(电机学课件)复习课.ppt
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- 电机 课件 复习
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1、电机学复习课电机学复习课基本定律磁路分析FSlFRFmm/0i导导 论论磁路欧姆定律:基尔霍夫定律:基本定律全电流定律lIdlHFNIlHkkkRF/直流电机电枢磁势分析基本定律全电流定律电路与磁路的对比电路电流I(A)电势 E(V)电压降 IR(V)电阻 (欧)slR磁通 (韦)磁势 F(安匝)磁压降磁阻 (1/亨)kkklHRkkkkSlR1磁路基本定律电磁感应定律电磁感应定律)(NdtdNdtde电磁感应:磁通的变化产生电动势。电动势的正方向阻止磁通的变化。右手定则典型应用:变压器基本定律电磁感应定律vlBe线圈中磁链的变化由二个原因引起:1,线圈与磁场相对静止磁通本身发生变化;2,磁场
2、不变,线圈运动。典型应用:直流电机基本定律电磁力定律左手定则liBF电磁力:载流导体在磁场中受到的电磁力。典型应用:直流电机铁磁材料特性HB0 上升曲线和下降曲线不重合磁滞回线H/m 104-70真空的磁导率:0 /r相对磁导率:典型应用:同步电机空载特性铁磁材料特性饱和性l磁滞损耗:Bf(H)HBf(H)02 ,mnBfp1.61.2 ,2mFeBfpwmwrdBfp/.222涡流损耗(图):铁耗:mmFemxIpR21、设有一个100匝长方形线圈,线圈的尺寸为a0.1米,b=0.2米,线圈在均匀磁场中围绕着连接长边中点的轴线以均匀转速n1000rpm旋转,均匀磁场的磁通密度B=0.8T。试
3、写出线圈中感应电势的时间表达式,算出感应电势的最大值和有效值,并说明出现最大值时的位置.VEVEtEemm5.118,55.167,)72.104sin(线框平面与磁力线平行时电势最大。一、直流电机基本工作原理、结构第第1章章 直流电机直流电机abcdAB1.电枢线圈内电势、电流方向是交流电;2.电刷间为直流电势。线圈中感应电势与电流方向一致;3.从空间看,电枢电流产生的磁场在空间上是恒定不变的磁场;4.产生的电磁转矩Tem与转子转向相反,是制动性质;直流发电机运行时的几点结论直流电动机运行时的几点结论abcd1.外施电压、电流是直流,电枢线圈内电流是交流;2.线圈中感应电势与电流方向相反;3
4、.线圈是旋转的,电枢电流是交变的。电枢电流产生的磁场在空间上是恒定不变的;4.产生的电磁转矩Tem与转子转向相同,是驱动性质;他 励串 励并 励aII faIIIfaIII注:IaIfI:电源输入电流;:电枢电流;:励磁电流复励:同时具有并励绕组和串励绕组称为复励 单迭绕组的特点元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上。并联支路数等于磁极数,2a=2p;整个电枢绕组的闭合回路中,感应电动势的总和为零,绕组内部无环流;每条支路由不相同的电刷引出,电刷不能少,电刷数等于磁极数;正负电刷引出的电动势即为每一支路的电动势,电枢电压等于支路电压;由正负电刷引出的电枢电流Ia为各支路电流之和,即aaaiI2
5、a为支路对数二、电枢绕组二、电枢绕组单波绕组的特点:单波绕组把相同极性下的全部元件串联起来组成一条支路。由于磁极只有N、S之分,所以单波绕组的支路对数a与极对数多少无关,永远为1,即a1。单迭绕组和单波绕组的区别单迭绕组:单迭绕组:串联所有上元件边在同一极下的元件,形成一条支路。每增加一对主极就增加一对支路。2a2p。迭绕组并联的支路数多,每条支路中串联元件数少,适应于较大电流、较低电压的电机。单波绕组:单波绕组:把全部上元件边在相同极性下的元件相连,形成一条支路。整个绕组只有一对支路,极数的增减与支路数无关。2a2。波绕组并联的支路数少,每条支路中串联元件数多,适用于较高电压、较小电流的电机
6、。三、直流电机空载磁场分析交轴电枢反映:(1)每个主极下的磁场,一半被消弱,另一半被加强。对发电机来说,前极尖(电枢在运行中首先遇到的主磁极极尖)磁场被减弱,后极尖磁场被加强;对电动机而言则正好相反。(2)使气隙磁场发生畸变。空载时物理中性线与几何中性线重合。但负载时,对发电机来说,物理中性线顺电枢旋转方向前移了一角度;而对电动机来说则逆转向偏移角度。(3)磁路不饱和时,交轴电枢反应只使气隙磁场畸变而没有去磁作用。(4)磁路饱和时,磁路磁阻已不是常数,它随磁密的不同而变化,因此无法使用迭加法。故当磁路饱和时,交轴电枢反应不仅使气隙磁通畸变,而且还有去磁作用。直轴电枢反映:直轴电枢反应的作用仅对
7、主磁极磁场起去磁作用或助磁作用。四、直流电机的感应电势、电磁转矩和电磁功率nCenapNEa60aTaemICIapNT255.9260eTCCemaTaeaaemTInCInCIEP602感应电势电磁转矩电磁功率五、直流发电机各物理量正方向的规定:电枢电动势Ea与电流Ia方向一致;电磁转矩Tem与转速n方向相反,为制动转矩。一)、电动势平衡方程式电枢回路:aaaaaaaaRIUrUrIUUrIUE)2(2fffffRIrrIU)(Ea U励磁回路:二)、转矩平衡式T1:输入转矩;T0:空载制动转矩三)、功率平衡式01TTTemn60201TTTem01PPPemP1-原动机输入的机械功率;P
8、em-电磁功率;P0=发电机的空载损耗,admecfepppTP00aaaaaaTememRIUIIEICTP2四)、他励发电机的运行特性四)、他励发电机的运行特性1、空载特性2、外特性 Uf(I)负载运行时,引起他励发电机负载运行时,引起他励发电机的端电压低于空载电压的原因有:的端电压低于空载电压的原因有:1)电枢回路的电阻压降;电枢回路的电阻压降;2)去磁性质)去磁性质的电枢反应引起的电枢电势的降低。的电枢反应引起的电枢电势的降低。电压调整率在额定转速下,从空载到额定负载,电压下降的程度由电压变化率来表示。%1000NNUUUU转速电压一定,负载电流与励磁电流的关系曲线自励的条件(1)电机
9、必须有剩磁。可通过“充磁”(2)励磁绕组的接线与电枢旋转方向必须正确配合,使励磁电流产生的磁场方向与剩磁方向一致(3)励磁回路的电阻应小于与电机转速相对应的 临界电阻。并 励五)、并励发电机的自励条件和特性五)、并励发电机的自励条件和特性并励发电机的外特性并励发电机的外特性 U=f(I)与他励相比,根据有几个特点:URIEUaaa2(1)负载增大时,端电压下降较快;(2)外特性有拐弯现象;n常数,If常数,Uf(I)原因:压降、电枢反应、磁路饱和六、并励直流电动机的基本方程式各物理量正方向的规定:电枢电动势Ea与电流Ia方向相反;电磁转矩Tem与转速n方向一致。电流与电压的参考方向如图示;一)
10、、电动势平衡方程式电枢回路:aaaRIEUffjffRIrrIU)(U Ea励磁回路:二)、转矩平衡方程式02TTTem推论:推论:(1)TTemaCTTCTI02若总制动转矩不变,不变,稳定后的Ia不变。(2)实际空载时,Ia 0。cufcubcuaempppPIUP1admecFeempppPpPP202七、并励直流电动机的机械特性ememTeaeKTnTCCRCUn02八、直流电动机的起动九、直流电动机的制动十、十、直流电动机的调速aaaREUIejaaCRRIUn)(Memn十一、直流电机的换向 直流电机工作时,旋转的电枢绕组元件由一条支路经过电刷进入另一条支路,该元件中的电流从原来的
11、方向转变到相反的方向,这种元件中电流方向的转换称为换向换向。这个元件称为换向元件。换向元件中的电流称为换向电流。换向问题是一切有换向器的电机的很重要的专门问换向问题是一切有换向器的电机的很重要的专门问题,它对电机的运行有很大影响。题,它对电机的运行有很大影响。主要讨论内容:主要讨论内容:换向元件中的电流变化规律;换向元件中的电流变化规律;火花产生的原因;火花产生的原因;改善换向的方法。改善换向的方法。第3章 变压器 变压器基本结构与基本原理;变压器空载运行之物理现象及电势、电流分析;变压器负载运行时电磁关系与等效电路;原、副边折算以及电压、磁势平衡式;标么值的运用;三相变压器及联结组别。掌握变
12、压器空载、负载运行分析方法,及由磁势不变导出折算的概念与等值电路的建立。mmNfEE11m111144.42/Wf 22/有效值:mNfjE11144.4相量表示:.m.1E212121NNUUEEkNN变比变压器基本公式221212122221111LmmmZIUZIEEEIIIZIEUZIEUmNfE11144.4有效值:等效电路T型等值电路型等值电路简化的等值电路空载电流的性质(1)考虑磁滞损耗,将磁化曲线改为磁滞回线。因此,将空载电流分解为两个分量:(1)与同相的磁化电流iu;(2)导前900有功分量ihm(2)空载电流不再与主磁通同相,而是导前一个磁滞角变压器原边和副边没有直接电路的
13、联系,只有磁路的联系。副边的负载通过磁势影响原边。因此只要副边的磁势不变,原边的物理量没有改变。这为折算提供了依据。这种保持磁势不变而假想改变绕组匝数的方法,称折算法。变压器绕组折算的依据。1 1、空载实验、空载实验 变压器参数的试验测定)()(2222220mmmjXRjXRZZZ2222,XXRRmm所以mZZ20激磁参数:2222m2m2002002ZX ;mmmRIpRIUZ注意:激磁参数与磁路的饱和度有关,为使测出的参数符合变压器实际运行,额定电压点必测。同时注意折算。0I1UmR2mX22X2R变比:NUUK210mmmmmmZKZXKXRKR2222222、短路试验222 ;kk
14、kkkkkkkRZXIpRIUZ参数计算:参数与温度有关,短路试验时温度与实际运行时不同,需折算。2275ck7575000 Z,5.234755.234kckkckXRRR铜线:2R1I1U1X1RLZ2X2UmI2ImRmX变压器的短路电压(阻抗电压)短路试验时,绕组电流达到额定值时,加于原绕组的电压为UkI1NZk,此电压称为变压器的阻抗电压或短路电压。阻抗电压的大小用百分比来表示:%100%100175110NckNNkkUZIUUu阻抗电压的大小反映了变压器在额定负载下运行时漏阻抗压降的大小。从运行观点来看,阻抗电压小,代表输出电压受负载变化的影响小。一般为410.5%.电阻分量电抗
15、分量kNkrRIU1kNkxXIU1变压器的标么值*111*kNkNkNkUUUUZIZ*kkrRU*kkxXU基值变压器的运行特性1、变压器的外特性(副边电压变化率)定义1:当 时,付边绕组的开路电 压 即为付边绕组的额定电压 。NNUUff11,20UNU2211cos,NNUUff)(22IfU定义2:当 常数时,的关系曲线称为外特性。因为有 存在,有负载就会使 发生变化,kz2U用标么值表示:*21UU 为了定量分析 随负载 的变化程度,用电压变化率 来表示:2UU2I%100%100%1001212222220NNNNNUUUUUUUUUU变压器的电压变化率)sincos(2*2*2
16、kkXRIU变压器并联运行满足的条件三相变压器联接组的判别(1)在接线图上标出各相电动势相量;(2)画出原绕组电动势相量位形图;A,B,C向量顺时针放置;(3)根据同一铁心柱上原、副绕组感应电动势的相位关系,画出副边绕组电动势位形图。将“a”点与“A”点重合,使相位关系更直观。(4)比较原、副绕组线电动势 与 的相位关系。根据钟点法确定联接组别。ABEabEabEABCXYZAEBECEabcxyzABEBCECAEABCaaEbEcE三相变压器空载电动势和电流波形掌握绕组接法及磁芯对空载电动势及电流的影响(1)各变压器的原、副边额定电压分别相等,即变比k相等。(2)各变压器的联接组号相同;(
17、3)各变压器短路电压或短路阻抗的相对值相等。变压器并联运行满足的条件:并联运行的理想情况:(1)空载时各变压器之间无环流,避免环流损耗。(2)负载时各变压器合理分担负载,负载与变压器容量大小成比例分配。(3)副边电流同相位。变压器并联运行的理想条件互感器1、电流互感器副边绝对不允许开路。开路时,原边电流将成为励磁电流,造成铁损耗急剧上升,过热,烧毁绝缘,并在副边出现极高的电压。2、电压互感器副边绝对不允许短路。正常运行时,接近空载。短路时,电流将变得很大,引起绕组 过热而烧毁。第4章 交流电机的统一问题 三相交流绕组;交流绕组的感应电势;交流绕组的磁势;旋转磁势与脉振磁势;交流电机的时间空间相
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