《电机与电力拖动》第三版,国防工业出版社.pptx
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总复习2.2常用的基本定律与定则2.2.1电机磁场的描述电流磁场用磁场线描述磁通:
S与磁场线垂直的某面积(mm2)SB=(T)通过磁场中某一面积的磁场线的总数。
单位:
Wb。
(1)磁感应强度BB:
矢量。
其数值B表示磁场的强弱,其方向表示磁场的方向。
在均匀磁场中:
磁通密度磁通密度H:
矢量。
0=4107H/mBH=方向与B的方向相同。
单位:
A/m。
磁导率:
真空中的磁导率:
(2)磁场强度HH的大小:
只与产生该磁场的电流大小成正比,与介质的性质无关。
B的大小:
不仅与产生该磁场的电流大小有关,还与介质的性质有关。
(H/m)HB铁磁材料的磁性能1.高导磁性2.3铁磁材料的特性高导磁性、磁饱和性、磁滞性、非线性铁磁物质的磁化铁磁材料在外磁场中呈现很强的磁性,此现象称为铁磁物质的磁化。
0铸钢:
10000硅钢片:
(60007000)0当外磁场(或励磁电流)增大到一定值时,磁性材料的全部磁畴的磁场方向都转向与磁场的方向一致,磁化磁场的磁感应强度BJ达到饱和值。
2.磁饱和特性注注BBHH图0.2铁磁材料的磁化曲线aabbccdd当有磁性物质存在时B与H不成比例,与I也不成比例。
)(HfB)(HfFeHB03.磁滞特性磁感应强度滞后于磁场强度变化的性质称磁性物质的磁滞性。
磁滞回线:
呈现磁滞现象的B-H闭合回线.BH0HmBr剩磁剩磁HC矫顽矫顽力力HmBrHC图图0.3铁磁材料的磁滞回线铁磁材料的磁滞回线BHO基本磁化曲线一、直流电动机的工作原一、直流电动机的工作原理理E+NS电刷电刷换向片换向片直流电源直流电源电刷电刷换向器换向器线圈线圈IaIaAB12电枢线圈电枢线圈abcd注意:
换向片和线圈固定联接,线圈无论怎样转注意:
换向片和线圈固定联接,线圈无论怎样转动,总是上半边的电流向里,下半边的电流向外。
动,总是上半边的电流向里,下半边的电流向外。
电刷压在换向片上。
电刷压在换向片上。
由左手定则,通电线圈在磁场的作用下,由左手定则,通电线圈在磁场的作用下,使线圈逆时针旋转。
使线圈逆时针旋转。
FFE+NS电刷电刷换向片换向片IaIaAB12abdc用右手定则判用右手定则判感应电动势感应电动势e的方向的方向电枢绕组电枢绕组电阻电阻Ra输出电压输出电压eeNSAB12二、直流发电二、直流发电机的工作原理机的工作原理FF+-aaRIEUabcdaI直流电动机的各种主要部件图他励电机:
励磁绕组与电枢绕组的电源分开。
并励电机:
励磁绕组与电枢绕组并联到同一电源上。
串励电机:
励磁绕组与电枢绕组串联接到同一电源上。
上。
复励电机:
励磁绕组与电枢绕组的联接有串有并,接在同一电源上。
M并励并励UIfM串励串励UM复励复励U直流电机的励磁方式M他励他励UfIfIaU3.3直流电机的磁场和基本方程式U=Ea+-IaRaavaeaNE2nCnapNe60avNTTaIapN2aTICmecPCuapCufpFepTIEPaaMUIP13.6.2并励直流电动机的工作特性直流电动机的工作特性,是指在U=UN,时,转速n、电磁转矩T和效率随电枢电流而变化的关系。
1转速特性条件:
2转矩特性3效率特性思考:
并励直流电动机的励磁绕组可否允许开路运行?
为什么?
NUUfNfIIaIfnaNaNNICeRCeUnaIfNfIIaIfaIfT3.6.3串励直流电动机的工作特性特点:
1.转速特性当Ia较小时,可得根据思考:
串励直流电动机可否允许空载运行?
为什么?
串励串励UfaII)af(I)f(InaafIKaeaeICRCUneaaefeaafeCRICUKCRIKCUn3.8.3并励直流发电机的自励过程和自励条件自励过程:
并励发电机建立电压的过程。
定义:
自励条件:
满足建压的条件。
1、自励过程:
1234U)(foIfUfIfoIA由以上分析可知并励发电机的自励条件:
1)电机必须有剩磁。
2)励磁绕组的接线与电枢旋转方向必须正确配合,以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运行转速下相对应的临界电阻。
2、自励条件:
对于旋转运动,方程式为又因为惯性转矩(或称加速转矩)所以式中GD2飞轮转矩Nm2二、运动方程式对于直线运动,方程式为式中F拖动力FZ阻力惯性力m的单位为kgdtdJTTLgGDmrJ422602ndtdnGDTTL3752dtdvmFFZdtdvm电动机的工作状态可由运动方程式判断
(1)当T=TL,电力拖动系统稳定运行
(2)当TTL,电力拖动系统加速运行(3)当T-90o时时轴d轴q轴A轴AAXXZZBBCYFfNS+900+900FaFaAE0.CE0.BE0.AI.CI.BI.
(1)090o时(负载为感性)FaFad,与Ff1反向,去磁性质Faq,与Ff1正交,交磁性质
(2)90o0o时(负载为容性)FaFad,与Ff1同向,助磁性质Faq,与Ff1正交,交磁性质IadIaqIaqIadII当当角为不同值的电枢反应角为不同值的电枢反应位位置置夹角夹角记作记作电枢反电枢反应性质应性质对电机的影响对电机的影响负载性质负载性质n(f)n(f)UU=00=00qq轴轴+900+900交轴交轴波形波形畸变畸变下降下降不变不变RR=900=900dd轴轴+900+900直、去直、去削弱削弱不变不变下降下降LL=-900=-900dd轴轴+900+900直、助直、助增强增强不变不变上升上升CC0090000900dd、qq轴轴+900+900交、直去交、直去削弱削弱下降下降下降下降RR、LL-9000090000dd、qq轴轴+900+900交、直助交、直助增强增强下降下降上升上升RR、CCaFafFFaFaqFadFadFaqFadFadFaqFF采用发电机惯例,以输出电流作为电枢电流的正方向时,电枢的电压方程为因可-电枢反应电抗称为隐极同步电机的同步电抗,不计称为隐极同步电机的同步电抗,不计饱和时,是一个常值。
饱和时,是一个常值。
Xs=Xa+XUjXRIEEaa)(0IFEaaaaaXIjEaXsaaaXIjRIUXIjXIjRIUE0不考虑磁饱和时同步发电机负载运行时物理量的关系:
二、凸极同步发电机的电压方程和相量图fIfF00EEadEadadFaFIaqaqEaqFEXIj-交轴同步电抗-直轴同步电抗addXXXaqqXXXqqddaaqqaddaaqqaddaXIjXIjRIUXXIjXXIjRIUXIjXIjXIjRIUE)()(0返回凸极同步发电机的向量图0qI0E0UdIqdXIjIaRIddXIj引入虚拟电动势,使确定内功率因数角可得对应的相量图如图所示由此得凸极同步发电机的等效电路,如图所示QE)(0qddQXXIjEEqaqddqqddaQXIjRIUXXIjXIjXIjRIUE)()(aqIRUIXUcossinarctan00返回角的确定00EQEqI)(qddXXIjqXIjaRIdII07.8.1投入并联的条件和方法
(1)波形相同
(2)频率相同(3)幅值相同(4)相位相同(5)相序相同1.并联条件发电机端电压与电网电压满足以下条件:
整步过程:
为了将发电机投入并联运行所进行的调节和操作过程。
准确整步法:
将发电机调到完全符合投入并联条件,然后投入电网。
自整步法:
先验证发电机相序,拖到同步转速,然后直接加入电网。
准确同步法直接接法接线图向量图机各端同相端,三灯泡同亮、暗,灯泡亮电与电网对应时当、暗率很低且灯泡暗的瞬合的最佳机。
频并变间为闸时2.并联方法接线图向量图准确同步法交叉接法一相灯泡同端连接,另外两组交叉连接,三组灯泡依次亮、暗,当三组灯泡亮度旋转速度很慢且第一组灯泡变暗的瞬间为合闸的最佳时机。
7.9.2同步发电机的功角特性功角特性:
当E0和U保持不变时,发电机发出的电磁功率和功率角之间的关系忽略定子电阻时,)(fPM)sinsincos(cosmUI)cos(cos2mUImUIPPM)sincos(dqIImU由凸极机向量图,有代入上式,得功角特性表达式基本电磁功率附加电磁功率sinqqUIXq=0(cos)ddEUIXq-=)sincos(dqMIImUP2sin)11(2sin20dqdMXXUmXUEmP静态稳定的条件静态稳定极限点:
其对应的功率称为静态稳定极限功率其对应的功率称为静态稳定极限功率或原机偶然生微小,若在消失当电网动发扰动时扰动后机能自行回到原行定行,发电复运状态稳运则称发机是定的;反之,就是不定的。
电静态稳稳整步功率系数0ddeP0ddePslP2工作方式工作方式步进电动机的工作方式可分为:
步进电动机的工作方式可分为:
三相单三拍、三三相单三拍、三相单双六拍、三相双三拍等。
相单双六拍、三相双三拍等。
“三相三相”:
定子有三相绕组;定子有三相绕组;“单单”:
同时只让一相绕组通电;同时只让一相绕组通电;“双双”:
同时有两相绕组通电;同时有两相绕组通电;“拍拍”:
定子绕组改变一次通电方式;定子绕组改变一次通电方式;“三拍三拍”:
通电三次完成一个循环。
通电三次完成一个循环。
(3)工作过程)工作过程转子,使转子的位置力图使通电相磁路的磁阻转子,使转子的位置力图使通电相磁路的磁阻最小,使转、定子的齿对齐停止转动。
最小,使转、定子的齿对齐停止转动。
A相通电,相通电,A方向的磁方向的磁通经转子形成闭合回路。
通经转子形成闭合回路。
若转子和磁场轴线方向原若转子和磁场轴线方向原有一定角度,则在磁场的有一定角度,则在磁场的作用下,转子被磁化,吸作用下,转子被磁化,吸引引AA相通电使转子相通电使转子11、33齿和齿和AA对齐。
对齐。
CABBCA3412f:
电脉冲的频率电脉冲的频率转速转速步进电动机通过一个电脉冲步进电动机通过一个电脉冲,转子转过的转子转过的角度角度,称为步距角。
称为步距角。
N:
拍数拍数Zr:
转子齿数:
转子齿数步距角步距角2.步进电动机的步距角和转速步进电动机的步距角和转速齿距齿距NZffnrs6036060NZrs360rZt0360
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