电机拖动公式.docx
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电机拖动公式
折算后二次绕组电流、电压、电动势|2'上U2'kU2E2'kE2
k
折算后二次绕组X0JjZ了~R02X2'k2X2Zl'k2ZL
低压空载试验励磁阻抗模|Z0也励磁电阻Ro-P2励磁电抗X0辰『~R7
1010
高压短路试验
FS
ZS75
2Rs2
铜线绕组Rs7
234.575Rs
234.5
电压调整率VR
（RsCOS2
产生最大效率的条件：
P0
2
Xs
Zs
\Rs75Xs75
RsP
I1
理想运行条件
（1）两台变压器的功率比
S|:
S||
ILI:
ILII
⑵S|:
S||SNI:
SNII
1LI:
1LII
1NI:
1NII
Zsi
Zsii
⑶总负载和总负载功率
1L1LI1LII
SISII
第三章
同步转速:
转差率：
s
电磁转矩的大小:
TCt
m12COS2
槽距角：
p.360
z
极距：
z
2p
每极每相槽数：
q
z
2pm
额定功率因素:
N
PN
■3UnIn
?
?
?
?
?
定子电路的电动势平衡方程式
U
E（R
jXJh
EZ111
每相绕组中的感应电动势E1在数值上为
E1
4.44kw1N1
f1m
no
U1
忽略R1和X1，
4.44kw1N1f1
E2SSnE2
2
Snf1
绕组折算：
折算后的转子相电流
mCN
m2kw2N2
折算后的转子电动势为
E2
keE2
ki
kwiNi
kw2N2
折算后的阻抗为
Z2
kzZ2
R2
kzR2
X2kzX2
kz
mik2w1N1
2mkW2N2
三相异步电动机的输出功率
RmUi11cos1
电磁功率
Pe
md
s
'2
2
gR2l'22m」s
s
r2i
'2
2
输出功率
P2
PmPme
机械功率：
Pm
Pe
Pmispe
空载损耗:
P2
PmPme
电动机的效率
P2
P
三相异步电动机的电磁转矩
Pe
60je
2no
9.55旦
n°
空载转矩
To
60F0
9.55旦
n
输出转矩
60F2
9.55旦
n
T2TTo
T2等于负载转矩—
sM
半d,）21
第四章
电磁转矩的物理公式
TCTm12cos2
4.44pm,kw2N2
CT
参数公式TKt—
f1
2
SPR2U1K
kt
R2（sX2）
m2ykw2N
2
VV2
（kw1N1）
实用公式T
2Tm
sJ
最大电磁转矩时的转差率
■R2（临界转差率）
X2
最大转差率为Tm
PS2
Kt2f1X2
由实用公式可得如下
MTTN
s
当T=TN时可得一
^M
MT
2mt1
起动转矩倍数
ST
Ts
Tn
起动电流倍数Rst（h1）R2
SnTi
无极起动变阻器的最大值为
亠1）R2
SNT1
其中
R2
有极起动：
启动转矩和切换转矩
Ti（0.8~0.9）Tm
T2（1.1~1.2）Tl
起动转矩比
Ti
Tn
起动级数
SNT1
SnT〔
lg
各级电阻RsT（i
i1）R2
（调速）调速范围:
i2'k
静差率:
no
nf
*100%
no
第七章
（为额定输出转矩，为额定转速）
直流电动机中，是指输出的机械功率的额定值:
直流发电机中，是指输出的电功率的额定值：
直流电机的电磁转矩：
（单位：
）
直流电机的电动势：
（单位：
）直流电动机的运行分析:
一、他励电动机：
电枢电流:
1、励磁电流：
2根据电磁转矩公式，还应满足:
3、过载能力：
（一般取~
4、转速:
二、幷励电动机1、
2、
三、串励电动机1、
3、转速
直流电动机的功率（以幷励直流电动机为例）
输入功率：
部分变成铜损耗，余下的部分由电动率转换成机械功率（电磁功率）铜损耗：
电磁功率:
电磁功率不能全部输出，需扣除空载损耗（包括铁损耗，机械损耗，附加损耗）
输出功率：
直流电动机的总损耗为：
直流电动机的效率：
直流电动机的转矩：
（稳定时）
第八章
他励直流电动机的机械特性
他励直流电动机的的起动
有级起动起动电阻的计算
（2）求出起切电流（转矩）比—
12
8.3他励直流电动机的调速
二.改变电枢电压调速n
Rat
—E—T2
n
n°n
8.4他励直流电动机的制动
一.能耗制动
制动电阻
Rb
EbR
Iamax*
1.能耗制动过程迅速停机
2,能耗制动运行下放重物
制动电阻
Rb
2n
—E—TRa
tl
nRaRb2Tl
—E—T2
•反接制动1.电压反向反接制动一一迅速停机制动电阻Rb生一EbRa
1amax
2.电动势反向反接制动下放重物
C
制动电阻Rb—J（UaCEn）Ra
TL
回馈制动
电机与拖动基础复习提纲
常用基础理论部分:
1．铁磁物质的特性：
高导磁、饱和特性、磁滞特性、铁心损耗。
直流电机部分：
1．直流电机的工作原理（如何实现正反转、电枢电流如何换向的，发电与电动的原理）。
2．直流电机的结构：
定子、转子，励磁方式、电枢的绕组方式。
定子部分：
（1）主磁极
主磁极的作用是产生气隙磁场。
主磁极由主磁极的铁心和励磁组部分组成
（2）换向极
两相邻主磁极之间的小磁极称为换向极，其作用是减小电机运动时电刷与换向器之间可能的火花。
换向极由换向极铁心和换向绕组组成，整个换向极也用螺钉固定于机座上。
（3）机座
（4）电刷装置
转子部分：
（1）电枢铁心
（2）电枢绕组
（3）换向器
（4）转轴
励磁方式：
1.他励直流电机
2.
并励直流电机
电枢的绕组方式：
单叠绕组：
a=p
单波绕组：
a=1
3.直流电机的铭牌数据及其含义，电动机额定功率与发电机额定功
率之间的区别，额定功率与额定电压和电流之间的关系。
（1）额定功率，是电机在额定运行状态时所提供的输出功率。
对电动机而言，是指轴上的输出的机械功率；对发电机而言，是指线端输出的电功率，单位为千瓦。
（2）额定电压Un,是电机的电枢绕组能够安全工作的最大外加电压或输出电压，单位为伏。
（3）额定电流In,是电机在额定运行状态时电枢绕组允许流过的最大电流，单位为安。
（4）额定转速Nn,是电机在额定运行状态时的旋转速度，单位为转/分。
额定功率与额定电压和额定电流的关系为
直流电动机p=un
直流发电机P=UI
4.直流电机（电动机和发电机）的感应电动势、电磁转矩、电压平衡方程式、转矩平衡方程式、直流电机的功率流程图。
及相关的数量关系。
（以例题、作业题为复习重点）
1、电枢绕组的感应电动势：
电枢绕组的感应电动势（Ea）是指正
负电刷之间的感应电动势，即，每条支路中各串联线圈边感应电动势
的代数和。
根据电磁感应定律，任意一条线圈边感应电动势幅值的大
小，取决于线圈边所在的磁场的大小和线圈边相对于磁场的转速n。
a此可以感性的推得电枢绕组的感应电动势的公式为：
Ea=Ce^n,式中Ce成为直流电机的电动势常数（其中Ce二PN/600）
2、电枢绕组的电磁转矩：
当电枢绕组中通有电流时，载流绕组线圈边将与气隙磁场相互作用，产生电磁转矩T。
电磁转矩T的大小和电枢电流I及气隙磁场①的乘积成正比：
T=G①Ia,式中Ct成为直流电机的转矩常数（其中G=PN/2na）
3、直流电机的电压方程：
U=Ea+Ral,式中Ra为电枢回路的总电阻，包括电枢绕组电阻和电刷的接触电阻
对于直流电动机，U>Ea电流为正；对于直流发电机，Ea>U电流为负。
l=la+lf
4、转矩方程：
（1）直流发电机的转矩方程：
T1=T0+T其中T1为原动机的驱动转矩，T0为电机本身的机械阻力转矩。
这里的电磁转矩T是一个与转向相反的制动转矩。
（2）直流电动机的转矩方程：
T二T0+T2其中T2为电动机轴上的负载转矩。
这里的转矩T是一个驱动转矩，T0为电动机空载损耗转矩
5、电磁转矩：
负载运行时，电枢绕组的感应电动势Ea和电枢电流la的乘积，称为电磁功率，用Pe表示：
Pe=EaIa
考虑到转子的机械角速度Q=2nn/60（Q的单位为rad/s,n的单位为r/min），不难证明下面等式：
Pe=EaIa=TeQ
对于电动机，Eala为电枢中的感应电动势所吸收的电功率，TeQ为电动机的电磁转矩对机械负载所作的机械功率。
由于能量守恒，两者相等。
Pm=P2+P0=P2+Pmec+P
式中Pm=Q,电磁功率；P2=T2Q,轴上输出的机械功率；P0=T0Q,空载损耗，包括机械损耗Pmec和铁损耗PFe
功率平衡方程式
电动机输入功率
P1二UI=U（la+lf）=（Ea+Rala）la+Ulf二Eala+Rala*la+Ulf二Pm+Pcua+Pcu
f
式中，Pm二Eala为电磁功率；Pcua=Rala*la,是电枢回路的铜损耗；
Pcuf=Ulf,为励磁绕组的铜损耗。
所以并励直流电动机的功率平衡方程式
P1=P2+Pmec+FP+Pcua+Pcuf
并励直流电动机转速特性公式：
n=Un/Ce^n-Rala/Ce^n
他励直流电动机转速特性公式：
n=U/CeO-R/CeG①①T
令U/Ce①二no,称no为理想空载转速，是机械特性曲线和纵轴交点的转速；令R/CeG①①T*T=An,是负载转矩为T时的转速降，式中，B=R/CeG①①称为机械特性曲线的斜率。
n=no-BT
对于发电机，TeQ为原动机为克服电磁转矩而输入电机的机械功率，
Eala为电枢发出的电功率。
两者也相等。
直流发电机
1.电压平衡方程式：
U=Ea-laRa
2.功率平衡方程式：
P仁Pm+P式中，P仁T1Q,为原动机输给发电机的机械功率，即输入功率；Pm=T2,发电机的电磁功率；P0=T0Q,发电机的空载损耗功率。
Pm=TD=PN/60a①lan二Eala
5.直流电机的换向与换向火花；直流电机的电枢效应；环火产生的原因及防止措施。
6.并励直流发电机建压的条件。
7.并励（或他励）直流电动机的机械特性表达式；根据名牌数据求取固有机械特性。
绘制和求取三种人为特性。
（以例题、作业题为复习重点）
8直流电机起动的方法，多级电枢电阻起动的机械特性绘制与计算。
直流电机的制动方法，直流电动机的调速方法，及其机械特性和相关计算问题。
直流电机调速方法中哪些属恒转矩，哪些属恒功率调速。
（以例题、作业题为复习重点）
变压器部分
1.变压器的工作原理、基本结构、变压器按用途分类。
2.变压器的铭牌数据的物理含义，相互之间的关系。
对三相变压器，
额定电压与额定电流指（空载/负载）时的（线/相）电压或电流？
3.变压器的各物理量参考方向确定方法，等值电路及每个电路元件的物理含义，变压器的功率流程图。
二次侧往一次侧折算时的折算关系。
电压平衡方程式。
4．变压器的空载实验和短路实验，一般在高压侧还是在低压侧做？
分别能测量出什么参数，如何处理实验数据？
5．变压器外特性是什么含义，变压器的负载分别为阻/容/感性负载
时，外特性如何变化。
相关计算不作要求。
6．三相变压器有哪两种结构，各有什么特点。
三相变压器一二次侧
有些什么接法（丫接和△接），变压器联接组别是什么含义。
7．变压器并联运行的理论条件、三条实际必须满足的条件。
8．电压与电流互感器的作用，使用注意事项。
自耦变压器的优点与缺点，注意事项。
交流异步电机部分1．交流异步电机的工作原理；如何实现正反转、定子磁场（动势）的特性，转差率的定义、转子转速与同步转速的关系；转子回路电流频率与转速的关系。
2．交流异步电机的结构：
定子、转子（两种类型），定子绕组的型式，定子绕组的接法（丫接和△接）。
3．交流异步电机的铭牌数据及其含义，额定功率与额定电压和电流之间的关系。
额定电压与额定电流指（线/相）电压或电流？
4．交流异步电机的等值电路，等值电路各元件代表的物理含义、功率流程图。
电磁功率、机械功率、转子铜损三者之间的关系。
5．三相交流异步电动机的实用机械特性表达式；根据铭牌数据求取固有机械特性的方法。
绘制改变定子电压、定子回路串阻抗和转子回路串阻抗的三种人为特性。
根据机械特性计算转矩和转速的
问题（以例题、作业题为复习重点）。
6．交流异步电机起动的方法，制动方法，调速方法。
绘制交流异步
电机起动、制动、调速时的机械特性并描述其过程。
交流异步电
机调速方法中哪些属于恒转矩，哪些属于恒功率调速。
交流变频
调速基频以上和基频以下如何调速。
分别属于恒转矩还是恒功率
调速？
同步电机部分
1．同步电机的工作原理、结构（两种类型转子，适用于什么场合）2*．同步电机的双反应理论、功角、矩角特性，同步电机的起动和调速方法。
同步电机功率因数的调节与V形曲线。
特种电机部分
1*．交直流伺服电机的结构特点、工作原理、应用场合、机械特性与
调节特性的定义。
交直流伺服电机的控制方法，各自的优缺点。
2*．直、交、同测速电机的结构特点、工作原理。
各自的优缺点。
存
在什么误差，如何减少误差提高精度。
3*．步进电机的工作原理、应用场合；步距角、静力矩、拍、矩角特
性、通电循环、单、双等概念；静稳态区、动稳态区与连续运行时的矩频特性。
4*．直线电机与磁悬浮相关定义。
电力拖动系统中电机的选择
1*．正确选择电机的意义。
2*.电机的发热与冷却过程,电机的温升；电机的不同工作制及其特
点
八、、
3*.电动机类型及其容量选择方法。
考试内容分值分布：
直流电机40%
变压器20%
变流电机35%
同步电机5%
考试题型：
填空题X20=30
判断题2X10=20
单项选择题3X5=15
简答题5X3=15
计算题10X2=20
《电机与电力拖动基础》试卷一
一、填空题（每空1分，共20分）
1、他励直流电动机的机械特性是指在电动机处于稳态运行的条件下
转速和电磁转矩的关系。
2、直流电动机的起动方法有：
电枢回路串电阻和降压起动。
3、一台接到电源频率固定的变压器，在忽略漏磁阻抗压降的条件下，其主磁通的大小决定于输入电压的大小，而与磁路的基本无关，其主
磁通与励磁电流成正比关系。
4、变压器带负载运行时，若负载增大，其铁损耗将不变，铜损耗增
大（忽略漏磁阻抗压降的影响）。
5、当变压器负载（©2>0?
—定，电源电压下降，则空载电流Io
减小，铁损耗PFe减小。
6、采用短矩绕组绕组和分布绕组绕组可以有效的削弱谐波
分量，同时使基波分量减小（增大和减小）。
7、当s在_0~1范围内，三相异步电动机运行于电动状态，此时电
磁转矩性质为驱动性质;在小于1的范围内运行于发电机状态，
此时电磁转矩性质为制动性质。
8三相异步电动机根据转子不同可分为笼型和绕线两类。
根据磁滞回线剩磁的大小，铁磁材料分为硬磁材料和软磁材料。
3.电力拖动系统是由电动机拖动机械机构工作的系统。
4.直流电动机的励磁方式包括他励、并励、串励和复励，其中他励.直流电动机更适合于电动机控制的场合。
5.电机绕组有两种形式，分别为叠绕组和波绕组。
使用于高电压的为J波绕组，使用于大电流的为叠绕组。
6.直流电机电枢磁场对空载主磁场的影响称为电枢反应。
7.直流电机在丄磁极之间常安装换向极改善换向。
换向极的位置恰好也是几何中性线的位置。
8.从机械特性上看，第一象限为电动机的正向电动状态，第四象限为电机的反向制动状态。
9.他励直流电动机的机械特性为硬特性,串励直流电动机的机械特性为_软特性。
（硬、软）
10.励磁绕组断线的他励直流电动机，空载起动时，将出现飞车10.励磁绕
组断线的他励直流电动机，空载起动时，将出现飞车情况。
_情况。
11.一台三相变压器的变比为相电压之比。
12.额定电压为440V/110V的单相变压器，高压边漏电抗16，折合到二次侧
后大小为_J。
15.多台三相变压器并联运行时，应该满足的条件是联结组号相同、额定电压和变比相同、
短路阻抗相同和阻抗角相同。
1.三相交流绕组通入对称的三相交流电流将产生幅值（或转速）不变，空间旋转的磁动势。
如果想要改变磁场的旋转方向，可以通过改变电流相序来实现。
2.某三相交流绕组，36个元件，2对极，60度相带，若2,3,4号槽属于A相带，则14号槽属于_C相带；若为120度相带，且7号槽也属于A相带，则14号槽属于_C相带。
3.三相异步电动机根据转子结构的不同，分为笼型异步电动机和绕线型异
步电动机；同步电动机根据转子结构的不同分为隐极同步电动机和凸极同步电
动机。
4.三相异步电动机丫132M-650Hz,转差率为，则转速为1200r/min，转子
侧频率为10Hz，该电机处于发电机（或回馈）运行状态。
5.三相异步电动机参数测定实验中，空载实验的损耗包括定子铜损、铁损耗和机械损耗。
实验过程中,机械损耗是不变损耗。
6.异步电动机的转差功率指的是转子铜损耗，定子电压降低时,该功率值』大。
7.根据集肤效应的原理，采用深槽电机可以提高异步电动机的起动性能。
8.异步电动机变频调速中，基速以上的调节属于恒功率调速。
9.同步电机的运行方式包括发电机、电动机和补偿机。
10.在同步电机的励磁系统中，无刷励磁系统指的是旋转整流器励磁系统。
11.如果空载运行的同步发电机气隙增大，而励磁电流不变，端电压将降低；
如果异步电动机气隙增大，而电源电压不变，功率因数将降低。
1.单相交流绕组通入单相交流电流将产生空间位置不变，幅值变化的磁动
势。
如果想要获得恒定的磁场，可以在绕组中通入直流电流来实现。
2.某三相交流绕组，24个元件，2对极，60度相带，若3,4号槽属于Z相带，则14号槽属于A相带；若为120度相带，且1~4号槽属于A相带，则14号槽属于_A_相带。
3.三相异步电动机根据转子结构的不同，分为笼型异步电动机和绕线型异步电动机；同步电动机根据转子结构的不同分为隐极同步电动机和凸极同步电动机。
4.三相异步电动机丫132M-460Hz,转差率为，则转速为1728r/min，转子侧频率为24Hz，该电机处于电动机运行状态。
5.三相异步电动机参数测定实验中，定子绕组电阻为提前获得的参数,参数
测定实验包括空载实验和堵转实验。
6.异步电动机的转差功率指的是转子铜损耗,变转差调速中，转差增大，则该损耗增大。
7.根据集肤效应的原理，采用深槽电机可以提高异步电动机的起动性能。
8.异步电动机变频调速中，如果向基速以下调节采用压频恒比方式，则属于恒
转矩调速。
9.同步发电机在正常励磁（功率因数为1）的基础上增大励磁电流，将输出滞
后的无功
10.在同步电机的励磁系统中，旋转整流器励磁系统又被称为无刷励磁系统。
二、判断题（每题2分，共20分）
1、一台直流发电机若把电枢固定，而电刷与磁极同时旋转，贝U在电刷两端仍能得
到直流电压。
（对）
2、直流电动机的人为特性都比固有特性软（错）
3、直流电动机串多级电阻起动，在起动过程中，每切除一级起动电阻时，电枢
电流都会突变。
（对）
4、一台变压器原边电压U不变，副边接电阻性负载或接电感性负载，如负载电
流相等，则两种情况下，副边电压也相等。
（错）
5、变压器在原边外加额定电压不变的情况下，副边电流大，导致原边电流也大，因此变压器的主磁通也大。
（错）
6交流发电机正常发电以后可以断掉直流励磁电源。
（错）
7、改变电流相序可以改变三相旋转磁通势的转向。
（对）
8、不管异步电动机转子是旋转，还是静止，定、转子磁通势都是相对静止的
（错）
9、三相异步电动机的最大磁通势Tm的大小与转子电阻rm阻值无关。
（对）
10、三相异步电动机的变极调速只能用在笼型转子电动机上。
（对）
二、简答题（每题5分，共20分）
1、简述异步测速发电机的剩余电压误差产生原因及解决办法？
答：
由于加工、装配过程中存在机械上的不对称及定子磁性材料性能的不
一致性，使得测速发电机转速为零时，实际输出电压并不为零，此时的输出的电压叫剩余电压。
剩余电压的存在引起的测量误差称为剩余电压误差。
减小剩余电压误差的方法是选择高质量各方向性一致的磁性材料，在机加工和装配过程中提高机械精度，也可以通过装配补偿绕组的方法加以补偿。
2、为什么采用短矩绕组可以改变电动势波形？
图中实线表示表示整矩绕组情况，这时五次谐波磁场在线圈两个有效边中感应电动势大小相等，方向相反，沿线圈回路，正好相加。
如果把节矩缩短1/5T，如图中虚线所示，两个有效边中五次谐波电动势大小、方向都相等,沿回路正好抵消，合成电动势为零。
3、试绘出单相变压器“T”型等效电路图。
4、电力拖动系统稳定运行的条件是什么？
答：
必要条件：
电动机的机械特性与负载特性必须有交点，即Tem=TL.。
充分条件：
在交点的转速以上存在TemTL.
三、计算题（第一题10分，第二、三题每题15分，共40分）
1、他励直流电动机的U=220V,IN=,Ra=Q,试问：
（1）直接起动时的起动电流是额定电流的多少倍孑⑵如限制起动电流为，电枢回路应串入多大的电阻？
解：
（1）直接起动的电流lst=U/Ra=220/=
Ist/lN==
（2）Ist1=xIx==LN/（Ra+Rst）
由此可得：
Rst=Q
2、一台三相笼型异步电动机的额定数据为：
PE25KWN=1460r/min,Un=380V,
丫联结，In=230A起动电流倍数ki=，起动转矩倍数kst=，过载能力入t=，设供电变压器限制该电动机的最大起动电流为900A问：
（1）该电动机可否直接起动？
（2）采用电抗器降压起动，起动电抗xst值应为多少？
（3）串入
（2）中的电抗器时能否半载起动？
解：
（1直接起动电流为：
lst=kilN=x230A=1265A>900A
所以不能采用直接起动。
（2）定子串电抗器后，起动电流限制为900A
则:
a=lst/l?
st=1265/900=
短路阻抗为：
Zs=Vrs2+xs2=U/「3—
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