电机学(第四版)复习提纲省名师优质课赛课获奖课件市赛课百校联赛优质课一等奖课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,电机学复习提要,第一篇 变压器,第二篇 直流电机,第三篇 交流电机绕组电动势和磁动势,第四篇 同时电机,第五篇 异步电机,1/95,第一章 变压器用途、分类与结构,1.变压器基本作用原理,变压器是依据_原理，将一个电压等级交流电能变换为同频率另一个电压等级交流电能静止电机。,2.变压器主要额定值,1）额定电压,U,1,N,/,U,2,N,(V或kV),一次侧额定电压是指正常运行时，电源加到一次侧额定电压。,二次侧额定电压是指变压器,一次侧加,_,，二次侧,_,电压,。,三相变压器,一次、二次,额定电压都是指,_,。,电磁感应,空载线,额定电压,额定线电压,2/95,2）额定电流,I,1,N,/,I,2,N,(A),额定电流是指变压器在额定运行条件下一、二次绕组允许经过电流。,三相变压器,一次、二次,额定电流都是指,_,。,3）额定容量,S,N,(VA或kVA),在铭牌要求额定状态下变压器输出视在功率。,变压器额定容量、额定电压、额定电流之间关系：,单相双绕组变压器,三相双绕组变压器,4）额定频率,f,N,(H,z),额定线电流,基本知识,：,变压器工作原理及额定数据。,3/95,第二章 变压器运行分析,基本要求：,1.掌握变压器基本工作原理，熟练应用感应电势公式,2.掌握变压器绕组折合条件、折合方法,3.掌握分析变压器基本方法变压器基本方程式、等值电路和相量图,4.掌握变压器等值电路参数测定方法,5.掌握变压器运行性能指标及其计算,4/95,第二章 变压器运行分析,1.变压器磁场,为了便于研究，依据变压器内部磁场实际分布和所起作用不一样，通常把磁通分为_和_。,主磁通性质和作用：,主磁通沿铁心闭合，其磁路是一个非线性磁路，,m,与,I,0,呈非线性关系，主磁通在一、二次绕组中分别感应电势,E,1,和,E,2,，将电磁功率从一次绕组传递到二次绕组，起_作用。,漏磁通性质和作用：,漏磁通主要沿非铁磁性材料闭合，其磁路是一个线性磁路，,s1,（,s2,）,与,I,1,（,I,2,）,呈线性关系，漏磁通只起_作用，不直接参加从一次绕组到二次绕组能量传递。,主磁通 漏磁通,传递能量,产生漏电抗压降,5/95,一次绕组感应电动势,二次绕组感应电动势,变压器变比：,变压器一次侧与二次侧_，称为变压器变比，用,k,表示，即,2.主磁通感应电动势和励磁电流,相电势之比,励磁电流：,在铁心饱和时，为了得到,正弦波主磁通，励磁电流应为,_,。尖顶波励磁电流能够分解为基波和3、5、7一系列奇次谐波。,考虑铁耗影响后，励磁电流将超前主磁通一个铁耗角,。,尖顶波,6/95,3.变压器绕组折合,折合条件：,_,。,折合方法：,4.变压器基本方程式、等效电路、相量图,T型等效电路,折合前后二次绕组磁动势不变,7/95,T型等效电路中各参数物理意义：,励磁电阻,R,m,是表征,铁耗,等效电阻。励磁电抗,X,m,反应了主磁通对电路电磁效应，是与_对应电抗。,一次绕组漏电抗,X,1,反应了一次绕组漏磁通对电路电磁效应，是同_相对应电抗。二次绕组漏电抗,X,2,反应了二次绕组漏磁通对电路电磁效应，是同_ _相对应电抗。,4.变压器基本方程式、等效电路、相量图,主磁通,一次绕组漏磁通,二次绕组漏磁通,8/95,4.变压器基本方程式、等效电路、相量图,简化等效电路,9/95,5.变压器参数测定,变压器空载试验,10/95,5.变压器参数测定,变压器短路试验,对T型等效电路：,11/95,6.变压器运行性能,1）,变压器电压调整率,U,定义：,变压器带上负载以后，电压改变差值（二次额定电压,U,2N,与二次电压,U,2,之差）与二次额定电压比值称为电压调整率，用,U,表示，,即,计算公式：,影响,变压器电压调整率,U,原因有：,_,、,_,和,_,。,负载大小,负载性质,12/95,2）,变压器损耗和效率,变压器损耗有铁耗和铜耗。,铁耗不随负载大小而改变，也称为不变损耗，,铜耗随负载大小而改变，也称为可变损耗，,变压器额定负载时铜耗（即额定短路功率）为,p,kN,，则任意负载时铜耗为 。,变压器效率计算公式：,13/95,2）,变压器损耗和效率,变压器产生最大效率条件：,或,即当 时，变压器效率最高。,影响,变压器,效率,原因有：,_,、,_,和,_,。,负载大小,负载性质,变压器本身损耗,p,0,、,p,kN,14/95,第三章 三相变压器,基本要求：,1.掌握三相变压器组和三铁心式变压器磁路特点,2.掌握三相变压器联结组标号，能利用电动势相量图判定联结组标号,3.掌握变压器理想并联运行条件,4.掌握变压器并联运行时负载分配计算方法,15/95,第三章 三相变压器,1.三相变压器磁路系统,独立磁路系统：三相变压器组,相关磁路系统：三铁心柱式变压器,2.三相变压器联结组,三相变压器联结组标号表示高、低压侧对应,_,之间相位关系,。,已知三相变压器绕组接线图,确定其联结组标号；,已知三相变压器联结组标号,画绕组接线图,线电势,16/95,3.三相变压器空载运行电动势波形,不一样磁路系统和绕组联结方式对变压器空载电势波形影响很大。,为了取得正弦波相电势，三相变压器组不应采取Yy联结，不然相电动势畸变为尖顶波；小容量三铁心柱式变压器能够采取Yy联结。,当,三相变压器采取Dy联结或Yd联结时，或者一次侧采取YN接时，其空载相电势为正弦波或靠近正弦波。,17/95,4.变压器并联运行,1）变压器理想并联运行条件,各变压器变压比相等；,联结组标号相同；,短路阻抗标幺值相等。,2）并联运行变压器负载分配,18/95,1.直流电机是进行直流电能和机械能转换一个旋转电机。直流电机工作原理是建立在,定律和,定律基础上，它赖以实现机电能量转换媒介是气隙磁场。,任何一台直流电机既可作为发电机运行，也能够作为电动机运行，这就是直流电机运行可逆性。,第六章 直流电机用途、基本工作原理与结构,电磁感应,电磁力,直流,交流,换向器 电刷,2.惯用直流电机是换向器式电机，直流电机电枢旋转时，从电机外部看，它电压、电流和电动势都是,，不过每个线圈中电压、电流和电动势都是,。这种交直流之间转换是经过,和,配合作用实现。,19/95,3.直流电机由定子和转子两大部分组成，定子部分包含主磁极、机座、换向极、电刷装置、端盖等。转子部分包含转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器等。定子作用是,建立主磁场和进行机械固定。转子作用是产生电动势，流过电流，产生电磁转矩。,4.直流电机额定值,电机额定值是电机长久运行时允许各物理量值。直流电机额定值主要有额定功率、额定电压、额定电流、额定转速等。,额定功率,P,N,(kW)：,额定,运行,状态下,电机,。,额定电压,U,N,(,V,)：,额定,运行,状态下电机出线端平均电压。,输出功率,20/95,额定电流,I,N,(,A,)：,额定,运行,状态下电机出线端电流。,额定转速,n,N,(r/min),：,额定运行状态下时转子转速。,额定励磁电流,I,fN,(,A,)：,额定运行状态时电机励磁电流值。,直流电动机：,直流发电机：,基本知识,：,1.直流电机基本工作原理,2.直流电机额定值,21/95,基本知识,：,1.直流电机磁化曲线,2.单叠绕组和单波绕组特点,3.单叠绕组和单波绕组节距计算方法,4.直流电机电枢绕组电动势和电磁转矩,第七章 直流电机磁路和电枢绕组,22/95,第七章 直流电机磁路和电枢绕组,1.直流电机空载磁场和磁化特征,直流电机空载运行时气隙磁场由励磁磁势建立，该磁势由主极上励磁绕组通以直流电流所产生。,1）空载时气隙磁密分布曲线,空载时，励磁磁动势主要消耗在_上。当忽略铁磁材料磁阻和电枢表面齿槽效应时，主磁极下气隙磁通密度分布取决于气隙大小和形状。,气隙,23/95,2.直流电机电枢绕组,直流电机磁化特征曲线是指电机空载时每极主磁通,0,与励磁磁动势2,F,f,之间关系曲线,0,=,f,(2,F,f,)。依据磁化特征能够判断电机磁路饱和程度。,气隙线,磁化曲线,2）磁化特征曲线,直流电机电枢绕组是直流电机产生感应电势和电磁转矩，从而实现机电能量转换主要部件。直流电机电枢绕组，不论什么形式，都是将各元件经过对应换向片依次连接起来而组成闭合绕组。直流电机电枢绕组经过电刷引入或引出电流，并在正负极性电刷间形成偶数条并联支路。,24/95,1）电枢绕组节距,第一节距,y,1,：,每个元件两个元件边在电枢表面跨距，用虚槽数计算。,式中：,小于1分数,。,第二节距,y,2,：,相串联两个元件中，第一个元件下层边与第二个元件上层边在电枢表面上所跨距离，用虚槽数计算。,合成节距,y,：,相串联两个元件对应边在电枢表面上所跨距离，用虚槽数计算。,换向器节距,y,k,：,每个元件所联两片换向片在换向器表面跨距，用换向片数表示。,25/95,单叠绕组是,y,=,y,k,=,1一类电枢绕组，它是,把上层元件边在同一主极下各元件串联起来成一条支路，所以单叠绕组并联支路对数,_,，,p,是直流电机极对数。,2）电枢绕组特点,单波绕组是,一类电枢绕组，它是,把上层元件边在同极性主极下各元件串联起来成一条支路，所以单波绕组并联支路对数_。,直流电机电枢绕组电势是经过电刷引出，电刷位置应使正负电刷间感应电动势最大。当元件几何形状对称时，电刷在换向器表面位置应对准磁极中心线。此时正、负电刷间感应电势最大，被电刷短路元件感应电势为零。,a,=1,a,=,p,26/95,3.直流电机电枢绕组感应电势,电枢电势,E,a,大小与每极磁通量,和转速,n,大小成正比，,E,a,方向取决于,和,n,方向。,直流发电机电枢电势与电枢电流同方向，而直流电动机电枢电势与电枢电流方向相反，称为反电势。,27/95,4.直流电机电枢绕组电磁转矩,电磁,转矩,T,大小与每极磁通量,和电枢电流,I,a,大小成正比，,T,方向取决于,和,I,a,方向。,直流发电机,电磁,转矩与,转速方向相反,，为,制动转矩。,而直流电动机,电磁,转矩与,转速方向相同,，为,驱动转矩,。,28/95,第八章 直流发电机,基本知识,：,1.利用直流发电机基本方程式进行计算,2.电枢反应概念和电枢反应性质,3.他励和并励直流发电机外特征曲线形状，以及影响电压变动原因,4.并励直流发电机自励建压条件,29/95,第八章 直流发电机,1.直流电机励磁方式,直流电机主磁场普通由套在主磁极铁心上励磁绕组通以直流电流产生。励磁绕组供电方式称为励磁方式，直流发电机励磁方式分为_、_、_、_。不一样励磁方式直流发电机，运行特征存在很大差异。,他励直流发电机：,并励直流发电机：,串励直流发电机：,他励 并励 串励 复励,30/95,2.直流发电机基本方程式,直流发电机电动势平衡方程式、转矩平衡方程式和功率平衡方程式是把电机中电和机械方面物理量联络起来基本方程式。,1）电动势平衡方程式,2）转矩平衡方程式,3）电磁功率和功率平衡方程式,电磁功率,31/95,并励直流发电机,他励直流发电机,32/95,3.直流电机电枢反应,直流电机负载运行时，_对_影响称为电枢反应。,1）电刷在几何中性线上,_电枢反应：,_；,_,_；,_。,2）电刷不在几何中性线上,当电刷不在几何中性线上，除了交轴电枢反应外还有直轴电枢反应。,电刷在几何中性线上,电刷顺转向偏移,电刷逆转向偏移,直流发电机,直流电动机,交轴,交轴,交轴和直轴去磁,交轴和直轴去磁,交轴和直轴助磁,交轴和直轴助磁,使气隙磁场发生畸变 使物理中性线偏移几何中性线一个角度 当磁路饱和时有去磁作用,电枢磁动势 励磁磁场,交轴,33/95,4.直流发电机运行特征,表征直流发电机运行性能特征主要有空载特征、外特征和调整特征。其中外特征,U,=,f,(,I,)是最主要一个特征，它反应了电机端电压,U,随负载电流,I,改变情况。,他励直流发电机外特征是一条下垂曲线，其原因有：(,1,)_；(2)_。对于并励直流发电机，还有第3个原因：_ _。所以并励直流发电机电压调整率比他励时要大。,5.并励直流发电机自励条件,(,1,)_；,(2)_；(3)_。,电枢反应去磁作用 电枢回路电阻压降,电枢端电压下降，引发励磁电流减小，使电枢电势和端电压深入下降,电机必须有剩磁,励磁绕组并联到电枢两端极性要正确,励磁回路电阻必须小于与电机转速对应临界电阻,34/95,第九章 直流电动机,基本知识,：,1.直流电机可逆原理及直流电机运行状态判别依据,2.利用直流电动机基本方程式进行计算,3.他励直流电动机机械特征,4.直流电动机起动方法、调速方法和制动方法,35/95,第九章 直流电动机,1.直流电动机励磁方式,直流电动机按励磁方式分为他励、并励、串励和复励。他励与并励只是接线有所不一样，运行特征是相同。,并励直流电动机：,串励直流电动机：,他励直流电动机：,36/95,2.,直流电机可逆原理,直流电机运行是可逆，同一台电机既可在一定条件下作发电机运行，将输入机械能转变为直流电能；又可在另一条件下作电动机运行，将输入直流电能转变为机械能。,直流电机运行状态判别依据：_,_。,3.直流电动机基本方程式,直流电动机是把直流电能转换为机械能旋转机械。电动机电动势与电枢电流方向相反，称为反电势，电磁转矩与转速方向相同，是驱动性质转矩。电动势平衡方程式、转矩平衡方程式和功率平衡方程式是直流电动机基本方程式，是研究直流电动机运行特征理论基础。,当,E,a,U,时，为直流发电机；当,E,a,U,时，为直流电动机,37/95,电动势平衡方程式,功率平衡方程式,他励直流电动机,并励直流电动机,转矩平衡方程式,38/95,4.直流电动机机械特征,他励,直流电动机机械特征：,电动机在电枢电压,U,、励磁电流,I,f,、电枢回路总电阻一定条件下，转速,n,与电磁转矩,T,之间关系，即,n,=,f,(,T,)关系。,他励,直流电动机固有机械特征：,U,=,U,N,，,I,f,=,I,fN,，电枢回路没有外串任何电阻时机械特征。,39/95,他励直流电动机人为机械特征,：人为地改变电源电压,U,、励磁电流,I,f,或在电枢回路中串联电阻,R,s,时所得到机械特征。,直流,电动机带负载运行时，稳定运行条件是_，说明在恒转矩负载条件下，含有下降机械特征电动机能够稳定运行。,5.直流电动机起动,直流电动机起动转矩与起动电流成正比，大起动电流带来大起动转矩。所以直流电动机含有良好起动性能。,直流电动机起动方法有：,(1)_；,(2)_；,(3)_,。,直接起动,电枢回路串电阻,起动,降压起动,40/95,6.直流电动机调速,直流电动机含有良好调速性能，这是它突出优点。,他励直流电动机调速方法有：,(1)_；,(2)_；,(3)_,。,对于恒转矩负载，假如调速前后气隙磁通维持不变话，则调速前后稳态时电枢电流保持不变。,改变电枢回路中串联电阻调速,减小气隙磁通调速,改变电枢端电压调速,41/95,7.直流电动机电磁制动,直流电动机电磁制动状态是指电磁转矩和转速方向相反，电磁转矩对系统起制动作用运行状态。,直流电动机电磁制动方法有,：,_,、,_,、,_,。,能耗制动和反接制动都用于使电动机停转，前者制动转矩小，后者制动转矩大，二者都消耗较多电能。回馈制动是最为经济制动方法，但只适合用于限制电动机升速和使电动机减速场所。,回馈制动 能耗制动,反接制动,42/95,第十章 交流电机绕组和电动势,基本知识：,1.,交流绕组基本概念,2.利用电动势星形图分析三相绕组方法,3.三相单层分布绕组和,三相双层叠绕组,连接规律,4.绕组基波因数物理意义，交流绕组基波相电动势计算,43/95,第十章 交流电机绕组和电动势,1.对交流绕组基本要求是力争取得较大基波电势，尽可能降低谐波电势。且保持三相电动势对称，同时还要节约用铜和工艺方便。,2.槽导体电势星形图是分析交流绕组最基本一个方法，利用它划分各相各属槽号，然后按电势相加标准连接绕组。,绕组基本参数：,极距,每极每相槽数,槽距角,44/95,3.交流绕组形式很多，通常小功率交流电机多采取单层绕组，功率较大交流电机多采取双层短距绕组，以减弱高次谐波，改进电动势和磁动势波形。,双层叠绕组特点：,每个槽内有两个线圈边，线圈数等于槽数；每相有,2,p,个线圈组，每个线圈组由,q,个线圈串联而成；最大并联支路数,a,max,=2,p,；,每相串联匝数 。,单层分布绕组特点：,每个槽内只有一个线圈边，线圈数等于槽数二分之一；每相有,p,个线圈组，每个线圈组由,q,个线圈串联而成；最大并联支路数,a,max,=,p,；,每相串联匝数 。,45/95,4.在正弦分布磁场下交流绕组相电势为,式中，,N,1,为一相绕组串联匝数。,双层绕组,单层绕组,绕组基波因数,46/95,第十一章 交流绕组磁动势,基本知识：,1.单相绕组基波磁动势表示式及其特点,2.脉振磁动势和旋转磁动势之间关系,3.三相绕组基波合成磁动势表示式及其特点,47/95,第十一章 交流绕组磁动势,1.单相绕组基波磁动势,单相绕组中流过余弦交流电流产生磁动势是脉振磁动势，其磁势轴线在空间固定不动，各点磁势大小随时间而改变。该磁动势能够分解为,基波和一系列谐波之和。,单相绕组基波磁动势,表示式,单相绕组基波磁动势,特点：,性质：脉振磁动势,波形：余弦波,48/95,脉振频率：等于电流频率,极对数：,电机极对数,p,波幅位置：相绕组轴线,振幅：,2.脉振磁动势和旋转磁动势之间关系,脉振磁动势能够分解为两个,转速_，转向_旋转磁动势,，,每个旋转磁动势幅值为脉振磁动势最大振幅_。,相同 相反,二分之一,49/95,3.三相绕组基波合成磁动势,三相对称绕组中流过对称三相电流所产生基波合成磁动势是一个_。,三相基波合成磁动势表示式,三相基波合成磁动势特点：,性质：圆形旋转磁动势,幅值：,圆形旋转磁动势,50/95,转速：,瞬时,位置：当某相电流到达正最大值时，三相基波合成磁动势正波幅就转到该相绕组轴线上。,转向：从电流超前相相轴转向电流滞后相相轴。,51/95,第十三章 同时发电机基本电磁关系,基本知识：,1.同时发电机时空相矢量图绘制方法,2.同时发电机对称负载时电枢反应,3.同时发电机各种电抗物理意义,3.利用隐极同时发电机电动势方程式和电动势相量图进行计算,4.利用凸极同时发电机电动势方程式和电动势相量图进行计算,52/95,第十三章 同时发电机基本电磁关系,1.同时发电机时空相-矢量图,时空相-矢量图是分析同时电机主要方法。利用时空相-矢量图能够很方便地求出同时电机各电磁量之间相位关系，而且方法简单、概念明确。,绘制时空相-矢量图时，当把各相时轴取在该相相轴上时，有以下特点：,忽略铁心中损耗时，与 重合；,滞后 90,电角度,；,与 同相位。,53/95,2.同时发电机对称负载时电枢反应,_对_,影响称为,电枢反应,。,对称负载运行时，三相电枢绕组中流过三相对称电流产生基波电枢磁动势 。和 同转向、同转速、极对数也相同，二者在空间相对静止。,同时发电机电枢反应性质取决于负载性质和电机本身参数，即取决于,_,。普通情况，当,为任意角度时可将电枢磁势分解为交轴分量和直轴分量，分别研究它们所起作用。,电枢磁动势,励磁磁动势,内功率因数角,54/95,当,角为不一样值电枢反应：,电枢反应磁动势,作用位置,电枢反应性质,=0,0,=90,0,=,90,0,0,0,90,0,q,轴,d,轴,d,轴,d,轴和,q,轴,交轴电枢反应,交轴和直轴去磁电枢反应,直轴助磁电枢反应,直轴去磁电枢反应,55/95,3.电枢反应电抗和同时电抗,在不计同时发电机主磁路饱和时，能够认为电枢反应磁势和励磁磁势各自产生对应磁通，并在电枢绕组中分别感应出电动势。为定量分析电枢反应影响大小，引入电枢反应电抗，电枢反应电动势可表示成电枢反应电抗压降形式。,1）,隐极同时发电机,隐极同时发电机因为气隙均匀，只需引入一个电枢反应电抗,X,a,。,电枢反应电抗,X,a,物理意义：,对称负载下,三相单位电枢电流联合产生_,在一相电枢绕组中感应电动势大小。,电枢反应基波磁场,56/95,深入考虑电枢电流漏磁场作用，引入同时电抗,X,c,：,同时电抗,X,c,物理意义：,对称负载下三相单位电枢电流联合产生,_,在一相电枢绕组中感应电动势,大小,。,2）,凸极同时发电机,凸极同时发电机因为气隙不均匀，引入两个电枢反应电抗：直轴电枢反应电抗,X,ad,和交轴电枢反应电抗,X,aq,。,电枢总磁场,57/95,直轴电枢反应电抗,X,ad,和交轴电枢反应电抗,X,aq,物理意义：,对称负载下,三相单位,直轴,电枢电流或,交轴,电枢电流联合产生_,在一相电枢绕组中感应电动势大小。,为每相电枢绕组直轴同时电抗；,为每相电枢绕组交轴同时电抗。,直轴同时电抗,X,d,和交轴同时电抗,X,q,物理意义：,对称负载下,三相单位,直轴,电枢电流或,交轴,电枢电流联合产生,_,在一相电枢绕组中感应电动势大小。,考虑电枢电流漏磁场作用，,凸极同时发电机,有两个同时电抗：,直轴同时电抗,X,d,和交轴同时电抗,X,q,。,电枢反应基波磁场,电枢总磁场,58/95,4.同时发电机电动势方程式和电动势相量图,1）,隐极同时发电机,59/95,2）,凸极同时发电机,60/95,第十四章 同时发电机运行特征,基本知识：,1.同时发电机各种运行特征定义及各特征曲线特点,2.利用各运行特征测量相关参数方法,3.低转差法测量同时电抗原理和方法,61/95,第十四章 同时发电机运行特征,1.同时发电机运行特征是在原动机保持同时转速不变，发电机单机运行条件下，发电机外部三个物理量（定子端电压,U,、负载电流,I,、励磁电流,i,f,）中一个保持不变，另外两个量之间关系。运行特征首先用来测量发电机一些参数，另首先也表征了发电机一些主要性能。,2.同时发电机空载特征、短路特征和零功率因数负载特征是同时发电机基本特征。利用基本特征能够求取同时发电机参数。,利用同时发电机空载特征和短路特征能够测量同时发电机_或_。,同时电抗 直轴同时电抗,62/95,3.利用同时发电机空载特征和零功率因数负载特征理论曲线能够测量同时发电机_。,式中 ：普梯尔三角形,kmn,垂直边长度,定子漏电抗,利用同时发电机空载特征和零功率因数负载特征试验曲线测定电抗实际值称为同时发电机_。,普梯尔电抗,63/95,5.同时发电机正常运行时运行特征有外特征和调整特征。它们表征了同时发电机主要性能指标，是发电机实际运行依据。,1）外,特征：,n,=,n,1,，,i,f,=,常数,且cos,=常数,时，,U,=,f,(,I,)。,2）,调整特征：,当,n,=,n,1,，,U,=,常数且,cos,=常数,时，,i,f,=,f,(,I,)。,电压调整率,4.利用_能够同时测量凸极同时发电机直轴同时电抗和交轴同时电抗。,转差法,64/95,第十五章 同时发电机并联运行,基本知识：,1.同时发电机并联合闸条件,2.同时发电机功角特征和静态稳定,3.并联于无限大电网运行同时发电机，有功功率和无功功率调整方法,65/95,第十五章 同时发电机并联运行,1.同时发电机与电网并联运行条件,(1)_；,(2)_；,(3)_；,(4)_。,其中，_是必须满足条件。,发电机频率等于电网频率,发电机电压幅值等于电网电压幅值，且波形一致,发电机电压相序与电网电压相序相同,在合闸时，发电机电压相位与电网电压相位一样,2.并联运行方法,(1),准确同时法；又分为暗灯法和灯光旋转法,(2),自同时法,发电机电压相序与电网电压相序相同,66/95,3.,功率角,物理意义,空间相位角：,为产生励磁电动势 励磁磁动势 与产生端电压,等效,合成磁动势 之间夹角，,即转子磁极轴线与等效合成磁极轴线之间夹角。,4.同时发电机功角特征,功角特征定义：,同时发电机并入电网后，,当电网电压和频率恒定、电机参数（,X,d,、,X,q,、,X,c,）为常数、空载电势,E,0,保持不变时，,P,M,=,f,(,)。,时间相位角：,为,和 之间夹角。,67/95,5.同时发电机与电网并联运行时静态稳定,静态稳定定义：,并联在电网上同时发电机，在电网或原动机发生微小扰动时，假如在扰动消失后，发电机能够恢复到原来运行状态稳定运行，就称发电机运行是静态稳定，不然就是不稳定。,凸极同时发电机,隐极同时发电机,68/95,过载能力：,同时发电机最大电磁转矩,T,max,与额定电磁转矩,T,N,之比称为过载能力，用,k,m,表示，即,同时发电机静态稳定判据：,_。,隐极同时发电机最大电磁转矩：,隐极同时发电机稳定运行区：,69/95,隐极同时发电机过载能力,6.同时发电机与电网并联运行时有功功率调整,（1）并联于无限大电网运行同时发电机，调整_,_，,能够改变发电机功角,，,从而使发电机,输出有功功率发生改变。,（2）,当发电机励磁不变，改变发电机输出有功功率时，因为,功角,改变，发电机输出,无功功率也将发生改变。,原动机输入,功率,70/95,7.同时发电机与电网并联运行时无功功率调整,（1）,经过调整,同时发电机_，能够改变同时发电机输出无功功率，但有功功率不会发生改变。,（2）同时发电机,正常励磁时，输出全部为有功功率，无功功率为零；处于过励状态时，发电机除输出有功功率，还向电网输出,_,无功功率；欠励时，发电机向电网输出,_,无功功率。,（3）,并联于无穷大电网同时发电机，在有功功率不变时，电枢电流,I,随励磁电流,i,f,改变曲线,I,=,f,(,i,f,)称为发电机V形曲线。,励磁,滞后,超前,71/95,第十八章 三相异步电机结构和基本工作原理,1.三相异步电动机额定值,（1）额定功率,P,N,：,电动机在额定运行时，轴上输出机械功率。,（2）额定电压,U,N,：,电动机在额定运行时，加在定子绕组上线电压。,（3）额定电流,I,N,：电动机在额定运行时，定子绕组流过线电流。,（4）额定频率,f,N,（5）额定转速,n,N,（6）额定功率因数cos,N,：,电动机在额定负载时，定子边功率因数。,72/95,2.三相异步电机基本工作原理,1）基本工作原理,定子绕组接至三相对称交流电源，绕组中流过三相对称电流，在气隙中建立基波旋转磁场；该旋转磁场以转差速率切割转子导体，在转子导体中感应电动势，电动势在闭合转子绕组中产生电流；转子电流有功分量与气隙基波旋转磁场相作用产生电磁转矩，拖动转子顺着旋转磁场方向旋转，输出机械功率。,2）转差率,转差率,s,表示同时速,n,1,和电机转速,n,之差与同时速比值，即,73/95,由转差率,s,大小正负能够确定异步电机运行状态：,当0,s,1时，为_状态；当,s,0时，为_状态；当,s,1时，为_状态。,电动机,电磁制动,发电机,由转差率,s,和同时速,n,1,和可求出电动机转速,n,，即,3.异步电机三种运行状态,复习重点：,三相异步电机基本工作原理,三相异步电机三种运行状态及其判别方法,74/95,第十九章 三相异步电动机运行原理,1.三相异步电动机转子旋转时电磁关系,f,1,f,2,转子频率为,75/95,2.三相异步电动机转子折合,异步电动机定、转子绕组感应电动势频率和大小均不一样，所以在推导三相异步电机等效电路时，必须要进行,_,折合和,_,折合。,1）转子,频率折合,异步电动机转子频率折合，就是用一个等效静止转子来代替实际旋转转子，使转子绕组频率与定子绕组频率相同。,折合标准：,折合前后转子电磁效应不变。,转子频率,转子绕组,折合条件：,（1）折合前后转子磁动势不变；（2）折合前后转子侧各种功率和损耗不变。,76/95,2）转子绕组折合,异步电动机转子绕组折合，就是用一套和定子绕组完全相同等效转子绕组（相数为,m,1,、绕组匝数为,N,1,、绕组系数为,k,dp,1,）替换实际转子绕组（相数为,m,2,、绕组匝数为,N,2,、绕组系数为,k,dp,2,）。,经过对,转子绕组,频率进行折合，以转差率,s,旋转转子，可用一静止等效转子来代替，该等效静止转子电势为转子不转时电动势 ，漏电抗为转子不转时电抗 ，转子回,路电阻变为 。,转子绕组折合方法：,77/95,为异步电动机电流变比；,式中，,为异步电动机电压变比。,78/95,3.三相异步电动机基本方程式、等效电路和相量图,1）三相异步电动机基本方程式,79/95,2）三相异步电动机T,型等效电路,附加电阻 物理意义：,模拟三相异步电机_等效电阻。,总机械功率,80/95,复习重点：,三相异步电机磁动势、电动势平衡关系,三相异步电动机转子折合标准、步骤和方法,三相异步电动机等效电路及附加电阻物理意义,第十九章 三相异步电动机运行原理,81/95,1.功率关系,三相异步电动机功率平衡方程式：,第二十章 异步电动机功率、转矩与运行性能,82/95,2.转矩关系,电磁功率,P,M,、转子铜耗,p,cu,2,和总机械功率,P,m,之间关系：,P,M,：,p,cu,2,：,P,m,=_。,电磁功率：,3.电磁转矩,1：,s,：（,1-,s,）,83/95,电磁转矩物理表示式:,3.电磁转矩,该式反应了三相异步电动机电磁转矩是由气隙基波磁通与_相互作用产生这一物理本质。,4.三相异步电动机机械特征,1）机械特征参数表示式,转子电流有功分量,84/95,临界转差率,最大电磁转矩,过载能力,起动转矩,起动转矩倍数,85/95,异步,电动机稳定运行条件：,3）机械特征实用表示式,2）稳定运行问题,T,m,确实定,86/95,电动机拖动恒转矩负载,T,L,转速,s,m,确实定,87/95,7.三相异步电动机工作特征,三相异步电动机工作特征：,当,U,=,U,1,N,且,f,1,=,f,1N,时，,n,=,f,(,P,2,)、,I,1,=,f,(,P,2,)、,cos,1,=,f,(,P,2,)、,T,=,f,(,P,2,)、,=,f,(,P,2,)关系。,8.三相异步电动机参数测定,1）短路参数测定,88/95,2）空载参数测定,或,89/95,第二十一章 三相异步电动机起动,1.三相异步电动机直接起动,1）对异步电动机起动性能要求,起动电流较小而起动转矩较大。,2）普通异步电动机起动性能特点,最初起动电流很大，最初起动转矩并不大。,2.三相鼠笼型异步电动机降压起动,对三相鼠笼型异步电动机，假如电网容量允许，应尽可能采取直接起动，以取得较大起动转矩。当不允许直接起动时，应采取降压起动以减小起动电流。,90/95,三相鼠笼型异步电动机降压起动方法有_、_、_。,1）定子串电抗器起动,2）Y-D降压起动,3）自耦降压起动,定子串电抗器起动,Y-,D,降压起动 自耦减压起动,91/95,3.高起动转矩三相鼠笼型异步电动机,1）转子电阻值较大鼠笼型异步电动机,采取电阻率较高材料制造鼠笼，转子电阻较大，能够增大起动转矩，改进起动性能；但,正常运行时,转差率较大，效率较低，且电动机造价较高。,2）深槽式和双鼠笼异步电动机,深槽式和双鼠笼异步电动机都是采取集肤效应使起动时转子有效电阻增大，以减小起动电流和增大起动转矩。在正常运行时，因为转子电流频率很低，集肤效应基本消失，因而转子电阻较小，正常运行时转差率依然很小。,92/95,4.三相绕线型异步电动机起动,三相绕线型异步电动机起动时，在转子回路中串入电阻，既能够减小起动电流也能够增大起动转矩，所以在对起动性能要求高场所，常采取三相绕线型异步电动机转子回路串电阻起动或 转子回路串频敏变阻器起动。,三相绕线型异步电动机转子回路串电阻起动时最初起动电流为：,临界转差率为：,复习重点：,三相异步电动机降压起动方法及其特点,93/95,第二十一章 三相异步电动机调速,1.三相异步电动机调速方法,三相异步电动机转速,三相异步电动机调速方法有：,_,；,_,；,_,：惯用有改变定子端电压,U,1,调速和转子回路串电阻调速。,变极调速,变频调速,改变转差率,s,调速,94/95,2.三相绕线型异步电动机转子回路串接电阻调速,三相异步电动机拖动恒转矩负载时，假如采取转子回路串电阻调速，则有,或,复习重点：,三相异步电动机调速方法,三相绕线型异步电动机转子串接电阻调速计算,95/95,