专题五十三 电机扩大机（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

专题五十三 电机扩大机（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

一、考纲解读

1.能准确识别电机扩大机的核心结构部件，并清晰描述各部件的安装位置与基础功能。

2.能结合“电磁感应”和“两级放大”逻辑，完整阐述电机扩大机的信号放大过程。

3.能总结电机扩大机的三大核心特性，并分析各特性的产生原因。

4.能根据实际场景判断是否适用电机扩大机，并说明选择依据。

二、知识点梳理

一、基本结构

电机扩大机一般同笼型异步电动机一起组成电机扩大机组图8-31所示为电机扩大机结构图 。电机扩大机的定子铁心由硅钢片叠压而成,定子冲片有大、中、小三种槽形,如图8-32所示。

1.控制绕组

两个大槽内嵌放控制绕组LK及补偿绕组LB的一部分。控制绕组上一般加控制电压称为控制信号。控制绕组一般有2~4个,以适应同时有几个控制信号输入的情况,如图8-33所示。

2.补偿绕组

小槽内嵌放补偿绕组LB的主要部分。当电机扩大机电枢输出端接到发电机的励磁绕组上作为电机扩大机负载时,电枢绕组中便有电流通过,如图8-34所示。

这些电流产生的磁通Φd对控制绕组中的磁通ΦK有强烈的去磁作用,使电机扩大机无法工作。为了抵消磁通Φd在大槽和小槽中嵌放补偿绕组LB补偿绕组中电流产生的磁通ΦB和控制绕组的磁通ΦK同方向,抵消了Φd的去磁作用,补偿了ΦK由于负载电流Id的变化而引起的改变。补偿绕组与电枢绕组串联。

3.换向绕组和交轴助磁绕组

中槽内嵌放换向绕组LH及交轴助磁绕组(横向绕组)LJ。电机扩大机在直轴方向装有换向绕组,是因为电机扩大机的输出电流较大,为了改善直轴换向而设置的,换向绕组也与电枢绕组串联。交轴助磁绕组接到交轴两个电刷之间,交轴助磁绕组产生的磁通与Φq同方向,使交轴电刷中的电流可以小一些,改善了交轴的换向。

4.交流去磁绕组

两个大槽内的轭部装有交流去磁绕组LQ,目的是为了减小电机扩大机的剩磁和磁滞回线面积。施加工频电压1~3V。

两个大槽之间的铁心形成一对磁极。四个中槽之间的铁心形成一对换向极。电机扩大机的电枢与直流发电机相同。电枢上嵌有单叠绕组,只是在换向器上装有在空间互相垂直的交轴和直轴两对电刷。

一对q1q2放在主磁极中性面处,两电刷连线与磁极轴线正交,称为交轴电刷(两交轴电刷用导线短接)。另一对d1d2放在主磁极轴线位置,称为直轴电刷与负载相连。如图8-34(a)所示,两对电刷装在同一刷杆座上,电刷的位置可以通过刷杆座进行调节。

两个主磁极上嵌放两个绕组,一个是控制绕组LK,与控制信号电压相接,一个是补偿绕组LB,与直轴电刷串联。

电机扩大机的定子、转子冲片及各绕组嵌放位置如图8-34(b)所示。

二、工作原理

1.电机扩大机的磁通关系

当原动机把电机扩大机电枢拖动并保持恒速旋转时,向控制绕组LK加上控制电压ULK,控制绕组通电而产生直轴磁通ΦK,在交轴电刷q1q2间产生电动势Eq。这个电动势虽不大,但由于两电刷短接,电流却比较大,这电流叫交轴电流Iq,这比较大的交轴电流产生较强的交轴磁通Фq。电枢绕组切割这个较强的交轴磁通Фq时,在直轴电刷d1d2间产生较大的电动势Ed。依靠这个较大的电动势Ed向负载输出较大的电压,也就输出

了较大的功率。这就是电机扩大机的功率放大原理。

2.电机扩大机的工作原理

从工作原理看,电机扩大机如同两台直流发电机串联工作,只是共用一个电枢。

第一台发电机以控制绕组产生的磁通ΦK作为主磁通,在交轴之间得到较小的电动势,利用短接可以得到较大的交轴电流,产生较强的交轴磁通。

第二台发电机是利用这个较强的交轴磁通作为主磁通,在直轴电刷之间得到较大的电动势。

在额定负载时,电机扩大机的输出功率Pd与控制绕组输入功率PK的比值,称为电机扩大机的功率放大系数,即

                                                Kp = Pd/PK

电机扩大机的功率放大系数通常在500~1000之间。

应该指出,电机扩大机输出功率的增大,其能量完全是由拖动它的原动机供给,否则,功率放大是不可能实现的。

三、电机扩大机的特性

1.空载特性

当电机扩大机不接负载时,由交流电动机将电机扩大机拖动到额定转速,其电动势E随控制绕组的磁通的变化关系称为电机扩大机的空载特性。图8-35所示为电机扩大机空载特性曲线。

2.外特性

当电机扩大机的转速及其控制绕组上的电流保持不变时,其端电压Ud随输出电流Id的变化关系,称为电机扩大机的外特性。

电机扩大机的外特性可由试验测定。外特性曲线除与电机扩大机中的一些绕组(包括电枢绕组、补偿绕组和换向绕组)上的电压降有关以外,还与补偿绕组对电枢反应的补偿程度有很大关系。根据补偿绕组对电枢反应的补偿程度,通常把电机扩大机的外特性分为三种情况,如图8-36所示。

（1）全补偿