教学组织设计
(a) (b)
图1.1.1 直流发电机的物理模型
图1.1.1为直流发电机的物理模型。N、S为定子磁极，abcd是固定在可旋转导磁圆柱体上的线圈，线圈连同导磁圆柱体称为电机的转子或电枢。线圈的首末端a、d连接到两个相互绝缘并可随线圈一同旋转的换向片上。转子线圈与外电路的连接是通过放置在换向片上固定不动的电刷进行的。
(a) (b)
1.1.2 直流电动机的物理模型
把电刷A、B接到直流电源上，电刷A接正极，电刷B接负极，如图所示，此时电枢线圈中将电流流过。在磁场作用下，N极性下导体
力方向从右向左，S 极下导体cd受力方向从左向右。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。当电磁转矩大于阻转矩时，电机转子逆时针方向旋转。
《电机及拖动基础》课程标准 一、课程信息 课程名称：电机及拖动基础课程类型：电气自动化技术专业支撑课 课程代码：0724014 授课对象：电气自动化 学分：5 先修课：高等数学、电路基础 学时：85 后续课：交流调速系统、工厂供电 制定人：杨立波制定时间：2013年3月23日 二、课程性质 课程性质：专业基础课 先修课程：高等数学、电路基础 本课程是电气自动化技术专业的一门重要的专业基础课，同时也是本专业一门最重要的技能养成课。它是电机原理和电力拖动系统两大部分的有机结合，其内容将为电气控制、电力电子技术、工厂供电、电气综合实训、电工中、高级职业资格证书、毕业设计、顶岗实习等后续专业课奠定基础，而本课程的基础实验、实训和专业技能实训将构成电气自动化技术专业最基本的技能。 三、课程设计 1、课程目标设计 总体目标：装配图的阅读与绘图，电工工具的熟练使用，交直流电动机的拆卸、装配与修理，变压器的安装与试验，电动机铭牌参数与计算、电动机参数与机械特性测试、电动机与变压器的运行、维护、控制电机的选择与使用。 通过行为导向的项目式教学，加强学生实践技能的培养，培养学生的综合职业能力和职业素养；独立学习及获取新知识、新技能、新方法的能力；与人交往、沟通及合作等方面的态度和能力。 通过本课程的实践教学，使学生深刻地认识到“电机与拖动基础”在工业企业当中的应用，更好地把电机拖动与电气控制技术结合起来，提高机电控制设备的控制技能，从而实现本专业的培养目标。课程一开始就注重将相关职业资格标准融入课程标准，经过本课程学习的学生90%以上能直接通过职业考证。
（1）知识目标 1.直流电机的工作原理和结构 2.电力拖动系统的动力学基础 3.他励直流电动机的机械特性 4.变压器的基本工作原理和结构 6.变压器参数的测定 7.变压器的并联运行 8.交流电机的绕组 9.三相异步电动机的工作原理和基本结构 10.三相异步电动机的工作特性 11.异步电动机铭牌参数 12.三相异步电动机的机械特性 13.同步电机的基本工作原理和结构 14.电动机发热及冷却 15.电动机类型、额定电压、额定转速的选择 （2）能力目标 变压器的安装与试验 变压器的运行特性与参数测试 直流电动机的拆装， 直流电机故障分析与维护， 直流并励电动机的机械特性测试 三相异步电动机的拆装检修与测试 三相异步电动机定子绕组重绕 三相异步电动机的工作特性 三相异步电动机的效率测量 三相异步电动机的温升实验 三相异步电机运行故障及维修 三相异步电机基本检测方法 三相异步电动机的机械特性测试 同步电动机调相运行特性 几种常用的控制电动机 电力拖动系统中电动机的选择 2、课程内容设计 （1）设计的整体思路： 通过行为导向的项目式教学，加强学生实践技能的培养，培养学生的综合职业能力和职业素养；独立学习及获取新知识、新技能、新方法的能力；与人交往、沟通及合作等方面的态度和能力。 （2）模块设计表：
第2章电磁场有限元分析简介 电磁场的边值问题实际上是求解给定边界条件下的麦克斯韦（Maxwell）方程组及由方程组深化出的其他偏微分方程问题。从求解问题的技术手段上来说，它可以分为解析求解和数值求解两大类。对于简单模型，有时可以得到方程的解析解。若模型复杂度增加，则往往很难获得模型的解析解。随着计算工具，特别是高速大容量电子计算机的发展，电磁场数值分析已深入到工业生产各个领域，解决问题的面越来越广，分析的问题也日趋复杂。电磁场数值分析是一门综合性的学科，涉及电磁场理论、数值分析、计算方法、计算机基础知识及高级语言等多个方面，但在计算上存在着共性。有限元法是一种常用的数值方法，并有相应的电磁软件问世，其中ANSOFT公司的Maxwell 3D/2D就是非常优秀的电磁分析软件。 本章将对电磁场的基本理论、电磁场有限元的求解及ANSOFT公司的Maxwell 3D/2D 作简单的介绍。至于完整的电磁理论描述，读者可以参考许多教科书。如果读者已熟悉电磁理论，完全可以略过本章，直接从第2章开始学习如何使用Maxwell电磁软件。 1.1电磁场基本理论 1.1.1麦克斯韦方程组 在19世纪中叶，麦克斯韦在总结前人工作的基础上，提出了适用于所有宏观电磁现象的数学模型，称之为麦克期韦方程组。它是电磁场理论的基础，也是工程电磁场数值分析的出发点。 麦克斯韦方程组包括微分和积分两种形式，在此仅给出它们的微分形式，通过它们可以导出能用有限元处理电磁问题的微分方程。 麦克斯韦方程组为 法拉第电磁感应定律 麦克斯韦-安培定律 高斯电通定律 高斯磁通定律 电荷守恒定律
式中，E为电场强度，V/m；D为电通量密度，C/m；H为磁场强度，A/m；B为磁通量密度，T；J为电流密度，A/㎡；P为电荷密度C/m3。 上面5个方程中包含两个旋度方程式（1.1）、式（1.2）和3个散度方程式（1.3）、式（1.4）和式（1.5）。
三相异步电机的工作原理教案（详案）
教学过程：
【课前导语】三相电动机为什么会转动呢？我们今天学习三相电动机的工作原理讨论这一课题。 【导语】首先我们通过一个实验来学习电动机是如何转动的。 【演示实验】手持一块磁铁，在磁极旁放置一列灵活转动的线圈，当磁铁（磁场）绕线圈转动时线圈也随之转动，若将其固定在转轴上做成转子，则转子也随 外磁场的旋转而转动，这就是最简单的电动机的原型。 【实验目的】通过演示给学生一个电机工作的直观形象，也便于分析和理解其工作原理。 【引言】下面我们着重分析讨论电动机的转动原理 （以上约5分钟） 【板书课题】三相异步电动机的工作原理 一. 引入实验 刚才的实验中我们外加的磁场的旋转是靠人工来旋转的这不是 【分析解释】“电”动机，在实际中电动机的旋转磁场是由三相交流电源产生的，这个过程电→磁即 【板书】1、电生磁， 通电导体周围有磁场（用右手安培定则或螺旋定则判定）。 【板书】2、磁生电 若磁场旋转时，相当与导体切割磁力线在线圈中会产生感应电动势，若 线圈闭，则会产生电流，这一过程是磁→电（电工基础知识右手定则判 断方向） 3、电磁力 通电导体处在磁场中会受到力的作用，力的方向用左手定则判定。 （以上约5分钟） 【引言】通过以上学习我们知道要想使三相异步电机转动，首先要产生一个旋转磁场，下面我们来分析旋转磁场是怎样产生的？ 二、旋转磁场的产生（本课题约25分钟) 〖课前展示〗我们知道三相电机通入三相交流电是对称的他们在空间成120°电角度，我们以黄绿红表U、V、W、三相电。
〖出示道具〗 另外三相电源加在对称的定子绕组上（也成120°排列）。以上是旋转 磁场产生的必要条件 【板书】 1、必要条件 对称三相绕组 对称三相电源 其波形如图2所示。 【导语】 下面我们来分析磁场的转动 （以上约5分钟） 【板书】 2、磁场的转动 （约20分） 【板书】〖标记重点并强调〗 为了便于分析我们规定：当电流为正时：首进尾出 当电流为负时：尾进首出 以×表向纸面流进 ⊙从纸面流出 【导语】 接下来我们观看课件讨论一下wt=0 时，三相交流电产生磁场的情况 【利用课件】 （1）当wt=0°时 【共同分析】 首先根据上述规定和学生一起分析三相电的极性，并且用﹢和﹣在定子上标明V1﹢、V2⊙、W1﹢、W2⊙；其次根据电流方向用右手定 则判别磁感线的方向并且标明N 极和S 极 【复习问知】 此处简要复习右手定则 接下来我们共同分析当wt ＝T/6、w t ＝T/3、w t ＝T/2时的情况 （2）当 w t ＝T/6时 【结合课件】 U 相电流为正，由Ul 端流向U2端，V 相电流为负，由V2端流向Vl 端，W 相电流为零。根据电流方向用右手定 则判N 极和S 极。其合成 磁场如图3b 所示，也是一个两极磁场，但N 、S 极的轴线在空间顺时针 方向转了60o 。 以上分析了两种情况，剩下的三种情况 （3）当w t ＝T/3时 U 相电流为正，由Ul 端流向U2端，，V 相电流为零，W 相电流为负， 由W2端流向Wl 端，其合成磁场比上一时刻又向前转过了60o ，如图3c 所示 图1 三相异步电动机最简单的定子绕组 )240sin(?-=t I i m W ω 图2 三相电流的波形
关于电机的毕业设计 【篇一：电机设计毕业论文】 目录 摘 要 ....................................................................................................... .. (1) abstract ............................................................................................. . (1) 第一章中小型电机设计概 述 ....................................................................................................... . (2) 1.1设计技术要 求 ....................................................................................................... .. (2) 1.2电机主要尺 寸 ....................................................................................................... .. (2) 1.3 绕组构及成原 理 ....................................................................................................... (4) 1.4主磁 路 ....................................................................................................... .. (4) 1.5电 抗 ....................................................................................................... (6) 1.6损耗与效 率 ....................................................................................................... (7) 1.7通风散 热 ....................................................................................................... . (7) 第二章三相异步电动机设计（y180l- 6/15kw） (9)
电机现代设计方法与优化作业 电气工程刘亚敏 1520310052 1、所用算法的寻优策略 本篇论文所采用的算法为蚁群算法，又称蚂蚁算法，其定义为：各个蚂蚁在没有事先告诉他们食物在什么地方的前提下开始寻找食物。当一只找到食物以后，它会向环境释放一种挥发性分泌物pheromone (信息素,该物质随着时间的推移会逐渐挥发消失，信息素浓度的大小表征路径的远近)来实现的，吸引其他的蚂蚁过来，这样越来越多的蚂蚁会找到食物。有些蚂蚁并没有像其它蚂蚁一样总重复同样的路，他们会另辟蹊径，如果另开辟的道路比原来的其他道路更短，那么，渐渐地，更多的蚂蚁被吸引到这条较短的路上来。最后，经过一段时间运行，可能会出现一条最短的路径被大多数蚂蚁重复着。 蚁群算法是一种新型的模拟进化算法，该算法通过模拟蚂蚁觅食的方式，使一定数量的蚂蚁在解空间内进行随机搜索，对路径上蚂蚁释放的信息素进行更新，按照转移概率决定前进的方向，最后收敛于全局最优解。蚁群算法具有较强的鲁棒性。相对于其它算法，蚁群算法对初始路线要求不高，即蚁群算法的求解结果不依赖子初始路线的选择，而且在搜索过程中不需要进行人工的调整。其次，蚁群算法的参数数目少，设置简单，易于蚁群算法应用到其它组合优化问题的求解。现在蚁群算法己经在电力网络优化、网络路中分配、函数优化和集成电路布线等领域得到应用。本文将蚁群算法进行了改进，将其用于永磁同步电机的优化设计中。
2、论文对算法的改进 算法与其它智能优化算法相比，存在搜索时间长的缺陷，该算法的复杂度可以反映这一点；而且该算法容易出现停滞现象，即搜索到一定程度后，所有个体发现的解完全一致，不能对解空间进行进一步的搜索，不利于发现更好的解。本文借鉴蚁群算法的进化思想，针对以上提及的两个问题，将算法的数学模型做了三方面的改进。 2.1转移规则的改进 对每只蚂蚁i ，定义其函数值为相应的目标函数值Zi ，并记蚂蚁i 与蚂蚁j 的目标函数值的差值为 蚂蚁j 到蚂蚁i 的转移概率为 式中:———蚂蚁j 邻域内的信息素数量； α和β———算法的权重因子，本文取α=β =1。 2.2信息素更新规则的改进 由于信息素强度Q 是表征蚂蚁所经轨迹数量的一个常数，它影响算法的全局收敛速度[ 5]。蚂蚁之间通过信息素进行交流，因此, 本文针对蚁群算法寻优过程易陷入局部最小的弊端，提出根据算法搜索的情况，动态修改需要增加的信息素的方法。即用时变函数Q(t)
《电动机》教案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
电动机教案 核心素养 经历制作模拟电动机的过程，增强学生动手和观察能力；通过了解物理知 识如何转化成实际技术应用，进一步提高学生学习科学技术知识和应用物理知 识的兴趣。 教学目标 知识要点课标要求 1．磁场对通电线圈的作用通过生活实例，认识电流的热效应 2．电动机的基本构造了解电动机的构造，理解电动机的工作原理及换向 器的作用 优教提示：教师登陆优教平台，发送预习任务，学生完成本节课的预习任 务，反馈预习情况。 新课引入 电动自行车是倍受人们青睐的一种交通工具．它可以电动骑行，亦可以脚踏骑行．电动骑行时，蓄电池对车上电动机供电，电动机为车提供动力．你知道电 动机的工作原理吗？从学生的质疑中导入新课。 合作探究 探究点一磁场对电流的作用 活动1：展示如图所示的装置，让学生猜想一下，当开关闭合后，将会观察到 什么现象学生诧异闭合开关，让学生观察实验现象根据实验现象讨论、交流产 生此现象的原因是什么 （优教提示：请打开素材“实验演示：通电导体在磁场中受力”）
师适当点拨： 现象→原因→有磁场 ↓↓↓ 导线运动→受力的作用→通电导体是磁体 归纳总结：磁场对通电导体有力的作用。 知识拓宽：并不是所有的通电直导线在磁场中都受到力的作用，当通电直导线与磁感线方向平行时，此时通电的直导线不受力的作用。 活动2：要想改变导体在磁场中的运动方向，如何操作？学生交流、讨论，发表自己的观点，师总结。 总结：改变磁场的方向；可以改变电流的方向。 活动3：根据学生的猜想，进行验证。让学生观察实验现象，讨论得出实验结论。 归纳总结：通电导线在磁场中受力方向跟电流的方向、磁感线的方向都有关；当电流方向、磁感线方向发生改变时，通电导体受力方向也发生改变。 活动4：根据实验现象，大家讨论一下，在这个装置在能量的转化是怎样的在生活中哪些用电器是利用这一原理来工作的学生交流、讨论，发表自己的观点。 归纳总结： （1）将电能转化为机械能； （2）生活中的电动车、电风扇、电动机等工作时的原理与此相同。 探究点二电动机的基本构造 活动1：一根通电直导线在磁场会受力运动，一个通电的线圈在磁场中会怎样呢？展示如图所示的装置，让同学们猜想，然后再展示。 （优教提示：请打开素材“演示视频：制作简易电动机”）
电机与拖动教案 【教案】 课程性质、任务和目的《电动与拖动》是电气工程及其自动化专业必修的专业基础课.它既是研究电机及电力拖动系统基础理论的学科,又可以作为一门独立的技术应用课,直接为工农业生产服务.本课程的理论性与实践性都很强,通过本课程学习,使学生掌握各种电机的基本结构与工作原理,独立分析电力拖动系统各种运行状态,掌握有关计算方法,合理地选择和使用电动机,为后续电气控制技术、自动控制系统等专业课打下坚实基础,为从事专业技术工作做好基本培养和锻炼. 基本要求通过本课程的教学,应使学生达到下列要求: 掌握和理解变压器和电动机的基本方程式; 掌握他励直流电动机负载运行计算,调速性能计算,起制动电阻计算和他励直流电动机过渡过程计算,负载转矩折算,飞轮矩折算; 三相异步电动机机械特性实用公式计算调速电阻及制动电阻,三相异步电动机降压起动的计算与选择,三相绕线式异步电动机转子回路串电阻分级起动计算; 具有选择电力拖动系统电动机的型式、种类、电压、转速及额定功率,校核发热,起动能力与过载能力. 课时分配共64学时,安排在第二学年的第二学期.其中理论教学52学时,实践教学12学时. 先修课程电路原理、电子技术和电力电子技术教学内容、要求与安排绪论课程的性质及任务以及常用的几个基本定律直流电机 1.1 教学内容: 直流电机的工作原理和结构;直流电机电枢绕组;直流电机的励磁方式和空载磁场;他励直流电动机的机械特性;他励直流电动机的工作特性;串、复励直流电动机的机械特性;直流电动机换向. 1.2 教学重点: 直流电机的励磁方式和空载磁场;他励直流电
动机的机械特性 1.3 教学难点: 直流电机的励磁方式和空载磁场;他励直流电动机的机械特性直流电动机的电力拖动 2.1 教学内容: 电力拖动系统的动力学基础;他励直流电动机的起动、制动和调速;串励及复励直流电动机的电力拖动. 2.2 教学重点: 电力拖动系统的动力学基础;他励直流电动机的起动、制动和调速; 2.3 教学难点: 他励直流电动机的起动、制动和调速; 变压器 3.1 教学内容: 变压器的用途、结构及额定数据;变压器的空载运行、空载等值电路;变压器的负载运行、负载等值电路;标么值;变压器参数测定;变压器电压调整率及效率;变压器联接组别;变压器并联运行;自耦变压器. 3.2 教学重点: 变压器的空载运行、空载等值电路;变压器的负载运行、负载等值电路;标么值;变压器电压调整率及效率;变压器联接组别;变压器并联运行. 3.3 教学难点: 变压器电压调整率及效率;变压器联接组别;标么值. 交流电机的绕组、电动势和磁通势 4.1 教学内容: 交流电机电枢绕组;交流电机电枢绕组磁场;交流电机电枢绕组电势. 4.2 教学重点: 交流电机电枢绕组磁场;交流电机电枢绕组电势. 4.3 教学难点: 交流电机电枢绕组磁场;交流电机电枢绕组电势. 异步电动机 5.1 教学内容: 三相异步电动机的结构及额定数据;三相异步电动机工作原理及转差率;三相异步电动机的电磁关系及等值电路;三相异步电动机的功率关系;三相异步电动机的机械特性;三相异步电动机的工作特性. 5.2 教学重点: 三相异步电动机工作原理及转差率;三相异步电动机的电磁关系及等值电路;三相异步电动机的功率关系;三相异步电动机的机械特性. 5.3 教学难点: 三相异步电动机工作原理及转差率;三相异步电动机的电磁关系及等值电路;三相异步电动机的功率关系;三相异步电动机的机械特性. 三相异步电动机的电力拖动 6.1 教学内容: 鼠笼式三相异步电动机的
玩具设计中马达的选用技巧和方法(总2页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除
玩具设计中马达的选用技巧和方法 马达是玩具能够保持持续动力的主要动力源。设计人员在玩具生产中很少有机会设计一个马达，主要是选用。玩具马达的选用也有很多技巧和方法。 在玩具制造中常用的马达（电机），有万宝制（Mabuchi）、标准（Standard）等，这些马达生产厂家的产品都有马达性能的参照表，设计人员很少有机会设计一个马达，主要是选用，当然也可能因为某种原因而专门设计一个马达（很多马达厂的工程师都是从Mabuchi出来的，所以Mabuchi的标准基本可以用作玩具业的马达标准）。 用试验找出合适的转速比和扭矩 马达厂的标准是空载的转速，而转速比计算时，一般就是用空载转速的计算。行走类玩具的转速比在80~150之间，因玩具产品并非是一种精密的机械，所以可以通过调节齿轮的传动来得出实际需要的传动比。比如：齿轮传动中某一节的齿数比为20：8，实验发现转速太慢则可以试一下22：6，如果转速太快，又可以换18：10，这种办法非常方便。 马达产品都有一个最大载荷的数据，还有一个载荷与转速的关系。因为玩具产品一般不会很大而且是用电池驱动的较多，所以马达的载荷也不会很大。一般来说，载荷与扭矩越大，马达的体积也越大，所要的电池也越多，而且玩具的重量也越重，所以尽量选用合适的马达。一般保险起见，载荷与转速在曲线上升区的马达就管用。如果要节约成本，在找到一个大功率马达就可以起作用的情况下，换一个小功率的试一下。通过反复试验，找到一个功率较小又能满足要求的马达。 用收音机做干扰测试 马达的工作原理是不断地通过电刷来改变线圈中的电流，从而保证连续的转动。可以想像，马达里的磁铁越大，线圈越长，则扭矩会越大，而这种电流的改变会形成一个电磁波。电磁波的存在会对很多种家用电器造成干扰。如果一个小孩在等飞机的时候玩带有这种马达的玩具，还有可能影响飞机的起降。所以在实际工作中会增加一个抗干扰的垫圈（如DV WASHER , 0.5港币左右），但一般设计时都会在马达的两个电极上并联上一个陶瓷片电容或一个电阻（稳定电路的作用），一方面减少电刷与线圈转换时产生的电流影响，另一方面起稳定作用。实际工作中，用一个小收音机来做干扰测试器材，如不影响所有波段的电台就基本可以了。 马达转动轴一般是铁轴，而铁轴一般直接紧配一个6齿或8齿的0.5模数的齿轮（或一个小带轮或锅杆），当是齿轮或锅杆时，特别是锅杆时，会因为刚起动的瞬间，齿与齿之间会卡位，这时线圈中的电流会加大，而导致铁轴串动，串动就会解卡，所以在固定马达时千万不要把轴在轴的方向上固定死（致少要有0.5mm的余量）。
《电动机》教学设计 江苏南京29中致远校区殷发金 一、教学目标 （一）知识与技能 1．通过实验，知道磁场对通电导线有力的作用，知道力的方向与电流方向和磁场方向有关。 2．通过实验观察，知道磁场能使通电线圈转动，了解换向器的工作原理。 3．了解直流电动机的构造、工作原理及能量的转化。 （二）过程与方法 经历探究过程，培养实验操作技能和实验操作兴趣。 （三）情感态度和价值观 通过实验“让线圈转起来”，体验在克服种种困难成功解决物理问题时的喜悦。 二、教学重难点 本节内容包括两部分：磁场对通电导线的作用、电动机的基本构造。电动机的工作原理就是磁场对通电导线有力的作用，通过实验知道磁场对通电导线有力的作用，它是学习电动机的基础。实验中引导学生认真观察实验，分析实验现象，得出通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁感线的方向都有关系的结论。电动机在实际中应用广泛，但学生对其内部构造并不熟悉，通过线圈在磁场中受力运动，了解实际的电动机是如何工作的。电动机的转子能连续转动是由于安装了换向器，线圈转过平衡位置，改变线圈中电流方向，使线圈能连续转动，知道换向器的作用是了解电动机工作原理的关键。 重点：通电导线在磁场中受到力的作用。 难点：直流电动机的构造和工作原理 三、教学策略 学生对电动机在实际中的应用比较熟悉，能说出一些应用电动机的实例，提出电动机工作的原理。演示磁场对通电导线的作用这个实验是关键，可以利用课本的实验装置，金属棒的质量要小，可以用锡箔纸卷成空心棒，效果会更好，也可以利用悬挂的轻质金属棒进行实验。改变导线中电流方向，观察其运动方向；保持电流方向不变，改变磁场方向，观察导线的运动方向。可以得出“通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向跟电流方向、磁感线的方向都有关系”的结论。在此实验中，给导线通电，消耗电能，金属棒会运动，获得机械能，这是一个把电能转化为机械能的过程。利用学生分组实验“让线圈转来”，知道通电线圈在磁场会发生转动，知道线圈的平衡位置，为电动机的构造和原理作基础。演示线圈在磁场中受力，提出如何让线圈在磁场中连续转动的问题。一种方法就是利用前面的分组实验，采取半圈受力的方法，但对实际应用有较大限制；另一种方法就是利用换向器，当线圈转过平衡位置时改变线圈中电流方向，使线圈的受力方向改变，让线圈持续受力转动，实际应用中可以采用多组线圈的方法使转子均匀受力。 四、教学资源准备 校园局域网、多媒体课件整合网络、漆包线、通电导线在磁场中受力演示装置、电源、开关、导线、线圈、换向器、电动机模型、U形磁铁、滑动变阻器、微风吊扇等。
实验一直流电动机 一.实验目的 1.掌握用实验方法测取直流他励电动机的工作特性和机械特性。 2.掌握直流他励电动机的调速方法。 二.实验内容 1.工作特性和机械特性的测定 保持U=U N和I f=I fN不变，测取n、T2、n=f(I a)及n=f(T2)。 2.调速特性的测定 (1)改变电枢电压调速 保持U=U N、I f=I fN=常数，T2=常数，测取n=f(Ua)。 (2)改变励磁电流调速 保持U=U N，T2 =常数，R1 =0，测取n=f(I f)。 三.实验原理及实验方法 （一）直流电动机的工作特性和机械特性的测定 1.什么是直流电动机的工作特性和机械特性？ 直流电动机的工作特性是指端电压为额定电压，电枢回路无外串电阻，励磁电流为额定励磁电流时，电动机的转速n、电磁转矩T EM效率η与输出功率之间的关系，即n、T2、n=f(I a)。 直流电动机的机械特性是指电动机的、电磁转矩T EM与电动机的转速n之间的关系，即n=f(T em)。 2.实验接线 图1-1 直流他励电动机实验接线图
3.实验方法 （1）直流电机起动 将电枢回路电阻R1调至最大，励磁回路电阻R f调至最小，将MEL-13“转速控制”和“转矩控制”选择开关板向“转矩控制”，“转矩设定”电位器逆时针旋到底，即使电动机轻载或空载起动。 （2）电动机转速方向 观察MEL-13上转速显示屏，看电动机是否正转。若电动机反转，应改变电枢电源电压的极性或改变励磁电源电压极性。 （3）工作特性曲线和机械特性曲线的测定 ①电动机的额定状态的调试 直流电机正常起动后，将电枢串联电阻R1调至零，调节直流可调稳压电源的输出至220V，再分别调节磁场调节电阻R f和“转矩设定”电位器，使电动机达到额定值：U=U N=220V，Ia=I N，n=n N=1600r/min，此时直流电机的励磁电流I f=I fN（额定励磁电流）。 ②工作特性曲线和机械特性曲线的测定 保持U=U N，I f=I fN不变的条件下，逐次减小电动机的负载，即逆时针调节“转矩设定”电位器，测取电动机电枢电流I a、转速n和转矩T2，共取数据7-8组。 （二）直流电动机调速特性的测定 1.直流电动机调速原理是什么？调速方法有哪些？ 根据电动机的转速表达式n=(U-IR)/C eΦ，其中电枢电流I主要是由负载决定，因此只要改变该表达式中的参数U、R、Φ三个参数，就可以改变电动机的转速，相应就有三种调速方法：降低电源电压调速、电枢回路串电阻调速和弱磁调速。 2.实验方法 （1）降低电源电压调速 按上述方法起动直流电机后，将电阻R1调至零，并同时调节负载，电枢电压和磁场调节电阻R f，使电机的U=U N，I a=0.5I N，I f=I fN，记录此时的T2。 保持T2不变，I f=I fN不变，逐次增加R1的阻值，即降低电枢两端的电压U a，R1从零调至最大值，每次测取电动机的端电压U a，转速n和电枢电流I a，共取7-8组数据。 （2）弱磁调速 直流电动机起动后，将电枢调节电阻和磁场调节电阻R f调至零，调节可调直流电源的输出为220V，调节“转矩设定”电位器，使电动机的U=U N，I a=0.5I N，记录此时的T2。 保持T2和U=U N不变，逐次增加磁场电阻R f阻值，直至n=1.3n N(或R f阻值最大)，每次测取电动机的n、I f和I a，共取7-8组数据。 四．实验要求
电机设计课后答案陈世坤第二版电机的主要尺寸是指什么它们由什么决定答 电机的主要尺寸是指电枢铁心的直径和长度。对于直流电机电枢直径是指转子外径对于一般结构的感应电机和同步电机则是指定子内径。它们由计算功率P’决定。2电机的主要尺寸间的关系是什么根据这个关系式能得出哪些重要结论答电机的主要尺寸间的关系是D2lefn/P’=6.1/(αp’KNmKdpABδ).根据这个关系式得到的重要结论有:①电机的主要尺寸由其计算功率P’和转速n之比P’/n或计算转矩T所决定;②电磁负荷A和Bδ不变时相同功率的电机转速较高的尺寸较小尺寸相同的电机转速较高的则功率较大。这表明提高转速可减小电机的体积和重量。③转速一定时若直径不变而采取不同长度则可得到不同功率的电机。④由于极弧系数αp’、KNm与Kd的数值一般变化不大因此电机的主要尺寸在很大程度上和选用的电磁负荷A和Bδ有关。电磁负荷选得越高电机的尺寸就越小。3磁路计算的目的? 答磁路计算的目的在于确定产生主磁场所必需的磁化力或励磁磁动势并进而计算励磁电流以及电机的空载特性。通过磁路计算还可以校核电机各部分磁通密度选择是否合适。4磁路计算所依据的基本原理答磁路计算所依据的基本原理是安培环路定理。积分路径沿着磁场强度矢量取向磁力线则。等式左边为磁场H在dl方向上的线积分所选择的闭合回路一般通过磁极的中心线等式右边为回路包围的全电流即等于每对极的励磁磁势。5电机的磁路可分为几段进行为什么气隙磁压降占整个回路磁压降很大的比例答电机的磁路可分为如下各段空气隙定子齿或磁极转子齿或磁极定子轭转子轭。因为空气隙的磁导率比铁的磁导率小得多所以气隙磁阻比铁心磁阻大得多,又因为Um=ΦmRm.所以气隙磁压降比铁心磁压降大得多,故气隙磁压降占整个回路磁压降很大的比例. 6在电机设计时通常对铁心磁密BFe取硅钢片磁化曲线的饱和点,为什么? 答:铁心磁密的饱和点为BFe=1.5T.当BFe小于1.5T时,材料利用不够.当BFe 大于1.5T时,过饱和点,上升幅度不大.而且又需要更大的励磁电流、损耗和成本都会增加.所以应取BFe=1.5T. 7计算交流电机齿联轭的轭部磁压降时一般取什么磁密为计算磁密?为什么引入轭部磁压降校正系数Cj这一概念? 答:计算交流电机齿联轭的轭部磁压降时,一般取轭部切向最大磁密Bj作为计算磁密.因为齿联轭磁密分布不均匀,齿联轭磁路全长上的磁压降为了简化计算,引用一个等效的均匀磁场代替不均匀磁场 和Hj存在值不同,引入磁压降校正系数Cj=HjjavH来修正. 8在磁路计算中,当齿部磁密超过1.8T时,为什么要进行修正? 答:齿部磁密超过1.8T,此时齿部磁密比较饱和,铁的磁导率μ.比较低,使齿部的磁阻和槽部相比差别不是很大.这样,一个齿距内的磁通大部分将由齿部进入轭部,部分磁通通过槽部进入轭部.因而齿部中的实际磁通密度B 比通过公式Bδleft/(KeFbltt')小些.即实际的磁场强度及磁压降也会小一些,所以要进行修正. 9异步电机与同步电机绕组漏抗分别由哪几部分组成? 答:异步电机:槽漏抗,谐波漏抗,端部漏抗,斜槽漏抗. 同步电机:槽漏抗,谐波漏抗,齿顶漏抗,端部漏抗. 10交流电机定子单层整距绕组每槽漏感Ls'如何计算? 答:高度h.范围内全部槽中电流产生的漏磁链Ψs1=Ns(Bs1S)=Ns*S*μ.2INs/bs=N2s2Iμ.h.lef/bs.高度h1范围内距槽底X处高dx的范围内产生的漏磁链dΨs2=(Ns*x/h1)dΦx=(Ns*x/h1)22Iμ.lefdx/bs.高度h1范围内由槽中电流产生的漏磁链为槽漏磁链总和Ψs=Ψs1+Ψs2=N2s2μ。Lef(h./bs+h1/(3bs)).即每槽漏感为 为槽宽电机的损耗分别为哪几种?哪些损 耗是不变损耗?哪些损耗是可变损耗哪些损耗是主要损耗哪些损耗是次要损耗答 电机的损耗分别为①定子转子铁心中的基本铁耗②空载时铁心中的附加杂散损耗③电气损耗④负载时的附加杂散损耗⑤机械损耗。其中①②⑤为不变损耗③④为可变损耗。①③⑤为主要损耗②④为次要损耗。12为什么所有电机的机械损耗都为
课题
最简单的电动机
第 （ 1 ） 主备人
金悦
课时
教
1、用分部分观察、整体观察的方法了解小电动机的构造。
学 2、根据小电动机的构造推想通了电后它为什么会转动。
目
3、在教师指导下按步骤做探究小电动机转动的秘密的实验。
标
教 1、根据小电动机的构造推想通了电后它为什么会转动。
学
2、在教师指导下按步骤做探究小电动机转动的秘密的实验。
重难
点
教 （学）
具 准
1. 小组准备：锁片已经撬开的玩具小电机、自制教具、一号电池 2 节、 导线、磁铁 2 块、电池盒、开关、。
2. 教师准备：有关玩具小电动机构造的课件。
备
教学
师生活动
优化与改进
环节
一、玩
同学们，看，老师今天带来了什么
具小车引
我们的四驱车通上电后，它就会动起来（师演示），同
入
学们，你们知道是什么让我们的小车动起来的吗 生回
答。
对，今天我们就来研究这个神奇的小电动机（板书课
题）
1、认识小电动机的结构。
二、探
老师给你们每个小组准备了一个小电动机，请你
究活动
们给它通上电流，让它转动起来。
生动手让小电动机转动起来。
请同学们断开电路。这个小电机真神奇！同学们，
你们中有谁知道小电动机里有些什么吗
生回答，师作评价。
这样，我们把它拆开来看一看，小电动机的构造
究竟是怎样的（师指导学生拆电机）
我们拆开电动机后发现：我们的小电动机分成了
几部分让我们看着大屏幕一部分一部分的来认识！（课件出
示）
这一部分叫做外壳（板书），我们仔细观察会发
1
DESIGN AND TEST OF VERY LARGE DIAMETER, BRUSHLESS PERMANENT MAGNET TORQUE MOTORS FOR THE VERY LARGE TELESCOPE M.Venturini, A.Vismara PHASE MOTION CONTROL via Lungobisagno Istria 27 a,b/R 16141 - Genova - ITALY e-mail: andrea.vismara@phase.it Paper presented at POWERSYSTEMS WORLD ‘96, 1996, Las Vegas, USA ABSTRACT This paper describes the design and test of the drive systems for the four Very Large Telescopes (VLT) of the European Southern Observatory (ESO), currently under construction on Cherro Paranal, Chile. These huge and complex machines have exceptional requirements on movement smoothness and controllability. Direct drive was deemed necessary to get the best dynamic performance; an ad-hoc design was developed. In this design, the Azimuth axis is powered by a 10 m diameter dual axial gap, brushless permanent magnet motor, with the design target of 250000 Nm peak torque and 210 Nm (less than 0.1% to peak) cogging torque. With the same architecture, the Altitude (elevation) axis is powered by two coupled 2.5 m diameter motors, with the design target of 72000 Nm peak torque and 60 Nm cogging torque. The first fully operational telescope is nearing completion in Milan, Italy, where operational tests are being performed. The motor tests fully confirmed the expected performances, within 1% from specifications. A new version of the motor was also mounted on a large milling head for machine tool, now completing the first year of continuous operation. Direct drive proved to be applicable to any motor size, guaranteeing high performance and elegant machine architecture, while also reducing overall system cost. A full line of large diameter torque motor was developed and full production is starting. 1. I NTRODUCTION The Very Large Telescope (VLT) project, operated by the European Southern Observatory, will consist of four of the largest optical telescopes ever built, each with a monolithic 8 m diameter primary mirror, which will also be able to combine their light output in a coherent optical path, to operate in interpherometric mode with the resolution of a telescope as large as the distance between the farthest units. This extremely ambitious project, whose ultimate goal is to increase of an order of magnitude the size of the known universe, represents the utmost technical challenge in the motion control field as well. Traditionally, large optical telescopes could never attain a very high angular resolution (at best in the 0.1 arcsec range), mostly due to optical aberration of the large primary mirrors and to atmospheric turbulence. In general, an increase in size would only worsen those plagues, so that the largest telescopes were often disparagingly referred to as “light buckets”. The advent of novel techniques, such as active optics and adaptive control of the light path, with the promise to nullify atmospheric turbulence, put the possibility of a stunning 0.01 arcsec in imaging and an order of magnitude less in interpherometry resolution within reach. The impact of this potential on telescope attitude control can be appreciated considering that one of the VLT telescopes, with 20 m diameter and 400 metric tons mass, must be controlled within less than 0.4 m m increments on the 10 m diameter tracks just to achieve a 0.01 arcsec resolution. For an observatory on a mountain top, wind gusts could be a cause of major concern, producing variable frequency disturbances on the telescope structure. As the maximum availability of this very expensive machines is of utmost importance, the observation performances must be maintained even while sustaining rapidly varying winds. Furthermore, the controllability at extremely low speeds is particularly important while performing long exposure observation.