電機(jī)與變壓器曹民2016年9月1電機(jī)與變壓器曹民11緒論1、電機(jī)工業(yè)的興起與發(fā)展2、我國電機(jī)制造工業(yè)的發(fā)展概況3、電機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)中的作用4、電機(jī)的主要類型5、本課程的任務(wù)和學(xué)習(xí)方法22023/8/9緒論1、電機(jī)工業(yè)的興起與發(fā)展22023/8/22電機(jī)工業(yè)的興起與發(fā)展19世紀(jì)奧斯特發(fā)現(xiàn)電流周圍存在磁場(chǎng)法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象世界第一臺(tái)發(fā)電機(jī)的問世-----電力時(shí)代到來20世紀(jì)，電機(jī)電磁、發(fā)熱過程理論深入研究，新材料新工藝新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，電機(jī)容量大增，冷卻技術(shù)改進(jìn)，工業(yè)體系不斷完善，電機(jī)制造業(yè)大踏步的飛躍發(fā)展。32023/8/9電機(jī)工業(yè)的興起與發(fā)展19世紀(jì)奧斯特發(fā)現(xiàn)電流周圍存在磁場(chǎng)3203我國電機(jī)工業(yè)發(fā)展?fàn)顩r我國封建社會(huì)禁錮了自然科學(xué)的發(fā)展，西方資本主義國家對(duì)我國的殖民政策，使我國工業(yè)發(fā)展緩慢。新中國成立，我國電機(jī)工業(yè)得到飛速的發(fā)展，十年時(shí)間，制造50000KW汽輪發(fā)電機(jī)，725000KW水輪發(fā)電機(jī)，120000KVA變壓器2000KW電動(dòng)機(jī)。1961年交流電動(dòng)機(jī)正式投產(chǎn)，1982年異步電動(dòng)機(jī)正式生產(chǎn)，直流電動(dòng)機(jī)接近世界先進(jìn)水平，電機(jī)工業(yè)形成完整的現(xiàn)代化制造工業(yè)體系。今天，電氣機(jī)車（高鐵）在世界上有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。42023/8/9我國電機(jī)工業(yè)發(fā)展?fàn)顩r我國封建社會(huì)禁錮了自然科學(xué)的發(fā)展，西方資4電機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位電力工業(yè)：機(jī)械、礦產(chǎn)、冶金、化工、其他工業(yè)企業(yè)：交通、國防、農(nóng)、漁、牧、付等行業(yè)：醫(yī)療、教育、辦公自動(dòng)化等領(lǐng)域：航天、航海、通訊、廣播、計(jì)算機(jī)等：全民的日常生活中：電機(jī)在人們的衣、食、住、行中，已經(jīng)滲透到千家萬戶，你、我、他（她、它）。52023/8/9電機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位電力工業(yè)：52023/8/25變壓器原理1、變壓器的結(jié)構(gòu)及其分類2、變壓器的基本原理3、變壓器的外特性和電壓調(diào)整率4、變壓器的空載實(shí)驗(yàn)和短路實(shí)驗(yàn)5、變壓器的損耗和效率6、變壓器的銘牌7、理想變壓器的相關(guān)公式62023/8/9變壓器原理1、變壓器的結(jié)構(gòu)及其分類62023/8/26變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器主要組成部分是鐵心和繞組，為變壓器的器身。為改善散熱條件，還有變壓器的附件。變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器主要組成部分是7變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)1、鐵心（由硅鋼片疊加而成）鐵心結(jié)構(gòu)：1）、心式結(jié)構(gòu)2）、殼式結(jié)構(gòu)鐵心疊片形式1）、條形、口形、E形、F形、C形、O形2）、漸開線式72023/8/9變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)1、鐵心（由硅鋼片疊加而成）72023/8/8變壓器的繞組結(jié)構(gòu)2、繞組（由漆包線或繞包線）繞組分高壓繞組和低壓繞組1）、同心繞組（圓筒式、分段式、螺旋式、連續(xù)式）2）、交疊式繞組82023/8/9變壓器的繞組結(jié)構(gòu)2、繞組（由漆包線或繞包線）82023/8/9變壓器附件電力變壓器附件（油箱、儲(chǔ)油柜、分接開關(guān)、安全氣道、氣體繼電器、絕緣套管等）作用：保證變壓器的安全運(yùn)行和可靠運(yùn)行。92023/8/9變壓器附件電力變壓器附件92023/8/210電力變壓器102023/8/9電力變壓器102023/8/211變壓器按用途分類1、按用途分類：1）、電力變壓器（升壓變壓器、降壓變壓器、配電變壓器、廠用變壓器）2）、特種變壓器（電爐變壓器、整流變壓器、弧焊變壓器）3）、儀用變壓器（電壓互感器、電流互感器）4）、實(shí)驗(yàn)用高壓變壓器、調(diào)壓器112023/8/9變壓器按用途分類1、按用途分類：112023/8/212變壓器按繞組結(jié)構(gòu)分類2、按繞組結(jié)構(gòu)分類：1）、雙繞組變壓器2）、三繞組變壓器3）、多繞組變壓器4）、自耦變壓器122023/8/9變壓器按繞組結(jié)構(gòu)分類2、按繞組結(jié)構(gòu)分類：122023/8/213變壓器鐵心結(jié)構(gòu)分類3、按鐵心結(jié)構(gòu)分類：1）、心式變壓器2）、殼式變壓器132023/8/9變壓器鐵心結(jié)構(gòu)分類3、按鐵心結(jié)構(gòu)分類：132023/8/214變壓器按相數(shù)分類4、按相數(shù)分類：1）、單相變壓器2）、三相變壓器3）、多相變壓器142023/8/9變壓器按相數(shù)分類4、按相數(shù)分類：142023/8/215變壓器按調(diào)壓方式分類5、按調(diào)壓方式分類1）、無勵(lì)磁調(diào)壓變壓器2）、有載調(diào)壓變壓器152023/8/9變壓器按調(diào)壓方式分類5、按調(diào)壓方式分類152023/8/216變壓器按冷卻方式分類6、按冷卻方式分類1）、干式變壓器2）、油浸自冷變壓器3）、油浸風(fēng)冷變壓器4）、強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻變壓器5）、強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻變壓器6）、充氣式變壓器162023/8/9變壓器按冷卻方式分類6、按冷卻方式分類162023/8/217變壓器按容量分類7、按容量分類1）、小型變壓器（630KVA以下）2）、中型變壓器（800KVA—6300KVA）3）、大型變壓器（8000KVA－63000KVA)4）、特大型變壓器（900000KVA以上）172023/8/9變壓器按容量分類7、按容量分類172023/8/218變壓器按交流電頻率分類8、按交流電頻率分類1）、工頻變壓器2）、中頻變壓器3）、高頻變壓器（脈沖變壓器）182023/8/9變壓器按交流電頻率分類8、按交流電頻率分類182023/8/19變壓器的基本原理1、變壓器的基本工作原理2、變壓器的空載運(yùn)行3、變壓器的負(fù)載運(yùn)行4、變壓器的作用192023/8/9變壓器的基本原理1、變壓器的基本工作原理192023/8/2201、變壓器的基本工作原理1）、變壓器的一次側(cè)通過交變電流i12）、交變電流會(huì)產(chǎn)生交變的磁通φ3）、在一次側(cè)和二次側(cè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1、e24）、二次側(cè)接通回路，則回路中產(chǎn)生交變的電流i2總之：變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的。他是電能傳遞的電磁轉(zhuǎn)換裝置。注意：變壓器只能傳遞交變電能，不能傳遞穩(wěn)恒電流能量202023/8/91、變壓器的基本工作原理1）、變壓器的一次側(cè)通過交變電流i1212、變壓器的空載運(yùn)行1、變壓器有關(guān)各量正方向的規(guī)定在一次側(cè)電流的正方向與電壓的正方向一致磁通正的方向與電流的正方向符合右手螺旋定則繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與產(chǎn)生該感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)磁通的方向符合右手螺旋定則在二次側(cè)電流的方向與感生電動(dòng)勢(shì)的方向一致端電壓的正方向與電流的正方向一致212023/8/92、變壓器的空載運(yùn)行1、變壓器有關(guān)各量正方向的規(guī)定2120222變壓器中各量的關(guān)系（理想）U1=E1=4.44fN1ΦmU20=E2=4.44fN2Φm222023/8/9變壓器中各量的關(guān)系（理想）U1=E1=4.44fN1Φm2223幾個(gè)定律e=NΔΦ/Δt（法拉第電磁感應(yīng)定律）解決了感生電動(dòng)勢(shì)的大小問題。EP=4fNΦmE=4.44fNΦmE=1.11EPK=U1/U20=N1/N2楞次定律解決了感生電動(dòng)勢(shì)方向問題232023/8/9幾個(gè)定律e=NΔΦ/Δt（法拉第電磁感應(yīng)定律）解決了感生電動(dòng)24變壓器的負(fù)載運(yùn)行一次側(cè)電壓平衡方程:U1=-E1+I1Z1變壓器磁通勢(shì)平衡方程式：N1△I1+N2I2=0△I1=-N2I2/N1一次側(cè)的電流I1=I0+△I1=I0-N2I2/N1一次側(cè)的磁通勢(shì)為：N1I1=N1I0-N2I2N1I1+N2I2=N1I0（磁通勢(shì)平衡方程）變壓器的負(fù)載運(yùn)行一次側(cè)電壓平衡方程:U1=-E1+I1Z125變壓器的作用1、變壓：U1/U2=N1/N2=K2、變流：I1/I2=N2/N1=1/K3、變阻抗：Z1/Z2=K2變壓器的作用1、變壓：U1/U2=N1/N2=K26變壓器的外特性及電壓調(diào)整率當(dāng)變壓器一次側(cè)端電壓U1，和負(fù)載的功率因數(shù)COSψ2一定時(shí)，二次側(cè)繞組輸出電壓U2與負(fù)載電流I2的關(guān)系，稱為變壓器的外特性。變壓器從空載到額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，二次繞組輸出電壓的變化量△U與空載額定電壓U2N的百分比△U%=△U/U2N變壓器的外特性及電壓調(diào)整率當(dāng)變壓器一次側(cè)端電壓U1，和負(fù)載的27變壓器的空載實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、測(cè)定變壓器的變壓比K2、測(cè)定變壓器的空載電流I0和空載損耗p01、K=U1N/U2N2、p0=pFe3、Zm=U1N/I0變壓器的空載實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、測(cè)定變壓器的變壓比K28變壓器的短路實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、測(cè)定變壓器的額定銅損耗pCUN2、測(cè)定短路電壓Uk3、測(cè)定短路阻抗Zk變壓器的短路實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、測(cè)定變壓器的額定銅損耗pCUN29變壓器的損耗及效率1、損耗（鐵損和銅損）鐵損pFe=P0PCU=β2PCUN2、效率：η=p2/p13、當(dāng)變壓器的銅損=鐵損時(shí)，變壓器的效率最高。變壓器的損耗及效率1、損耗（鐵損和銅損）30變壓器的銘牌1、型號(hào)6、短路電壓2、額定容量7、溫升3、額定電壓4、額定電流5、額定頻率變壓器的銘牌1、型號(hào)6、短路電壓31熱軋與冷軋的區(qū)別(1)冷軋硅鋼片的磁飽和點(diǎn)高，磁通密度在1．9T(19000Gs)時(shí)開始飽和；熱軋硅鋼片的飽和點(diǎn)約為1．6T(16000Gs)。(2)在磁通密度及頻率相同的情況下，冷軋硅鋼片比熱軋硅鋼片的單位損耗低。242023/8/9熱軋與冷軋的區(qū)別(1)冷軋硅鋼片的磁飽和點(diǎn)高，磁通密度在132熱軋與冷軋的區(qū)別(3)冷軋硅鋼片有無取向和取向兩種。取向冷軋硅鋼片有明顯的方向性，即沿著軋制的方向的磁性能好，飽和磁通密度高，單位損耗和單位勵(lì)磁容量小?，F(xiàn)在變壓器上均采用冷軋取向硅鋼片。熱軋硅鋼片都無取向。(4)采用剪切或沖壓對(duì)硅鋼片進(jìn)行加工時(shí)，對(duì)冷軋硅鋼片性能影響特別明顯，對(duì)熱軋硅鋼片影響較小，因此小容量變壓器采用冷軋硅鋼片時(shí)，可采取退火措施，退火后一般可使空載損耗下降8％左右。252023/8/9熱軋與冷軋的區(qū)別(3)冷軋硅鋼片有無取向和取向兩種。取向冷軋33

三相變壓器三相變壓器可以由三個(gè)單相變壓器組成。三相變壓器也可以將三個(gè)鐵心柱和鐵軛組成三相一體心式變壓器。三相變壓器三相變壓器可以由三個(gè)單相變壓器組成。34三相變壓器磁路1、三相變壓器組磁路2、三相一體心式變壓器磁路3、三相五柱式殼式變壓器磁路φu+φv+φw=0三相變壓器磁路1、三相變壓器組磁路35變壓器繞組的極性1、是指變壓器一次、二次繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之間的相位關(guān)系。2、在同一交變磁通作用下，兩繞組中同時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在任何時(shí)刻同時(shí)具有相同電動(dòng)勢(shì)端子為同極性端（同名端）變壓器繞組的極性1、是指變壓器一次、二次繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之36同極性端的判斷1、一次、二次繞組繞向一致的端子為同名端。2、利用楞次定律來判斷同名端。3、電壓表法。4、靈敏電流計(jì)法。同極性端的判斷1、一次、二次繞組繞向一致的端子為同名端。37三相變壓器極性的判斷1、將三相變壓器兩相繞組串聯(lián)，接一直流電源，用一電壓表測(cè)量第三相繞組兩端電壓，若通電的瞬間，電壓表讀數(shù)為零，則接電源的兩端子，是同名端。否則，是異名端。2、交換三相繞組，重復(fù)測(cè)量，找出三相繞組的同名端。三相變壓器極性的判斷1、將三相變壓器兩相繞組串聯(lián)，接一直流電38三相變壓器同名端的判斷282023/8/9三相變壓器同名端的判斷282023/8/239三相變壓器的連接星形連接(Y)（y）三角形連接（D）（d）1、Yy（2、4、6、8、10、12）2、Yd（1、3、5、7、9、11）3、Dy(1、3、5、7、9、11）4、Dd（2、4、6、8、10、12）計(jì)24種聯(lián)接組別262023/8/9三相變壓器的連接星形連接(Y)（y）262023/8/240五種標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組1、Yyn0Y/YN-122、Yd11Y/△-113、Ynd11YN/△-114、Yny0YN/Y-125、Yy0Y/Y-12272023/8/9五種標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組1、Yyn0Y/YN-12272041三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行1、并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)越性：一、保證供電的可靠性。二、提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。2、并聯(lián)運(yùn)行必須滿足的條件：一、變比K相等二、短路電壓Uk相等三、連接組別必須相同三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行1、并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)越性：42運(yùn)行條件規(guī)定的原因1、變壓器變壓比不等時(shí)的并聯(lián)運(yùn)行：會(huì)在二次側(cè)繞組中形成環(huán)流（平衡電流）危害：1、增大空載損耗

2、輸出電流不同，發(fā)生過載和輕載2、短路電壓不等時(shí)的并聯(lián)運(yùn)行：二次側(cè)阻抗不同，有負(fù)載運(yùn)行時(shí)，變壓器輸出端電壓不等，二次繞組有內(nèi)環(huán)流產(chǎn)生。發(fā)生過載和輕載。運(yùn)行條件規(guī)定的原因1、變壓器變壓比不等時(shí)的并聯(lián)運(yùn)行：43特種變壓器常用的特種變壓器：互感器（電壓互感器、電流互感器）自耦變壓器交流弧焊變壓器三繞組變壓器小功率變壓器特種變壓器常用的特種變壓器：44互感器用于測(cè)量高電壓或大電流的電路中：優(yōu)點(diǎn)：1、與高壓隔離，保證人身和測(cè)量儀表的安全。2、便于測(cè)量儀表標(biāo)準(zhǔn)化，擴(kuò)大量程，提高測(cè)量精度。3、減少測(cè)量中的能量損耗。互感器用于測(cè)量高電壓或大電流的電路中：優(yōu)點(diǎn)：1、與高壓隔離，45電流互感器的結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)：同雙繞組變壓器相似。由鐵心和一次、二次繞組組成。一次繞組匝數(shù)很少，串聯(lián)在被測(cè)線路中。二次繞組匝數(shù)多，與電流表相接。I1=KiI2=I2電流互感器的結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)：同雙繞組變壓器相似。由鐵心和46電機(jī)與變壓器知識(shí)講解課件47電壓互感器結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)：與雙繞組變壓器結(jié)構(gòu)相似，由鐵心和一次、二次繞組組成。一次繞組匝數(shù)較多，并聯(lián)在被測(cè)電路中，二次繞組匝數(shù)較少，與電壓表連接。U1=KUU2電壓互感器結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)：與雙繞組變壓器結(jié)構(gòu)相似，由鐵心48三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)定子1、定子鐵芯2、定子繞組3、電機(jī)機(jī)殼、機(jī)座、端蓋、防護(hù)罩等轉(zhuǎn)子1、轉(zhuǎn)子鐵芯2、轉(zhuǎn)子繞組3、轉(zhuǎn)軸、風(fēng)葉、軸承等292023/8/9三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)定子292023/8/249各部分的作用定子部分1、定子鐵芯：磁路的一部分。2、定子繞組：電路的一部分。產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)3、電機(jī)機(jī)殼、機(jī)座、端蓋、防護(hù)罩等支撐作用、保護(hù)作用、通風(fēng)散熱。302023/8/9各部分的作用定子部分302023/8/250各部分的作用1、轉(zhuǎn)子鐵芯、磁路的一部分2、轉(zhuǎn)子繞組，形成感生電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。鼠籠式和繞線式。3、轉(zhuǎn)軸、風(fēng)葉、軸承等輸出電磁力矩、冷卻作用，減少摩擦，支承作用312023/8/9各部分的作用1、轉(zhuǎn)子鐵芯、磁路的一部分312023/8/251三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)52旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生原理三相異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵芯中放置三相結(jié)構(gòu)完全相同的繞組U、V、W，各相繞組在空間上互差120°電角度，如下圖所示，向這三相繞組通入對(duì)稱的三相交流電，如圖（b）（c）所示。下面我們以兩極電動(dòng)機(jī)為例說明電流在不同時(shí)刻時(shí)，磁場(chǎng)在空間的位置。322023/8/9旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生原理三相異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵芯中放置三相結(jié)構(gòu)完全相53旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生原理下圖（b）所示，假設(shè)電流的瞬時(shí)值為正時(shí)是從各繞組的首端流入，（用〇中間加個(gè)×表示），末端流出（用“⊙”表示），當(dāng)電流為負(fù)值時(shí)，于此相反。在ωt=0的瞬間，iu=0，iv為負(fù)值，iw為正值，如圖（c）所示，則V相電流從V2流進(jìn)，V1流出，而W相電流從W1流進(jìn)，W2流出。利用安培右手定則可以確定ωt=0瞬間由三相電流所產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)方向，如圖（d）①所示?？梢娺@時(shí)的合成磁場(chǎng)是一對(duì)磁極，磁場(chǎng)方向與縱軸線方向?yàn)橐恢拢戏绞奖睒O，下方是南極。332023/8/9旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生原理下圖（b）所示，假設(shè)電流的瞬時(shí)值為正時(shí)是從各54在ωt=π/2時(shí)，經(jīng)過了四分之一周期，iu由零變?yōu)樽畲笾担娏饔墒锥薝1流入，末端U2流出；iv仍為負(fù)值，U相電流方向與（1）時(shí)一樣；iw也變?yōu)樨?fù)值，W相電流由W1流出，W2流入，其合成磁場(chǎng)方向如圖（d）②所示，可見磁場(chǎng)方向已經(jīng)較ωt=0時(shí)按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過90°。342023/8/9在ωt=π/2時(shí)，經(jīng)過了四分之一周期，iu由零變?yōu)樽畲笾?，?5352023/8/9352023/8/256電機(jī)與變壓器知識(shí)講解課件57應(yīng)用同樣的分析方法可畫出ωt=π,ωt=2/3*π,ωt=2π時(shí)的合成磁場(chǎng)，分別如圖（d）③④⑤所示，由圖中可明顯地看出磁場(chǎng)的方向逐步按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，共計(jì)轉(zhuǎn)過360°，即旋轉(zhuǎn)了一周。362023/8/9應(yīng)用同樣的分析方法可畫出ωt=π,ωt=2/3*π,ωt=258（a）簡化的三相繞組分布圖（b）按星形連接的三相繞組接通三相電源（c）三相對(duì)稱電流波形圖（d）兩極繞組的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由此可以得出如下結(jié)論：在三相交流電動(dòng)機(jī)定子上布置有結(jié)構(gòu)完全相在空間位置各相差120度電角度的三相繞組，分別接入三相對(duì)稱交流電，則在定子與轉(zhuǎn)子間所產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)是沿定子內(nèi)圓旋轉(zhuǎn)的，我們稱此為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。372023/8/9（a）簡化的三相繞組分布圖372023/8/259如果想要獲得四極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，則應(yīng)把線圈的數(shù)目增加一倍，其布置如下圖（a）（b）所示。并按上述方法分析得出，合成磁場(chǎng)在空間的示意圖（C）。382023/8/9如果想要獲得四極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，則應(yīng)把線圈的數(shù)目增加一倍，其布置如60四極電動(dòng)機(jī)392023/8/9四極電動(dòng)機(jī)392023/8/261我們比較一下這圖和上文中的那個(gè)圖中磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度，不難得出：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度不僅與電流的頻率有關(guān)，還與磁極對(duì)數(shù)有關(guān)。上文圖（d）中，當(dāng)三相交流電變化一周后（即每相經(jīng)過360°電角），其所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)也正好旋轉(zhuǎn)一周。故在兩極電動(dòng)機(jī)中旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速等于三相交流電的變化速度。即n1=60f=3000轉(zhuǎn)/分旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度等于三相交流電變化速度的一半，即n1=（60/2）f=1500轉(zhuǎn)/分。故當(dāng)磁極對(duì)數(shù)增加一倍，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度減少一半。402023/8/9我們比較一下這圖和上文中的那個(gè)圖中磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度，不難得出：62同理，通過理論分析可得出旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為：n1=60f1/P，上述公式中n1：表示旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，單位轉(zhuǎn)/分；f1：表示三相交流電源的頻率，單位赫茲；P：表示磁極對(duì)數(shù)；60：表示一分鐘的60秒旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n1又稱為同步轉(zhuǎn)速。我國三相交流頻率規(guī)定50Hz（每秒50次交變），因此兩極旋轉(zhuǎn)速度是3000轉(zhuǎn)/分，四極的為1500轉(zhuǎn)/分，六極為1000轉(zhuǎn)/分等。412023/8/9同理，通過理論分析可得出旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為：n1=60f1/P63旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向由上圖可以看出，三相交流電按U-V-W相序變化，則產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間上以順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。若我們?nèi)我鈱?duì)調(diào)電動(dòng)機(jī)兩相繞組的電流相許，如：U-W-V相序，則由理論分析和實(shí)踐證明，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。由此可知，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向取決于通入繞組中的三相交流電源的相序，只要任意對(duì)調(diào)電動(dòng)機(jī)的相序，則可改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向。422023/8/9旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向由上圖可以看出，三相交流電按U-V-W相序變化64三相異步電動(dòng)機(jī)的接法432023/8/9三相異步電動(dòng)機(jī)的接法432023/8/265三相電動(dòng)機(jī)繞組同名端的判斷442023/8/9三相電動(dòng)機(jī)繞組同名端的判斷442023/8/266異步電動(dòng)機(jī)的效率電動(dòng)機(jī)的額定功率Pn是指電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)軸輸出的功率電動(dòng)機(jī)在電網(wǎng)吸收的電功率是P1=3?I1U1cosαη=P2/P1452023/8/9異步電動(dòng)機(jī)的效率電動(dòng)機(jī)的額定功率Pn是指電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)67電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩TST

s=0時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩TM

Sm=R2/X20時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩TN=PN/Ω=P/(2πnN/60)=9.55P/nN機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL462023/8/9電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩TSTs=0時(shí)的電磁轉(zhuǎn)68電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性T=f（n2）T=f（s）T=CTΦI2cosψ2472023/8/9電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性T=f（n2）472023/8/269電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性λst=Tst/TN

啟動(dòng)能力（1.7----2.2）

Ist/IN=(4----7)λm=Tm/TN過載能力（2.4----3.0）482023/8/9電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性λst=Tst/TN啟動(dòng)能力（70電動(dòng)機(jī)的控制1、電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制2、電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制3、電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制4、電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制492023/8/9電動(dòng)機(jī)的控制1、電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制492023/8/2711、電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制1）電動(dòng)機(jī)的直接啟動(dòng)2）電動(dòng)機(jī)的降壓啟動(dòng)

1、串電阻降壓啟動(dòng)

2、自耦變壓器降壓啟動(dòng)

3、星三角降壓啟動(dòng)502023/8/91、電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制1）電動(dòng)機(jī)的直接啟動(dòng)502023/8/2721）電動(dòng)機(jī)的直接啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流較大，一般是額定工作電流的4—7倍對(duì)于較小容量的電機(jī)，其額定電流一般較小，其啟動(dòng)電流也較小，故可以采取直接啟動(dòng)的方式啟動(dòng)電機(jī)。對(duì)于較大容量的電機(jī)，其額定電流較大，其啟動(dòng)電流也較大，若采取直接啟動(dòng)的方式，會(huì)導(dǎo)致同網(wǎng)的線電壓下降很多，影響同網(wǎng)上其他用電設(shè)備不能正常工作。512023/8/91）電動(dòng)機(jī)的直接啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流較大，一般是額定73三相異步電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)控制522023/8/9三相異步電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)控制522023/8/274三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行控制532023/8/9三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行控制532023/8/275542023/8/9542023/8/276552023/8/9552023/8/277電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制改變?nèi)嚯娫吹南嘈?，即改變電?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向562023/8/9電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制改變?nèi)嚯娫吹南嘈?，即改變電?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向5678三相電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行和正反轉(zhuǎn)控制572023/8/9三相電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行和正反轉(zhuǎn)控制572023/8/279582023/8/9582023/8/2802）電動(dòng)機(jī)的降壓啟動(dòng)1、串電阻降壓啟動(dòng)

2、自耦變壓器降壓啟動(dòng)

3、星三角降壓啟動(dòng)592023/8/92）電動(dòng)機(jī)的降壓啟動(dòng)1、串電阻降壓啟動(dòng)59202811、串電阻降壓啟動(dòng)原則：在較大電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，將電阻串接入三相電源電路，利用電阻的分壓作用，使加入到三相定子繞組上的電壓降低，從而降低啟動(dòng)電流，待電機(jī)有一點(diǎn)的轉(zhuǎn)速時(shí)，電流下降到一定值，再將串接的電阻從線路中分離出來，將三相電源電壓全部加入到三相定子繞組上，直到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。602023/8/91、串電阻降壓啟動(dòng)原則：在較大電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，將電阻串接入三822、自耦變壓器降壓啟動(dòng)利用自耦變壓器的電壓變換作用，將三相電源電壓變換到一個(gè)較低的電壓，加在定子繞組上，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，從而降低了啟動(dòng)電流，待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定的速度時(shí)，再將自耦變壓器從三相電源電路中分離，使三相電源的電壓全部加到三相定子繞組上，直到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。612023/8/92、自耦變壓器降壓啟動(dòng)利用自耦變壓器的電壓變換作用，將三相833、星三角降壓啟動(dòng)我們知道，三相電源的負(fù)載星形連接時(shí)，每項(xiàng)負(fù)載的電壓是線電壓的根3分之一，當(dāng)負(fù)載三角形連接時(shí)，每相負(fù)載的電壓是線電壓。啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，定子繞組星形連接，其電壓為線電壓的根3分之一，電動(dòng)機(jī)在較低的電壓下啟動(dòng)，降低了啟動(dòng)電流。待電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到一定的速度時(shí)，再將定子繞組變換成三角形連接，使線電壓加到定子繞組上，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。622023/8/93、星三角降壓啟動(dòng)我們知道，三相電源的負(fù)載星形連接時(shí)，每項(xiàng)84星三角降壓啟動(dòng)控制接線圖632023/8/9星三角降壓啟動(dòng)控制接線圖632023/8/285星三角降壓啟動(dòng)控制接線圖642023/8/9星三角降壓啟動(dòng)控制接線圖642023/8/286星三角降壓啟動(dòng)電流652023/8/9星三角降壓啟動(dòng)電流652023/8/2873、電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制根據(jù)n=60f(1-s)/p可知：1、變頻調(diào)速2、變極調(diào)速3、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速662023/8/93、電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制根據(jù)n=60f(1-s)/p可知：66288

1、變頻調(diào)速

1、變頻調(diào)速根據(jù)n=60f(1-s)/p可知：當(dāng)s和p不變時(shí)，n與f成正比，改變f就改變了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n。變頻調(diào)速有專用的變頻設(shè)備（變頻器）672023/8/9

1、變頻調(diào)速

1、變頻調(diào)速672023/8/289變頻器調(diào)速接線圖682023/8/9變頻器調(diào)速接線圖682023/8/290692023/8/9692023/8/2912、變極調(diào)速常用的變極有YY/Y和YY/△兩種;702023/8/92、變極調(diào)速常用的變極有YY/Y和YY/△兩種;702023923、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速712023/8/93、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速712023/8/2934、電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制1、機(jī)械制動(dòng)2、電氣制動(dòng)

1）、反接制動(dòng)

2）、能耗制動(dòng)

3）、回饋制動(dòng)（再生制動(dòng)）

4）、電容制動(dòng)722023/8/94、電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制1、機(jī)械制動(dòng)722023/8/294732023/8/9732023/8/295三相異步電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)控制線路742023/8/9三相異步電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)控制線路742023/8/296能耗制動(dòng)752023/8/9能耗制動(dòng)752023/8/297單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)762023/8/9單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)762023/8/298單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)式異步電動(dòng)機(jī)772023/8/9單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)式異步電動(dòng)機(jī)772023/8/299單相電容啟動(dòng)運(yùn)行式異步電機(jī)782023/8/9單相電容啟動(dòng)運(yùn)行式異步電機(jī)782023/8/2100792023/8/9792023/8/2101單相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制802023/8/9單相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制802023/8/2102他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性啟動(dòng)過程812023/8/9他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性啟動(dòng)過程812023/8/2103直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖822023/8/9直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖822023/8/2104直流電機(jī)靜止部分稱作定子作用--產(chǎn)生磁場(chǎng)由主磁極、換向極、機(jī)座和電刷裝置等組成定子結(jié)構(gòu)及作用832023/8/9直流電機(jī)靜止部分稱作定子定子結(jié)構(gòu)及作用832023/8/2105直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分稱作轉(zhuǎn)子(通常稱作電樞)作用--產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由電樞鐵心和電樞繞組、換向器、軸和風(fēng)扇等組成轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及作用842023/8/9直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分稱作轉(zhuǎn)子(通常稱作電樞)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及作用842106定子1.主磁極是一種電磁鐵，用1-1.5毫米厚的鋼板沖片疊壓緊固而成的鐵心主磁極和換向極示意圖（圖1.1.11）2.換向極（又稱附加極或間極）作用--改善換向換向極裝在兩主磁極之間，也是由鐵心和繞組構(gòu)成鐵心一般用整塊鋼或鋼板加工而成；換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)85定子1.主磁極是一種電磁鐵，用1-1.5毫米厚的鋼板沖片107定子3.機(jī)座機(jī)座通常由鑄鐵或厚鐵板焊成，有兩個(gè)作用：固定主磁極、換向極和端蓋作為磁路的一部分。機(jī)座中有磁通經(jīng)過的部分稱為磁軛4.電刷裝置作用--把直流電壓、直流電流引入或引出由電刷、刷握、刷桿座和銅絲辮組成86定子3.機(jī)座機(jī)座通常由鑄鐵或厚鐵板焊成，有兩個(gè)作用：86108主磁極和換向極示意圖87主磁極和換向極示意圖87109轉(zhuǎn)子1.電樞鐵心兩個(gè)用處：作為主磁路的主要部分嵌放電樞繞組，通常用0。5mm厚的硅鋼片沖片疊壓而成主磁極和換向極示意圖2.電樞繞組直流電機(jī)的主要電路部分，用以通過電流和感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)以實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，由許多按一定規(guī)律聯(lián)接的線圈組成，元件及嵌放方法（圖1.1.16）3.換向器直流電機(jī)的重要部件，作用---將電刷上所通過的直流電流轉(zhuǎn)換為繞組內(nèi)的交變電流或?qū)⒗@組內(nèi)的交變電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換為電刷端上的直流電動(dòng)勢(shì)88轉(zhuǎn)子1.電樞鐵心兩個(gè)用處：88110YDW系列低噪聲外轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)可以與雙進(jìn)風(fēng)離心式風(fēng)機(jī)配套，廣泛用于醫(yī)院、賓館、機(jī)場(chǎng)、科研單位及凈化車間等對(duì)噪聲有一定要求的場(chǎng)合。也是通風(fēng)機(jī)、空調(diào)機(jī)、凈化除塵設(shè)備、屋頂通風(fēng)設(shè)備等機(jī)械的理想配套電動(dòng)機(jī)。該系列電動(dòng)機(jī)可降低無級(jí)調(diào)速，當(dāng)電壓為100V時(shí)，最大轉(zhuǎn)差率為不小于45%。

具體型號(hào)：

YDW0.25-6、YDW0.37-6、YDW0.55-6、YDW0.8-6、YDW1.1-6、YDW1.5-6、YDW1.8-6、YDW2.2-6、YDW4-6外轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)892023/8/9YDW系列低噪聲外轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)可以與雙進(jìn)風(fēng)離心式風(fēng)機(jī)配套，111直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)902023/8/9直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)902023/8/2112直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組912023/8/9直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組912023/8/2113直流電動(dòng)機(jī)電樞鐵心922023/8/9直流電動(dòng)機(jī)電樞鐵心922023/8/2114直流電動(dòng)機(jī)磁路932023/8/9直流電動(dòng)機(jī)磁路932023/8/2115直流電動(dòng)機(jī)電樞結(jié)構(gòu)942023/8/9直流電動(dòng)機(jī)電樞結(jié)構(gòu)942023/8/2116直流電動(dòng)機(jī)換向片952023/8/9直流電動(dòng)機(jī)換向片952023/8/2117直流電動(dòng)機(jī)電樞結(jié)構(gòu)962023/8/9直流電動(dòng)機(jī)電樞結(jié)構(gòu)962023/8/2118直流電動(dòng)機(jī)電樞結(jié)構(gòu)972023/8/9直流電動(dòng)機(jī)電樞結(jié)構(gòu)972023/8/2119直流電動(dòng)機(jī)電刷裝置982023/8/9直流電動(dòng)機(jī)電刷裝置982023/8/2120直流電動(dòng)機(jī)電刷裝置安裝總成992023/8/9直流電動(dòng)機(jī)電刷裝置安裝總成992023/8/2121直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)總成1002023/8/9直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)總成1002023/8/2122直流電動(dòng)機(jī)總成1012023/8/9直流電動(dòng)機(jī)總成1012023/8/2123直流電動(dòng)機(jī)外觀1022023/8/9直流電動(dòng)機(jī)外觀1022023/8/2124直流發(fā)電機(jī)的分類1032023/8/9直流發(fā)電機(jī)的分類1032023/8/2125直流發(fā)電機(jī)的工作原理1042023/8/9直流發(fā)電機(jī)的工作原理1042023/8/2126直流電動(dòng)機(jī)工作原理2023/8/9直流電動(dòng)機(jī)工作原理2023/8/2127直流電動(dòng)機(jī)的型號(hào)1052023/8/9直流電動(dòng)機(jī)的型號(hào)1052023/8/2128用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電樞使之逆時(shí)針方向恒速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈邊ab和cd分別切割不同極性磁極下的磁力線，感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。直流發(fā)電機(jī)的工作原理就是把電樞線圈中感應(yīng)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時(shí)變?yōu)橹绷麟妱?dòng)勢(shì)因?yàn)殡娝通過換向片所引出的電動(dòng)勢(shì)始終是切割N極磁力線的線圈邊中的電動(dòng)勢(shì)。所以電刷A始終有正極性，同樣道理，電刷B始終有負(fù)極性。所以電刷端能引出方向不變但大小變化的脈動(dòng)電動(dòng)勢(shì)。直流發(fā)電機(jī)的工作原理1062023/8/9用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電樞使之逆時(shí)針方向恒速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈邊ab和129直流電動(dòng)機(jī)工作原理1072023/8/9直流電動(dòng)機(jī)工作原理1072023/8/2130串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1082023/8/9串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1082023/8/2131直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)1092023/8/9直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)1092023/8/2132直流電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制1102023/8/9直流電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制1102023/8/2133直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)（能耗制動(dòng)）1112023/8/9直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)（能耗制動(dòng)）1112023/8/21341122023/8/91122023/8/21351132023/8/91132023/8/2136直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性的測(cè)定

一、能力目標(biāo) 二、儀器與設(shè)備 三、項(xiàng)目要求

（一）掌握用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性

1．

他勵(lì)（并勵(lì)）直流電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性的測(cè)定 （1）按圖13-1接線。直流測(cè)功機(jī)MG按他勵(lì)發(fā)電機(jī)連接，在此作為直流電動(dòng)機(jī)M的負(fù)載，用于測(cè)量電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和輸出功率。Rf1選用1800Ω阻值。Rf2選用1800Ω阻值。R1選用180Ω阻值。R2選用阻值。直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性的測(cè)定 一、能力目標(biāo)137直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性的測(cè)定

（2）將被試直流電動(dòng)機(jī)M的勵(lì)磁電阻Rf1調(diào)至最小值，電樞電路串聯(lián)電阻R1調(diào)至最大值，負(fù)載發(fā)電機(jī)MG勵(lì)磁電阻Rf2和電樞回路串聯(lián)電阻R2均放置于阻值最大位置。 （3）M起動(dòng)正常后，將其電樞串聯(lián)電阻R1調(diào)至零，調(diào)節(jié)電樞電源的電壓為220V，調(diào)節(jié)直流測(cè)功機(jī)的勵(lì)磁電流If2、負(fù)載電阻R2和電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻Rf1，使電動(dòng)機(jī)達(dá)到額定值：

U＝UN，I＝IN，n＝nN。此時(shí)M的勵(lì)磁電流If即為額定勵(lì)磁電流IfN。 （4）保持U＝UN，If=IfN，If2為校正值不變的條件下，逐次減小電動(dòng)機(jī)負(fù)載。測(cè)取電動(dòng)機(jī)電樞輸入電流Ia，轉(zhuǎn)速n和測(cè)功機(jī)的負(fù)載電流IF（由校正曲線查出電動(dòng)機(jī)輸出對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)矩T2）。共取數(shù)據(jù)9-10組，記錄。

直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性的測(cè)定 （2）將被試直流電動(dòng)機(jī)M的勵(lì)磁138直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

（5）由表13-1計(jì)算出P2和η，并給出n、T2、η＝f（Ia）及n＝f（T2）的特性曲線。

電動(dòng)機(jī)輸出功率：

P2＝0.105nT2

式中輸出轉(zhuǎn)矩T2的單位為N.m（由If2及IF值，從校正曲線T2=f（IF）查得），轉(zhuǎn)速n的單位為r/min。

電動(dòng)機(jī)輸入功率：

P1=UI

輸入電流：

I=Ia+IfN

電動(dòng)機(jī)效率：

由工作特性求出轉(zhuǎn)速變化率：

直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 （5）由表13-1計(jì)算出P2和η，139直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性140他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

2．

他勵(lì)（并勵(lì)）直流電動(dòng)機(jī)人為機(jī)械特性的測(cè)定 （1）電樞串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性的測(cè)定

調(diào)節(jié)被試電動(dòng)機(jī)M電樞回路的附加電阻Rl為某一定值，保持電源電壓U=UN，勵(lì)磁電流If=IfN不變，按上述方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，逐次調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)G的負(fù)載電流至額定值，共讀?。?～10）組數(shù)據(jù)，記錄。 （2）改變電樞電壓時(shí)的人為機(jī)械特性的測(cè)定 調(diào)節(jié)被測(cè)電動(dòng)機(jī)電樞電壓，使被試電動(dòng)機(jī)M的電樞電壓為某一定值（如U=0.8UN），保持勵(lì)磁電流If不變，按上述方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。逐次調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)G的負(fù)載電流至額定值，共讀?。?～10）組數(shù)據(jù)，記錄。

他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 2．

他勵(lì)（并勵(lì)）直流電動(dòng)機(jī)141直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

（3）改變勵(lì)磁電流時(shí)的人為機(jī)械特性的測(cè)定 調(diào)節(jié)勵(lì)磁回路調(diào)節(jié)電阻Rf1，使被試電動(dòng)機(jī)M的勵(lì)磁電流為小于額定勵(lì)磁電流的某一定值（如0.8IfN），電源電壓U=UN不變，按上述方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。逐次調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)G的負(fù)載電流至額定值，共讀?。?～10）組數(shù)據(jù)，記錄。 （二）掌握用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 （3）改變勵(lì)磁電流時(shí)的人為機(jī)械特性142直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性143直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

1．

固有機(jī)械特性的測(cè)試 （1）按圖13-2接線。直流測(cè)功機(jī)

MG按他勵(lì)發(fā)電機(jī)連接，在此作為直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)M的負(fù)載，用于測(cè)量電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和輸出功率。 （2）由于串勵(lì)電動(dòng)機(jī)不允許空載啟動(dòng)，因此直流測(cè)功機(jī)MG先加他勵(lì)電流If2,并接上一定的負(fù)載電阻R2，使電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過程中帶上負(fù)載。 （3）調(diào)節(jié)直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)M的電樞串聯(lián)啟動(dòng)電阻R1及磁場(chǎng)分路電阻Rf1到最大值，打開磁場(chǎng)分路開關(guān)S1，合上電樞電源開關(guān)，啟動(dòng)M，并觀察轉(zhuǎn)向是否正確。直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 1．

固有機(jī)械特性的測(cè)試144直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

（4）M起動(dòng)正常后，將其電樞串聯(lián)電阻R1調(diào)至零，同時(shí)調(diào)節(jié)MG的負(fù)載電阻R2，調(diào)節(jié)電樞電源電壓，使M的電樞電壓U1=UN、I=1.2IN。 （5）在保持U1=UN、If2為校正值的條件下，逐次減小負(fù)載（即增大R2）直至n<1.4nN為止，每次測(cè)取I、n、IF，共?。?～7）組數(shù)據(jù)，記錄。直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 （4）M起動(dòng)正常后，將其電樞串聯(lián)145直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

2．

電樞串電阻后的人為機(jī)械特性 （1）保持MG的他勵(lì)電流If2為校正值，調(diào)節(jié)負(fù)載電阻氏R2。斷開直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)M的磁場(chǎng)分路開關(guān)S1，調(diào)節(jié)電樞串聯(lián)起動(dòng)電阻R1到最大值，起動(dòng)M。 （2）調(diào)節(jié)串入M電樞的電阻R1、電樞電源的電壓和校正電機(jī)MG的負(fù)載電阻R2，使M的電樞電源電壓等于額定電壓（即U=UN）、電樞電流I=IN、轉(zhuǎn)速n=0.8nN。 （3）保持此時(shí)的R1不變和U=UN，逐次減小電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，直至n<l.4nN為止。每次測(cè)取U1、I、n、IF共取數(shù)據(jù)（6～7）組，記錄。直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 2．

電樞串電阻后的人為機(jī)械特性146直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

四．直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理與機(jī)械特性 （一）直流電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)、轉(zhuǎn)矩和功率

1．直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì) 當(dāng)電樞轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電樞繞組中的導(dǎo)體在不斷切割磁力線，因此每根載流導(dǎo)體中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其大小為 對(duì)于給定的直流電動(dòng)機(jī)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與每極磁通Φ成正比，導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)速度v與電樞的轉(zhuǎn)速n成正比，而導(dǎo)體的有效長度和繞組匝數(shù)都是常數(shù)，因此直流電動(dòng)機(jī)兩電刷間總的電樞電動(dòng)勢(shì)的大小為直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 四．直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理與機(jī)械特性147直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

（13-1） 式中

Ce——電動(dòng)勢(shì)常數(shù)（與電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的另一常數(shù)）；

Ф

——每極磁通（Wb）；

n——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r／min）；

Ea——電樞電動(dòng)勢(shì)（V）。 由此可知，直流電動(dòng)機(jī)在旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞電動(dòng)勢(shì)Ea的大小與每極磁通Ф和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n的乘積成正比，它的方向與電樞電流方向相反，在電路中起著限制電流的作用，因此稱為反電勢(shì)。直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性（13-1）148直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

2．電磁轉(zhuǎn)矩 由電磁力公式可知，每根載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中所受電磁力為 對(duì)于給定的電動(dòng)機(jī)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與每個(gè)磁極的磁通Ф成正比，導(dǎo)線電流i與電樞電流I成正比，而導(dǎo)線在磁極磁場(chǎng)中的有效長度l及轉(zhuǎn)子半徑等都是固定的，僅取決于電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，因此直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T的大小可表示為直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 2．電磁轉(zhuǎn)矩149直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

（13-2） 式中

CT——電機(jī)轉(zhuǎn)矩常數(shù)（與電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)）；

Ia——電樞電流（A）；

T——電磁轉(zhuǎn)矩（N·m）。

由式（13-2）可知，直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T與每極磁通Ф和電樞電流Ia的乘積成正比。電磁轉(zhuǎn)矩的方向由左手定則決定。直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性（13-2）150直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n及軸上輸出功率P的關(guān)系式為

（13-3） 式中

P——電動(dòng)機(jī)軸上輸出功率（W）；

n——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r／min）；

T——電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩（N·m）。直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n及軸上輸151直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

3．直流電動(dòng)機(jī)的效率η

直流電動(dòng)機(jī)的效率η為

（13-4） （二）他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

1．他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性方程式 由他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)平衡方程式直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 3．直流電動(dòng)機(jī)的效率η152直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

式中

Rpa——電樞回路外串電阻（Ω） 又由 ，可得 再由，得，最終可得機(jī)械特性方程：

（13-5）

（13-6）直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 式中Rpa——電樞回路外串電阻153直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

上式他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程，它具有以下特性：

（1）T=0，n=U/（CeΦ）稱為理想空載轉(zhuǎn)速，空載轉(zhuǎn)速n0與U成正比，與Φ成反比，當(dāng)U與Φ不變時(shí)，n0是一個(gè)定值。

（2）并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是一條過n0點(diǎn)、并稍向下傾斜的直線。

（3）他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性具有硬的機(jī)械特性，即電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大時(shí)，轉(zhuǎn)速的下降并不大。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)整率為 式中

nN為電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 上式他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程，它具154直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

（4）如果在并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)中，改變串入電樞回路的附加電阻，或者改變勵(lì)磁電流的大小，就可改變它的機(jī)械特性曲線，這種改變后的機(jī)械特性曲線稱為人工機(jī)械特性。并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)具有與他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)相似的“硬的”機(jī)械特性，由于并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)。共用一個(gè)電源，電樞電壓的變化會(huì)影響勵(lì)磁電流的變化，使機(jī)械特性比他勵(lì)稍軟。直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 （4）如果在并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)中，改變155他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

一般他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)整率Δn約為3％~5％。這種特性適用于轉(zhuǎn)速比較穩(wěn)定的場(chǎng)合。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性如圖13-3所示。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 一般他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)整156直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

2．串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性為雙曲線，如圖13-4所示。它具有以下特性：

（1）串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩變化而劇烈變化，這種機(jī)械特性稱為軟特性。 （2）串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電樞電流的平方成正比，因此，

它的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過載能力強(qiáng)。

（3）電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，理想空載轉(zhuǎn)速n0為無限大，實(shí)際中n0可達(dá)nN的5~7倍，這是電動(dòng)機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度所不允許的。因此，串勵(lì)電動(dòng)機(jī)不允許空載或輕載運(yùn)行。

直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 2．串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性157直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

（4）串勵(lì)電動(dòng)機(jī)可通過電樞串電阻、改變電源電壓、改變磁

通達(dá)到人為機(jī)械特性適應(yīng)負(fù)載和工藝的要求。直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 （4）串勵(lì)電動(dòng)機(jī)可通過電樞串電阻、158電機(jī)與變壓器知識(shí)講解課件159微特電機(jī)，全稱微型特種電機(jī)，簡稱微電機(jī)是指直徑小于160mm或額定功率小于750W或具有特殊性能、特殊用途的微特電機(jī)。微特電機(jī)常用于控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)機(jī)電信號(hào)或能量的檢測(cè)、解算、放大、執(zhí)行或轉(zhuǎn)換等功能，或用于傳動(dòng)機(jī)械負(fù)載，也可作為設(shè)備的交、直流電源。微特電機(jī)，全稱微型特種電機(jī)，簡稱微電機(jī)是指直徑小于160mm160微特電機(jī)是工業(yè)自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、武器裝備現(xiàn)代化、辦公自動(dòng)化、家庭現(xiàn)代化等各個(gè)領(lǐng)域不可缺少的基礎(chǔ)產(chǎn)品，其應(yīng)用范圍非常廣泛，而且隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度和技術(shù)進(jìn)步還將進(jìn)一步拓展。發(fā)達(dá)國家微特電機(jī)的家庭平均擁有量為80-130臺(tái)，而中國大城市家庭平均擁有量大約在20-40臺(tái)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于西方發(fā)達(dá)國家。若每個(gè)家庭每年平均使用量增加1臺(tái)，則中國每年微特電機(jī)需求量將增加3-4億臺(tái)，國內(nèi)微特電機(jī)市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿^大。

微特電機(jī)是工業(yè)自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、武器裝備現(xiàn)代化、辦公自動(dòng)化161微特電機(jī)綜合了電機(jī)、微電子、電力電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、精密機(jī)械、新材料等多門學(xué)科的高新技術(shù)行業(yè)，尤其是電子技術(shù)和新材料技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)了微特電機(jī)技術(shù)進(jìn)步。微特電機(jī)品種眾多(達(dá)5000余種)、規(guī)格繁雜、市場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，涉及國民經(jīng)濟(jì)、國防裝備、人類生活的各個(gè)方面，凡是需要電驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合都可以見到微特電機(jī)。微特電機(jī)制造工序多，涉及精密機(jī)械、精細(xì)化工、微細(xì)加工、磁材料處理、繞組制造、絕緣處理等工藝技術(shù)，需要的工藝裝備數(shù)量大、精度高，為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量還需一系列精密的測(cè)試儀器，是投資性較強(qiáng)的行業(yè)。簡而言之，微特電機(jī)行業(yè)是勞動(dòng)密集型和技術(shù)密集型的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。

微特電機(jī)綜合了電機(jī)、微電