《电机与拖动》复习提要

责任教师 冯乃光

“电机与拖动”教材选用余剑雄主编的《电机与拖动》一书。该课程学时多，内容杂，学生在学习时应抓住重点，再全面展开。这样才能在较短时间内较好地掌握全部知识。为帮助学生能更好地进行期末复习，下面将各章重点及要求归纳如下，并给出模拟题。

第一部分各章重点及要求

第一篇直流电机

第一、二章直流电机的基本原理及运行

直流电机包括直流发电机和直流电动机，其工作过程是实现机械能和电能之间的转换。直流电机的工作原理是：在一对固定磁极的中间安放一空心圆柱体——电枢，根据导体在磁场中转动会产生电势和电枢通电会产生转动这一原理，在电枢上装上换向片和电刷引出两根线，通过两根线引出直流电流或引入直流电流。若从电刷引出电流则为发电机，若从电刷引入电流使电枢旋转带动机械负载则为电动机。无论是直流发电机或是直流电动机，其结构均由定子部分和转子部分组成。定子部分产生磁场，而转子部分产生转动带动机械负载或输出电流。

直流电机的电磁转矩为：

其中称为电势常数（p为磁极对数，为每条支路的导体数），仍为每极磁通，与之间的关系为：

直流发电机以励磁方式可分为他励、并励、串励和复励几大类。除他励以外，后三种均为自励形式。直流发电机的方程有：

电势平衡方程

转矩平衡方程

功率平衡方程

其中参数的物理意义是：U为电枢的端电压；M为原动机的输出转矩；为空载转矩；P₁为原动机输入功率；P_em为电磁功率，P₀为空载功率，其中（为电枢旋转的机械角速度），；P₂ 为输出的机械功率，分别为电枢回路铜耗、电刷接触损耗和励磁回路铜耗，为机械损耗，为铁耗，为附加损耗。

直流电动机按励磁方式不同也可分为他励和自励（包括并励、串励和复励）。其基本方程式为：

电势平衡方程

转矩平衡方程

功率平衡方程

式中为一对电刷的接触压降；Mz为负载转矩；为电枢电路总电阴，包括电枢电阻Ra和与电枢串联的附加电阻Rpa。

另外，无论是发电机或电动机，其效率均为；转速为。

一、二章的计算公式较多，同学们对发电机和电动机的基本方程式应分门别类地记忆。本章要求如下：

1．掌握直流电动机的工作原理及结构特点。

2．掌握直流发动电和电动机的有关基本方程式，能根据给定电路计算相的参数。

3．一般掌握电机的磁场分布情况和直流电机转向的原理。

4．了解电机的电枢线组和有关电机的电磁转矩及电枢电势的计算。

第三章直流电动机的拖动特性

本章介绍的生产机械的负载转矩特性，包括恒转矩负载，恒功率负载和通风机负载几大类。它们的特性分别为直线型、双曲线型和指数曲线型。他励直流电动机的机械特性包括固有机械特性和人为机械特性，固有机械特性是指工作电压和磁通均为额定值，电枢电路中没有串入附加电阻时的机械特性。而人为机械特性是指人为地改变电枢电压、磁通量和电枢回路串电阻时的机械特性。当改变上述三个参数时，电动机的机械特性要在固有机械特性是指工作电压和磁通均为额定值，电枢电路中没有串入附加电阻时的机械特性。而人为机械特必理指人为地改变电枢电压、磁通量和电枢回路串电阴时的机械特性。当改变上述三个参数时，电动机的机械特性要在固有特性的基础上发生改变，改变的目的是为了控制直流电动机的起动。电力拖动稳定运行的条件是：

他励直流电动机的起动按人为机械特性的不同分为降压起动和电枢回路串电阻起动两种方式，其目的都是为了减小起动电流并保证有足够大的起动转矩。

他励直流电动机的制动分别为能耗制动、反接制动和回馈制动几大类，制动时的机械特性各不相同，其目的都是为了使运动着的电机能很快停下来。

他励直流电动机的调速几种形式。通过人为机械特性的分析可知采取这三种方式可在额定转矩负载下得到希望的各级转速。本章要求如下：

1．掌握生产机械负载转矩的几种类型和各自的特点，能根据特性曲线认出是属于哪一种特性。

2．掌握他励直流电动机因有和人为机械特性的曲线变化走向及在起动过程中应用的原理。能根据要求及参数绘制固有人为机械特性。

3．掌握他励直流电动机制动和调速的方式及原理；掌握电动机稳定运行的条件。

4．一般掌握电力拖动系统的动力学知识。

5．了解生产机械的负载转矩的特性、串励直流电动机的电力手动、复励电动机的机械特性和民力拖动系统的过渡过程。

第四章特殊用途直流电机

本章只要求了解永磁式直流电动机、直流词服电动机、直流测速发电机的基本工作原理。考试本章不作要求。

第二篇变压器

变压器是一种静止的电气设备，它是根据电磁路的耦合作用把交流电从原边输送到副边，利用绕制在同一铁心上的原绕组和副绕组的另外一种等级。

变压器的运行分空载运行和负载运行，空载运行时的电势平衡方程式可写成：

。

式中为变载电流，称为空载阻抗菌素，为励磁阻抗，为漏阻，通常。负载运行时的基本方程为：

磁势平衡方程

式中为一次绕组（原边绕组）磁势；为二次（副边）绕组磁势。

电势平衡主程

变压器简化的等效电路方程

式中和分别为二次绕组等效到一次绕组的电流、电压和负载值。为了提高计算的简便性，工程中均采用标么值进行计算。

三相变压器按其连接方式的不同可分为Y，y、Y，d、Yn，d等联接形式。其中Yo为中点引出线的星形连接法。按每相首尾的联接不同，又可分为Y，y—2—12（偶数）和Y，d1—11（奇数）。

单相变压器除基本形式外，还有较常用的自耦变压器、代用互感器、电焊变压器和脉冲变压器等。它们各自的特点不同，因此运用的场合也不同。本章要求如下：

1．掌握变压器的结构特点及工作原理。

2．掌握变压器空载运行和负载运行时有关的电势、磁势平衡方程式并能进行计算。

3．掌握二次绕组等效到一次绕组的有关参数的换算式，并能根据所给的参数作出简化的等效电路，掌握标么值的概念、计算关系式及特点。

4．掌握三相变压器Y，y和Y，d连接组别的判断方法，能根据给定的三相变压器连接形式判别其连接组。

5．一般掌握变压器的分类，变压器的有关相量图及参数的测定。

6．了解自耦变压器、代用互感器、电焊变压器和脉冲变压器等的工作原理、特点及用途。

第三篇交流电机及拖动

交流电机分为同步电机和感应电机。同步电机磁场旋转的速度与电枢转动的速度相等，主要作发电机用。而感应电机主要用作电动机，因它们左作时是根据某一因素的作用使磁场旋转，电枢切割磁力线产生电势。又因电枢中导体形成回路有电流流过，由左手定则可知通电导体在磁场作用下产生电磁转矩驱使电枢旋转，从而可带动电机轴上的机械装置旋转。为保证电枢上导体始终处于切割磁力线的状态，因此，电枢转速不能与磁场旋转的速度相同，故感应电机也称作异步电动机。

与变压器类似，三相感应电动机也有空载和负载运行两种。转子的参数也可折算到定子上来，从而得到简化的等效电路。从计算的角度出发，感应电动机有功率平衡方程式、转矩平衡方程式和电磁转矩公式。三相感应电动机的电力拖动分析与直流民机相类似，其机械特性分固有和人为机械特性两种。三相感应电动机的起动依不同转子结构分笼型转子起动和绕线型转子起动。笼型转子的起动有直接起动、降压起动、深槽式及双笼型电机起动；绕线型转子的起动有转子串联电阻起动和转子串接频敏变阻器起动。感应电动机的制动有能耗制动、反接制动和回馈制动；调速的方式有变极调速、变频调速、转子电路串接电阻调速和串级调速。本篇要求如下：

1．掌握三相感应电动机的工作原理及结构。

2．掌握三相感应电动机的空载和负载运行特性、定子和转子的电压平衡方程及电势平衡方程，并能将有关参数从转子等效到定子上来，在给定有关参数的情况下能画出电动机的简化等效电路。

3．掌握三相感应电动机的固有和人为机械特性，改变有关的参数机械特性将怎样改变。

4．掌握三相感应电动机笼型和绕线型转子的起动方法、制动方法及调速方法。

5．了解三相感应电动机绕组的感应电势和磁势的建立及有关参数的测定。

6．一般掌握单相感应电动机、电磁调速感应电动机、交流换向器式电机及直线电动机的工作原理。凡涉及相量图的内容均作了解。

第四章继电接触式控制线路

本篇只对第十三章基本控制线路作要求。第十四章和十五章均作了解内容，考试不作要求。第十三章内容要求如下：

1．熟悉常用控制电器的符号及性能，在电路图中能认识并能分析其作用。

2．能分析点动控制线路，具有自锁环节的控制线路和具有保护环节的线路的工作原理。在给出其中一种控制线路时，能指出是哪一种控制线路，并能阐述其工作过程。

3．了解按电流原则控制的线路、按时间原则控制的线路、按速度原则控制的线路的工作原理、过程及特点。

第二部分 模拟题