电机与拖动基础总复习.pdf

1、1 电 机 与 拖 动 基 础 总 复 习 绪 论 1 按 电 机 供 电 电 源 的 不 同 ， 可 以 分 为 直 流 电 机 和 交 流 电 机 两 大 类 。 2 把 穿 过 某 一 截 面 S 的 磁 力 线 根 数 被 称 为 磁 通 量 。 在 均 匀 磁 场 中 ， 把 单 位 面 积 内 的 磁 通 量 称 为 磁 通 密 度 B 。 3 非 导 磁 材 料 ， 比 如 ： 铜 、 橡 胶 和 空 气 等 ， 具 有 与 真 空 相 近 的 导 磁 率 ， 因 此 在 这 些 材 料 中 ， 磁 场 强 度 H 与 磁 通 密 度 B 的 关 系 是 线 性 的 。 在 导

2、磁 材 料 中 ， 磁 场 强 度 H 与 磁 通 密 度 B 的 关 系 不 是 线 性 的 。 4 磁 通 与 电 压 之 间 存 在 如 下 关 系 ： 1 ） 如 果 在 闭 合 磁 路 中 磁 通 随 时 间 而 变 化 ， 那 么 将 在 线 圈 中 感 应 出 电 动 势 ； 2 ） 感 应 电 动 势 的 大 小 与 磁 通 的 变 化 率 成 正 比 。 5 电 机 作 为 一 种 机 电 能 量 转 换 装 置 能 够 将 电 能 转 换 为 机 械 能 ， 也 能 将 机 械 能 转 换 为 电 能 。 由 于 机 械 系 统 和 电 气 系 统 是 两 种 不 同 的

3、系 统 ， 其 能 量 转 换 必 须 有 一 个 中 间 媒 介 ， 这 个 任 务 就 是 由 气 隙 构 成 的 耦 合 磁 场 来 完 成 的 。 6 铁 心 中 的 磁 滞 损 耗 和 涡 流 损 耗 之 和 为 铁 心 损 耗 。 第一 章 直流 电机 原理 1 直 流 电 动 机 主 要 由 定 子 、 转 子 、 电 刷 装 置 、 端 盖 、 轴 承 、 通 风 冷 却 系 统 等 部 件 组 成 。 定 子 由 机 座 、 主 磁 极 、 换 向 极 、 电 刷 装 置 等 组 成 。 转 子 （ 又 称 电 枢 ） 由 电 枢 铁 心 、 电 枢 绕 组 、 换 向 器

4、、 转 轴 和 风 扇 等 组 成 。 2 直 流 电 机 的 绕 组 有 五 种 形 式 ： 单 叠 绕 组 、 单 波 绕 组 、 复 叠 绕 组 、 复 波 绕 组 和 蛙 绕 组 （ 叠 绕 和 波 绕 混 合 绕 组 ） 。 3 极 距 、 绕 组 的 节 距 （ 第 一 节 距 、 第 二 节 距 、 合 成 节 距 ） 的 概 念 和 关 系 。 4 单 叠 绕 组 把 每 个 主 磁 极 下 的 元 件 串 联 成 一 条 支 路 ， 因 此 其 主 要 特 点 是 绕 组 的 并 联 支 路 对 数 a 等 于 极 对 数 n p 。 5 电 枢 反 应 ： 直 流 电 机

5、在 主 极 建 立 了 主 磁 场 ， 当 电 枢 绕 组 中 通 过 电 流 时 ， 产 生 电 枢 磁 动 势 ， 也 在 气 隙 中 建 立 起 电 枢 磁 场 。 这 时 电 机 的 气 隙 中 形 成 由 主 极 磁 场 和 电 枢 磁 场 共 同 作 用 的 合 成 磁 场 。 这 种 由 电 枢 磁 场 引 起 主 磁 场 畸 变 的 现 象 称 为 电 枢 反 应 。 6 直 流 电 机 的 励 磁 方 式 ： 27 直 流 电 机 的 电 枢 电 压 方 程 和 电 动 势 ： 直 流 电 机 电 磁 转 矩 8 直 流 电 动 机 功 率 方 程 9 直 流 电 机 工 作

6、 特 性 1 0 直 流 电 动 机 励 磁 回 路 连 接 可 靠 ， 绝 不 能 断 开 一 旦 励 磁 电 流 I f = 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 ， n C E e a a T e I C T p P P p p p p P p p P P P 2 2 add m Fe Cu em Cua Cuf a f 1 a a a I R E U a 3 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

7、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 。 1 1 自 励 发 电 方 式 能 否 建 立 空 载 电 压 是 有 三 个 条 件 （ 1 ） 电 机 必 须 有 剩 磁 ， 如 果 没 有 须 事 先 进 行 充 磁 ； （ 2 ） 励 磁 绕 组 的 极 性 必 须 正 确 ， 也 就 是 励 磁 绕 组 与 电 枢 并 联 时 接 线 要 正 确 ； （ 3 ） 励 磁 回 路 的 电 阻 不 能 太

8、大 ， 即 其 伏 安 特 性 的 斜 率 U / I f 不 能 太 陡 ， 否 则 如 果 伏 安 特 性 的 斜 率 太 陡 ， 与 发 电 机 空 载 特 性 交 点 很 低 或 无 交 点 ， 就 无 法 建 立 空 载 电 压 。 总 之 ， 自 励 发 电 机 的 运 行 首 先 要 在 空 载 阶 段 建 立 电 压 ， 然 后 才 能 带 负 载 运 行 。 1 2 他 励 直 流 发 电 机 的 外 特 性 随 着 电 流 的 增 大 ， 其 输 出 电 压 下 降 。 这 是 因 为 ： 随 着 发 电 机 的 负 载 增 加 ， 其 电 枢 反 应 的 去 磁 效 应

9、增 强 ， 使 每 极 磁 通 量 减 小 ， 导 致 电 枢 电 动 势 下 降 。 电 枢 回 路 电 阻 上 的 电 压 将 随 着 电 流 上 升 而 增 大 ， 使 发 电 机 的 输 出 电 压 下 降 。 1 3 效 率 他 励 直 流 发 电 机 带 负 载 运 行 时 ， 其 损 耗 中 仅 电 枢 回 路 的 铜 耗 与 电 流 I a 的 平 方 成 正 比 ， 称 为 可 变 损 耗 ； 其 他 部 分 损 耗 与 电 枢 电 流 无 关 ， 称 为 不 变 损 耗 。 当 负 载 较 小 时 ， I a 也 较 小 ， 此 时 发 电 机 的 损 耗 是 以 不 变

10、损 耗 为 主 ， 但 因 输 出 功 率 小 而 效 率 低 ； 随 着 负 载 增 加 ， P 2 增 大 而 效 率 上 升 ， 当 可 变 损 耗 与 不 变 损 耗 相 等 时 效 率 达 到 最 大 值 。 第 二 章 变 压 器 1 变 压 器 的 基 本 原 理 与 结 构 变 压 器 的 主 要 组 成 是 铁 心 和 绕 组 k N N E E U U 2 1 2 1 2 14 2 变 压 器 的 额 定 参 数 额 定 电 压 U 1 N 和 U 2 N 额 定 电 流 I 1 N 和 I 2 N 额 定 容 量 S N 单 相 变 压 器 三 相 变 压 器 3 一 次

11、 、 二 次 绕 组 感 应 电 动 势 4 变 压 器 负 载 时 的 基 本 方 程 式 和 等 效 电 路 5 绕 组 折 算 和 “ T ” 型 等 效 电 路将 变 压 器 二 次 绕 组 折 算 到 一 次 绕 组 时 ， 电 动 势 和 电 压 的 折 算 值 等 于 实 际 值 乘 以 电 压 比 k ， 电 流 的 折 算 值 等 于 实 际 值 除 以 k ， 而 电 阻 、 漏 电 抗 及 阻 抗 的 折 算 值 等 于 实 际 值 乘 以 k 2 。 这 样 ， 二 次 绕 组 经 过 折 算 后 ， 变 压 器 的 基 本 方 程 式 变 为 ： 1N 1N 2N 2

12、N N I U I U S N 1 1N N 2 N 2 N 3 3 I U I U S m 2 1 2 m 1 1 14.44 j4.44 j N f E N f E L 2 2 2 1 f 0 1 2 2 2 2 1 1 1 1 2 2 1 1 0 1 Z I U k E E Z I E Z I E U Z I E U I N I N I N L 2 2 2 1 f 0 1 2 2 2 2 1 1 1 1 2 1 0 Z I U E E Z I E Z I E U Z I E U I I I 5 分 析 变 压 器 内 部 的 电 磁 关 系 可 采 用 三 种 方 法 ： 基 本 方 程

13、 式 、 等 效 电 路 和 相 量 图 。 6 变 压 器 带 负 载 时 的 相 量 图 7 变 压 器 的 参 数 测 定 ( 1 ) 空 载 试 验6 调 压 器 T C 加 上 工 频 的 正 弦 交 流 电 源 ， 调 节 调 压 器 的 输 出 电 压 使 其 等 于 额 定 电 压 U 1 N ， 然 后 测 量 U 1 、 I 0 、 U 2 0 及 空 载 损 耗 P 0 由 于 空 载 电 流 I 0 很 小 ， 绕 组 损 耗 I 0 2 R 很 小 ， 所 以 认 为 变 压 器 空 载 时 的 输 入 功 率 P 0 完 全 用 来 平 衡 变 压 器 的 铁 心

14、损 耗 ， 即 P 0 p F e 。 励 磁 阻 抗 励 磁 电 阻 励 磁 电 抗 电 压 比 ( 2 ) 短 路 试 验 短 路 试 验 时 ， 用 调 压 器 T C 使 一 次 侧 电 流 从 零 升 到 额 定 电 流 I 1 N ， 分 别 测 量 其 短 路 电 压 U s h 、 短 路 电 流 I s h 和 短 路 损 耗 P s h ， 并 记 录 试 验 时 的 室 温 （ ） 。 由 于 短 路 试 验 时 外 加 电 压 很 低 ， 主 磁 通 很 小 ， 所 以 铁 耗 和 励 磁 电 流 均 可 忽 略 不 计 ， 这 时 输 入 的 功 率 （ 短 路 损

15、耗 ） P s h 可 认 为 完 全 消 耗 在 绕 组 的 电 阻 损 耗 上 ， 即 P s h p C u 。 由 简 化 等 效 电 路 ， 根 据 测 量 结 果 ， 取 I s h I 1 N 时 的 数 据 计 算 室 温 下 的 短 路 参 数 。 0 1 0 f I U Z Z 2 0 0 2 0 Fe f I P I p R 20 1 U U k 2 f 2 f f R Z X 1N sh sh sh sh I U I U Z 7 短 路 阻 抗 短 路 电 阻 短 路 电 抗 8 变 压 器 的 外 特 性 和 电 压 变 化 率 电 压 变 化 率 的 实 用 计 算

16、 公 式 变 压 器 的 负 载 系 数 9 变 压 器 的 效 率 特 性 变 压 器 的 总 损 耗 为 短 路 损 耗 （ 铜 损 耗 ） P s h 空 载 损 耗 P 0 变 压 器 效 率 的 实 用 计 算 公 式2 1N sh 2 sh Cu sh I P I p R 2 sh 2 sh sh R Z X % 100 ) sin cos ( % 2 sh 2 sh 1N 1N X R U I U N 2 2 N 1 1 I I I I 0 shN 2 Fe Cu P P p p P % 100 cos 1 shN 2 0 2 N shN 2 0 P P S P P 8 当 可

17、变 损 耗 与 不 变 损 耗 相 等 时 ， 效 率 达 最 大 值 ， 由 此 可 得 到 产 生 变 压 器 最 大 效 率 时 的 负 载 系 数 m 为 1 0 三 相 变 压 器 绕 组 的 联 结 法 1 1 三 相 变 压 器 联 结 组 的 判 断 方 法 三 相 变 压 器 的 并 联 运 行 shN 0 m P P 9 1 2 三 相 变 压 器 的 并 联 运 行 变 压 器 并 联 运 行 时 有 很 多 的 优 点 ： 1 ） 提 高 供 电 的 可 靠 性 。 2 ） 提 高 运 行 的 经 济 性 。 3 ） 可 以 减 小 总 的 备 用 容 量 。 变 压

18、器 并 联 运 行 的 理 想 情 况 是 ： 1 ） 空 载 时 并 联 运 行 的 各 台 变 压 器 之 间 没 有 环 流 ； 2 ） 负 载 运 行 时 ， 各 台 变 压 器 所 分 担 的 负 载 电 流 按 其 容 量 的 大 小 成 比 例 分 配 ， 使 各 台 变 压 器 能 同 时 达 到 满 载 状 态 ， 使 并 联 运 行 的 各 台 变 压 器 的 容 量 得 到 充 分 利 用 ； 3 ） 负 载 运 行 时 ， 各 台 变 压 器 二 次 侧 电 流 同 相 位 ， 这 样 当 总 的 负 载 电 流 一 定 时 ， 各 台 变 压 器 所 分 担 的 电

19、流 最 小 ； 如 果 各 台 变 压 器 的 二 次 侧 电 流 一 定 ， 则 承 担 的 负 载 电 流 最 大 。 为 达 到 上 述 理 想 的 并 联 运 行 ， 需 要 满 足 下 列 三 个 条 件 ： 1 ） 并 联 运 行 的 各 台 变 压 器 的 额 定 电 压 应 相 等 ， 即 各 台 变 压 器 的 电 压 比 应 相 等 ； 2 ） 并 联 运 行 的 各 台 变 压 器 的 联 结 组 号 必 须 相 同 ； 3 ） 并 联 运 行 的 各 台 变 压 器 的 短 路 阻 抗 （ 或 阻 抗 电 压 ） 的 相 对 值 要 相 等 。 第 三 章 交 流 电

20、机 的 理 论 交 流 电 机 包 括 : （ 1 ） 异 步 电 机 （ 2 ） 和 同 步 电 机 1 单 相 电 枢 绕 组 的 磁 动 势10 2 旋 转 磁 场 的 基 本 特 点 ( 1 ) 三 相 对 称 绕 组 通 入 三 相 对 称 电 流 所 产 生 的 三 相 基 波 合 成 磁 动 势 是 一 个 旋 转 行 波 ； ( 2 ) 旋 转 磁 场 的 旋 转 方 向 是 从 电 流 超 前 的 相 转 向 电 流 滞 后 的 相 ， 改 变 三 相 绕 组 的 相 序 即 可 改 变 旋 转 磁 场 的 方 向 ； ( 3 ) 旋 转 磁 场 的 转 速 n 1 与 电

21、源 频 率 f 1 、 电 机 极 对 数 n p 之 间 保 持 严 格 的 关 系 ， 即 ： 异 步 电 机 原 理 1 异 步 电 动 机 的 优 缺 点 异 步 电 动 机 的 优 点 ： 结 构 简 单 、 容 易 制 造 、 价 格 低 廉 、 运 行 可 靠 、 坚 固 耐 用 、 运 行 效 率 较 高 。 异 步 电 动 机 的 缺 点 ： 功 率 因 数 较 差 ， 异 步 电 动 机 运 行 时 ， 必 须 从 电 网 里 吸 收 滞 后 性 的 无 功 功 率 ， 它 的 功 率 因 数 总 是 小 于 1 。 2 异 步 电 动 机 的 分 类 按 定 子 相 数

22、分 ： 单 相 异 步 电 动 机 ； 三 相 异 步 电 动 机 。 p 1 1 60 n f n 11 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 3 异 步 电 动 机 的 转 差 率 ： 4 异 步 电 机 的 运 行 方 式 5 异 步 电 动 机 的 电 压 方 程 ( 1 ) 定 子 电 压 方 程 ( 2 ) 转 子 电 压 方 程 6 异 步 电 动 机 的 电 磁 关 系 1 1 n n n s

23、s s s s s s s s s s s s s s s s s ) j ( j Z I E X R I E R I X I E R I E E U ) j ( j r r r r r r r r r r r r r r X R I E R I X I E R I E E U ) j ( r r r r X R I E 12 6 三 相 异 步 电 动 机 单 相 等 效 电 路 7 等 效 电 路 和 相 量 图 f r s r0 r r r0 r0 s f f f s s s s s s ) j ( ) j ( ) ( I I I X s R I E E E X R I E j X R

24、I E U W2 2 W1 1 r0 s e k N k N E E k W2 2 W1 1 2 2 i k N k N I I k r0 r r0 i e r0 r i e r s X X X k k X R k k R 13 虚 拟 电 阻 的 损 耗 ， 实 质 上 表 征 了 异 步 电 动 机 的 机 械 功 率 8 异 步 电 动 机 的 功 率 9 异 步 电 动 机 的 电 磁 转 矩 与 每 极 磁 通 和 转 子 电 流 有 功 分 量 的 乘 积 成 正 比 1 0 异 步 电 动 机 的 工 作 特 性 异 步 电 动 机 的 转 速 特 性 为 一 条 稍 向 下 倾

25、 斜 的 曲 线 随 着 负 载 的 增 大 ， 转 子 转 速 下 降 ， 转 子 电 流 增 大 ， 定 子 电 流 及 磁 动 势 也 随 之 增 大 ， 抵 消 转 子 电 流 产 生 的 磁 动 势 ， 以 保 持 磁 动 势 的 平 衡 。 定 子 电 流 几 乎 随 P 2 按 正 比 例 增 加 。 R s s 1 2 r m T e cos I C T 14 当 负 载 增 加 时 ， 转 子 电 流 的 有 功 分 量 增 加 ， 定 子 电 流 的 有 功 分 量 也 随 之 增 加 ， 即 可 使 功 率 因 数 提 高 。 在 接 近 额 定 负 载 时 ， 功 率

26、因 数 达 到 最 大 。 异 步 电 动 机 的 负 载 不 超 过 额 定 值 时 ， 角 速 度 变 化 很 小 。 而 空 载 转 矩 T 0 又 可 认 为 基 本 上 不 变 ， 所 以 电 磁 转 矩 特 性 近 似 为 一 条 斜 率 为 1 / 的 直 线 。 异 步 电 动 机 中 的 损 耗 也 可 分 为 不 变 损 耗 和 可 变 损 耗 两 部 分 。 当 输 出 功 率 P 2 增 加 时 ， 可 变 损 耗 增 加 较 慢 ， 所 以 效 率 上 升 很 快 。 当 可 变 损 耗 等 于 不 变 损 耗 时 异 步 电 动 机 的 效 率 达 到 最 大 值

27、。 随 着 负 载 继 续 增 加 ， 可 变 损 耗 增 加 很 快 ， 效 率 就 要 降 低 。 第 四 章 同 步 电 机 原 理 1 同 步 电 机 的 结 构 和 运 行 方 式 同 步 电 机 静 止 的 转 子 和 旋 转 的 定 子 组 成 同 步 电 机 的 转 子 有 两 种 结 构 形 式 ： 凸 极 式 、 隐 极 式 2 0 e P T T 15 2 同 步 电 动 机 的 磁 动 势 p n f n n 1 1 60 16 3 同 步 电 动 机 的 功 率 方 程 和 功 角 特 性17 4 同 步 电 动 机 的 电 磁 转 矩 与 矩 角 特 性 5 同 步

28、 电 动 机 的 稳 定 运 行 隐 极 同 步 电 动 机 : 当 电 动 机 拖 动 负 载 运 行 在 = 0 9 0 的 范 围 内 ， 电 动 机 能 够 稳 定 运 行 ； 当 电 动 机 拖 动 负 载 运 行 在 = 9 0 1 8 0 的 范 围 内 ， 电 动 机 不 能 够 稳 定 运 行 。 2 sin 2 3 sin 3 q d q d 2 s d s 0 em X X X X U X U E P 2 sin 2 3 sin 3 q d 1 q d 2 s d 1 s 0 e X X X X U X U E T 18 6 同 步 电 动 机 的 电 压 方 程 和 相

29、 量 图 直 轴 同 步 电 抗 交 轴 同 步 电 抗 7 同 步 电 动 机 的 功 率 因 数 及 形 曲 线 q q d d 0 s j j X I X I E U s ad d X X X s aq q X X X c s 0 s j X I E U 19 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 。 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 (

30、) 。 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 。20 在 线 的 左 边 是 欠 励 区 ， 右 边 是 过 励 区 当 同 步 电 动 机 带 一 定 负 载 时 ， 若 减 小 励 磁 电 流 ， 电 动 势 、 电 磁 功 率 减 小 。 当 电 磁 功 率 减 小 到 一 定 程 度 ， 超 过 9 0 ， 电 动 机 就 失 去 同 步 ， 如 图 8 - 1 6 中 虚 线 所 示 的 不 稳 定 区 。 从 这 个 角 度 来 看 ， 同 步 电 动

31、机 最 好 也 不 运 行 于 欠 励 状 态 。 第 五 章 直 流 电 机 拖 动 基 础 1 他 励 直 流 电 动 机 的 机 械 特 性 2 人 为 机 械 特 性 （ 1 ） 改 变 电 枢 电 压 一 组 平 行 曲 线 （ 2 ） 减 小 每 极 气 隙 磁 通 特 性 曲 线 倾 斜 度 增 加 ， 电 动 机 的 转 速 较 原 来 有 所 提 高 ， 整 个 特 性 曲 线 均 在 固 有 机 械 特 性 之 上 e 0 e 2 T e a e a e a a a) ( T n T C C R R C U C R R I U n 21 （ 3 ） 电 枢 回 路 串 接

32、电 阻 n 0 = C o n s t ； R 越 大 ， 曲 线 越 倾 斜 3 他 励 直 流 电 动 机 的 起 动 一 般 直 流 电 动 机 拖 动 负 载 顺 利 起 动 的 条 件 是 ： 1 ) 限 制 I s t （ I s t I N ， 为 电 机 的 过 载 倍 数 ） ； 2 ) T s t （ 1 . 1 1 . 2 ） T N ； 3 ) 起 动 设 备 简 单 、 可 靠 。 a N st R U I st N T st I C T 22 （ 1 ） 电 枢 回 路 串 电 阻 起 动 （ 2 ） 减 压 起 动 4 他 励 直 他 励 直 流 电 动 机 的

33、调 速调 速 范 围 、 静 差 率 、 平 滑 性 （ 1 ） 串 电 阻 调 速 e T C C R R C U n 2 N T e a N e N 23 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

34、率 ， 因 而 经 济 性 较 差 ， 而 且 转 速 越 低 ， 能 耗 越 大 。 （ 2 ） 调 电 压 调 速 特 点 是 ： 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 1 0 2 0 ； 4 ） 调 速 过 程 中 能 量 损 耗 较 少 ， 因 此 调 速 经 济 性 较 好 ；24 5 ） 需 要 一 套 可 控 的 直 流

35、电 源 。 （ 3 ） 弱 磁 调 速 特 点 ： 1 ） 由 于 励 磁 电 流 I f I a ， 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 ） n N ， 特 殊 设 计 的 弱 磁 调 速 电 动 机 ， 最 高 转 速 为 （ 3 4 ） n N ， 因 而 调 速 范 围 窄 。 5 他 励 直 流 电 动 机 的

36、制 动 常 用 的 电 气 制 动 方 法 有 能 耗 制 动 、 反 接 制 动 、 回 馈 制 动 三 种 。 （ 1 ） 能 耗 制 动 A 能 耗 制 动 过 程 e N T N e eb a T C C R R n a N e eb a I C R R n 25 B 能 耗 制 动 运 行 状 态 ( 2 ) 反 接 制 动 A 电 枢 反 接 制 动 a N N eb R I U R e 2 N T e rb a N e N T C C R R C U n N N rb 2 I U R 26 B 倒 拉 反 接 制 动 ( 3 ) 回 馈 制 动 A 正 向 回 馈 制 动 在 调

37、 压 调 速 系 统 中 ， 电 压 降 低 的 幅 度 稍 大 时 ， 会 出 现 电 动 机 经 过 第 二 象 限 的 减 速 过 程 e 2 N T e rb a N e N T C C R R C U n N N rb 2 I U R 27 电 动 车 下 坡 时 ， 将 出 现 正 向 回 馈 制 动 运 行 B 反 向 回 馈 制 动 运 行 6 他 励 直 流 电 动 机 的 四 象 限 运 行 28 第 六 章 交 流 电 机 拖 动 基 础 1 机 械 特 性 的 三 种 表 达 式 （ 1 ） 物 理 表 达 式 （ 2 ） 参 数 表 达 式 （ 3 ） 实 用 表 达

38、 式 最 大 电 磁 转 矩 与 电 压 的 平 方 成 正 比 ， 与 漏 电 抗 成 反 比 ； 临 界 转 差 率 与 转 子 电 阻 成 正 比 ， 与 电 压 大 小 无 关 。 2 r m T e cos I C T 2 r s 2 r s s r / X X s R R U I 2 0 2 2 ) ( cos r r r s X R R 2 r s 2 r s 1 r 2 s p 2 r s 2 r s 1 r 2 s e / 2 / 3 / 60 2 / 3 X X s R R f s R U n X X s R R n s R U T ) ( 2 3 2 1 r s 1 2

39、s em X X f U n T p ) ( r s r m X X R s s s s s T T m m em e 2 1 2 N m s s N em T T 29 异 步 电 动 机 机 械 特 性 的 三 种 表 达 式 ， 其 应 用 场 合 各 有 不 同 。 一 般 物 理 表 达 式 适 用 于 定 性 地 分 析 T e 与 及 间 的 关 系 ； 参 数 表 达 式 多 用 于 分 析 各 参 数 变 化 对 电 动 机 运 行 性 能 的 影 响 ； 实 用 表 达 式 最 适 用 于 进 行 机 械 特 性 的 工 程 计 算 。 2 机 械 特 性 机 械 特 性

40、的 直 线 部 分 他 机 械 特 性 的 曲 线 部 分 起 动 转 矩 稳 定 运 行 问 题 ： （ 1 ） 降 低 定 子 端 电 压 的 人 为 机 械 特 性 （ 2 ） 定 子 回 路 串 三 相 对 称 电 阻 的 人 为 机 械 特 性 m 2 2 cos I ) ( ) ( 2 3 2 r s 2 r s 1 r 2 s p st X X R R f R U n T N st T T T K N 0 s s 特 点 ： 1 ） 固 有 特 性 的 同 步 转 速 不 变 。 2 ） 最 大 转 矩 随 电 压 的 降 低 而 按 二 次 方 规 律 减 小 。 ） 最 大

41、转 矩 对 应 的 转 差 率 保 持 不 变 30 定 子 回 路 串 入 电 阻 并 不 影 响 同 步 转 速 ， 但 是 最 大 电 磁 转 矩 、 起 动 转 矩 和 临 界 转 差 率 都 随 着 定 子 回 路 电 阻 值 的 增 大 而 减 小 。 （ 3 ） 定 子 回 路 串 三 相 对 称 电 抗 的 人 为 机 械 特 性 （ 4 ） 转 子 回 路 串 三 相 对 称 电 阻 的 人 为 机 械 特 性 特 点 ： （ 1 ） 同 步 转 速 n 1 、 最 大 电 磁 转 矩 T e m 不 变 。 （ 2 ） 临 界 转 差 率 s m 增 大 。 （ 3 ） 起

42、 动 转 矩 增 大 当 所 串 入 的 电 阻 满 足 起 动 转 矩 为 最 大 电 磁 转 矩 3 异 步 电 动 机 的 起 动 起 动 要 求 ： （ ） 足 够 大 的 起 动 转 矩 。 起 动 电 流 倍 数 K I = I s t / I N （ ） 不 要 太 大 的 起 动 电 流 。 起 动 转 矩 倍 数 K T = T s t / T N 。 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 I s t 很 大 ， 而 起 动 转 矩 T s t 不 足 。 ) ( ) ( 2 3

43、 2 r s 2 r s 1 r 2 s p st X X R R f R U n T 1 r s r m X X R R s 2 r m T e cos I C T 31 在 起 动 初 始 ， n = 0 ， 转 差 率 s = 1 ， 转 子 电 流 的 频 率 f 2 = s f 1 5 0 H z ， 转 子 绕 组 的 电 动 势 s E r 0 = E r 0 ， 比 正 常 运 行 时 （ s = 0 . 0 1 0 . 0 5 ） 的 电 动 势 值 大 2 0 倍 ， 则 此 时 转 子 电 流 I r 很 大 ， 定 子 电 流 的 负 载 分 量 也 随 之 急 剧 增

44、 大 ， 使 得 定 子 电 流 （ 即 起 动 电 流 ） 很 大 ； 转 子 漏 磁 s X r 0 R r ， 使 得 转 子 内 的 功 率 因 数 c o s 2 很 小 ， 所 以 尽 管 起 动 时 转 子 电 流 I r 很 大 ， 但 其 有 功 分 量 I r c o s 2 并 不 大 。 而 且 ， 由 于 起 动 电 流 很 大 ， 定 子 绕 组 的 漏 阻 抗 压 降 增 大 ， 使 得 感 应 电 势 E s 和 与 之 成 正 比 的 主 磁 通 m 减 小 ， 因 此 起 动 转 矩 T s t 并 不 大 。 异 步 电 动 机 在 起 动 时 存 在 以

45、 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 。 （ 1 ） 小 容 量 电 动 机 的 轻 载 起 动 直 接 起 动 直 接 起 动 也 称 为 全 压 起 动 。 （ . 5 k W ） 优 点 ： 操 作 简 便 、 起 动 设 备 简 单 ； 缺 点 ： 起 动 电 流 大 ， 会 引 起 电 网 电 压 波 动 。 （ 2 ） 中 、 大 容 量 电 动 机 轻 载 起 动 降 压 起 动 （ A ） 星 形 - 三

46、 角 形 （ Y - ） 换 接 起 动 2 r0 2 r 0 r r ) / ( X s R E I 2 r0 2 r r 2 r0 2 r r 2 ) ( ) ( ) / ( / cos s X R R X s R s R s s s s s R I E E U m W1 1 1 s 44 . 4 k N f E 3 1 st stY I I32 （ B ） 自 耦 降 压 起 动 电 动 机 端 电 压 : U s = U 2 = 定 子 电 流 : I s = I 2 = 从 电 网 上 吸 取 的 电 流 : I 1 = I s t 起 动 转 矩 与 起 动 电 流 降 低 同 样 的 倍 数 。 （ C ） 串 电 阻 （ 抗 ） 起 动 方 法 优 点 : 起 动 电 流 冲 击 小 ， 运 行 可 靠 ， 起 动 设 备 构 造 简 单 ； 缺 点 : 起 动 时 电 能 损 耗 较 多 。 1