總復(fù)習(xí)課程主要內(nèi)容1、直流伺服電動機(jī)2、交流伺服電動機(jī)3、步進(jìn)電機(jī)4、變壓器5、測速發(fā)電機(jī)6、自整角機(jī)7、旋轉(zhuǎn)變壓器

2

第1章直流伺服電動機(jī)E1.電壓平衡方程式勵磁電路：Uf=Rf

If電樞電路：Ua

=Ea＋RaIa

MIfIaUaUf※Ra——電樞繞組總電阻，包括電刷的接觸電阻。Te=CTIa電磁轉(zhuǎn)矩電壓平衡方程式

Te

=TL=T0＋T231.額定電壓UN

發(fā)電機(jī)的UN

：指輸出電壓的額定值。

電動機(jī)的UN

：指輸入電壓的額定值。2.額定電流IN

發(fā)電機(jī)的

IN

：指輸出電流的額定值。

電動機(jī)的IN

：指輸入電流的額定值。3.額定功率PN

發(fā)電機(jī)的PN

：指輸出電功率的額定值(UNIN)

。

電動機(jī)的PN

：指輸出機(jī)械功率的額定值(UNINηN)

。4.額定轉(zhuǎn)速nN

2.直流電機(jī)的額定值43、直流電動機(jī)的調(diào)速方法ECEn=Ua－Ra

IaCE=（1）改變Ua；（2）改變Rtj；EMIfIaUaUfRtj（3）改變Φ；4、改變直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)向的方法5、使用中必須注意的問題56、直流伺服電動機(jī)的機(jī)械特性及調(diào)節(jié)特性n=UaCE

－RaCECT2Te

當(dāng)Ua、Ra、If

=常數(shù)時：

n=f(T)——機(jī)械特性=n0－

Te=n0－△n機(jī)械特性O(shè)Tenn0Td（1）.理想空載轉(zhuǎn)速：電磁轉(zhuǎn)矩T=0no=

UaΦCE電機(jī)空載時有空載阻轉(zhuǎn)矩，n0為“理想”6n=UaCE

－RaCECT2Te

當(dāng)Ua、Ra、If

=常數(shù)時：

n=f(T)——機(jī)械特性=n0－

Te=n0－△n=

dndTeRaCECT2==1——機(jī)械特性的硬度OTenn0Td（2）.斜率β7n=UaCE

－RaCECT2Te

當(dāng)Ua、Ra、If

=常數(shù)時：

n=f(T)——機(jī)械特性=n0－

Te=n0－△n一、機(jī)械特性O(shè)Tenn0TdTd=

UaRaCTΦ——堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩3.堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩n=0

8調(diào)節(jié)特性：轉(zhuǎn)速隨控制電壓變化的關(guān)系①負(fù)載為常數(shù)時的調(diào)節(jié)特性O(shè)Ucnn=UaCE

－RaCECT2Ts

Uao=UaRaCTTs

Uao=當(dāng)n=0時始動電壓死區(qū)負(fù)載越大，始動電壓越大，死區(qū)越大當(dāng)

時電機(jī)轉(zhuǎn)速始終為零9一、脈振磁場的特點（1）對某一瞬時而言，氣隙各點的磁通密度沿定子內(nèi)圓周做正弦分布；（2）對氣隙某一點而言，磁通密度隨時間做正弦分布；Oft

一個脈振磁場可以分解成兩個幅值相等，轉(zhuǎn)速相同，轉(zhuǎn)向相反的圓形旋轉(zhuǎn)磁場。第2章交流伺服電動機(jī)10=sinm1tIi()°-=90sinm2tIiww設(shè)NK=Nf當(dāng)兩相對稱電流通入兩相對稱繞組時，會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場的磁密在空間按正弦規(guī)律分布，幅值恒定不變，而磁密在空間的位置卻以同步轉(zhuǎn)速ns在旋轉(zhuǎn)——圓形旋轉(zhuǎn)磁場。二、圓形旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生

兩相不對稱電流產(chǎn)生兩個等速、不等幅、相向

旋轉(zhuǎn)圓形磁動勢。合成橢圓形磁動勢。111.轉(zhuǎn)向：從通入超前電流的繞組軸線轉(zhuǎn)向通入落后電流的繞組軸線。2.幅值：是變化的。3.轉(zhuǎn)速：同步轉(zhuǎn)速也是ns。

但在一周內(nèi)不均勻，短軸附近快，長軸附近慢。4.越接近0或越偏離90o，橢圓度越大。三、橢圓旋轉(zhuǎn)磁場的特點12(3)將兩個轉(zhuǎn)向一致的圓形旋轉(zhuǎn)磁場合并：剩下一個與原橢圓磁場轉(zhuǎn)向相反，幅值為21B+=(1-)21+Bfm幅值為B-=21-BfmBfm+Bfm==+BB+B-13結(jié)論：一個橢圓旋轉(zhuǎn)磁場可以分解為兩個轉(zhuǎn)速相等、轉(zhuǎn)向相反、幅值不同的圓形旋轉(zhuǎn)磁場。磁場的橢圓度越?。丛浇咏?，β越接近90o），反向旋轉(zhuǎn)磁場就越小，而正向旋轉(zhuǎn)磁場就越大。磁場橢圓度越大（即接近0，β越接近0o），則反向旋轉(zhuǎn)磁場就越大，正向旋轉(zhuǎn)磁場就越小。當(dāng)控制繞組中的電流為0，即=0，成為脈振磁場時，正、反向旋轉(zhuǎn)磁場幅值才相等。14

圖（a）、（b）、（c）為不同轉(zhuǎn)子電阻時，脈振磁場作用下電機(jī)的機(jī)械特性。圖（c）中sm>1，電機(jī)不會產(chǎn)生自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，當(dāng)控制電壓取消，電機(jī)變?yōu)閱蜗噙\行時，電機(jī)就立刻產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)停轉(zhuǎn)。r2ar2b

r2casTcsTbsT1110202200202

為了消除自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，交流伺服電動機(jī)單相供電時的機(jī)械特性必須如圖（c）所示，顯然這也就要求有相當(dāng)大的轉(zhuǎn)子電阻。四.零信號時的機(jī)械特性和無“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻做的很高，原因是？15.幅值控制

保持β=90o和Uf=UN，改變Uk的大小。.相位控制

保持Uk=Uf

=UN

，改變的大小。.幅相控制

同時改變uk的大小和相位?！?/p>

交流伺服電動機(jī)的功率和頻率：0.1~100W，50Hz、400Hz等。五、伺服電動機(jī)的控制方式16第4章步進(jìn)電動機(jī)概念問題1、步進(jìn)電動機(jī)的運行原理。何謂步進(jìn)角？

步進(jìn)電機(jī)是利用電磁鐵原理，將脈沖信號

轉(zhuǎn)換成線位移或角位移的電機(jī)。每來一個

電脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)動一個角度，帶動機(jī)械移

動一小段距離。

每來一個脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的空間角度，稱為步矩角。θb=360°ZrN172、什么叫反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)的靜穩(wěn)定及穩(wěn)定平衡點？

理想空載的反應(yīng)式電動機(jī)某一相控制繞組通電時，轉(zhuǎn)子失調(diào)角只要不超過±180o，一旦外力取消，在T的作用下，轉(zhuǎn)子將回到初始穩(wěn)定平衡位置。Te0o90o180o-180o-90o①原點為初始平衡位置空載靜穩(wěn)定區(qū)-

<θ<這個區(qū)域就稱為A相通電時的靜穩(wěn)定區(qū)，θ=0稱為穩(wěn)定平衡點183、空載時，步進(jìn)運行的條件是什么？負(fù)載時步進(jìn)運行的條件又是什么？

空載時步進(jìn)運行的條件是轉(zhuǎn)子每前進(jìn)一步，最后停留的位置必須在動穩(wěn)定區(qū)內(nèi)，即靜穩(wěn)定區(qū)與動穩(wěn)定區(qū)必須要有所重疊。負(fù)載時步進(jìn)運行的條件有（1）轉(zhuǎn)子每前進(jìn)一步，最后停留的位置必須在動穩(wěn)定區(qū)內(nèi)；（2）在轉(zhuǎn)子每一步停留的位置上，下一步通電時的轉(zhuǎn)子靜轉(zhuǎn)矩要比負(fù)載轉(zhuǎn)矩大。194、怎樣改變步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)向？

改變通電相序可改變步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)向。5、怎樣確定步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速大?。克c負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小有關(guān)系嗎？

轉(zhuǎn)速與頻率成正比與拍數(shù)成反比，與負(fù)載大小無關(guān)。n=60fZrN20計算與分析1、一臺五相十拍運行的步進(jìn)電動機(jī)，轉(zhuǎn)子齒數(shù)ZR

＝48，在A相繞組中測得電流頻率為60HZ，求：（1）電機(jī)的步距角；（2）轉(zhuǎn)速；（3）該電機(jī)運行在五相五拍方式時的步距角、轉(zhuǎn)速；（4）設(shè)單相通電時矩角特性為正弦形，其幅值為3N?m，求三相通電時的最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax(ABC)

。b===0.75360ZrN36048×10

（1）（2）n==r/min=750r/min

6000×6048×1060fZrN（3）b===1.5360ZrN36048×5n==r/min=1500r/min

6000×6048×560fZrN21（4）22P267第八題（1）AABBBC設(shè)通電順序為CCDDDA（2）（3）TeTABTATB45o90o0o-180o180o23（4）24一臺三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)，采用三相六拍運行方式，轉(zhuǎn)子齒數(shù)Zr=40，脈沖電源頻率為800Hz。(1)寫出一個循環(huán)的通電順序；(2)求電動機(jī)的步距角b；(3)求電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n；(4)求電動機(jī)每秒鐘轉(zhuǎn)過的機(jī)械角度。(5)求三相六拍運行方式下的極限啟動轉(zhuǎn)矩。解：(1)因為采用三相六拍運行方式，通電順序為：

U→UV→V→VW→W→WU或

U→UW→W→WV→V→VU

(2)三相六拍運行方式時，N=6，故b===1.5360ZrN36040×6

(3)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為n==r/min=200r/min

800×6040×660fZrN25(4)每秒鐘轉(zhuǎn)過的機(jī)械角度為

=Nib=800×1.5=1200=360×

=360×=1200

20060n

60

(5)求三相六拍運行方式下的極限啟動轉(zhuǎn)矩。

Tq=TjmcosN=Tjmcos6=0.866TjmTeTABTATB60o120o0o-180o180o26

第5章測速發(fā)電機(jī)（1）直流電勢、電磁轉(zhuǎn)矩E=npN

60aTe=CTIaE=CEΦn

CT

=

CE=9.55CE602（2）輸出特性onUaRL1RL2若Φ、Ra和

RL都能保持為常數(shù)，則，隨負(fù)載電阻的減小，輸出特性的斜率變小，因此負(fù)載電阻不宜過小。補充127（3）直流測速發(fā)電機(jī)的電路模型MIfIaUaUfE（4）電刷和換向器的作用？發(fā)電機(jī)：由于電刷和換向器的作用，把電樞繞組內(nèi)部的大小和方向均變化的交流電轉(zhuǎn)換成外部方向不變的直流電。電動機(jī)：由于電刷和換向器的作用，實現(xiàn)了電樞繞組電流的換向，從而產(chǎn)生方向不變的電磁轉(zhuǎn)矩，使電動機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動。28（5）直流測速發(fā)電機(jī)的誤差及其減小的方法直流測速發(fā)電機(jī)的誤差是由于電樞反應(yīng)、溫度、電刷接觸電阻、紋波、延遲換向去磁等的影響。291.一臺CY系列直流測速發(fā)電機(jī)，額定電樞電壓為110V，額定轉(zhuǎn)速為1500r/min，電機(jī)回路電阻為50Ω,負(fù)載電阻為1000Ω，求（1）電樞電動勢；（2）當(dāng)轉(zhuǎn)速為1000r/min時的電樞電動勢和輸出電壓。解計算與分析30交流測速發(fā)電機(jī)1、交流測速發(fā)電機(jī)的工作原理U20=－E20=j4.44fW2Φ2m=j4.44fW2C1C2n

Φ10m

=C1C2n

U1

W2W1

結(jié)論：①U20

∝n。②

u20與u1同頻率、同相位(或反相）。31設(shè)一臺直流電動機(jī)原來運行情況為：電機(jī)端電壓Ua=110V,Ea=90V，Ra=20Ω，Ia=1A,

n=3000r/min，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變(1)如電源電壓降低一半，，轉(zhuǎn)速將降低到原來的百分之幾?(2)如果在電樞回路串Rtj=40Ω，轉(zhuǎn)速將降低到原來的百分之幾？（3）如果把勵磁回路的調(diào)節(jié)電阻Rfj增加，使Φ減小10%，如負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，問轉(zhuǎn)速如何變化？解：（2）因為負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變

，所以Ia不變，且Φ也不變即轉(zhuǎn)速降為原來的56%32設(shè)一臺直流電動機(jī)原來運行情況為：電機(jī)端電壓Ua=110V,Ea=90V，Ra=20Ω，Ia=1A,

n=3000r/min，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變(1)如電源電壓降低一半，，轉(zhuǎn)速將降低到原來的百分之幾?(2)如果在電樞回路串Rtj=40Ω，轉(zhuǎn)速將降低到原來的百分之幾？（3）如果把勵磁回路的調(diào)節(jié)電阻Rfj增加，使Φ減小10%，如負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，問轉(zhuǎn)速如何變化？解：（3）因為負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變

，但Φ減小，所以Ia應(yīng)增加即轉(zhuǎn)速增加了8%33第6章自整角機(jī)概念問題

（1）自整角機(jī)在控制系統(tǒng)作用是？

在自動控制系統(tǒng)中，常常需要實現(xiàn)兩系統(tǒng)之間機(jī)械轉(zhuǎn)軸上轉(zhuǎn)角的傳遞。當(dāng)兩系統(tǒng)之間的距離較遠(yuǎn)時，機(jī)械上的直接連接比較困難，在這種情況下自整角機(jī)實現(xiàn)電的聯(lián)系，使機(jī)械上不相連接的兩軸或多軸系統(tǒng)之間，能夠自動保持相同的轉(zhuǎn)角變化，實現(xiàn)同步跟隨。自整角機(jī)的分類？定轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)特點，接收機(jī)發(fā)送機(jī)能否對調(diào)使用？34

.BjD'3D1D2D3D'2D'1ZKFZKBUjZ1Z25030Z'1Z2'(1)畫出自整角變壓器轉(zhuǎn)子的協(xié)調(diào)位置；（2）求失調(diào)角.B50.B'505030=20新協(xié)調(diào)位置計算與分析35

.Bj.B50.B'80D'3D1D2D3D'2D'1ZKFZKBUjZ1Z2503030U2Z'1Z2'20新協(xié)調(diào)位置80=1036第7章旋轉(zhuǎn)變壓器一、正余弦變壓器的工作原理二、負(fù)載后輸出特性的畸變?nèi)?、副邊補償?shù)恼嘞易儔浩魉?、原邊補償?shù)恼嘞易儔浩魑濉⒃?、副邊補償?shù)恼嘞易儔浩髁⒕€性旋轉(zhuǎn)變壓器37計算與分析

4.說明液面位置指示器的工作原理。

381、變壓器的等值電路和相量圖U1=－E1＋Z1I0U2=E2+E2－R2I2=E2－(R2＋jX2)I2=－E1＋(R1＋jX1)I0ZLR1X1X2R2E1E2U1

U2I1I2方框部分反映原副邊的磁耦合，非線性，若能簡化為一個電路等效，可方便分析。

第4章變壓器39ZL

R1X1X2R2

RmXmZL

R1X1X2R2

二、T形等效電路

U2=E2－Z2I2

U1=－E1+Z1I1

E1E2

U1

U2

I1因E1=E2

U1

U2

I1I2

ImE1=E2

I2

40等效漏阻抗或短路阻抗ZL

X1＋X2R1＋R2

RmXm三、近似和簡化等效電路

U1

U2

I1I2

ImZL

XSRS

U1

U2

I2

I1=－I2

ZL

R1X1X2R2

RmXmE1=E2

U1

U2

I1I2

ImZS=(R1＋R2)＋j(X1＋X2)=RS＋jXS

當(dāng)二次側(cè)短路時，即Z

L=0，變壓器的短路阻抗就是等效漏阻抗，RS

即為短路電阻，XS

為短路電抗，ZS為短路參數(shù)。41變壓器的參數(shù)測定（一）、變壓器的空載試驗AWVVU1

N1N2

單相變壓器空載試驗接線圖求鐵損耗PFe、電壓比k、勵磁阻抗Zm?？蛰d試驗一般在低壓側(cè)進(jìn)行，高壓繞組作為二次繞組，輸出端開路。R1X1X2R2

RmXmU1

I1Im42

1.鐵損耗PFe

空載時：P0=RmI02＋R1I02≈RmI02

PFe=P0

2.勵磁電阻Rm、勵磁電抗

Xm

和勵磁阻抗Zm

3.電壓比k

U1U2空載時：k=；勵磁阻抗：|Zm|=|Z1|<<|Zm|

U0I0

勵磁電阻：Rm=

=

PFeI0

P0I022勵磁電抗：Xm=|Zm|2－Rm2若是在低壓側(cè)進(jìn)行，折算到高壓側(cè)參數(shù)=k2×折算到低壓側(cè)參數(shù)。R1X1X2R2

RmXmU0

I0Im43WVU1

N1N2AAWA

三相變壓器空載試驗接線圖

三相變壓器空載實驗測得電壓和電流都是線值；

所測功率是三相總功率；

用相電壓、相電流和單相功率計算勵磁參數(shù)和

相電壓比。44（二）、變壓器的短路試驗短路試驗一般在高壓側(cè)進(jìn)行，低壓繞組作為二

次繞組，輸出端短路。為控制短路電流，應(yīng)降低電壓進(jìn)行。AWVUS

N1N2

單相變壓器短路試驗接線圖*

求額定銅損PCuN、短路阻抗ZS、阻抗電壓US

U1

R1X1X2R2

RmXmE1=E2

I1Im45

1.額定銅損耗PCuN

短路時：PS=鐵損耗＋銅損耗

因PFe

很?。篜CuN=PS

2.短路電阻RS、短路電抗

XS和短路阻抗ZS

短路阻抗：|ZS|=

USIS

短路電阻：RS=R1＋R2=

PSIS2短路電抗：XS=

|ZS|2－RS2

折算到低壓側(cè)參數(shù)=折算到高壓側(cè)參數(shù)/k2

；U1

R1X1X2R2

I146

三相變壓器短路試驗接線圖WVUS

N1N2AAWA

折算到低壓側(cè)參數(shù)=折算到高壓側(cè)參數(shù)/k2

；

對于三相變壓器，用相值進(jìn)行計算。3.阻抗電壓US

USU1NUS====|ZS|

|ZS|I1NU1N|ZS|U1N/I1N**47

【例2】某三相變壓器，一、二次繞組均為星形聯(lián)結(jié)，已知額定值為SN=100kVA，U1N/U2N=6/0.4kV，fN=50Hz。在低壓側(cè)做空載試驗，測得額定電壓時的空載損耗為P0=616W，空載電流為I0=937A。在高壓側(cè)做短路試驗，測得額定電流時的短路損耗為PS=2010W，短路電壓為額定電壓的4.3%，試驗時的室溫為25C，繞組為銅線。試求(1)變壓器每相的勵磁參數(shù)；(2)變壓器每一相短路參數(shù)；(3)勵磁參數(shù)和短路參數(shù)的標(biāo)幺值。解：一、二次側(cè)的額定電流為電壓比為

I1N

==

A=9.62A

SN3U1N

100×103

3×6×103

I2N

==

A=144.34A

SN3U2N

100×103

3×400

k====15

U1NU2N

60.4

U1N/3U2N/348一、二次側(cè)的阻抗基值為(1)由空載試驗求得折算到低壓側(cè)的勵磁參數(shù)為折算到高壓側(cè)的勵磁參數(shù)為|Z1b|====360.1U1I16×103/39.62U1N/3

I1N|Z2b|====1.6U2I2400/3144.34U2N/3

I2N|Zm|===24.65U1I0400/3

9.37

Rm===2.34P0/3

I02

616/3

9.372

Xm=|Zm

|2－Rm=24.652－2.342=24.54

2|Zm|=k2|Zm|=152×24.65=5546.25Rm=k2Rm=152×2.34=526.5Xm=k2Xm=152×24.54=5521.549(2)由短路試驗求得折算到高壓側(cè)的短路參數(shù)為RS===7.242010/39.622

PS/3

IS2

US=US

U1N=0.043×6000V=258V*XS=|ZS|2－RS2=15.482－7.242=13.68

|ZS|===15.48258/39.62US/3

I1N50

如果用折算到低壓側(cè)的數(shù)據(jù)求標(biāo)幺值，則阻抗基值

為|Z2b|，得到的結(jié)論將于上述方法結(jié)果完全相同。Xm===15.33

Xm|Z1b|5521.5360.1*|Zm|===15.4

|Zm||Z1b|5546.25360.1*RS===0.024

RS|Z1b|8.64360.1*XS===0.038

XS|Z1b|13.68360.1*|ZS|===0.045

|ZS||Z1b|16.1714.44*(3)勵磁參數(shù)和短路參數(shù)的標(biāo)幺值為Rm===1.462

Rm|Z1b|526.5360.1*51【例3】一臺單相變壓器，已知額定值為SN=600kVA，U1N/U2N=35/6.3kV，實驗數(shù)據(jù)見表。試求變壓器近似等效電路參數(shù)。解：實驗是在高壓側(cè)測量，故所計算的參數(shù)值均以折算到高壓側(cè)短路阻抗

I1N

===17.14A

SNU1N

60035

實驗類型電壓/V電流/A功率/W備注短路227517.149500高壓側(cè)測量空載350000.9433300高壓側(cè)測量額定電流

所以

I1N

=Is|Zs|

===132.7

UsIs

227517.14

短路電阻Rs

===32.34

PsIs

950017.14

2252

【例】一臺單相變壓器，已知額定值為SN=600kVA，U1N/U2N=35/6.3kV，實驗數(shù)據(jù)見表。試求變壓器近似等效電路參數(shù)。勵磁阻抗

實驗類型電壓/V電流/A功率/W備注短路227517.149500高壓側(cè)測量空載350000.9433300高壓側(cè)測量短路電抗

|Zm

|

===37115

UoIo

350000.943

勵磁電阻Rm

===3710

P0I0

33000.943

22Xs=|Zs

|2－Rs=132.72－