電機(jī)學(xué)(第四版)復(fù)習(xí)提綱.ppt

電機(jī)學(xué)復(fù)習(xí)提綱 第一篇變壓器第二篇直流電機(jī)第三篇交流電機(jī)的繞組電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)第四篇同步電機(jī)第五篇異步電機(jī) 第一章變壓器的用途 分類與結(jié)構(gòu) 1 變壓器的基本作用原理變壓器是根據(jù) 原理 將一種電壓等級(jí)的交流電能變換為同頻率的另一種電壓等級(jí)的的交流電能的靜止電機(jī) 2 變壓器的主要額定值1 額定電壓U1N U2N V或kV 一次側(cè)額定電壓是指正常運(yùn)行時(shí) 電源加到一次側(cè)的額定電壓 二次側(cè)額定電壓是指變壓器一次側(cè)加 二次側(cè)的 電壓 三相變壓器的一次 二次額定電壓都是指 電磁感應(yīng) 空載線 額定電壓 額定線電壓 2 額定電流I1N I2N A 額定電流是指變壓器在額定運(yùn)行條件下一 二次繞組允許通過的電流 三相變壓器的一次 二次額定電流都是指 3 額定容量SN VA或kVA 在銘牌規(guī)定的額定狀態(tài)下變壓器輸出的視在功率 變壓器的額定容量 額定電壓 額定電流之間的關(guān)系 單相雙繞組變壓器 三相雙繞組變壓器 4 額定頻率fN Hz 額定線電流 基本知識(shí) 變壓器的工作原理及額定數(shù)據(jù) 第二章變壓器的運(yùn)行分析 基本要求 1 掌握變壓器的基本工作原理 熟練應(yīng)用感應(yīng)電勢(shì)公式2 掌握變壓器繞組的折合條件 折合方法3 掌握分析變壓器的基本方法 變壓器的基本方程式 等值電路和相量圖4 掌握變壓器等值電路參數(shù)的測(cè)定方法5 掌握變壓器的運(yùn)行性能指標(biāo)及其計(jì)算 第二章變壓器的運(yùn)行分析 1 變壓器的磁場(chǎng)為了便于研究 根據(jù)變壓器內(nèi)部磁場(chǎng)的實(shí)際分布和所起作用的不同 通常把磁通分為 和 主磁通的性質(zhì)和作用 主磁通沿鐵心閉合 其磁路是一種非線性磁路 m與I0呈非線性關(guān)系 主磁通在一 二次繞組中分別感應(yīng)電勢(shì)E1和E2 將電磁功率從一次繞組傳遞到二次繞組 起 的作用 漏磁通的性質(zhì)和作用 漏磁通主要沿非鐵磁性材料閉合 其磁路是一種線性磁路 s1 s2 與I1 I2 呈線性關(guān)系 漏磁通只起 的作用 不直接參與從一次繞組到二次繞組的能量傳遞 主磁通漏磁通 傳遞能量 產(chǎn)生漏電抗壓降 一次繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 二次繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 變壓器的變比 變壓器的一次側(cè)與二次側(cè) 稱為變壓器的變比 用k表示 即 2 主磁通感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和勵(lì)磁電流 相電勢(shì)之比 勵(lì)磁電流 在鐵心飽和時(shí) 為了得到正弦波的主磁通 勵(lì)磁電流應(yīng)為 尖頂波的勵(lì)磁電流可以分解為基波和3 5 7 一系列奇次諧波 考慮鐵耗的影響后 勵(lì)磁電流將超前主磁通一個(gè)鐵耗角 尖頂波 3 變壓器繞組的折合 折合條件 折合方法 4 變壓器的基本方程式 等效電路 相量圖 T型等效電路 折合前后二次繞組的磁動(dòng)勢(shì)不變 T型等效電路中各參數(shù)的物理意義 勵(lì)磁電阻Rm是表征鐵耗的等效電阻 勵(lì)磁電抗Xm反映了主磁通對(duì)電路的電磁效應(yīng) 是與 對(duì)應(yīng)的電抗 一次繞組漏電抗X1反映了一次繞組漏磁通對(duì)電路的電磁效應(yīng) 是同 相對(duì)應(yīng)的電抗 二次繞組漏電抗X2反映了二次繞組漏磁通對(duì)電路的電磁效應(yīng) 是同 相對(duì)應(yīng)的電抗 4 變壓器的基本方程式 等效電路 相量圖 主磁通 一次繞組漏磁通 二次繞組漏磁通 4 變壓器的基本方程式 等效電路 相量圖 簡(jiǎn)化等效電路 5 變壓器的參數(shù)測(cè)定 變壓器的空載試驗(yàn) 5 變壓器的參數(shù)測(cè)定 變壓器的短路試驗(yàn) 對(duì)T型等效電路 6 變壓器的運(yùn)行性能 1 變壓器的電壓調(diào)整率 U 定義 變壓器帶上負(fù)載以后 電壓變化的差值 二次額定電壓U2N與二次電壓U2之差 與二次額定電壓的比值稱為電壓調(diào)整率 用 U表示 即 計(jì)算公式 影響變壓器電壓調(diào)整率 U的因素有 和 2 變壓器的損耗和效率 變壓器的損耗有鐵耗和銅耗 鐵耗不隨負(fù)載的大小而改變 也稱為不變損耗 銅耗隨負(fù)載的大小而改變 也稱為可變損耗 變壓器額定負(fù)載時(shí)的銅耗 即額定短路功率 為pkN 則任意負(fù)載時(shí)的銅耗為 變壓器的效率計(jì)算公式 2 變壓器的損耗和效率 變壓器產(chǎn)生最大效率的條件 或 即當(dāng)時(shí) 變壓器的效率最高 影響變壓器效率 的因素有 和 第三章三相變壓器 基本要求 1 掌握三相變壓器組和三鐵心式變壓器磁路的特點(diǎn)2 掌握三相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào) 能利用電動(dòng)勢(shì)相量圖判定聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)3 掌握變壓器理想并聯(lián)運(yùn)行的條件4 掌握變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)負(fù)載分配的計(jì)算方法 第三章三相變壓器 1 三相變壓器的磁路系統(tǒng)獨(dú)立磁路系統(tǒng) 三相變壓器組相關(guān)磁路系統(tǒng) 三鐵心柱式變壓器2 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組三相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)表示高 低壓側(cè)對(duì)應(yīng) 之間的相位關(guān)系 已知三相變壓器的繞組接線圖 確定其聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào) 已知三相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào) 畫繞組接線圖 線電勢(shì) 3 三相變壓器空載運(yùn)行電動(dòng)勢(shì)波形 不同的磁路系統(tǒng)和繞組的聯(lián)結(jié)方式對(duì)變壓器空載電勢(shì)波形的影響很大 為了獲得正弦波相電勢(shì) 三相變壓器組不應(yīng)采用Yy聯(lián)結(jié) 否則相電動(dòng)勢(shì)畸變?yōu)榧忭敳?小容量三鐵心柱式變壓器可以采用Yy聯(lián)結(jié) 當(dāng)三相變壓器采用Dy聯(lián)結(jié)或Yd聯(lián)結(jié)時(shí) 或者一次側(cè)采用YN接時(shí) 其空載相電勢(shì)為正弦波或接近正弦波 4 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行 1 變壓器理想并聯(lián)運(yùn)行的條件 各變壓器的變壓比相等 聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)相同 短路阻抗的標(biāo)幺值相等 2 并聯(lián)運(yùn)行變壓器的負(fù)載分配 1 直流電機(jī)是進(jìn)行直流電能和機(jī)械能轉(zhuǎn)換的一種旋轉(zhuǎn)電機(jī) 直流電機(jī)的工作原理是建立在定律和定律的基礎(chǔ)上的 它賴以實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的媒介是氣隙磁場(chǎng) 任何一臺(tái)直流電機(jī)既可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行 也可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行 這就是直流電機(jī)運(yùn)行的可逆性 第六章直流電機(jī)的用途 基本工作原理與結(jié)構(gòu) 電磁感應(yīng) 電磁力 直流 交流 換向器電刷 2 常用的直流電機(jī)是換向器式電機(jī) 直流電機(jī)電樞旋轉(zhuǎn)時(shí) 從電機(jī)外部看 它的電壓 電流和電動(dòng)勢(shì)都是 但是每個(gè)線圈中的電壓 電流和電動(dòng)勢(shì)都是 這種交直流之間的轉(zhuǎn)換是通過和的配合作用實(shí)現(xiàn)的 3 直流電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成 定子部分包括主磁極 機(jī)座 換向極 電刷裝置 端蓋等 轉(zhuǎn)子部分包括轉(zhuǎn)軸 電樞鐵心 電樞繞組 換向器等 定子的作用是建立主磁場(chǎng)和進(jìn)行機(jī)械固定 轉(zhuǎn)子的作用是產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì) 流過電流 產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 4 直流電機(jī)的額定值電機(jī)的額定值是電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)允許的各物理量的值 直流電機(jī)的額定值主要有額定功率 額定電壓 額定電流 額定轉(zhuǎn)速等 額定功率PN kW 額定運(yùn)行狀態(tài)下電機(jī)的 額定電壓UN V 額定運(yùn)行狀態(tài)下電機(jī)出線端的平均電壓 輸出功率 額定電流IN A 額定運(yùn)行狀態(tài)下電機(jī)出線端的電流 額定轉(zhuǎn)速nN r min 額定運(yùn)行狀態(tài)下時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 額定勵(lì)磁電流IfN A 額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)電機(jī)的勵(lì)磁電流值 直流電動(dòng)機(jī) 直流發(fā)電機(jī) 基本知識(shí) 1 直流電機(jī)的基本工作原理2 直流電機(jī)的額定值 基本知識(shí) 1 直流電機(jī)的磁化曲線2 單疊繞組和單波繞組的特點(diǎn)3 單疊繞組和單波繞組節(jié)距的計(jì)算方法4 直流電機(jī)的電樞繞組電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩 第七章直流電機(jī)的磁路和電樞繞組 第七章直流電機(jī)的磁路和電樞繞組 1 直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)和磁化特性直流電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)的氣隙磁場(chǎng)由勵(lì)磁磁勢(shì)建立 該磁勢(shì)由主極上的勵(lì)磁繞組通以直流電流所產(chǎn)生 1 空載時(shí)氣隙磁密的分布曲線 空載時(shí) 勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)主要消耗在 上 當(dāng)忽略鐵磁材料的磁阻和電樞表面的齒槽效應(yīng)時(shí) 主磁極下氣隙磁通密度的分布取決于氣隙的大小和形狀 氣隙 2 直流電機(jī)的電樞繞組 直流電機(jī)的磁化特性曲線是指電機(jī)空載時(shí)每極主磁通 0與勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)2Ff之間的關(guān)系曲線 0 f 2Ff 根據(jù)磁化特性可以判斷電機(jī)磁路的飽和程度 2 磁化特性曲線 直流電機(jī)的電樞繞組是直流電機(jī)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩 從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的重要部件 直流電機(jī)的電樞繞組 無論什么形式 都是將各元件通過相應(yīng)的換向片依次連接起來而構(gòu)成的閉合繞組 直流電機(jī)的電樞繞組通過電刷引入或引出電流 并在正負(fù)極性電刷間形成偶數(shù)條并聯(lián)支路 1 電樞繞組的節(jié)距 第一節(jié)距y1 每個(gè)元件的兩個(gè)元件邊在電樞表面的跨距 用虛槽數(shù)計(jì)算 式中 小于1的分?jǐn)?shù) 第二節(jié)距y2 相串聯(lián)的兩個(gè)元件中 第一個(gè)元件的下層邊與第二個(gè)元件的上層邊在電樞表面上所跨的距離 用虛槽數(shù)計(jì)算 合成節(jié)距y 相串聯(lián)的兩個(gè)元件對(duì)應(yīng)邊在電樞表面上所跨的距離 用虛槽數(shù)計(jì)算 換向器節(jié)距yk 每個(gè)元件所聯(lián)的兩片換向片在換向器表面的跨距 用換向片數(shù)表示 單疊繞組是y yk 1的一類電樞繞組 它是把上層元件邊在同一主極下的各元件串聯(lián)起來成一條支路 所以單疊繞組的并聯(lián)支路對(duì)數(shù) p是直流電機(jī)的極對(duì)數(shù) 2 電樞繞組的特點(diǎn) 單波繞組是的一類電樞繞組 它是把上層元件邊在同極性主極下的各元件串聯(lián)起來成一條支路 所以單波繞組的并聯(lián)支路對(duì)數(shù) 直流電機(jī)電樞繞組的電勢(shì)是通過電刷引出的 電刷的位置應(yīng)使正負(fù)電刷間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 當(dāng)元件幾何形狀對(duì)稱時(shí) 電刷在換向器表面的位置應(yīng)對(duì)準(zhǔn)磁極中心線 此時(shí)正 負(fù)電刷間感應(yīng)電勢(shì)最大 被電刷短路的元件感應(yīng)電勢(shì)為零 a 1 a p 3 直流電機(jī)電樞繞組的感應(yīng)電勢(shì) 電樞電勢(shì)Ea的大小與每極磁通量 和轉(zhuǎn)速n的大小成正比 Ea的方向取決于 和n的方向 直流發(fā)電機(jī)的電樞電勢(shì)與電樞電流同方向 而直流電動(dòng)機(jī)的電樞電勢(shì)與電樞電流方向相反 稱為反電勢(shì) 4 直流電機(jī)電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩 電磁轉(zhuǎn)矩T的大小與每極磁通量 和電樞電流Ia的大小成正比 T的方向取決于 和Ia的方向 直流發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相反 為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 而直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相同 為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 第八章直流發(fā)電機(jī) 基本知識(shí) 1 利用直流發(fā)電機(jī)的基本方程式進(jìn)行計(jì)算2 電樞反應(yīng)的概念和電樞反應(yīng)的性質(zhì)3 他勵(lì)和并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)外特性曲線的形狀 以及影響電壓變動(dòng)的因素4 并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)自勵(lì)建壓的條件 第八章直流發(fā)電機(jī) 1 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式直流電機(jī)的主磁場(chǎng)一般由套在主磁極鐵心上的勵(lì)磁繞組通以直流電流產(chǎn)生 勵(lì)磁繞組的供電方式稱為勵(lì)磁方式 直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式分為 不同勵(lì)磁方式的直流發(fā)電機(jī) 運(yùn)行特性存在很大的差異 他勵(lì)直流發(fā)電機(jī) 并勵(lì)直流發(fā)電機(jī) 串勵(lì)直流發(fā)電機(jī) 他勵(lì)并勵(lì)串勵(lì)復(fù)勵(lì) 2 直流發(fā)電機(jī)的基本方程式直流發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式 轉(zhuǎn)矩平衡方程式和功率平衡方程式是把電機(jī)中電和機(jī)械方面的物理量聯(lián)系起來的基本方程式 1 電動(dòng)勢(shì)平衡方程式 2 轉(zhuǎn)矩平衡方程式 3 電磁功率和功率平衡方程式 電磁功率 并勵(lì)直流發(fā)電機(jī) 他勵(lì)直流發(fā)電機(jī) 3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng) 直流電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí) 對(duì) 的影響稱為電樞反應(yīng) 1 電刷在幾何中性線上 電樞反應(yīng) 2 電刷不在幾何中性線上當(dāng)電刷不在幾何中性線上 除了交軸電樞反應(yīng)外還有直軸電樞反應(yīng) 使氣隙磁場(chǎng)發(fā)生畸變使物理中性線偏移幾何中性線一個(gè)角度當(dāng)磁路飽和時(shí)有去磁作用 電樞磁動(dòng)勢(shì)勵(lì)磁磁場(chǎng) 交軸 4 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性 表征直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行性能的特性主要有空載特性 外特性和調(diào)節(jié)特性 其中外特性U f I 是最重要的一種特性 它反映了電機(jī)端電壓U隨負(fù)載電流I變化的情況 他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的外特性是一條下垂的曲線 其原因有 1 2 對(duì)于并勵(lì)直流發(fā)電機(jī) 還有第3個(gè)原因 所以并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整率比他勵(lì)時(shí)要大 5 并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件 1 2 3 電樞反應(yīng)的去磁作用電樞回路的電阻壓降 電樞端電壓下降 引起勵(lì)磁電流減小 使電樞電勢(shì)和端電壓進(jìn)一步下降 電機(jī)必須有剩磁勵(lì)磁繞組并聯(lián)到電樞兩端的極性要正確勵(lì)磁回路的電阻必須小于與電機(jī)轉(zhuǎn)速相應(yīng)的臨界電阻 第九章直流電動(dòng)機(jī) 基本知識(shí) 1 直流電機(jī)的可逆原理及直流電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的判別依據(jù)2 利用直流電動(dòng)機(jī)的基本方程式進(jìn)行計(jì)算3 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性4 直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法 調(diào)速方法和制動(dòng)方法 第九章直流電動(dòng)機(jī) 1 直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式 直流電動(dòng)機(jī)按勵(lì)磁方式分為他勵(lì) 并勵(lì) 串勵(lì)和復(fù)勵(lì) 他勵(lì)與并勵(lì)只是接線有所不同 運(yùn)行特性是相同的 2 直流電機(jī)的可逆原理直流電機(jī)的運(yùn)行是可逆的 同一臺(tái)電機(jī)既可在一定條件下作發(fā)電機(jī)運(yùn)行 將輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔?又可在另一條件下作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行 將輸入的直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能 直流電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的判別依據(jù) 3 直流電動(dòng)機(jī)的基本方程式直流電動(dòng)機(jī)是把直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械 電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)與電樞電流方向相反 稱為反電勢(shì) 電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相同 是驅(qū)動(dòng)性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)勢(shì)平衡方程式 轉(zhuǎn)矩平衡方程式和功率平衡方程式是直流電動(dòng)機(jī)的基本方程式 是研究直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性的理論基礎(chǔ) 當(dāng)Ea U時(shí) 為直流發(fā)電機(jī) 當(dāng)Ea U時(shí) 為直流電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)勢(shì)平衡方程式 功率平衡方程式他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)矩平衡方程式 4 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 電動(dòng)機(jī)在電樞電壓U 勵(lì)磁電流If 電樞回路總電阻一定的條件下 轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩T之間的關(guān)系 即n f T 的關(guān)系 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性 U UN If IfN 電樞回路沒有外串任何電阻時(shí)的機(jī)械特性 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性 人為地改變電源電壓U 勵(lì)磁電流If或在電樞回路中串聯(lián)電阻Rs時(shí)所得到的機(jī)械特性 直流電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行時(shí) 穩(wěn)定運(yùn)行的條件是 說明在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載條件下 具有下降的機(jī)械特性的電動(dòng)機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行 5 直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與起動(dòng)電流成正比 大的起動(dòng)電流帶來大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 所以直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起動(dòng)性能 直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法有 1 2 3 直接起動(dòng)電樞回路串電阻起動(dòng)降壓起動(dòng) 6 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)具有良好的調(diào)速性能 這是它的突出優(yōu)點(diǎn) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有 1 2 3 對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 如果調(diào)速前后氣隙磁通維持不變的話 則調(diào)速前后穩(wěn)態(tài)時(shí)的電樞電流保持不變 改變電樞回路中的串聯(lián)電阻調(diào)速減小氣隙磁通調(diào)速改變電樞端電壓調(diào)速 7 直流電動(dòng)機(jī)的電磁制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的電磁制動(dòng)狀態(tài)是指電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速方向相反 電磁轉(zhuǎn)矩對(duì)系統(tǒng)起制動(dòng)作用的運(yùn)行狀態(tài) 直流電動(dòng)機(jī)的電磁制動(dòng)方法有 能耗制動(dòng)和反接制動(dòng)都用于使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn) 前者的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩小 后者的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大 兩者都消耗較多的電能 回饋制動(dòng)是最為經(jīng)濟(jì)的制動(dòng)方法 但只適用于限制電動(dòng)機(jī)升速和使電動(dòng)機(jī)減速的場(chǎng)合 回饋制動(dòng)能耗制動(dòng) 反接制動(dòng) 第十章交流電機(jī)的繞組和電動(dòng)勢(shì) 基本知識(shí) 1 交流繞組的基本概念2 利用電動(dòng)勢(shì)星形圖分析三相繞組的方法3 三相單層分布繞組和三相雙層疊繞組的連接規(guī)律4 繞組基波因數(shù)的物理意義 交流繞組基波相電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算 第十章交流電機(jī)的繞組和電動(dòng)勢(shì) 1 對(duì)交流繞組的基本要求是力求獲得較大的基波電勢(shì) 盡量減少諧波電勢(shì) 且保持三相電動(dòng)勢(shì)對(duì)稱 同時(shí)還要節(jié)約用銅和工藝方便 2 槽導(dǎo)體電勢(shì)星形圖是分析交流繞組的最基本的一種方法 利用它劃分各相各屬槽號(hào) 然后按電勢(shì)相加的原則連接繞組 繞組的基本參數(shù) 極距 每極每相槽數(shù) 槽距角 3 交流繞組的形式很多 通常小功率交流電機(jī)多采用單層繞組 功率較大的交流電機(jī)多采用雙層短距繞組 以削弱高次諧波 改善電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)的波形 雙層疊繞組的特點(diǎn) 每個(gè)槽內(nèi)有兩個(gè)線圈邊 線圈數(shù)等于槽數(shù) 每相有2p個(gè)線圈組 每個(gè)線圈組由q個(gè)線圈串聯(lián)而成 最大并聯(lián)支路數(shù)amax 2p 每相串聯(lián)匝數(shù) 單層分布繞組的特點(diǎn) 每個(gè)槽內(nèi)只有一個(gè)線圈邊 線圈數(shù)等于槽數(shù)的一半 每相有p個(gè)線圈組 每個(gè)線圈組由q個(gè)線圈串聯(lián)而成 最大并聯(lián)支路數(shù)amax p 每相串聯(lián)匝數(shù) 4 在正弦分布磁場(chǎng)下交流繞組的相電勢(shì)為 式中 N1為一相繞組串聯(lián)匝數(shù) 繞組的基波因數(shù) 第十一章交流繞組的磁動(dòng)勢(shì) 基本知識(shí) 1 單相繞組基波磁動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式及其特點(diǎn)2 脈振磁動(dòng)勢(shì)和旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)之間的關(guān)系3 三相繞組基波合成磁動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式及其特點(diǎn) 第十一章交流繞組的磁動(dòng)勢(shì) 1 單相繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)單相繞組中流過余弦交流電流產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)是脈振磁動(dòng)勢(shì) 其磁勢(shì)軸線在空間固定不動(dòng) 各點(diǎn)磁勢(shì)的大小隨時(shí)間而變化 該磁動(dòng)勢(shì)可以分解為基波和一系列諧波之和 單相繞組基波磁動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式 單相繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)的特點(diǎn) 性質(zhì) 脈振磁動(dòng)勢(shì)波形 余弦波 脈振頻率 等于電流的頻率 極對(duì)數(shù) 電機(jī)的極對(duì)數(shù)p波幅位置 相繞組的軸線振幅 2 脈振磁動(dòng)勢(shì)和旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)之間的關(guān)系 脈振磁動(dòng)勢(shì)可以分解為兩個(gè)轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)向 的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì) 每個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的幅值為脈振磁動(dòng)勢(shì)最大振幅的 3 三相繞組的基波合成磁動(dòng)勢(shì) 三相對(duì)稱繞組中流過對(duì)稱三相電流所產(chǎn)生的基波合成磁動(dòng)勢(shì)是一個(gè) 三相基波合成磁動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式 三相基波合成磁動(dòng)勢(shì)的特點(diǎn) 性質(zhì) 圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)幅值 圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì) 轉(zhuǎn)速 瞬時(shí)位置 當(dāng)某相電流達(dá)到正的最大值時(shí) 三相基波合成磁動(dòng)勢(shì)的正波幅就轉(zhuǎn)到該相繞組的軸線上 轉(zhuǎn)向 從電流超前相的相軸轉(zhuǎn)向電流滯后相的相軸 第十三章同步發(fā)電機(jī)的基本電磁關(guān)系 基本知識(shí) 1 同步發(fā)電機(jī)時(shí)空相矢量圖的繪制方法2 同步發(fā)電機(jī)對(duì)稱負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)3 同步發(fā)電機(jī)各種電抗的物理意義3 利用隱極同步發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)方程式和電動(dòng)勢(shì)相量圖進(jìn)行計(jì)算4 利用凸極同步發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)方程式和電動(dòng)勢(shì)相量圖進(jìn)行計(jì)算 第十三章同步發(fā)電機(jī)的基本電磁關(guān)系 1 同步發(fā)電機(jī)的時(shí)空相 矢量圖時(shí)空相 矢量圖是分析同步電機(jī)的重要方法 利用時(shí)空相 矢量圖可以很方便地求出同步電機(jī)各電磁量之間的相位關(guān)系 并且方法簡(jiǎn)單 概念明確 繪制時(shí)空相 矢量圖時(shí) 當(dāng)把各相的時(shí)軸取在該相的相軸上時(shí) 有以下特點(diǎn) 忽略鐵心中的損耗時(shí) 與重合 滯后90 電角度 與同相位 2 同步發(fā)電機(jī)對(duì)稱負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng) 對(duì) 的影響稱為電樞反應(yīng) 對(duì)稱負(fù)載運(yùn)行時(shí) 三相電樞繞組中流過三相對(duì)稱電流產(chǎn)生基波電樞磁動(dòng)勢(shì) 和同轉(zhuǎn)向 同轉(zhuǎn)速 極對(duì)數(shù)也相同 兩者在空間相對(duì)靜止 同步發(fā)電機(jī)電樞反應(yīng)的性質(zhì)取決于負(fù)載性質(zhì)和電機(jī)本身的參數(shù) 即取決于 一般情況 當(dāng) 為任意角度時(shí)可將電樞磁勢(shì)分解為交軸分量和直軸分量 分別研究它們所起的作用 電樞磁動(dòng)勢(shì)勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì) 內(nèi)功率因數(shù)角 當(dāng) 角為不同值的電樞反應(yīng) q軸 d軸 d軸 d軸和q軸 交軸電樞反應(yīng) 交軸和直軸去磁電樞反應(yīng) 直軸助磁電樞反應(yīng) 直軸去磁電樞反應(yīng) 3 電樞反應(yīng)電抗和同步電抗 在不計(jì)同步發(fā)電機(jī)主磁路的飽和時(shí) 可以認(rèn)為電樞反應(yīng)磁勢(shì)和勵(lì)磁磁勢(shì)各自產(chǎn)生相應(yīng)的磁通 并在電樞繞組中分別感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì) 為定量分析電樞反應(yīng)影響的大小 引入電樞反應(yīng)電抗 電樞反應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可表示成電樞反應(yīng)電抗壓降的形式 1 隱極同步發(fā)電機(jī)隱極同步發(fā)電機(jī)由于氣隙均勻 只需引入一個(gè)電樞反應(yīng)電抗Xa 電樞反應(yīng)電抗Xa的物理意義 對(duì)稱負(fù)載下三相單位電樞電流聯(lián)合產(chǎn)生的 在一相電樞繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 電樞反應(yīng)基波磁場(chǎng) 進(jìn)一步考慮電樞電流漏磁場(chǎng)的作用 引入同步電抗Xc 同步電抗Xc的物理意義 對(duì)稱負(fù)載下三相單位電樞電流聯(lián)合產(chǎn)生的 在一相電樞繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 2 凸極同步發(fā)電機(jī)凸極同步發(fā)電機(jī)由于氣隙不均勻 引入兩個(gè)電樞反應(yīng)電抗 直軸電樞反應(yīng)電抗Xad和交軸電樞反應(yīng)電抗Xaq 電樞總磁場(chǎng) 直軸電樞反應(yīng)電抗Xad和交軸電樞反應(yīng)電抗Xaq的物理意義 對(duì)稱負(fù)載下三相單位直軸電樞電流或交軸電樞電流聯(lián)合產(chǎn)生的 在一相電樞繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 為每相電樞繞組的直軸同步電抗 為每相電樞繞組的交軸同步電抗 直軸同步電抗Xd和交軸同步電抗Xq的物理意義 對(duì)稱負(fù)載下三相單位直軸電樞電流或交軸電樞電流聯(lián)合產(chǎn)生的 在一相電樞繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 考慮電樞電流漏磁場(chǎng)的作用 凸極同步發(fā)電機(jī)有兩個(gè)同步電抗 直軸同步電抗Xd和交軸同步電抗Xq 電樞反應(yīng)基波磁場(chǎng) 電樞總磁場(chǎng) 4 同步發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)方程式和電動(dòng)勢(shì)相量圖 1 隱極同步發(fā)電機(jī) 2 凸極同步發(fā)電機(jī) 第十四章同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性 基本知識(shí) 1 同步發(fā)電機(jī)各種運(yùn)行特性的定義及各特性曲線的特點(diǎn)2 利用各運(yùn)行特性測(cè)量有關(guān)參數(shù)的方法3 低轉(zhuǎn)差法測(cè)量同步電抗的原理和方法 第十四章同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性 1 同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性是在原動(dòng)機(jī)保持同步轉(zhuǎn)速不變 發(fā)電機(jī)單機(jī)運(yùn)行的條件下 發(fā)電機(jī)外部的三個(gè)物理量 定子端電壓U 負(fù)載電流I 勵(lì)磁電流if 中的一個(gè)保持不變 另外兩個(gè)量之間的關(guān)系 運(yùn)行特性一方面用來測(cè)量發(fā)電機(jī)的某些參數(shù) 另一方面也表征了發(fā)電機(jī)的一些重要性能 2 同步發(fā)電機(jī)的空載特性 短路特性和零功率因數(shù)負(fù)載特性是同步發(fā)電機(jī)的基本特性 利用基本特性可以求取同步發(fā)電機(jī)的參數(shù) 利用同步發(fā)電機(jī)的空載特性和短路特性可以測(cè)量同步發(fā)電機(jī)的 或 同步電抗直軸同步電抗 3 利用同步發(fā)電機(jī)的空載特性和零功率因數(shù)負(fù)載特性的理論曲線可以測(cè)量同步發(fā)電機(jī)的 式中 普梯爾三角形 kmn垂直邊的長(zhǎng)度 定子漏電抗 利用同步發(fā)電機(jī)的空載特性和零功率因數(shù)負(fù)載特性的試驗(yàn)曲線測(cè)定的電抗實(shí)際值稱為同步發(fā)電機(jī)的 普梯爾電抗 5 同步發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的運(yùn)行特性有外特性和調(diào)整特性 它們表征了同步發(fā)電機(jī)的重要性能指標(biāo) 是發(fā)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行的依據(jù) 1 外特性 n n1 if 常數(shù)且cos 常數(shù)時(shí) U f I 2 調(diào)整特性 當(dāng)n n1 U 常數(shù)且cos 常數(shù)時(shí) if f I 電壓調(diào)整率 4 利用 可以同時(shí)測(cè)量凸極同步發(fā)電機(jī)的直軸同步電抗和交軸同步電抗 轉(zhuǎn)差法 第十五章同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行 基本知識(shí) 1 同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)合閘的條件2 同步發(fā)電機(jī)的功角特性和靜態(tài)穩(wěn)定3 并聯(lián)于無限大電網(wǎng)運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī) 有功功率和無功功率的調(diào)節(jié)方法 第十五章同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行 1 同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的條件 1 2 3 4 其中 是必須滿足的條件 發(fā)電機(jī)的頻率等于電網(wǎng)的頻率發(fā)電機(jī)的電壓幅值等于電網(wǎng)電壓的幅值 且波形一致發(fā)電機(jī)的電壓相序與電網(wǎng)的電壓相序相同在合閘時(shí) 發(fā)電機(jī)的電壓相位與電網(wǎng)電壓的相位一樣 2 并聯(lián)運(yùn)行的方法 1 準(zhǔn)確同步法 又分為暗燈法和燈光旋轉(zhuǎn)法 2 自同步法 發(fā)電機(jī)的電壓相序與電網(wǎng)的電壓相序相同 3 功率角 的物理意義 空間相位角 為產(chǎn)生勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)與產(chǎn)生端電壓的等效合成磁動(dòng)勢(shì)之間的夾角 即轉(zhuǎn)子磁極軸線與等效合成磁極軸線之間的夾角 4 同步發(fā)電機(jī)的功角特性 功角特性的定義 同步發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)后 當(dāng)電網(wǎng)電壓和頻率恒定 電機(jī)參數(shù) Xd Xq Xc 為常數(shù) 空載電勢(shì)E0保持不變時(shí) PM f 時(shí)間相位角 為和之間的夾角 5 同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的靜態(tài)穩(wěn)定 靜態(tài)穩(wěn)定的定義 并聯(lián)在電網(wǎng)上的同步發(fā)電機(jī) 在電網(wǎng)或原動(dòng)機(jī)發(fā)生微小擾動(dòng)時(shí) 如果在擾動(dòng)消失后 發(fā)電機(jī)能夠恢復(fù)到原來的運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行 就稱發(fā)電機(jī)的運(yùn)行是靜態(tài)穩(wěn)定的 否則就是不穩(wěn)定的 凸極同步發(fā)電機(jī) 隱極同步發(fā)電機(jī) 過載能力 同步發(fā)電機(jī)的最大電磁轉(zhuǎn)矩Tmax與額定電磁轉(zhuǎn)矩TN之比稱為過載能力 用km表示 即 同步發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定的判據(jù) 隱極同步發(fā)電機(jī)的最大電磁轉(zhuǎn)矩 隱極同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū) 隱極同步發(fā)電機(jī)的的過載能力 6 同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)有功功率的調(diào)節(jié) 1 并聯(lián)于無限大電網(wǎng)運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī) 調(diào)節(jié) 可以改變發(fā)電機(jī)的功角 從而使發(fā)電機(jī)輸出的有功功率發(fā)生變化 2 當(dāng)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁不變 改變發(fā)電機(jī)輸出的有功功率時(shí) 由于功角 變化 發(fā)電機(jī)輸出的無功功率也將發(fā)生變化 原動(dòng)機(jī)輸入 的功率 7 同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)無功功率的調(diào)節(jié) 1 通過調(diào)節(jié)同步發(fā)電機(jī)的 可以改變同步發(fā)電機(jī)輸出的無功功率 但有功功率不會(huì)發(fā)生變化 2 同步發(fā)電機(jī)正常勵(lì)磁時(shí) 輸出的全部為有功功率 無功功率為零 處于過勵(lì)狀態(tài)時(shí) 發(fā)電機(jī)除輸出有功功率 還向電網(wǎng)輸出 無功功率 欠勵(lì)時(shí) 發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)輸出 無功功率 3 并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī) 在有功功率不變時(shí) 電樞電流I隨勵(lì)磁電流if的變化的曲線I f if 稱為發(fā)電機(jī)的V形曲線 勵(lì)磁 滯后的 超前的 第十八章三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理 1 三相異步電動(dòng)機(jī)的額定值 1 額定功率PN 電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí) 軸上輸出的機(jī)械功率 2 額定電壓UN 電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí) 加在定子繞組上的線電壓 3 額定電流IN 電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí) 定子繞組流過的線電流 4 額定頻率fN 5 額定轉(zhuǎn)速nN 6 額定功率因數(shù)cos N 電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí) 定子邊的功率因數(shù) 2 三相異步電機(jī)的基本工作原理 1 基本工作原理定子繞組接至三相對(duì)稱交流電源 繞組中流過三相對(duì)稱電流 在氣隙中建立基波旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以轉(zhuǎn)差速率切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體 在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 電動(dòng)勢(shì)在閉合的轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生電流 轉(zhuǎn)子電流的有功分量與氣隙基波旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 拖動(dòng)轉(zhuǎn)子順著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn) 輸出機(jī)械功率 2 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率s表示同步速n1和電機(jī)轉(zhuǎn)速n之差與同步速的比值 即 由轉(zhuǎn)差率s的大小的正負(fù)可以確定異步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài) 當(dāng)0 s 1時(shí) 為 狀態(tài) 當(dāng)s 0時(shí) 為 狀態(tài) 當(dāng)s 1時(shí) 為 狀態(tài) 電動(dòng)機(jī) 電磁制動(dòng) 發(fā)電機(jī) 由轉(zhuǎn)差率s和同步速n1和可求出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n 即 3 異步電機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài) 復(fù)習(xí)重點(diǎn) 三相異步電機(jī)的基本工作原理三相異步電機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài)及其判別方法 第十九章三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理 1 三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的電磁關(guān)系 轉(zhuǎn)子頻率為 2 三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的折合 異步電動(dòng)機(jī)定 轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率和大小均不同 所以在推導(dǎo)三相異步電機(jī)的等效電路時(shí) 必須要進(jìn)行 的折合和 的折合 1 轉(zhuǎn)子頻率的折合異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子頻率的折合 就是用一個(gè)等效的靜止轉(zhuǎn)子來代替實(shí)際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子 使轉(zhuǎn)子繞組的頻率與定子繞組的頻率相同 折合的原則 折合前后轉(zhuǎn)子的電磁效應(yīng)不變 轉(zhuǎn)子頻率 轉(zhuǎn)子繞組 折合的條件 1 折合前后轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)不變 2 折合前后轉(zhuǎn)子側(cè)的各種功率和損耗不變 2 轉(zhuǎn)子繞組的折合異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的折合 就是用一套和定子繞組完全相同的等效轉(zhuǎn)子繞組 相數(shù)為m1 繞組匝數(shù)為N1 繞組系數(shù)為kdp1 替代實(shí)際的轉(zhuǎn)子繞組 相數(shù)為m2 繞組匝數(shù)為N2 繞組系數(shù)為kdp2 通過對(duì)轉(zhuǎn)子繞組頻率進(jìn)行折合 以轉(zhuǎn)差率s旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子 可用一靜止的等效轉(zhuǎn)子來代替 該等效靜止轉(zhuǎn)子的電勢(shì)為轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)的電動(dòng)勢(shì) 漏電抗為轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)的電抗 轉(zhuǎn)子回路的電阻變?yōu)?轉(zhuǎn)子繞組的折合方法 3 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本方程式 等效電路和相量圖 1 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本方程式 2 三相異步電動(dòng)機(jī)的T型等效電路 附加電阻的物理意義 模擬三相異步電機(jī) 的等效電阻 總機(jī)械功率 復(fù)習(xí)重點(diǎn) 三相異步電機(jī)的磁動(dòng)勢(shì) 電動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子折合的原則 步驟和方法三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路及附加電阻的物理意義 第十九章三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理 1 功率關(guān)系 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率平衡方程式 第二十章異步電動(dòng)機(jī)的功率 轉(zhuǎn)矩與運(yùn)行性能 2 轉(zhuǎn)矩關(guān)系