1、 电机招聘专家第二章 文 献 探 讨 1第一节 直流电基本构造 1第二节 基本公式 2第三节 线圈连接方式 2第三节 电刷的种类及特性 2第四节 电枢反应及换向 3第五节、各种直流发电机之特性曲线 4第六节、直流电动机特性曲线 5第七节 电机三大并联运用之条件 6第八节 交直流电动机起动规定 7第九节感应电动机之啟动 7第十节 损失 8第十一节 交流电机之实验 9第十二节 二瓦特量三相功率 10第十三节 绝缘 10第十四节 变压器构造 10第十五节 三相感应电动机 14第十六节 单相交流电动机 16第十七节 三相同步机 17第十八节 特殊电机 20直流电机基本构造详解第一节 直流电机基本构造结
2、构 功能 备註直流机壳採用叠片式硅钢片 减少过流损 硅含量 5%以下极掌面积大於极心 减低空气隙的碳通密度分激场绕导线细 匝数多电阻大.电流小 与电枢绕组并联串激场绕导线粗 匝数少电阻小.电流大Rf(分)RaRfs(串)中间极改善换向补偿绕组抵销电枢反应 与电枢绕组串联斜形槽 减少噪音换向器与电刷 内部交流电 AC外部直流电 DC第二节 基本公式发电机 电动机 备註(nt-m) =BA(wb)Wm=2S第三节 线圈连接方式垒绕 波绕电机招聘专家适用电机 低电压、大电流 大电压、低电流电流路径数 a=m(重入数)*p(极数) a=2m(重入数)电刷数 p(极数) 2 只或 p 只均压线 p2 时
3、需均压线 不需均压线换向片距 m (Cm) / (P/2)公式 Ys=S(槽数) / P(极数)Yb= Cs*Ys+1Yf= YbCs*m N= S*Cs/2Yav=(Z2*m)/PYav 奇数 Yb= Yf=YavYav 偶数 Yb= Yav+1Yf=Yb-2 *m蛙腿绕=单式跌绕 +复分波绕(不需均压线)註：C(换向片数)=N(线圈数)= S(槽数)*Cs(每槽元件数)/2第三节 电刷的种类及特性种类 特性 用途碳 质 接触电阻高、摩擦係数大 高压、小容量、低速石 墨 接触电阻低小、摩擦係数小 中低压、高速、大容量电气石墨 接触电阻适中、摩擦係数小 一般直流机金属石墨 接触电阻小、摩擦係数
4、小 低压、大电流第四节 电枢反应及换向壹、电枢反应：负载电流產生电枢磁场对主磁场之干扰发电机 电动机前极尖 减少 增加后极尖 增加 减少效应 去磁及交磁 去磁及交磁磁中性面 顺向移位 逆向移位电刷 顺向移位 逆向移位效果 应电势下降(E=Kn) 转矩下降(T=KI)转速上升(n=E/K)贰、换向低速换向过速换向定义 换向初期(i/t) 较小换向末期(i/t) 较大换向初期(i/t) 较大换向末期(i/t) 较小发电机 电刷超过新中性面(之后)移位不足电机招聘专家负载增加 电刷不到新中性面(之前)移位过度负载减少电动机 移位过度负载减少 移位不足负载增加结果 后端(跟) 部分过热前端(趾) 部分
5、过热电抗电压 E=(L+M)*(2Ic/Tc)参、改善换向之方法延长换向期间减少电感量提高电刷接触电阻设置补偿绕组移电刷法增设中间极(发电机依转动方向 NsSn)肆、去磁安匝与交磁安匝去磁安匝：F(去磁 )=( Z / 360)*2*(1/2)*(Ia / a)=N*I(每机械角内之导体数 Z / 360，每极去磁安匝之角度為 2)交磁安匝：F(交磁 )=(Z/2)*(Ia/a)- F(去磁)伍、减少电枢反应之方法方式 功能 备註採用高磁阻极尖左右叠成 增加磁阻楞德尔磁极法 主磁极上刻空心长槽增加磁阻补偿绕阻法(汤姆生- 雷恩)置於主磁极极面上，与电枢串联 抵销电枢磁动势Fa=(Z/2)*0.
6、7*(1/P)*(Ia/a)0.7=极面弧度/极距Fc=(Zc/2)*Ia= FaZc=0.7*Z/(P*a)中间极移动电刷第五节、各种直流发电机之特性曲线种类 电路图 曲线他激式E=V+Ia*Ra+VbVb 电刷压降分激式IL=Ia+If电机招聘专家E=V+Ia*Ra+Vb串激式E=V+Is*(Ra+ Rs)复激式E=V+Is*(Ra+ Rs)IL= Is+If发电机外部特性曲线分激式 E=Kn，V=E- Ia* Ra串激式 E=Kn积复激式 E = K n(f+s)差复激式 E= K n (f-s)第六节、直流电动机特性曲线转速曲线分激式 n=(V-Ia*Ra) / K*串激式 n = V
7、 / K*积复激式 n = V / K*(f+s)差复激式 n = V / K*(f-s)壹、分激式与串激式之比较分激式 串激式发电机与电动机转向 相同 相反电源互换 转向改变 转向不变使用交流电 不转动 转向不变转子飞脱 场电阻断线 无载时(不可使用皮带)贰、直流电动机之应用特性 用途分激式 定速、调速 车床串激式 变速 吊车、起重机、果汁机积复激式 定速、调速间 电梯参、直流电动机速率控制公式 控制法 特性n=E / K场电阻控制法 Rf，If ，n转矩随速度上升而下降又称定马力控制电机招聘专家简单、方便、有效电枢电阻控制法E=V - Ia*Rn Rn，E，n转矩不随速度上升而下降又称定转
8、矩控制电压控制法E=V - Ia*Rn V，E，n可得宽广速度控制，但价格昂贵第七节 电机三大并联运用之条件1.直流发电机条件: 2.变压器条件: 3.同步发电机之条件:电压定额须相同端子极性需相同V-IL 曲线有下垂特性端子极性必须正确电压定额及匝数必须相同电阻与漏电抗比相同(阻抗角相等 )容量与阻抗成正比 电压大小相同电压相位相同频率相同相序相同电势波形相同适当下垂之速率负载特性若相位相同,电压大小不同 则產生无效环流 ICI1+I2=ILV=E1-I1R1=E2-I2R2P1+P2=PL过复激并联时应有均压线 S1+S2=SL二明一灭 大小看暗相位看 OR 闸频率看轮流相序看皆不可并联1
9、.-对-Y 2.- 对 Y-3. Y-Y 对-Y 4. Y-Y 对 Y-第八节 交直流电动机起动规定目的 a.增加起动转距 b.减少啟动电流啟动电流限制 a.直流机 2 倍以下 b.感应机 3.5 倍以下直流机 a.直接啟动 1/3 马力以下b.在电枢电路串一起动电阻啟动 DC.G 时,将 Rf 置於最大处啟动 DC.M 时,将 Rf 置於最小处电机招聘专家啟动差复激 M 时,需将串激绕组短路第九节感应电动机之啟动壹、鼠龙式直接啟动 Y- 啟动 补偿绕组降压啟动採 -3HP 以下IS 為 5-8 倍 每相电压=(1/3)全电压每相电流=(1/3)全电压相电流啟动电流 IY=(1/3)I啟动转矩
10、 TY=(1/3)T 电动机侧 IS=(1/n)全电压电流电源侧 IS=(1/n)2 全电压电流转矩 TS=(1/n)2 直接啟动贰、绕线式感应电动机之啟动在转部加入电阻a.增加啟动转矩 b.限制啟动电流 c.提高啟动功因 d.速度控制参、单相感应电动机a.主绕组 匝数多 线径粗 置於内层 R 小 X 大 b.辅助绕组 匝数少 线径细 置於外层 R 大 X 小 电流超前转速达额定速度之 75%离心开关切断辅助绕组同步电动机利用组尼绕组啟动肆、三相感应电动机速率控制公式 控制法 特性n=(1-S)(120f / p) 定部 改变电源电压改变 S范围不大改变电源频率改变范围大价格高改变磁极改变接线
11、增加 p，n 减少转部T=(kSE2)/R2 转部加电阻 R2，T，n转部加电压 E 与应电势相同 n 加速转部加电压 E 与应电势不相同 n 减少串并联运用 同方向运转 n=120f / (p1+p2)同方向运转 n=120f / (p1-p2)电机招聘专家(註：转子输入功率 Pg，转子输出功率 Po，转子铜损 Pc)(Pg/Ns=Po/Nr=Pc/SNs)伍、三相同步电动机速率控制N=120f / P 速度由频率及磁极数决定第十节 损失类别 损失项目直流机 铜损 Pc=I2*R(电枢电阻+磁场电阻)铁损 Pi=Pe+PhPe=Ke*f2*Bm2*t2 (当 Bm 固定，Pe 正比於 n)P
12、h=Kh*f*Bm1.62(当 Bm 固定，Ph 正比於 n)机械损=摩擦损、风阻力损 等，转速越快机械损越大杂散损失=无法直接测得 (大型机械大约 1%)交流机 铜损 Pc=I2*R(交流等效电阻)铁损 Pi=Pe+PhPe=Ke*f2*Bm2*t2 (当 Bm 固定，Pe 正比於 n)Ph=Kh*f*Bm1.62(当 Bm 固定，Ph 正比於 n)机械损=摩擦损、风阻力损 等，转速越快机械损越大杂散损失=无法直接测得 (大型机械大约 1%)变压器 铜损 Pc=I2*R（一、二次侧等效电阻）铁损 Pi=Pe+PhPe=Ke*f2*Bm2*t2 = Ke*V2Ph=Kh*f*Bm1.62= K
13、h*V2/f最大效率：铜损铁损铜损m2* 满载铜损铁损 （m 倍满载）第十一节 交流电机之实验壹、开路及短路试验变压器 三相感应电动机开路试验 目的 G0(激磁电导),B0,Y0I0 (激磁),Ie( 铁损),Im(磁化) G0,B0,Y0I0,cos 0方法 低压侧加额定电压，高压侧开路 定子加入额定电压各表之值 V低压侧电源电压 V2A低压侧 IO,PPn转子 旋转短路试验 目的 Re1,X.e1,Ze1,Pc 反转铜损方法 高压侧加额定电流，低压侧短路 定子加入额定电流电机招聘专家各表之值 V高压侧额定电压之 310%A高压侧额定电流 I1,P满载 Pc V额定电压之 58%转子 堵住
14、S=1贰、变压器a.开路公式 b.短路公式1.无载公因 cos0=Poc/VocIoc2.Ic=I0cos(A)3.Im=I0sin(A) 1.Ze1=Vsc/Isc , Ze2=Ze1/a22.Re1=Psc/Isc2 ,Re2=Re1/a23.Xe1= Ze12-Re12 ,Xe2=Xe1/a2参、三相感应电动机 3IM开路公式 短路公式无载功因 cos0=P/3VI0 cos= P/3VIs第十二节 二瓦特量三相功率PT3 =W 1+W 2 (w)QT3= 3(W 1-W 2)(VAR)S T3= P T32 +QT32 (VA)cos=W 1+W 2/2W 12+W 22-W 1W 2
15、 W 1=W 2 cos=1W 1= -W 2 cos=0W 1=0 , W 2 0 cos=1/2W 1=2W 2 cos=3/2第十三节 绝缘级别 Y A E B F H C最高容许威度 90 度 105 度 120 度 130 度 155 度 180 度 180 度以上直流机採用 A 和 B 级第十四节 变压器构造1.硅钢片条件 a.铁损小，b.导磁细数大c.饱和磁通密度高，d.机械强度大，e.含硅量 4% 2.储油器 a.改善绝原油劣化3.外型 a.内铁式高压小电流，b. 外铁式低压大电流4.理想 Tr a.=100%，b.E=4.44fN ( =BmA)c.能量守恒 S=E1*I1=
16、E2I2d.a=N1/N2=E1/E2=I2/I1=Z1/Z2壹、等效图电机招聘专家换算至一次侧时R01=R1+a2X2 X01=X1+a2X2Z01=(R01) 2 +(X01) 2Ie=Io*cosIm= Io*sin贰、标么值阻抗标么值 ZpuSbase=Vbase * Ibase Zbase=Vbase / Ibase (base 基本值)标么值与额定容量成正比与额定电压成平方反比参、电压调整率VR%=(E2-V2)/V2肆、Tr 之测试(1)温升试验 (2)绝缘电阻测试又称背向试验 需使用高阻计高压侧瓦特表=Pn L线路(先实施)低压侧瓦特表=Pc E接地(后实施)G保护电机招聘专家
17、伍、极性试验a.DC 法S 闭合瞬间伏特计往正向偏转减极性伏特计往负向偏转加极性b.AC 法V3=V1-V2减极性V3=V1+V2加极性c.比较法一次侧看接线，二次侧跑回路陆、Tr 之三相连接Y 联结 联结VL=3Vp VL=VPILIP IL=3IPVL lead VP 30 IL Lag Ip 30產生谐波干扰 可免去谐波之害Y 接”接地，拉出 ”為该相接依序将”接” ，拉出”+”為该相(4)三相口诀1+1=1 1103=190 3.3K3=57K1-1=3 1203=208 6.6K3=11.4K1+1-1=2 2203=380 3/3=0.5771+1+1=0 3/2=0.866Sin
18、75=0.966(5)公式单相视在功率 S1=VP1IP1=VP2IP2(VA),单相有效功率 P1=S1 cos(W)三相视在功率 S3=3VL1I L1=3VL2IL2 =3VPIP=3S1(VA)三相有效功率 P3=3P1=3VPIPcos(W)各种接法Y-Y - -Y 发电厂 Y- 二次变电所=0 =0 =-30 =+30V-V T-TVL=VP，IL=IP V 主=VP=VL ， V 支=( 3 / 2)VL利用率=输出容量 / 设备容量=3S1 / 2S1=0.866 相同容量=输出容量 / 设备容量=3S1 / 2S1=0.8661 大 1 小容量 =输出容量 / 设备容量电机招
19、聘专家=3S1 / (S1+2/3 S1)=0.9283SV-V=S- 捌、特殊变压器(a)自耦变压器SA=(1+a) a=(共用 /非共用)自有容量=感应传送的伏安功率=e*I2传导容量=全部容量 -自有容量特点：1.电压调整率小，效率低2.需高度绝缘3.电压比小 1.051.25 到 1(b)仪表变压器PT 比压器(降压 Tr)CT 比流器(升压 Tr)二次侧 额定电压 110V 额定电流 5A不可短路 不可开路定要接地 定要接地使用 2.0mm2 红线 使用 2.0mm2 黑线(c)感应电压调整器次绕组 P 转部 导线细，匝数多并联电源二次绕组 S 定部 导线粗，匝数少串联负载短路线圈
20、T 转部 与 P 垂直 90 度无法成為抗流线圈VO=(1+1/a*cos)V1 (a=p/s)=0 VO=(1+1/a)V1=90 VO=V1=180 VO=(1-1/a)V1第十五节 三相感应电动机壹、三相感应电动机构造转子 鼠笼式 绕线式优点 构造简单坚牢 啟动转矩 Ts 大，恆速，转差率小 啟动电流 Is 小缺点 无法加 Rx，Ts，Is 构造复杂，成本高贰、转差率 S、S=(NsNr)/Ns 100%a.啟动(静止，堵住) Nr=0， S=1电机招聘专家b.同步 Nr=Ns，S=0c.反同步 Nr=-Ns，S=2d.超同步 Nr=2Ns，S=-1鼠笼式 S=35%绕线式 S=110%
21、S 跟负载成正比(2)、公式(运转时)a.转子转速 Nr=(1-S)Ns b.转子频率 fr=Sf c.转子电压 E2r=SE2 d.转子电流 I2=(S*E2)/(R2+SX2)e. 转子 Cos=R/Z(3)、解题步骤1.求转子电压 E2a.E1=VP1 b.静止时 E2=E1/匝数比 c.转动时 S=(NsNr)/Ns， E2r=SE21.求转子电流 I2a. Z=( R2+SX2) b. I2=(S*E2)/(R2+SX2)二、转矩(1)电动机转子输出功率 P2=T*w=T*2Nr，T=9.55*P2 / Nr(NT-m)=0.973*P2/ Nr(Kg-m)(2)转子每相转矩 T=K
22、1I2cos ( I2=(S*E2)/(R2+SX2) ，(cos=R/(R2+SX2)T =P2/WS=(q*I2*R2/S)(3)S=1 时 T 与电压平方成正比，与 R2 成正比(4)定电压下 T 与 R2/S 成正比，绕线型外加电阻时 S 将改变但转矩不变比例推移 r2/S=(R+r2)S 最大转矩时转差率 Sm=r2/(x1+x2)参、双鼠笼式(1)上层导体细，电阻大，电感小，啟动转矩大，啟动电流小啟动时流过大部分电流(2)下层导体粗，电阻小，电感大运转时流过大部分电流(3)规格CNS IEC NEMA VDE=台湾(中国 ) =国际 =美国 =德国肆、制动a.再生制动=使 NrNs
23、 產生反转矩并回收电力於电源b.发电制动( 动力)( 直流)=当 I.M 切离 A.C 时，在转子上加 D.C，使旋转磁场变為固定c.逆转制动=将电源线任意换两条，使之產生反转矩，為了防止逆转插入柱塞电驛d.单相制动=将一相切离，使之成為单相运转伍、试验绕组电阻测定 负载实验电机招聘专家Y 形接线 Ry=e/i=2r 形接线 R =e/i=2r/3 a.方法动力计b.目的测量 T 及 PmT=Fr(kg-m) =9.8Fr(Nt-m)Pm=1.026FrNr第十六节 单相交流电动机壹、分类(1)感应 (2)换向a.分相式 a.推斥式b.电容式 b.串激式c.蔽极式贰、单相感应电动机与 3 相电
24、动机比较a.体积大 b.成本高 c.效率和 Cos 差 d.噪音与振动大参、单相感应电动机构造定部装设行驶绕组，外加 A.C，產生交变磁场，交变磁场分相為两个大小相等，方向相反的磁场称双旋转磁场。分相式反转=将啟动绕组或行驶绕组两端反接转矩由大至小排列：推斥双值 电容分相永久蔽极肆、电容式(1)电容啟动式使用交流电解电容体积小，容量大，耐压低辅助绕组电流 Ia 越前主绕组电流 90电机角用途电冰箱压缩机(2)永久电容式使用浸油式电容体积大，容量小，耐压高用途洗衣机马达伍、蔽极式a.方向由未蔽极向有蔽极处转动b.反转必须把整个磁极反转过来c.蔽极线圈帮助啟动d.蔽极磁通滞后主磁通e.构造简单便宜
25、f.功因最低，效率最差，Ts 最小，用途吊扇陆、交流单相串激(1)DCAC( 直流串激电动机加交流电源) 应修改部分a.定部和转部铁心均採用硅钢片b.弱磁场减少 Rf，漏磁电抗电压影响功率因数电机招聘专家c. 装设补偿绕组，减少电枢反应( 电抗电压影响功率因数)d. 减少电枢绕组，否则换向困难(2)Cos 随负载增加而降低柒、推斥式构造最简单，Ts 最大，电刷需短路(1)刷轴平行极轴 (2)刷轴垂直极轴 (3)转向磁通=0 磁通最大 a.电刷顺极轴移动顺向方向b.电刷逆极轴移动逆向方向Ia 最大 Ia=0(刷轴短路线圈)T=K Ia(方向相反合力=0) T=0e=BLVSin90最大第十七节
26、三相同步机壹、结构a.定子绕置互隔 120e 三相电枢绕组b.转子通以低压直流贰、交流发电机之种类凸极型 圆柱型适於 低速 800rpm 以下 高速 800rpm 以上转子直径 大 小转轴 短 长直轴磁阻 小於交轴 等於交轴直轴电抗 大於交轴 等於交轴用途 水轮 G 汽(涡)轮 G引擎 G参、交流发电机之种类及用途水轮 汽轮 引擎转速 200800 15003600 300600转子 凸极型 圆柱型 凸极型冷却 水 氢气用途 水力发电厂 火力、核能 紧急备用肆、同步电动机阻尼绕组装於转子磁极槽内，藉端环加以短路，形成鼠笼般的绕组，协助啟动a.Nr=Ns 不作用b.NrNs，防止追逐现象，维持
27、Nsc.追逐现象:由於负载急遽变化，造成同步机之负载角(应电势 E 与端电压 V 之相角)在同步速率上下作週期性变化二.绕线方式(1)理论上全节矩、集中绕、但会有谐波干扰(2)实际上短节矩、分佈绕电机招聘专家(3)短节矩之优缺点优点:a.减少谐波、改善电势波形、使其更接近正弦波b.节省末端连线，减少 Pcc.减少电感量缺点:应电势较全节矩低(4)分佈绕a.降低应电势谐波成份b.效率高c.绕组较易散热、应电势较低三.感应电势计算(1)理论 Ep=4.44N =2.22Zf(2)实际 Ep=Kw4.44fNp(3)Kw(绕组因数)=KpKd(4)Kp(节距因数)=短节距感应电势 / 全节距感应电势
28、=sin(x/2)(5)Kd(分佈因数)=分佈绕感应电势 / 集中绕感应电势=sin(180/2*相数) / qsin(180/2*相数*q)q (每相每极槽数)= 槽/(相数* 极数) (6)谐波正弦波 三次谐波 五次谐波A0 A0*3=0 A0*5=0B-120 B-120*3=0 B-120 *5=120C 120 C120 *3=0 C120=-120 四、特性曲线(1)外部特性曲线条件：额定转速及激磁电流不变，负载电流与端电压之关係负载超前电枢反应產生加磁作用，端电压上升负载落后电枢反应產生去磁作用，端电压下降(2)激磁特性曲线条件：额定转速及端电压不变，负载电流与激磁电流之关係负载
29、超前电枢反应產生加磁作用，须减少激磁电流负载落后电枢反应產生去磁作用，须增加激磁电流P18(3)同步发电机向量图电机招聘专家电流落后电压E= (VcosIR)2(Vsin IX)2(3)V 形特性曲线输出固定运转，激磁电流从欠激加至过激时，电枢电流逐渐减少后再逐渐增加 激磁电流与电枢电流之曲线(5)I.M 和 S.M 之比较功率因数 空气隙 啟动 直流激磁I.M 不可调整 甚短 可自行啟动 不需要S.M 可调整 较宽 不可自行啟动 需要(6)SM 的运用使 SM 於无载及过激磁，其特性為电容，称同步电容器或同步调相机，安装於变电所之主Tr，以改善功率因数 cos。a.减少线路电流b.减少线路压
30、降c.减少线路损失d.增加系统容量公式(1)PL1PL2=PL1 【1- （Cos 1/Cos2 ）2】(2)Qc=P（tan 1-tan2）(VAR) C= (Qc/2ft)*10-6f(7)小型 S.M1.可為计数器、计时器2.磁阻电动机1 相凸极式 S.M3.磁滞电动机1 相圆筒式 S.M第十八节 特殊电机壹、伺服电动机(1)特性a.Ts 大b.转子惯性小( 响应小) 、机械时间常数小、重量轻、电气时间常数小电机招聘专家c.摩擦小、无制动特性d.可正逆转控制(2)控制方式a.场控高感抗小容量b.枢控大容量贰、步进电动机(1)特性a.数位、脉衝马达b.数入一脉波转动一固定角度c.转动角度跟
31、输入脉波数成正比d.无累积误差开环路e.具高静止扭矩f.可正逆转控制(2)驱动方式一相激磁一相绕组，转一步，振动较大二相激磁二相绕组，转一步，较稳定一二相交替磁场一、二相，得半步(3)公式1 步之 s=360/步进数(转一圈) 步进数=定子相数转子齿数(4)用途电脑週边，印表机，磁碟机参、线性电动机(1)公式a.同步速率 Vs=2Pth/T=2fPth(m/s) =一週移动两个极矩 Pthb.Vr=(1-S)Vs(m/s)c.S=(Vs-Vr)/Vs(2)用途低速电动门高速磁浮列车伍、电磁耦合式电动机(1)原理:利用涡流耦合机產生电磁耦合效应(调整 If)(2)范围:10:1(3)别称:EC，VS，AS(4)构造:感应电动机，涡流耦合机和转速发电机(5)用途:渐為变频器控速取代（此文转自:一览电机英才网）
