电机拖动必考点总结.doc

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考点总结
第四章
一、电力拖动系统稳定运行的充分必要条件是：
且
【—电动机的电磁转矩 —生产机械的阻转矩 n—转速(r/min)】

第五章
一、直流电机的励磁方式：

按励磁绕组的供电方式不同，直流电机分4种：
他励直流电机 并励直流电机 串励直流电机 复励直流电机
二、基础公式
1. 额定功率
直流电动机中，是指输出的机械功率的额定值： （为额定输出转矩，为额定转速）
直流发电机中，是指输出的电功率的额定值：

2. 电枢电动势
直流电机的电动势：（单位 ） 为电动势常数
（—磁极对数，Z—电枢总有效边数，a—支路对数）

3. 电磁转矩
直流电机的电磁转矩： （单位） 为转矩常数
（—磁极对数，Z—电枢总有效边数，a—支路对数）

4. 常数关系式
由于 故

三、直流电机
(一) 分类：直流电动机和直流发电机。
直流电动机：直流电能机械能
直流发电机：机械能直流电能
(二) 直流电动机(考点：他励直流电动机【如下图】)

1. 电压方程：
励磁回路：
电枢回路： (特点：)
(——包括电枢绕组和电刷压降的等效电阻 ——直流电机感应电动势)
其中

2. 转矩方程：

3. 功率方程：
输入电功率电磁功率
输入电功率=励磁回路输入电功率+电枢回路输入电功率
(注意：一般题目没有给出励磁信息，那么输入电功率=电枢回路输入电功率)
电枢回路输入电功率=电磁功率+铜耗功率
励磁回路输入的电功率：
电枢回路输入的电功率：
(——电枢回路的铜耗 ——电机的电磁功率)
且有 即
（原本基础公式为）
而由上式可得电动机电磁转矩的另一种计算公式：

故（的取值单位为w才适用）

（的取值单位为kW才适用）
电磁功率输出机械功率
电磁功率=机械功率=机械空载功率(损耗)+机械负载功率(输出功率)
由于和 故
——电机的机械负载功率
——电机的空载损耗，包括机械摩擦损耗和铁心损耗
输入电功率输出机械功率

式中——电动机的输出功率，有P2=PL；
——电动机的附加损耗，是未被包括在铜耗、铁耗和机械损耗之内的其他损耗；
——电动机的总损耗，并有
故电动机的效率为：
4. 工作特性：

5. 如何避免造成“飞车”？
答：直流电动机在使用时一定要保证励磁回路连接可靠，绝不能断开。
原因：一旦励磁电流 If = 0，则电机主磁通将迅速下降至剩磁磁通，若此时电动机负载较轻，电动机的转速将迅速上升，造成“飞车”；若电动机的负载为重载，则电动机的电磁转矩将小于负载转矩，使电机转速减小，但电枢电流将飞速增大，超过电动机允许的最大电流值，引起电枢绕组因大电流过热而烧毁。因此，在闭合电动机电枢电路前应先闭合励磁电路，保证电动机可靠运行。
(三) 直流发电机(考点：他励直流发电机【如下图】)

1．电压方程： (特点：) 式中

2．转矩方程：
3．功率方程：
输入机械功率电磁功率
输入机械功率(原动机)=电磁功率+克服空载功率

电磁功率输出电功率
电磁功率=输出电功率+铜耗功率

输入机械功率输出电功率

直流发电机的效率
式中——直流发电机的总损耗，
四、考题解答
1．某他励直流电动机的额定数据为=17kW, =220V, =1500r/min，=83%。计算额定电枢电流、额定电磁转矩和额定负载时的输入电功率。

分析：电机的额定功率指的是输出功率，电动机的额定功率指的是机械功率（没有空载损耗=电磁功率）（发电机的额定功率指的是电功率）

解：(1) 额定电枢电流
=
(2) 额定电磁转矩

(3) 额定负载时输入电功率
法一：
法二：
2．有一他励直流发电机的额定数据为：=46kW，=230V, =1000r/min，=0.1，已知=1kW，=0.01，求额定负载下、和。

分析：电机的额定功率指的是输出功率，发电机的额定功率指的是电功率；

解：

(1) 额定负载下输入功率

(2) 额定负载下电磁功率

(3) 额定负载下发电机效率
法一:
法二：

第六章
一、他励直流电动机的机械特性：
1．机械特性的一般形式

式中——直流电机的理想空载转速，
；
——直流电机机械特性的斜率，
。
2．固有机械特性(特点：电枢电压、励磁电压均为额定值)

时，是理想空载转速，由可知，同时，。
固有机械特性硬：斜率较小，表示固有转速的变化小，所有固有机械特性比较硬。

电动机起动时n=0，由，感应电动势，这时电枢电流为起动电流；电磁转矩为启动转矩 ；又因为电枢电阻 很小，在额定电压的作用下， 起动电流将非常大，远远超过电动机所允许的最大电流， 会

烧坏换向器，因此直流电机一般不允许全电压直接起动。
若转矩，特性曲线在第四象限；若,则特性曲线在第二象限，电磁转矩与转速方向相反，形成制动转矩，电机处于发电状态。
3．人为机械特性

改变电枢电压U 减小每极气隙磁通 电枢回路串接电阻R

（注意：减小U或串接R都使得n减小，而减小却使得n增加）
二、他励直流电动机的起动方式（2种）
电枢回路串电阻起动 降压起动

三、他励直流电动机的调速
1．静差率：是指在同一条机械特性上，从理想空载到额定负载时的转速降与理想空载转速之比。用百分比表示为：

静差率s值与机械特性的硬度及理想空载转速有关。当理想空载转速一定时，机械特性越硬，额定速降越小，则静差率越小。
2. 他励直流电动机的调速方法(根据3种改变n的人为机械特性)
串电阻调速
特点：
1）实现简单，操作方便；
2）低速时机械特性变软，静差率增大，相对稳定性变差；
3）只能在基速以下调速，因而调速范围较小，一般D ≤ 2；
4）由于电阻是分级切除的，所以只能实现有级调速，平滑性差；
5）由于串接电阻上要消耗电功率，因而经济性较差，而且转速越低，能耗越大。
（电枢串电阻调速的方法多用于对调速性能要求不高的场合，如过去的起重机、电车等，现在已不多见。）
调电压调速 （整流装置输出电压；整流装置内阻）
特点：
1）由于调压电源可连续平滑调节，所以拖动系统可实现无级调速；
2）调速前后机械特性硬度不变，因而相对稳定性较好；
3）在基速以下调速，调速范围较宽，D可达10~20；
4）调速过程中能量损耗较少，因此调速经济性较好；
5）需要一套可控的直流电源。
（调压调速多用在对调速性能要求较高的生产机械上，如机床、轧钢机、造纸机等。）
弱磁调速
特点：
1）由于励磁电流I f <<Ia ，因而控制方便，能量损耗小；
2）可连续调节电阻值，以实现无级调速；
3）在基速以上调速，由于受电机机械强度和换向火花的限制，转速不能太高，一般约为（1.2~1.5）nN ，特殊设计的弱磁调速电动机，最高转速为（3~4）nN ，因而调速范围窄。
（弱磁调速的调速范围小，所以很少单独使用，一般都与调压调速配合，以获得很宽范围的、高效、平滑而又经济的调速。）
3.调速方式
恒转矩调速方式：在整个调速过程中保持电动机电磁转矩不变；

恒功率调速方式：在整个调速过程中保持电动机电磁功率不变。
（注意：一般弱磁调速适用于恒功率调速，其余两个适用于恒转矩调速）

相关例题：一台他励直流电动机额定数据为：=100kW，=220V，=517A，=1200r/min，电枢回路电阻=0.044Ω。求：
1）固有机械特性方程式；
2）额定负载时的电枢电势和额定电磁转矩；
3）额定输出转矩和空载转矩；
4）理想空载转速和实际空载转速；
5）电机额定运行，分别求电枢回路外串电阻=0.206Ω时的转速、电压U=50V时的转速和磁通Φ=75%时的转速。
解：（1）固有机械特性方程式
常数

（2）电枢电势和电磁转矩
电枢电势为：
电磁转矩为：
（3）额定输出转矩和空载转矩
输出转矩为：
空载转矩为：
（4）求理想空载转速和实际空载转速
理想空载转速为：
实际空载转速为：
（5）电枢回路外串电阻=0.206Ω时的转速

电压U=50V时的转速

磁通Φ=75%时的转速

四、他励直流电动机的四象限运行
可见，电动机运行状态分成两大类，与n同方向时为电动运行状态，

与n反方向时为制动运行状态。
(注意：1.电动状态机械特性分布在一【正向电动运行】、三【反向电动运行】象限；2.制动状态机械特性分布在二、四象限；)

制动方法：机械制动+电气制动
电气制动方法：1、能耗制动；2、反接制动：电枢反接(用于反抗性负载)倒位反接（用于位能负载）3、回馈制动：正向回馈制动反向回馈制动
（着重图形，计算不做要求）
图知：1、与负载有交点称为运行，没有交点则称为过程；
2、电动运行状态分布在一【正向电动运行】、三【反向电动运行】象限；
3、能耗制动分布在二、四象限，且过原点。
4、反接制动过二、三、四（电枢反接）象限或者一、四（倒位反接）象限。（但是制动只分布在二、四象限！）
5、回馈制动过一、二（正向回馈制动）象限或三、四（反向回馈制动）象限。（但是制动只分布在二、四象限！）

第七章
一、三相变压器的电路系统——联结组
1．三相变压器绕组的联结法（2种）
1）星形：绕组末端XYZ联结一起，首端ABC引出
(用字母Y或y表示，如果有中线N引出则用YN或yn表示)
2）三角形：各项绕组首末相连(规定A—X—C—Z—B—Y—A联结)
(用字母D或d表示)

2．三相变压器联结组的判断（考点：Yy0和Yd11）

（注意：两个皆为同名端同时作为首端，即A和a作为首端）
（注意：大写为高压侧绕组，小写为低压侧绕组）
（注意：数字填涂看高压绕组EAB和Eab相差多少，逆时针为转向，看Eab到EAB滞后的度数，30度1个点，图2就是滞后330度即11点）
一般采用Yyn0、Yd11、YNd11、YNy0和Yy0等5种标准联结线。其中的Yyn0联结组是在低压侧引出中性点，便于220V电器用户使用；YNd11主要是供高压输电使用。
例如：Dyn表示高压绕组是三角形联结线；低压绕组是星形联结线，并有中性点引出；
YNyn表示高压绕组是星形联结，低压绕组也是星形联结，而且两个绕组都有中性点引出；

第九章
一、异步电动机的分类
1、按定子相数分：单相异步电动机；三相异步电动机。
2、按转子结构分：绕线式异步电动机；鼠笼式异步电动机，其中又包括单鼠笼异步电动机、双鼠笼异步电动机、深槽式异步电动机
二、异步电动机的转差率
（—同步转速；n—转子转速）
补充公式
三、异步电机的运行方式
1、电动机运行方式
2、发电机运行方式
3、电磁制动运行方式
四、异步电动机的功率

输入电功率电磁功率（s为转差率）
电源输入的功率
定子铜耗
定子铁耗（转子铁耗很小，忽略不计）

电磁功率输出机械功率（s为转差率）
转子铜耗

重点：

五、异步电动机的电磁转矩
(—旋转磁场的同步角速度)

即（—输出转矩；—空载转矩，【称空载损耗】）

第十章
一、同步电动机的功率因数

1、当改变同步电动机的励磁电流时，能够改变同步电动机的功率因数。
2、当改变励磁电流时，同步电动机功率因数变化的规律可以分为三种情况，即正常励磁状态、欠励状态和过励状态。
3、同步电动机拖动负载运行时，一般要过励，至少运行在正常励磁状态，不要让它运行在欠励状态。

第十一章
一、三相异步电动机固有机械特性(书P212固有特性曲线分析)

重要的不清楚！
二、异步电动机起动性能分析（书P215性能分析）
比较重要的：
（１）足够大的起动转矩。起动电流倍数KI=Ist / IN
（２）不要太大的起动电流。起动转矩倍数KT=Tst /TN。
普通的异步电动机，如果不采取任何措施，而直接接入电网起动时，往往起动电流Ist 很大，而起动转矩Tst 不足。
异步电动机在起动时存在以下两种矛盾：
1）起动电流大，而电网承受冲击电流的能力有限；
2）起动转矩小，而负载又要求有足够的转矩才能起动。工作中是付出了很多，但我也清醒地认识到自己存在的一些不足之处。在学生工作方面，我与其他辅导员相比经验还显欠缺，与主要学生干部在工作方面的交流做的还不是很到位，同时在大型活动的组织方面，考虑还不够周全，学生活动的指导工作也需要在自我不断学习的基础上进一步加强，并逐步提升自我对于理论的实际应用能力。要及时认真地总结工作经验，探索规律，锐意改革，勇于创新，开拓进取，使自己的工作更上一层楼！

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