电机与拖动期末复习总结ppt课件.ppt

复习课,陈小勤13628183592,复习内容,0 绪论：磁路1 电力拖动系统动力学2 直流电机的原理及直流电动机的拖动3 变压器4 异步电机原理及异步电动机电力拖动5 其它：同步电机转动原理和电动机的选择,0 绪论：磁路,重点:1.1 磁路的基本定律;1.2 铁磁材料的特性（饱和性与磁滞性）及基本磁化曲线;难点: 1.3 磁滞回线；1.4 铁心损耗；1.5 磁路的计算。,一、磁场、磁路的基本概念磁场、磁路、主磁通、漏磁通、主磁路、漏磁路、励磁线圈、励磁电流,二、基本变量及相互关系B、H、 、Rm、F,磁滞回线形状与磁性材料的关系磁滞回线宽：硬磁材料；磁滞回线窄：软磁材料（电机一般采用）,1.安培环路定律2.磁路欧姆定律3.磁路基尔霍夫定律4.电磁感应定律5.电磁力定律,三、磁路的基本定律,1 电力拖动系统动力学,重点：1.1 单轴拖动系统的动力学方程1.2 多轴电力系统的简化（两个标准：传递功率和储存动能不变）1.3 电力拖动系统稳定运行的条件难点：多轴电力拖动系统的简化,如思考题：2-1，2-4，作业2-1,1.1 单轴拖动系统的动力学方程,1.2 多轴电力拖动系统的简化,一、旋转系统转矩折算原则：系统传递的功率不变,1. 电动状态,2. 发电机制动状态,1. 电动状态,1.2 多轴电力拖动系统的简化,无电动机和发电机之分,二、旋转系统飞轮矩折算的原则：系统储藏的动能不变,1.2 多轴电力拖动系统的简化,三、平移系统转矩和飞轮矩折算,1.2 多轴电力拖动系统的简化,四、升降系统转矩和飞轮矩折算,提升运动：电动机为电动状态；下降运动：电动机为发电状态,（1）提升运动：,1.转矩的折算：,1.2 多轴电力拖动系统的简化,四、升降系统转矩和飞轮矩折算,提升运动：电动机为电动状态；下降运动：电动机为发电状态,（2）下降运动：,1.转矩的折算：,1.2 多轴电力拖动系统的简化,四、升降系统转矩和飞轮矩折算,提升运动：电动机为电动状态；下降运动：电动机为发电状态,2.飞轮矩的折算：不分上升和下降运动,多轴电力拖动系统简化总结,旋转运动,升降或平移运动,1.3 系统稳定运行的条件,电力拖动系统稳定运行的充分必要条件是：,（1） T=TL。只有在两条机械特性的交点处，才能实现转矩平衡。（2）在工作点处，,2 直流电机的原理及直流电动机的拖动,重点：2.1 直流电机运行原理（电枢反应）2.2 直流电机的平衡关系2.3 直流发电机的运行特性(主要是他并励)2.4 直流电动机的运行特性（尤其他、并励的机械特性）2.5 直流电动机的电力拖动问题（他、并励的起动、制动和调速）难点：直流电机绕组的形式，直流电机的电枢反应和换向直流电机的起动、制动和调速,2.1 直流电机电枢反应和换向,绕组形式：叠绕组和波绕组；叠绕组：枢电流大、电动势小，波绕组：电枢电流小，电动势大。电刷在几何中心线：交轴电枢反应（去磁，原因：铁磁材料的饱和特性）电刷不在几何中心线：既有直轴与有交轴电枢反应对电机运行的影响：电动机前极尖磁密加强，后极尖减弱，发电机反之。改善换向的方法：几何中心线处加附加极（换向极）， 在极靴上加补偿绕组（均与电枢绕组串联）,2.2 直流电机的平衡关系,一、两个重要公式（电和磁的联系）,二、电压平衡（如何判断发电机与电动机状态？Ea与U的关系）,2.2 直流电机的平衡关系,三、功率平衡,2.2 直流电机的平衡关系,四、转矩平衡,如期中考试题一，作业3.4,2.3 直流发电机的运行特性,一、他励直流发电机的运行特性,2.3 直流发电机的运行特性,二、并励直流发电机的自励过程（掌握自励过程与自励条件，其特性与他励类似，但有差别）,自励条件：主磁路存在剩磁；并联在电枢两端的励磁绕组极性要正确，使励磁电流产生的补充磁通方向与剩磁磁通方向相同；励磁回路的总电阻必须小于临界电阻,2.3 直流发电机的运行特性,三、串励直流发电机的外特性,2.3 直流发电机的运行特性,四、复励直流发电机的外特性,2.4 直流电动机的运行特性,一、他（并）励直流电动机的工作特性,如何改变并励电动机的转向？如思考题4.3,2.4 直流电动机的运行特性,4.机械特性（固有和人为，图为固有）：,一、他（并）励直流电动机的工作特性,人为机械特性要会画：降U，串电阻、弱磁,固有机械特性的求取,已知 ，求两点:1）理想空载点 和额定运行 。,具体步骤：,1）估算,2）计算,3）计算理想空载点：,4）计算额定工作点：,2.4 直流电动机的运行特性,二、串励直流电动机的工作特性（要知道，但非重点）,2.4 直流电动机的运行特性,二、串励直流电动机的工作特性,2.4 直流电动机的运行特性,二、串励直流电动机的工作特性（复励略）,2.5 直流电动机的拖动问题,1.降压2.电枢回路串电阻,一、他励直流电动机的起动,起动方法,另外：掌握起动电阻的计算,如：作业4-1,2.5 直流电动机的拖动问题,电磁制动方式1.能耗制动2.反接制动3.回馈（再生制动）,二、他励直流电动机的制动,如：作业4-8，4-12,2.5 直流电动机的拖动问题,1.能耗制动,二、他励直流电动机的制动,电动机状态工作点,制动瞬间工作点,制动过程工作段,电动机拖动反抗性负载，电机停转。,若电动机带位能性负载,稳定工作点,2.5 直流电动机的拖动问题,2.反接制动（电源反接）,二、他励直流电动机的制动,2.5 直流电动机的拖动问题,2.反接制动（倒拉反转反接制动）,二、他励直流电动机的制动,倒拉反转反接制动适用于低速下放重物。,制动时在电路串入一个大电阻。,2.5 直流电动机的拖动问题,3.回馈制动,二、他励直流电动机的制动,机车在下坡时,正向回馈：当电车下坡时，运行转速可能超过理想空载转速,进入第二象限,反向回馈：电压反接制动带位能性负载进入第四象限,反向电动机运行,2.5 直流电动机的拖动问题,4.他励直流电动机的四象限运行,二、他励直流电动机的制动,2.5 直流电动机的拖动问题,调速指标：（1）调速范围（2）调速稳定性（静差率）（3）平滑性（4）经济性,三、他励直流电动机的调速,2.5 直流电动机的拖动问题,方法：（1）降压（2）串电阻（3）弱磁,三、他励直流电动机的调速,如：作业4-4，4-7,2.5 直流电动机的拖动问题,1.降压调速,三、他励直流电动机的调速,调速压前工作点A,降压瞬间工作点,稳定后工作点,2.5 直流电动机的拖动问题,2.串电阻调速,三、他励直流电动机的调速,未串电阻时的工作点,串电阻Rs1后,工作点由AAB,2.5 直流电动机的拖动问题,3.弱磁调速,三、他励直流电动机的调速,调节磁场前工作点,弱磁瞬间工作点AA,弱磁稳定后的工作点,2.5 直流电动机的拖动问题,4.调速方式与负载类型的配合降压和串电阻调速与恒转矩负载类型配合弱磁调速与恒功率负载类型配合,三、他励直流电动机的调速,2.5 直流电动机的拖动问题,串励电动机的调速可通过分析其人为机械特性出发1.串电阻,四、串励直流电动机的调速,2.5 直流电动机的拖动问题,串励电动机的调速可通过分析其人为机械特性出发2.降压时,四、串励直流电动机的调速,2.5 直流电动机的拖动问题,串励电动机的调速可通过分析其人为机械特性出发2.降压时,四、串励直流电动机的调速,2.5 直流电动机的拖动问题,1.能耗制动,五、串励直流电动机制动,2.5 直流电动机的拖动问题,2.反接制动（电源反接）,五、串励直流电动机制动,2.5 直流电动机的拖动问题,2.反接制动（倒拉反转反接）,五、串励直流电动机制动,2.5 直流电动机的拖动问题,六、电力拖动系统的过渡过程（了解）,3 变压器复习, 重点与难点,重点: 1.变压器的基本方程和等效电路; 2.等效电路参数的测定; 3.标幺值; 4.变压器的运行特性； 5.三相变压器的联接组别.,难点:变压器的运行原理和运行特性,如：作业5-6，5-12，5-13，5-16，5-17如：思考题5-15,一、双绕组变压器（单相、三相）,1、等效电路、电压方程和相量图（T、和简化等效，若是三相，则表示其中的某一相，以T型为例）,2、参数测定,（1）基值,（2）有名值,（3）标幺值,无原副边区分、三/单相区分，常用标幺值如下：,3、运行性能与效率,4、三相变压器,三相变压器的连接组别与判定，绕组连接与磁路对谐波的影响：芯式变压器可接成Y-y接，而三相变压器组不行.,4.1 异步电机的运行状态4.2 异步电机的等效电路4.3 异步电机的参数的测定4.4 异步电动机的功率平衡和转矩平衡4.5 异步电动机的机械特性4.6 异步电动机的起动4.7 异步电动机的制动4.8 异步电动机的调速,4 三相异步电动机,与三相变压器比较-相似性,与三相变压器比较-特殊性,4.1 异步电机的运行状态,例：设有一台50Hz，四极三相异步电动机，请填空：,4.2 异步电机的等效电路,T型、近似等效、简化（相量图）,简化等效电路,物理意义,T型,如：作业7-6,4.3 异步电机的参数的测定,空载实验（S=0）,堵转实验（S=1）,4.4 异步电动机的功率平衡和转矩平衡,如：作业7-37-5，思考题7-27，7-31,表述机械特性的三种表达式,4.5 异步电动机的机械特性,起动点,同步点,额定运行点,最大转矩,1,如：作业7-77-10,异步电动机的人为机械特性,随着转速的增加，电磁转矩减少，能保持稳定运行,随着转速的增加，电磁转矩随之增大，不能保持稳定运行,异步电动机稳定运行条件,4.6 异步电动机的起动,衡量起动的性能指标：1. 起动电流倍数2. 起动转矩倍数3. 起动时间4. 起动时能量消耗与发热5. 起动设备的简单性和可靠性6. 起动中的过渡过程,国标规定本例起动电流倍数为6.5，起动转矩为1.8,如：作业8-18-5，思考题8-7,要求：有足够的启动转矩，使电动机尽快加速缩短启动过程，避免长时间绕组过若；满足启动转矩时，尽量降低启动电流，减少对电源的影响。,原则措施：笼型电动机可直接启动；降压（自耦、Y-、定子串电抗）转子串电阻（笼型：深槽和双笼。绕线型：串(频敏)电阻）,制约起动的因素：供电系统的容量、负载的性质、起动的频繁程度,（1）全压起动：即直接起动，当电网容量足够大。,（2） 自耦变压器降压起动,设在额定电压下直接起动时，起动电流为Ist。自耦变压器的变比为ka,起动时电压降低到1/ka倍，电动机的起动电流相应减小到1/ka倍。,电网供给的起动电流比直接起动时减小到 倍,（3） 丫- 起动,三角形连接直接起动时起动电流,星形连接起动，起动电流,起动电流和转矩均减少为1/3,（4） 定子回路串电阻、电抗器起动,电网供给的起动电流减少至原来的K倍，而电机的起动转矩减少为原来的K2(以前面同)，但损耗增加,（5）线绕转子异步电动机的起动,若sk=1，则起动转矩等于最大转矩,起动变阻器的电阻值r,接在转子回路中的实际电阻,制动在原有旋转方向上产生一个反方向的转矩（如加速停转、减速运行、恒速等）异步电动机有四种制动方法（电磁转矩与速度方向相反）：能耗制动回馈制动反接制动正接反转制动,4.7 异步电机的制动,如：作业8-7,三相异步电机的四象限运行,4.8 异步电动机的调速,异步电动机的调速方法,异步电动机的转速1、改变供电电源的频率f；2、改变电动机的极对数p 笼型转子电机；3、改变转差率s：改变外施电压U； 在转子回路中引入外加电阻； 在转子回路中引入附加电势。其它：电磁调速、齿轮减速等,一、变频调速,改变供电电源的频率，可以改变转子的转速，为无级调速变频调速时，通常希望电动机的主磁通m保持不变，因为增大m将引起磁路过分饱和，激磁电流大大增加，功率因数降低。如m太小，则电机容量得不到充分利用。在改变频率的同时，必须调节电压，可根据不同负载要求，配以不同的U1/f1协调控制方式。,实际中：电压不变，近似恒功率,二、变极调速,半相绕组电流改向,极对数减小一半,转速提高一倍,三、改变转差率调速,带恒转矩负载时不适宜采用调压调速方法。,在转子回路中接入变阻器调速：线绕转子异步电机转子回路中接入变阻器可以改变异步电动机的机械特性。由物理转矩特性分析，它是恒转矩调速。损耗大，效率低。机械特性变软,稳定性变差.,机械特性变软,当转子回路串入与转子电势sE2频率相同而相位相同或相反的附加电势Ef后，转子电流I2.,串级调速：线绕转子异步电动机转子回路中接入附加电势实现调速。,5 同步电机转动原理及电动机的选择,5.1 同步电机的转动原理5.2 电动机的选择,如：作业11-1，11-6，11-8,同步电机,异步电机,5.1 同步电机的转动原理,对比,（注：同步电动机其转速与负载无关）,5.2 电动机的选择,电动机的选择包括电动机额定容量选择（重点），电动机种类、电流的种类、形式、额定电压和额定转速的选择。温升与额定容量及绝缘材料的关系额定容量与工作方式的关系,谢谢！,