电机与电器考题整理资料.docx

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电机与电器考题整理资料

1、直流电机结构和主要部件作用

主磁极：

产生恒定的气隙磁通，由铁芯和励磁绕组构成

定子换向磁极：

改善换向，减小电机运行时电刷与换向器之间可能产生的换向火花

电刷装置：

与换向器配合，完成直流与交流的互换

几座和端盖：

起支撑和固定作用；机座也是电机磁路中的一部分

电枢铁心：

主磁路的一部分，放置电枢绕组

转子电枢绕组：

由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分，能量转换中枢

换向器：

与电刷装置配合，完成直流与交流的互换

风扇

2．直流电机的磁场和电枢反应

空载磁场：

指由主磁极单独建立的磁场，电枢电流为零

磁场励磁电流所建立的磁场

负载磁场

电枢电流所建立的磁场

电枢反应：

直流电机负载后，电枢绕组有电流通过，该电流所建立的磁场称为电枢磁场，电枢磁场对主磁场的影响称为电枢反应

具体表现：

1.使气隙磁场分布发生畸变2.去磁作用，是磁场总磁通减弱

3.直流电机的感应电势和电磁转矩计算公式，影响因素

直流电机的感应电势：

影响因素：

电枢电势（V）正比于每极磁通φ（韦伯）和转速n（r/min）,与磁密分布无关

直流电机的电磁转矩：

影响因素：

它的电磁转矩正比于每极磁通和电枢电流。

直流电机的电磁功率

4.直流发电机的外特性（他励和并励）

他励直流发电机：

定义：

n＝额定转速，If＝常数，Ua＝f（Ia）

Ua=Ea-IaRa=

-IaRa

外特性下垂原因：

1.电枢回路上的电阻压降增加

2.负载电流增大，电枢反应的去磁作用增强，电动势减小

并励直流发电机：

定义：

n＝额定转速，Rf＝常数，U＝f（I）

外特性下垂原因：

1.电枢回路上的电阻压降增加

2.负载电流增大，电枢反应的去磁作用增强，电动势减小

3.端电压下降，引起励磁电流减小，使U进一步减小

5.并励发电机的自励条件和自励过程

并励直流发电机的自激过程

1）当电机内部有剩磁时，原动机带动电枢旋转时切割剩磁，产生剩磁电动势

2）若励磁绕组与电枢绕组并联极性正确，即使此时励磁绕组中电流所建立的磁动势与原先的剩磁方向一致，则电枢电动势因为磁场的增强而增大，则励磁电流也增大（U0＝IfRf）。

若二者方向相反，则磁场抵消，无法建立稳定电压。

3）若Rf小于某一个值，则在U0＝IfRf的同时也满足空载特性U0＝f（If0）时，则会使空载端电压稳定在某一个数值处。

并励直流发电机的自激条件

1）电机必须有剩磁。

2）励磁绕组与电枢绕组连接极性要正确

3）励磁回路总电阻小于该转速下的临界电阻。

6.他励直流电动机的机械特性（固有机械特性和人为机械特性），公式和特点

固有机械特性指

的机械特性，

此时因为Ra小，故为硬特性

人为机械特性：

通过改变电机的参数所获得的机械特性。

有三种：

a）电枢串电阻Rt

1、电枢串电阻的人为机械特性比固有机械特性软；

改

变

其

中

某

个

2、但理想空载转速不变。

串接不同电阻时的机械特性为交交于纵坐标一点的射线族

b）改变电枢电压特点：

1、改变电枢电压时的人为机械特性与固有机械硬度相等；

2、理想空载转速随电枢电压降低而降低，不同电枢电压下的机械特性为一组平行曲线

c）减弱励磁

1、硬度随磁场减弱而降低；

2、理想空载转速随磁场减弱而升高

d）堵转与堵转矩

n=0时的状态，称为堵转

7.串励直流电动机的机械特性

8.负载的机械特性

定义：

负载转矩与转速之间的关系，由负载性质决定

一、恒转矩负载特性

负载转矩保持常数，不随转速变化而变化。

1）反抗性恒转矩负载：

负载转矩大小不变，但方向总是与转速方向相反。

2）位能性恒转矩负载：

负载转矩大小不变，方向也保持不变。

二、恒功率负载特性：

负载的功率在运行过程中保持不变，则负载的转矩随转速变化而变化，且二者成反比。

三、泵与风机类负载特性：

负载转矩随转速变化而变化，且基本为

9.直流电动机的起动特点和方法

直接起动时Ia是额定电流的几十倍（解决办法串联限流电阻Rs）

电流很大，易造成线路电压瞬间降低，对其他设备产生影响。

对电动机起动的基本要求：

（1）起动转矩要大；

（2）起动电流要小；

（3）起动设备要简单、经济、可靠

方法

1.他励直流电机直接起动：

将电动机的电枢投入额定电压的电源上起动。

优点：

操作简单，无需另加设备

缺点：

冲击电流大，引起换向困难，产生火花；

电源会发生瞬时跌落。

适用于容量很小的电动机

2.电枢回路串变阻器起动：

将起动电阻串入电枢回路，待转速上升后，逐步将起动电阻切除。

3）他励直流电动机降压起动

开始时，降低端电压，随着转速的上升，逐步提高电枢电压，并使电枢电流限制在一定范围

优点：

起动电流小，起动过程平滑、能量损耗少。

缺点：

需要一套专用的直流发电机或整流电源，投资费用大。

10.直流电动机的制动方法，特点，最终状态

他励直流电动机的制动措施主要有三种：

1.能耗制动：

将由机械能转化的电能消耗掉。

制动运行时，电机靠生产机械的惯性力的拖动而发电，将生产机械储存的动能转换成电能，消耗在电阻上，直到电机停止转动。

机械特性n为正，转矩为负

2.反接制动：

制动时使电机的电枢极性反接。

一．电压反接制动：

反向的电枢电流产生反向的电磁转矩，从而产生很强的制动作用

反接制动时,从电源输入的电功率和从轴上输入的机械功率转变成的电功率一起消耗在电枢回路电阻上

二、倒拉反转反接制动

3.回馈制动：

将由机械能转化的电能回馈给电网。

电动状态下运行的电动机，在某种条件下会出现n>n0情况，此时Ea>U，Ia反向，Tem反向，由驱动变为制动。

从能量方向看，电机处于发电状态——回馈制动状态。

在电机稳定运行和状态改变过程中均有可能出现回馈状态。

a稳定运行：

电车下坡时，运行转速可能超过理想空载转速，进入第二象限；电压反接制动带位能性负载进入第四象限。

（自己看图）

b发生在动态过程中的回馈制动过程有以下两种情况：

降压调速时产生的回馈制动；增磁调速时产生的回馈制动

11.电机拖动系统稳定运行的条件

.必要条件：

电动机的机械特性与负载转矩特性有交点

.充分条件：

干扰消除后，拖动系统必须有能力使转速恢复到原来的稳定点

12.异步电机的结构和工作原理（三相异步电机的磁场形式）

●结构：

定子铁心-导磁部分；定子绕组-产生磁场；机座；转子铁心-电机磁路的组成部分，固定转子绕组；转子绕组；端盖；风扇；吊环；出线盒

●异步电动机磁场——旋转磁场获得条件及特点：

1.三相对称电流通过三相对称绕组产生旋转磁场

2.磁场转向由超前电流的相转向带有滞后电流的相{改变转向：

调换接在电源上的任意两根线}

3.旋转磁场转速与电源频率成正比，与磁极对数成反比n=60f/p

4.当某一相电流达到最大值时，合成磁场的幅值恰好在该相绕组的轴线上

●工作原理：

1.三相对称电流通过三相对称绕组后，在电机内部产生一个转速为n1的旋转磁场

2.转子导体在旋转磁场中被磁力线切割产生感应电动势e=blv

3.转子自成闭合回路，在内部产生感应电流，从而在磁场中受安培力f=bil

4.该力作用于转子产生电磁转矩，于磁场旋转方向同向，驱动转子旋转

13.异步电机的固有机械特性和人为机械特性

固有机械特性：

人为机械特性：

1、降低定子端电压时的人为机械特性特点

1）同步转速不变

2）最大转矩与成正比，临界转差率Sm不变

3）启动转矩与成正比

2、绕线式异步电机转子回路串三相对称电阻时的人为机械特性：

1）同步转速不变

2）临界转差率随电阻增加而增加，最大电磁转矩不变

3）临界转差率小于1时，启动转矩随电阻的增加而增加，临界转差率大于1时，启动转矩随电阻增加而减小

14.异步电机的起动特点和起动方法

特点：

启动电流大，启动转矩不大

启动方法：

直接启动；降压启动（定子绕组端电压）；转子绕组串电阻启动（提高启动转矩）

15.异步电机的调速方法和调速特点

转速公式n=n1（1-s）=

变极调速：

1.变极调速时，转速几乎成倍变化，调速的平滑性较差，不能实现无级调速

2.具有较硬的机械特性，稳定性好，可用于恒功率和恒转矩负载

变频调速：

1.机械特性硬，调速范围广，可实现无级调速

2.基频以下调速为恒转矩调速方式；基频以上调速为恒功率调速

3.控制精度高，调速性能好

改变转差率调速：

1.改变定子电压调速：

同步转速不变，最大转矩减小，Sm不变

2.绕线式电机转子串电阻调速：

同步转速不变，最大转矩不变，Sm增大

16.交流伺服电动机的磁场形式和工作原理

圆形旋转磁场：

两绕组产生磁势相等

椭圆形磁场：

可分解为转向相反的两个圆形磁场

此时相当于两个旋转磁场共同作用与转子上，产生的合成转矩使转子转动，磁场大小取决于电流幅值比

17.交流伺服电动机的机械特性

不同有效信号系数时的机械特性M=M正—M反

由于磁场相当于正反两个磁场之和，所以有（见最后一图）

当0

场产生转矩之和，因为磁场转向相反，因此

相当于一个驱动转矩一个制动转矩。

18.交流伺服电动机的控制原理

幅值控制：

保持Uj不变，改变Uk的幅值以改变转速

相位控制：

通过改变Uk与Uj之间的相位差来控制电机的转速和转向，幅值保持不变

幅相控制：

对幅值和相差都进行控制，通过改变控制电压的幅值及控制电压与励磁电压的相位差来控制伺服电动机的转速

19.交流伺服电动机的自转

伺服电动机在控制信号消失后仍继续旋转的失控现象称为自转

20.单相异步电动机的工作原理和机械特性

原理：

单相异步电动机单绕组通电后产生的脉振磁场，可分解为正反向旋转的两个旋转磁场。

因此，电动机的电磁转矩是由两个旋转磁场产生的电磁转矩合成的；由于两磁场对称，所以合成转矩必过原点，且机械特性曲线关于原点对称

机械特性：

机械特性特点：

1.无启动转矩，不能自行启动

2.旋转方向不固定，由外力确定旋转方向，并一经启动，就会继续旋转