N :
Tst CT I st
I st
U Ea Ra
U Ra
2)降低电枢端电压起动
为了限制起动电流,他励直流电动机通常采用降低电源电 压或电枢回路串电阻起动。
(1)降低电源电压起动:
当直流电源电压可调时,可采用降压方法起动。
起动时,以较低的电源电压起动电动机,起动电 流随电源电压的降低而正比减小。随着电动机转速的 上升,反电动势逐渐增大,再逐渐提高电源电压,使 起动电流和起动转矩保持在一定的数值上,保证按需 要的加速度升速。
解:1.固有特性表达式
根据 : PN ,U N , I N , nN
具体步骤:
(1)计算 Ra :
Ra
1 2
~
2 3
U
N
IN IN
2
PN
1 2
220
210 40103 2102
0.07
(2)计算 Ce N :
Ce N
UN
I N Ra nN
220
210 0.07 750
0.2737
Ia
减弱,n0 U N Ce 增大,堵转电流 Ik U N Ra 常值。
n
n02 n
2
n01 2
电机拖动与变频调速课后练习第三章完整习题练习题带答案

第三章第一节三相异步电动机的基本结构和工作原理(P59)1.三相异步电动机为什么会旋转,怎样改变它的转向?答:三相异步电动机的旋转原理是当定子绕组通入三相交流电流后,在空间产生了一个转速为n1的旋转磁场,设旋转磁场以顺时针方向旋转,则相当于转子导体向逆时针方向旋转切割磁场,在转子导体中就产生感应电动势。
方向由右手定则判定。
因为转子导体已构成闭合回路,转子绕组中有电流通过。
根据电磁力定律,转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用,产生电磁转矩,使电动机转子跟着旋转磁场方向顺时针旋转,方向由左手定则判定,其转速为n。
要想改变它的转向可以将三相异步电动机接三相电源的三根引线中的任意两根对调。
2.异步电动机中的空气气隙为什么做的很小?答:异步电动机气隙小的目的是为了减小其励磁电流(空载电流),从而提高电动机功率因数。
因为异步电动机的励磁电流是由电网供给的,故气隙越小,电网供给的励磁电流就小。
而励磁电流又属于感性无功性质、故减小励磁电流,相应就能提高电机的功率因数。
3.三相异步电动机转子电路断开能否起动运行?为什么?答:不可以。
转子绕组中不能产生电流,也就不能产生电磁力。
4.三相异步电动机断了一根电源线后,为什么不能起动?而运行中断了一相电源线,为什么仍能继续转动?这两种情况对电动机将产生什么影响?答:三相异步电动机断了一根电源线后,则三相电源变成了单相电源,由于单相电源所产生的磁场为脉动磁场,所以三相异步电动机不能正常起动(原理同单相异步电动机)。
而三相异步电动机在运行时断了一根电源线,虽此时也为单相运行,但因转子是转动的,脉动磁场对转子导体产生的作用力在两方向上不同,所以电动机仍能继续转动。
这两种情况对电动机均有很大的影响。
两种情况均为过载运行,长时间工作会损坏电动机。
5.假如有一台星形联结的三相异步电动机,在运行中突然切断三相电流,并同时将任意两相定子绕组(例如U、V相)立即接入直流电源,这时异步电动机的工作状态如何?画图分析。
《电机拖动与控制》电子教案 第3 章 直流电动机及其控制线路

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3.1 直流电机的基本工作原理
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3.1 直流电机的基本工作原理
• 2. 直流电动机的用途 • 由于直流电动机具有良好的启动和调速性能,常应用于对启动和调速
有较高要求的场合,如大型可逆式轧钢机、矿井卷扬机、宾馆高速电 梯、龙门刨床、电力机车、内燃机车、城市电车、地铁列车、电动机 自行车、造纸和印刷机械、船舶机械、大型精密机车和大型起重机等 生产机械中。如图3.3所示。
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3.2 直流电机的基本结构与铭牌
• 2)换向极 • 换向极由铁芯和套在铁芯上的绕组构成,直流电机的基本工作原理
• 直流电动机工作时接于直流电源上,如A 刷接电源负极,B 刷接电源正 极,则电流从B 刷流入,经线圈abcd,由A 刷流出。图3.4所示之瞬间,在 S极的导体ab中电流是由a到b;在N 极的导体cd中电流方向是由c到d 。根据电磁感应定律可知,载流导体磁场中要受到力的作用,其方向可 由左手定则判定。此瞬间导体ab所受电磁力方向向上,导体cd所受电 磁力方向向下,这样就在线圈abcd上产生一个转矩,称为电磁转矩,该 转矩的方向为顺时针方向,使整个电枢顺指针方向旋转。
• 由此可知,加在直流电动机上的直流电源通过换向器和电刷在电枢线 圈中流过的电流方向是交变的,而每一极性下的导体中的电流方向始 终不变,因而产生单方向的电磁转矩,使电枢向一个方向旋转。这就是 直流电动机的基本工作原理。
电机与拖动大学课程 第三章 变压器1

变压器是一种静止的电气设备, 通过电磁耦合作用,把 电能或信号从一个电路传递到另一个电路。通常用来改变 电压的大小,故叫变压器,有时用于电气隔离。
分类
本章学 习重点
电力变压器(升压、降压、配电)
按用途
特种变压器(电炉、整流)
仪用互感器(电压、电流互感器、 脉冲变压器,阻抗匹配变压器)
(2)额定电压U1N/U2N U1N为额定运行时原边接线端点间应施加的电压。U2N为原边施
加额定电压时副边出线端间的空载电压。单位为V或者kV。三 相变压器中,额定电压指的是线电压。指有效值。
(3)额定电流I1N/I2N 是变压器在额定容量和额定电压下所应提供的电流,在三相变 压器指线电流。单位为A/kA。指有效值。
考虑漏磁通和原边绕组的电阻时,变压器空载运行时相 量形式表示的电压平衡方程式:
U1 I0R1 (E1 ) (E1) I0R1 jI0 x1 (E1)
I0 (R1 jx1 ) (E1) I0Z1 (E1)
U20 E2
R1:原边绕组电阻;
Z1=R1+jX1σ为原边绕组漏阻抗
五、空载运行的等效电路和相量图
E2m N2m
有效值:
E2 E2m / 2 4.44 f1N2m
相量表示:
E2 j4.44 f1N2m
.
m
.
. E2 E1
变压器中,原、副绕组电动势E1和E2之比称为变压器 的变比k.
k E1 4.44 N1 f1 m N1 E2 4.44 N2 f1 m N2
由于.
U1 E1 U2 E2
变压器原边接在电源上, 副边接上负载的运行情况,称为负载 运行。
一、物理过程
变压器接通负载 副边电流 副边磁势 原边电动势改变 原边电流改变
电机与拖动基础第三章 直流电机原理(第二部分)

表示。每个元件首、末端所连两个换向片之间的跨 距是换向器节距yk,用换向片数来表示。
y=yk=1 (3)第二节距y2:连至同一个换向片的两个元件边 之间的距离,用虚槽数表示。
y2=y1-y
τ
•3
2. 单叠绕组的展开图
实例: 已知一台电机的极数2P=4, Ze=S=K=16,画出它的右行单叠 绕组的展开图。
额定电流
额定电磁转矩
•18
3.5 电枢电动势与电磁转矩
直流发电机和电动机电枢电动势与电磁转矩:
电枢电动势—输出电动势(与电枢 电流同方向) 电磁转矩—制动性转矩(与转速方 向相反)
电枢电动势—反电动势(与电枢电 流反方向)
电磁转矩—拖动性转矩(与转速方 向相同)。
电枢电动势的方向由电机的转向和主磁场的方向决定 电磁转矩的方向由电枢电流和主磁场的方向决定
•19
3.5.3 直流电机的电枢反应
Bδ τ
如磁路不饱和,总磁通量不变。但磁路饱和时,总磁通要降低, 称为去磁效应。
• 电枢磁通势改变气隙磁密分布及 每极磁通量大小的现象称为电枢 反应。
•06:50 •20
3.5.1 电枢电动势
电枢电动势是指直流电机正、负电刷之间的 感应电动势,也就是电枢绕组每个支路里的感 应电动势
一个极距范围内的平均磁密:Bav
li
一根导体的平均电动势: eav Bavliv
v 2 p n 60
eav
(
li
)li (2 p
n) 60
2 p
n 60
电枢电动势:Ea
根据感应电动势公式,气隙每极磁通Φ为
电机拖动第三章

由图可见,位能性恒转矩负载的转矩不随转速 方向的改变而改变。无论电机正、反转,负载转 矩始终为单一方向。
B、通风机负载特性 特点:
负载转矩基本上和转速的平方成正比,
即
TL Kn
2
例:通风机、水泵及油泵等,负载转动时, 其中空气、水、油等介质对机器叶片的 阻力基本上和 2 成正比。
n
C、恒功率负载的转矩特性 恒功率负载:如 车床、恒张力卷 取机,随着卷取 直径增大,力矩 增大。但为了保 持张力不变,线 速度应不变,相 应地转速就要降 低,结果是功率 不变。
2
当电机工作在A点时,
TemA TLA
则有:
GD2 dn Tem TL 375 dt
考虑到微小增量为在A点的偏 导数乘上 n ,上式为
Tem n
nA
TL n n
nA
GD2 dn n 375 dt
整理为线性微分方程
Tem n TL n
为了简化计算,把多轴复杂系统等效成
一个单轴简单系统,方法是把电机轴后面 的传动机构和工作机构部分(如下图中虚
线框部分所示)都折算到电机轴上,用一
个等效负载来代替它,这样就可以用单轴
系统的运动方程式来研究多轴系统,这时
运动方程式为
折算
折算方向:一般是从生产机械轴向电动 机轴折算。原因是研究对象是电动机。 且电动机轴一般是高速。根据传送功率 不变的原则,高速轴上的负载转矩数值 小。 折算的原则是:确保折算前后系统所传 递的功率或系统储存的动能不变。
例3-2: 用稳定运行的概念判断图中 的A点是否为稳定运行点?
系统原在A点平衡运转
TL1 TL 2
n nA
Tem TL1
电机与电力拖动基础教程第3章(1)
反抗性负载转矩特性 n
n=f(TL)
0
TL
T
位能性负载转矩特性
第3章 章
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⑵恒功率负载转矩特性
当转速n变化时,负载功率基本不变, 当转速 变化时,负载功率基本不变, 变化时 TL的大小基本上与转速 成反比 的大小基本上与转速n成反比
P2 1 TL = 9.55 ∝ n n
dT ∆n α= , = β dn ∆T
α越大( β越小),特性越硬,称为硬特性,即T 硬特性, 硬特性 变化时, 的变化不大。 变化时,∆n 的变化不大。 额定转速变化率:额定转速降对 额定转速的比值用百分数表示, 即:
△n
∆nN n0 − nN ∆nN % = ×100% = ×100% nN nN
第3章 章
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3.改变磁通时的人为特性 改变磁通时的人为特性
条件:当U=UN, Φ< ΦN,电枢外串电阻R =0时,有
UN Ra n= − T 2 CeΦ CeCTΦ
n
一族直线,但既不平行, 一族直线,但既不平行,又非放射形
ΦN>Φ1>Φ2 Φ Φ Φ2 Φ1 ΦN
UN Ia
n Ea
第3章 章
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概述
直流电动机的运行情况:起动、调速、制动 直流电动机的运行情况:起动、调速、 分析直流电动机的运行情况的基础 直流电动机的机械特性 电力拖动:电动机作为原动机, 电力拖动:电动机作为原动机,生产机械是 负载,电动机带动生产机械运转的拖动方式称 负载, 电力拖动。 电力拖动。 分析直流电动机的电力拖动的基础 直流电动机的机械特性、 直流电动机的机械特性、系统旋转运动 的三种状态、 的三种状态、负载的机械特性
电机拖动基础第3章节变压器新
第4章 变压器
[例3-1] 三相变压器Y,y接, SN=180kVA, UN1/ UN2=10/0.4kV,求 IN1、 IN2、
I N1 SN 3U N 1
180103 10.4 A 3 3 1010
IN 2
SN 3U N 2
180103 259.8 A 3 3 0.4 10
电机与拖动
第4章 变压器
3.1.2 变压器的分类
— 电力变压器 按用途分类 — 仪用互感器 — 特种变压器 — 双绕组变压器 — 三绕组变压器 按绕组数目分类 — 多绕组变压器 — 自耦变压器
电机与拖动
第4章 变压器
按铁心结构分类
— 芯式变压器 — 壳式变压器
按相数分类
按冷却方式分类
按容量大小分类
电机与拖动
第4章 变压器
电压方程式 +A u1 - X i0
e1
N1
a -
e 1
N2
e2
u20
x+
1
d 1 dm u1 i0 R1 e 1 e1 i0 R1 N1 N1 dt dt dm u20 e 2 N 2 dt
电机与拖动
第4章 变压器
电机与拖动
第4章 变压器
电机与拖动
第4章 变压器
变压器在电力系统中起着重要作用
变压器(transformer,Tr)
电机与拖动
第4章 变压器
它是由叠片组成的闭合铁心和环绕在铁心上的两个(或多个)绕组 组成,两个绕组匝数不同。其中一个绕组与电源相接,其电压由电 源电压决定,接受电源电能,称为一次绕组(又称原边绕组或初级 绕组),其匝数用N1表示;另一个绕组与负载相接、其电压由变压 器绕组匝数决定,并向负载提供电能,称为二次绕组(又称副边绕 组或次级绕组),其匝数用N2表示。
《电机及拖动基础》第三章 变压器
2020年12月11日10时21分
电机及拖动基础
3/46
按冷却介质和冷却方式分:干式变压器、油浸式 变压器和充气式变压器。
三、变压器的基本结构
(一)铁心和绕组 铁心——变压器中主要的磁路部分,分为铁心柱 与铁轭两部分。磁路,交变磁通;0.35mm或0.5mm硅 钢片涂绝缘漆后叠制而成,提高导磁性能和减小涡流 及磁滞损耗;磁回路不能有间隙。
折算原则:将副边N2折算N1成时,保持副绕组磁 动势及功率传递关系不变。
折算后,各量折算值用上标“’”表示。
1.电流的折算(磁动势不变),× 1
k
F2
I2N2
I
2
N
2,
I
2
I2 k
2020年12月11日10时21分
电机及拖动基础
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2.电动势和电压的折算(功率不变),×k
E2 I2
E2 I 2
2020年12月11日10时21分
电机及拖动基础
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从空载运行的等效电路得出
2020年12月11日10时21分
电机及拖动基础
11/46
电力变压器
产品型号 SL7-315/10 产品编号
额定容量 315kV·A 使用条件 户外式
额定电压 10000/400V 冷却条件
额定电流 18.2/454.7A 短路电压 4%
额定频率 50 Hz
器身吊重 765kg
相 数 三相
油 重 380kg
电机及拖动基础
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折算后的变压器负载运行时的六个基本方程式 (形式不变):
U1 = -E1 + I1Z1
U2 = E2 -I2 Z2
电机与拖动基础教学课件第三章直流电动机的电力拖动和仿真
指U=UN ,Φ=ΦN ,R=Ra+Rsa
时的n=f(T)曲线,其方程式为
n
UN
CeN
Ra RSaCeCTFra bibliotek2 N
T
可见n0不变,斜率随Rsa的增 大而增大,转速降也随串联电阻的
增大而增加,如图3-6所示。
图3-6 他励直流电动机电枢串接电阻 时的人为机械特性(Rsa1<Rsa2)
3.3
他励电动机的机械特性
3.3
他励电动机的机械特性
如果考虑他励直流电动机 电枢反应的影响,当电动机转 矩较大,即电枢电流Ia 较大时, 电枢反应的去磁作用使每极磁 通Φ减小,使机械特性出现上 翘现象,如图3-10中的曲线1 所示。
图3-10 静态不稳定运行
3.3
他励电动机的机械特性
若与负载的机械特性曲线2交于上翘部分C点,这时若负载 转矩由TL突然上升,则T<TL,转速n下降,电动机的电磁转矩T将 下降,使转速进一步下降;若TL稍有下降,则T>TL,n上升,T 增大,使转速进一步上升。因此在C点,虽然T=TL ,满足稳定 运行的必要条件,但是负载转矩受干扰稍有上升或下降,当干扰 消失时,拖动系统都无法恢复到原来的运行点C,所以在C点运行 不满足稳定运行的充分条件,运行是不稳定的。为避免他励直流 电动机机械特性因电枢反应的去磁作用而上翘,以致引起不稳定, 有时在主磁极上加一个匝数很少的串励绕阻,使其磁通势补偿电 枢反应磁通势,从而克服电枢反应的去磁作用。此时仍属于他励 直流电动机,所加串励绕组根据其作用称为稳定绕组。
图3-2 位能性恒转矩负载机械特性
3.2
生产机械的负载机械特性
3.2.3 恒功率负载机械特性
TL的大小基本上与转速n成反比,