1 第7章 感应电动机 7.1 感应电动机的原理、种类及主要结构 7.1.1 三相异步电动机的原理 三相异步电动机的定子铁心上嵌有对称三相绕组，在圆柱体的转子铁心上嵌有均匀分布的导条，导条两端分别用铜环把它们联接成一个整体。当对称三相绕组接到对称三相电源以后，即在定子、转子之间的气隙内建立了以同步转速n 0旋转的旋转磁场。由于转子上的导条被这种旋转磁场的磁力线切割，根据电磁感应定律，转子导条内会感应产生感应电动势，若旋转磁场按逆时针方向旋转，如图7-1-1所示，根据右手定则，可以判明图中转子上半部导体中的电动势方向，都是进入纸面的，下半 部导体中的电动势都从纸面出来的。因为转子上导条已 构成闭合回路，转子导条中就有电流通过。如不考虑导 条中电流与电动势的相位差，则电动势的瞬时方向就是 电流的瞬时方向。根据电磁力定律，导条在旋转磁场中， 并载有由感应作用所产生的电流，这样导条必然会受到 电磁力。电磁力的方向用左手定则决定。从图7-1-1可看 出，转子上所有导条受到的电磁力形成一个逆时针方向的电磁转矩。于是转子就跟着旋转磁场逆时针方向旋 转，其转速为n 。如转子与生产机械联接，则转子上受到的电磁转矩将克服负载转矩而作 功，从而实现能量的转 换，这就是三相异步电动 机的工作原理。 7.1.2 三相异步电机的 结构 和直流电机一样，三 相异步电动机主要也由 静止的定子和转动的转 子组成。定子与转子之间 有一个较小的气隙。图 7-1-2表示绕线转子三相 异步电动机的结构。 1．定子 异步电动机的定子由定子 铁心、定子绕组和机座三部分组成。 图7-1-1 三相异步电动机的工作原理 图7-1-2 绕线转子异步电动机剖面图 1-转子绕组 2-端盖 3-轴承 4-定子绕组 5-转子 6-定子 7-集电环 8-出线盒
目录 1、型号Y132M—4感应电动机的电磁计算 (3) 1.1 额定数据及主要尺寸 (3) 1.2 磁路计算 (5) 1.3 参数计算 (7) 1.4 运行性能计算 (9) 2、数据分析 (11) 3、参考文献 (14) 4、附图 (15)
一、型号Y132M—4感应电动机的电磁计算 1.1 额定数据及主要尺寸 1、型号：Y132M—4 2、输出功率： 3、相数：m=3 4、接法：连接 5、相电压：380V 6、功电流： 7、极对数：p=2 8、定子槽数： 9、转子槽数： 10、定子每极： 11、定转子冲片尺寸：（见附图二） 定子外径 定子内径 转子外径 转子内径 定子槽形：半闭口圆底槽 定子槽尺寸
转子槽形：梯形槽 转子槽尺寸 12、极距： 13、定子齿距： 14、转子齿距： 15、气隙长度： 16、转子斜槽距： 17、铁心长度： 18、铁心有效长度：无径向通风道 19、净铁心长：无径向通道 其中铁心叠压系数为 20、绕组型式：单层交叉式（见附图一） 21、并联路数 22、节距：y为1~9、2~10、11~18
23、每槽导线数： 24、导线并绕根数、线径 25、每根导线截面积： 26、槽有效面积： 式中 槽楔厚度h=2mm 槽绝缘厚度Ci=0.03cm 其中 27、槽满率： 式中d——绝缘外径（cm）(d=) 28、每相串联导线数 29、绕组分布系数 式中q1=(对60度相带) 30、绕组短距系数 31、绕组系数： 1.2 磁路计算 32、每极主磁通 式中 33、每极下定子齿面积 34、每极下转子齿面积
式中=，=，假设，=1.5T,=1.5T 35、定子轭截面积 式中=1.877cm（圆底槽轭的高处高度） 36、转子轭截面=30.458 式中=2.016cm（平底槽轭的计算高度） ——转子轴向通风孔直径 37、空气隙面积= 38、波幅系数：先假定 39、定子齿磁密:，本算例中<5%，符合精度要求 40、转子齿磁密：，本算例中<5%符合精度要求 41、定子轭磁密： 42、转子轭磁密： 43、气隙磁密：，本算例中<5%符合精度要求 44、定子齿磁场 45、转子齿磁场 46、定子轭磁场 47、转子轭磁场 48、定子齿磁路计算长度=1.597cm（圆底槽） 49、转子齿磁路计算长度=2.3cm（平底槽） 50、定子轭磁路计算长度 51、转子轭磁路计算长度 52、气隙磁路计算长度
第五章 感应电机的稳态分析 5-3 三相感应电机的转速变化时，转子所生磁动势在空间的转速是否改变为什 么 答：不变。设气隙磁场旋转速度为1n ，转子的转速为n ，转差率为11n n n s -=，则转子感应电动势和电流的频率为12sf f =，由此电流产生的磁动势相对于转子的速度为1126060sn P f s P f n === ?，则相对于定子的转速为1n n n =+?，与转子转速无关。即转速变化时，转子产生的磁动势在空间的转速不变。 5-6 感应电动机等效电路中的'21R s s -代表什么能否不用电阻而用一个电抗去代替为什么 答：'21R s s -代表与转子所产生的机械功率对应的等效电阻，消耗在该电阻上的功率代表总的机械功率。它不能由电抗代替，因为电抗上损耗的是滞后的无功功率，不能代替转换成机械功率的有功功率。 5-11 试写出感应电动机电磁转矩的三种表达形式:(1)用电磁功率表达；(2)用总 机械功率表达；(3)用主磁通，转子电流和转子的内功率因数表达。 答：（1）用电磁功率表达1 Ω=em em P T （2）用总机械功率表达Ω =ΩP T em （3）用主磁通，转子电流和转子的内功率因数表达22 1cos ?φI C T T em '= 5-14 有一台Y 联结，380V ，50Hz ，额定转速为1444r/min 的三相绕线型感应电 动机，其参数为1R =Ω，'2R =Ω，σ1X ='2σX =1Ω，m X =40Ω，m R 略去不计， 定，转子的电压比为4。试求：(1)额定负载时的转差率；(2)额定负载时的定，转子电流；(3)额定负载时转子的频 率和每相电动势值。 解：（1）额定转差率 0373.01500 14441500=-=-=s N s N n n n s （2）T 形等效电路图如右
第一章 磁路 1-1 磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？ 答：磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的导磁性能有关，计算公式为 A l R m μ= ，单位：Wb A 1-2 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪些因素有关？ 答：磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化，磁畴间相互摩擦引起的损 耗。经验公式V fB C p n m h h =。与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的 体积及磁化强度有关； 涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流（涡流），通过电阻产生的 损耗。经验公式G B f C p m Fe h 23.1≈。与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有 关。 1-3 图示铁心线圈，已知线圈的匝数N=1000，铁心厚度为0.025m （铁心由0.35mm 的DR320 硅钢片叠成）， 叠片系数（即截面中铁的面积与总面积之比）为0.93，不计漏磁，试计 算：(1) 中间心柱的磁通为4105.7-?Wb ，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流； (2) 考虑铁心磁位降时，产生同样的磁通量时所需的励磁电流。 解： 磁路左右对称∴可以从中间轴线分开，只考虑右半磁路的情况: 铁心、气隙截面2422109.293.01025.1025.0m m A A --?=???==δ (考虑边缘效应时，通长在气隙截面边长上加一个气隙的长度；气隙截面可以不乘系数) 气隙长度m l 41052-?==δδ 铁心长度()m cm l 21045.122025.025.15225.125.7-?=?--+??? ? ??-= 铁心、气隙中的磁感应强度T T A B B 29.1109.22105.724 4 =???=Φ= =--δ (1) 不计铁心中的磁位降： 气隙磁场强度m A m A B H 6 7 100.110 429.1?=?= = -πμδ δ 磁势A A l H F F I 500105100.146=???=?==-δδδ 电流A N F I I 5.0== (2) 考虑铁心中的磁位降： 铁心中T B 29.1= 查表可知：m A H 700= 铁心磁位降A A l H F Fe 15.871045.127002=??=?=-
（一）填空题： 1. 当s在0～1范围内，三相异步电动机运行于电动机状态，此时电磁转矩性质为驱动转矩，电动势的性质为反电动势；在 -∞～0范围内运行于发电机状态，此时电磁转矩性质为制动转矩，电动势的性质为电源电动势。 2. 三相异步电动机根据转子结构不同可分为笼型异步电动机和绕线型异步电动机两类。 3. 一台六极三相异步电动机接于50H z的三相对称电源，其s=，则此时转子 转速为950r/min，定子旋转磁动势相对于转子的转速为50r/min，定子旋转磁动势相对于转子旋转磁动势的转速为0r/min。 4. 一个三相对称交流绕组，2p=2，通入f=50H z的对称交流电流，其合成磁动 势为圆形旋转磁动势，该磁动势的转速为3000r/min。 5. 一个脉动磁动势可以分解为两个幅值和转速相同而转向相反的旋转磁动势。 6. 为消除交流绕组的五次谐波电动势，若用短距绕组，其节距y应选为4/5τ，此时基波短距系数为。 7. 三相异步电动机等效电路中的附加电阻为是模 拟总机械功率的等值电阻。 8. 三相异步电动机在额定负载运行时，其转差率s一般在 （二）判断题： 1. 不管异步电动机转子是旋转还是静止，定子旋转磁动势和转子旋转磁动势之间都是相对静止的。（√） 2. 三相异步电动机转子不动时，经由空气隙传递到转子侧的电磁功率全部转化为转子铜损耗。（√） 3. 改变电流相序，可以改变三相旋转磁动势的转向。（√） 4. 通常，三相笼型异步电动机定子绕组和转子绕组的相数不相等，而三相绕线转子异步电动机的定、转子相数则相等。（√） 5. 三相异步电动机转子不动时，转子绕组电流的频率与定 子电流的频率相同。（√） （三）选择题： 1. 若在三相对称绕组中通入i u=I m sinωt，i v=I m sin(ωt+120o)， i w=I m sin(ωt-120o)的三相电流，当ωt=210o时，其三相基波合成磁动势的幅值位于： （③） ① u相绕组轴线上；② v相绕组轴线上； ③ w相绕组轴线上；④在三相绕组轴线之外的某一位置。 2. 三相异步电动机的空载电流比同容量变压器大的原因是：（③） ①异步电动机是旋转的；②异步电动机的损耗大； ③异步电动机有气隙；④异步电动机有漏抗。 3. 三相异步电动机空载时气隙磁通的大小主要取决于：（①）
电机学第四版课后习题答案 1-1从物理意义上说明变压器为什么能变压，而不能变频率？ 答：变压器原副绕组套在同一个铁芯上, 原边接上电源后，流过激磁电流I 0， 产生励磁磁动势F 0， 在铁芯中产生交变主磁通ф0, 其频率与电源电压的频率相同， 根据电磁感应定律，原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感应电动势 e 1和e 2, 且有 dt d N e 0 1 1φ-=, dt d N e 0 2 2φ-=, 显然，由于原副边匝数不等, 即N 1≠N 2，原副边的感应电动势也就不等, 即e 1≠e 2, 而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U 1≈E 1, U 2≈E 2,故原副边电压不等,即U 1≠U 2, 但频率相等。 1-2 变压器一次线圈若接在直流电源上，二次线圈会有稳定直流电压吗？ 答：不会。因为接直流电源，稳定的直流电流在铁心中产生恒定不变的磁通，其变化率为零， 不会在绕组中产生感应电动势。 1-3变压器的空载电流的性质和作用如何？ 答：作用：变压器空载电流的绝大部分用来供励磁，即产生主磁通，另有很小一部分用来供给变压器铁心损耗，前者属无功性质，称为空载电流的无功分量，后者属有功性质，称为空载电流的有功分量。 性质：由于变压器空载电流的无功分量总是远远大于有功分量，故空载电流属感性无功性质，它使电网的功率因数降低，输送有功功率减小。 1-4一台220/110伏的变压器，变比22 1 ==N N k ，能否一次线圈用2匝，二次线圈用1匝，为什么？ 答：不能。由m fN E U Φ=≈11144.4可知，由于匝数太少，主磁通m Φ将剧增，磁密m B 过大,磁路过于饱和，磁导率μ降低，磁阻m R 增大。于是，根据磁路欧姆定律m m R N I Φ=10可知, 产生该磁通的激磁电流0I 必将大增。再由3 .12 f B p m Fe ∝可知，磁密m B 过大, 导致 铁耗Fe p 大增， 铜损耗12 0r I 也显著增大，变压器发热严重，可能损坏变压器。
1 感应电动机的原理、种类及主要结构 7.1 感应电动机的原理、种类及主要结构 7.1.1 三相异步电动机的原理 三相异步电动机的定子铁心上嵌有对称三相绕组，在圆柱体的转子铁心上嵌有均匀分布的导条，导条两端分别用铜环把它们联接成一个整体。当对称三相绕组接到对称三相电源以后，即在定子、转子之间的气隙内建立了以同步转速n 0旋转的旋转磁场。由于转子上的导条被这种旋转磁场的磁力线切割，根据电磁感应定律，转子导条内会感应产生感应电动势，若旋转磁场按逆时针方向旋转，如图7-1-1所示，根据右手定则，可以判明图中转子上半部导体中的电动势方向，都是进入纸面的，下半 部导体中的电动势都从纸面出来的。因为转子上导条已 构成闭合回路，转子导条中就有电流通过。如不考虑导 条中电流与电动势的相位差，则电动势的瞬时方向就是 电流的瞬时方向。根据电磁力定律，导条在旋转磁场中， 并载有由感应作用所产生的电流，这样导条必然会受到 电磁力。电磁力的方向用左手定则决定。从图7-1-1可看 出，转子上所有导条受到的电磁力形成一个逆时针方向的电磁转矩。于是转子就跟着旋转磁场逆时针方向旋 转，其转速为n 。如转子与生产机械联接，则转子上受到的电磁转矩将克服负载转矩而作 功，从而实现能量的转 换，这就是三相异步电动 机的工作原理。 7.1.2 三相异步电机的 结构 和直流电机一样，三 相异步电动机主要也由 静止的定子和转动的转 子组成。定子与转子之间 有一个较小的气隙。图 7-1-2表示绕线转子三相 异步电动机的结构。 1．定子 异步电动机的定子由定子 铁心、定子绕组和机座三部分组成。 （1）定子铁心 定子铁心是异步电动机主磁通磁路的一部分。为了使异步电动机能产图7-1-1 三相异步电动机的工作原理 图7-1-2 绕线转子异步电动机剖面图 1-转子绕组 2-端盖 3-轴承 4-定子绕组 5-转子 6-定子 7-集电环 8-出线盒
三相异步电动机基本知识 1电机概述 电机的型式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，电机构造的一般原则是：用适当的有效材料（导磁和导电材料）构成能互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率和电磁转矩，达到转换能量形态的目的。 为了减少激磁电流和旋转磁场在铁心中产生的涡流和磁滞损耗，铁心有0.5mm厚的 硅钢片叠压而成。硅钢片绝缘层的作用？笼型转子结构简单、制造方便。对要求启动电流小、启动转矩大的电机，可以采用绕线式电机。 按电机功能来分，可分为： ①发电机——把机械能转换成电能； ②电动机——把电能转换成机械能； ③变压器、变频机、变流机、移相器——分别用于改变电压、频率、电流相位。 ④控制电机——作为控制系统中的元件。 又可按以下方法分类： 下面主要讲述高压中大型三相异步电机 S=ns-n/ns 2电机型号、结构及分类 2.1分类
a）按中心高分类 可分为微型电机、小型电机、中型电机、大型电机。一般来说，H80以下的称为 微型电机（也叫分马力电机，功率在1kW以下），H80?H315的称为小型电机，H355?H630的称为中型电机，H710?H1000的称为大型电机。 b）按防护等级分类 基本上可分为开启式、防护式和封闭式电机。开启式电机的常用结构是IP11，防护式电机的常用结构是和IP22、IP23,封闭式电机的常用结构是IP44和IP54。 IP是International Protection的意思，紧跟其后的第一个数字表示电机防护固体的能力（0-无防护；1-防护大于50mm的固体；2-防护大于12mm的固体；3-防护大于2.5mm 的固体；4-防护大于1mm的固体；5-防尘。），第二个数字表示电机防水的能力（0-无防护电机；1-防滴电机；2-15°防滴电机；3-防淋水电机；4-防溅水电机；5-防喷水电机；6-防海浪电机；7-防浸水电机；8-潜水电机）。 请参考标准GB4942.1-85《电机外壳防护分级》。 c）按安装方式分类 总体上可分为卧式电机和立式电机。 卧式电机的典型结构是IMB3，其余派生结构有IMB35、IMB5等。立式电机的典型结构是IMV1（把IMB5立起来装即可，轴伸朝下），其余派生结构有IMV15（把IMB35 立起来装即可，轴伸朝下）等。 IM 即International Mounting。 请参考标准GB997-2008《电机结构及安装型式代号》。（IEC60034-7:2001） 旋转电机的结构形式、安装形式及接线盒位置---IM代码。 结构形式：有关固定用构件、轴承装置和轴伸等电机部件的构成形式。 1根据负载类型选择不同的冷却方式
第六章 同步电机的稳态分析 6-4 同步发电机电枢反应的性质取决于什么？交轴和直轴电枢反应对同步发电 机的运行有何影响？ 答：同步发电机电枢反应的性质取决于电枢磁动势和主磁场在空间的相对位置，即激磁电 动势0? E 和负载电流? I 之间的相角差0ψ。交轴电枢反应产生交轴电枢磁动势，与产生电磁转矩及能量转换直接相关；直轴电枢反应产生直轴电枢磁动势，起到增磁或者去磁的作用，与电机的无功功率和功率因数的超前或滞后相关。 6-6 为什么分析凸极同步电机时要用双反应理论？凸极同步发电机负载运行 时，若0ψ既不等于 0，又不等于 90，问电枢磁场的基波与电枢磁动势的基波在空间是否同相，为什么（不计磁饱和）？ 答：因为凸极电机的气隙不均匀，分析时需用双反应理论。当负载运行时，若0ψ既不等于 0，又不等于 90，电枢磁场的基波与电枢磁动势的基波在空间的相位不同，因为交、直轴的磁路不同，相同大小的磁势产生的磁通不同，如右图。 6-8 有一台70000KV A ，60000KW ，13.8KV ，(星形联结)的三相水轮发电机， 交直轴同步电抗的标幺值分别为,7.0,0.1==* *q d x x 试求额定负载时发电机的激磁电动势*0E (不计磁饱和与定子电阻)。 解：额定功率因数7 6 cos == N N N S P ? ，∴ 31=N ? 设 01∠=* ?U ，则 31 1-∠=* ?I 8.23486.17.03101∠=?-∠+∠=?+=* * ?*?*?j x I j U E q Q ∴ 8.23=N δ 8.548.23310=+=+=N N δ?ψ ) (sin )(00*********-?+=-+=q d Q q d d Q x x I E x x I E E ψ 731.1)7.00.1(8.54sin 486.1=-+= 6-15 有一台* d x =0.8， .0=*q x 5 的凸极同步发电机与电网并联运行，已知发电机 1 aq ad F ad B 1aq
电机学第四版华中科技大学出版社课后答案 第一章 电机和变压器的磁路主要采用硅钢片制成。硅钢片具有良好的导磁性能，其磁导率极高（可达到真空磁导率的数百乃至数千倍），能减小电机和变压器的体积。同时由于硅钢片加入了半导体硅，增加了材料的电阻率，从而能有效降低材料在交变磁场作用下产生的磁滞损耗和涡流损耗。 铁磁材料在交变磁场的作用下，磁畴之间相互摩擦产生的能量损耗称为磁滞损耗。当交变磁通穿过铁磁材料时，将在其中感应电动势和产生涡流,涡流产生的焦耳损耗称为涡流损耗。磁滞损耗和涡流损耗合在一起称为铁耗。在铁磁材料重量一定的情况下,铁耗P Fe的大小与磁场交变的频率f和最大磁通密度B m之间的关系为P Fe C ∝fβB2m 式中, β为频率指数，与材料性质有关,其值在~之间。因此，铁耗与最大磁通密度的平方、磁通交变频率f的β次方成正比。 变压器电动势是线圈与磁场相对静止，单由磁通随时间变化而在线圈中产生的感应电动势，与变压器工作时的情况一样，并由此而得名。运动电动势是磁场恒定时，单由线圈(或导体)与磁场之间的相对运动所产生。变压器电动势的大小与线圈匝数及与线圈交链的做通随时间的变化率成正比;运动电动势的大小与导体长度、导体与磁场间相对运动的速度以及磁通密度成正比。 当铁磁材料中的磁通密度B达到定的程度后.B的增加随着外加场H 的增加而逐渐变慢，磁导率减小，这种现象称为磁饱和现象。
磁通、磁动势、磁阻分别和电路中的电流、电动势和电阻对应,磁路的基本定律分别和电路中的基本定律对应。磁路的基本定律有磁路欧姆定律中Φ=F/R m=Λm F,磁路基尔霍夫第一定律中ΣΦ=0,磁路基尔霍夫第二定律ΣF= ΣHl= ΣΦR m。 当铁芯磁路上有几个磁动势同时作用时，磁路计算一般不能用叠加原理。因为铁芯磁路存在饱和现象。饱和时，磁阻不是一个常数,因此不能用叠加原理。若铁芯中的磁通密度很小，没有饱和，则可以用叠加原理。 自感系数L=N2Λm,即自感系数与线圈匝数N的平方及自感磁通所经磁路的磁导Λm成正比。 由于铁磁材料的磁导率远远大于非铁磁材料的磁导率，铁磁材料存在饱和现象,其磁导率不是一个常数,非铁磁材料的磁导率是常数,因此,在匝数相等的情况下,铁芯线圈的自感系数大于木芯线圈的自感系数。木芯线圈的自感不变。铁芯线圈的自感随铁芯饱和程度的提高而减小。 (1)一次绕组外加正弦电压u1，绕组内产生交变电流i1，在交变磁动势Ni1作用下产生交变磁场，从而在一次、二次侧绕组内感应出电动势 (2)由电流的参考正方向，按右手螺旋法则确定磁通的正方向；再按感应电动势与磁通之间呈右手螺线关系确定一次、二次绕组中的感应电动势正方向。如图 (3)在图所示的假定正向下，根据基尔霍夫第二定律可得一次侧电压平
电机控制- AC 感应电机(ACIM) 概述 相关下载主推产品简介（点击下载） 器件型号：RDK-ACIM （AC 感应电机参考设计套件） 器件型号：TMDSHVMTRPFCKIT （高电压电机控制和PFC 开发者套件） Stellaris LM3S818 AC Induction Motor Reference Design Kit User’s Manual（点击下载）RDK- ACIM （AC 感应电机参考设计套件）用户指南：Stellaris LM3S818 ACIM Board Data Sheet（点击下载）TMS320C2000 Motor Control Primer（点击下载）器件型号：TMDSHVMTRPFCKIT （高电压电机控制和PFC 开发者套件）AC 感应电机(ACIM) 是消费电子类应用和工业应用中最受欢迎的电机，代表 了工业革命的力量。十九世纪末，Nicola Tesla 首次构想出无火花电机的概念，即由两个静态相位以正交关系构成的多相结构。自此以来，又改为更为常用的 3 相结构，实现了电机电压和电流的平衡操作。 该电机没有刷式直流电机那样的刷子/换向器结构，不会产生火花相关的 问题，如电噪声、刷子磨损、摩擦高和可靠性差等。转子和定子结构中磁性的 消失进一步增强了可靠性，也降低了制造成本。在高功率应用中（如500 HP 和更高应用），AC 感应电机是现有最高效的电机，可以达到97% 或更高的效 率额定值。但在轻载条件下，产生转子磁通所需的正交磁流占定子电流的很大 部分，导致效率降低、功率因数操作较差。 ACIM 使用正弦电压和电流驱动时表现最佳。ACIM 的优点之一是能通 过低扭矩纹波实现难以置信的顺畅操作。为了实现此目的，多数ACIM 包含开
第一章自测题参考答案 （一）填空题 l．直流电动机的电枢电动势与电枢电流的方向担豆，电磁转矩与转速的方向相同。 2．直流发电机的电枢电动势与电枢电流的方向担显，电磁转矩与转速的方向相反。 3．并励直流发电机自励建压的条件是主磁路存在剩磁；并联在电枢两端的励磁绕组极性要正确，使励磁电流产生的磁通方向与剩磁磁通方向相同；励磁回路的总电阻必须小于临界电阻值。 4．直流发电机和直流电动机除能量转换关系不同外，还表现于发电机的电枢电动势Ea比端电压U大；而电动机的电枢电动势Ea比端电压U小。 5．电机的电磁功率是指机械功率与电功率相互转换的那一部分功率，所以电磁功率P em的表达式既可用机械量T em来表示，也可用电量E a I a来表示。 6．直流电动机的电磁转矩是由每极气隙磁通量和电枢电流共同作用产生的。 7．直流电动机电枢反应的定义是电枢磁动势对励磁磁动势的作用，当电刷在几何中性线上，电动机产生交磁性质的电枢反应，其结果使气隙磁场发生畸变和对主磁场起附加去磁作用，物理中性线朝电枢旋转相反方向偏移。 8．并励直流发电机的外特性曲线下降的原因有（1）随着负载的增大，电枢反应去磁作用增强，使电枢电动势E a下降；（2）负载增大，电枢绕组电阻压降I a R a增大，导致U下降；（3）当由（1）和（2）原因引起U减小，致使I f减小，磁通中减小，E a进一步下降，导致端电压U进一步下降。 （二）判断题 l．一台并励直流发电机，正转能自励，反转也能自励。（×） 2．一台直流发电机，若把电枢固定不动，电刷与磁极同时旋转，则在电刷两端仍能得到直流电压。（√） 3．一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变。（×） 4．直流发电机正常运行时，由于主磁通既交链电枢绕组又交链励磁绕组，因此主磁通在这两个绕组中均感应电动势。（×） 5．一台接到直流电源上运行的直流电动机，换向情况是良好的。如果改变
三相异步电动机基本知识 1 电机概述 电机的型式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，电机构造的一般原则是：用适当的有效材料（导磁和导电材料）构成能互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率和电磁转矩，达到转换能量形态的目的。 为了减少激磁电流和旋转磁场在铁心中产生的涡流和磁滞损耗，铁心有0.5mm厚的硅钢片叠压而成。硅钢片绝缘层的作用？笼型转子结构简单、制造方便。对要求启动电流小、启动转矩大的电机，可以采用绕线式电机。 按电机功能来分，可分为： ①发电机——把机械能转换成电能； ②电动机——把电能转换成机械能； ③变压器、变频机、变流机、移相器——分别用于改变电压、频率、电流相位。 ④控制电机——作为控制系统中的元件。 又可按以下方法分类： 电机变压器（也可称为 静止电机） 旋转电机 直流电机 交流电机 感应电机(异步 电机) 异步发电机 异步电动机 同步电机 同步电动机 同步发电机 调相机 下面主要讲述高压中大型三相异步电机。 S=ns-n/ns 2 电机型号、结构及分类
2.1 分类 a）按中心高分类 可分为微型电机、小型电机、中型电机、大型电机。一般来说，H80以下的称为微型电机（也叫分马力电机，功率在1kW以下），H80～H315的称为小型电机，H355～H630的称为中型电机，H710～H1000的称为大型电机。 b）按防护等级分类 基本上可分为开启式、防护式和封闭式电机。开启式电机的常用结构是IP11，防护式电机的常用结构是和IP22、IP23，封闭式电机的常用结构是IP44和IP54。 IP是International Protection 的意思，紧跟其后的第一个数字表示电机防护固体的能力(0-无防护；1-防护大于50mm的固体；2-防护大于12mm的固体；3-防护大于2.5mm 的固体；4-防护大于1mm的固体；5-防尘。)，第二个数字表示电机防水的能力(0-无防护电机；1-防滴电机；2-15°防滴电机；3-防淋水电机；4-防溅水电机；5-防喷水电机；6-防海浪电机；7-防浸水电机；8-潜水电机)。 请参考标准GB4942.1-85《电机外壳防护分级》。 c) 按安装方式分类 总体上可分为卧式电机和立式电机。 卧式电机的典型结构是IMB3，其余派生结构有IMB35、IMB5等。立式电机的典型结构是IMV1（把IMB5立起来装即可,轴伸朝下），其余派生结构有IMV15（把IMB35立起来装即可,轴伸朝下）等。 IM即International Mounting。 请参考标准GB997-2008《电机结构及安装型式代号》。(IEC60034-7:2001) 旋转电机的结构形式、安装形式及接线盒位臵---IM代码。 结构形式：有关固定用构件、轴承装臵和轴伸等电机部件的构成形式。
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 磁路 1-1 磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？ 答：磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的导磁性能有关，计算公式为 A l R m μ= ，单位：Wb A 1-2 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪些因素有关？ 答：磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化，磁畴间相互摩擦引起的损 耗。经验公式V fB C p n m h h =。与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的 体积及磁化强度有关； 涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流（涡流），通过电阻产生的 损耗。经验公式G B f C p m Fe h 23.1≈。与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有 关。 1-3 图示铁心线圈，已知线圈的匝数N=1000，铁心厚度为0.025m （铁心由0.35mm 的DR320 硅钢片叠成）， 叠片系数（即截面中铁的面积与总面积之比）为0.93，不计漏磁，试计 算：(1) 中间心柱的磁通为4105.7-?Wb ，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流； (2) 考虑铁心磁位降时，产生同样的磁通量时所需的励磁电流。 解： 磁路左右对称∴可以从中间轴线分开，只考虑右半磁路的情况: 铁心、气隙截面2422109.293.01025.1025.0m m A A --?=???==δ (考虑边缘效应时，通长在气隙截面边长上加一个气隙的长度；气隙截面可以不乘系数) 气隙长度m l 41052-?==δδ 铁心长度()m cm l 21045.122025.025.15225.125.7-?=?--+??? ? ??-= 铁心、气隙中的磁感应强度T T A B B 29.1109.22105.724 4 =???=Φ= =--δ (1) 不计铁心中的磁位降： 气隙磁场强度m A m A B H 67 100.110 429 .1?=?= = -πμδ δ 磁势A A l H F F I 500105100.146=???=?==-δδδ
本科毕业设计（论文） 文献综述 院（系）：电气信息学院 专业：电气工程与自动化 班级：2010级 学生姓名：学号: 2013 年12 月18 日本科生毕业设计（论文）文献综述评价表
75KW三相鼠笼异步电动机设计1前言： 现在社会中，电能是使用最广泛的一种能源，在电能的生产、输送和使用等方面，作为动力设备的电机是不可缺少的一部分。电机是各个行业生产过程及日常生活中普遍使用的基础设备，它是进行电能量和机械能量转换的主要器件。它在现代工业、现代农业、现代国防、交通运输、科学技术、信息传输和日常生活中都得到最广泛的应用。 三相异步电动机在生产和交通运输中得到广泛使用，例如，在工业方面，它被广泛用于拖动各种机床、水泵、压缩机、搅拌机、起重机械等。在农业方面，他被广泛用于拖动排灌机械、脱粒机及各种农产品的加工机械。在家用电器和医疗器械和国防设施中，异步电动机也应用十分广泛，作为拖动各种机械的动力设备。随着电气化和自动化程度的不断提高，异步电动机将占有越来越重要的地位。而随着电力电子技术的不断发展，由异步电动机构成的电力拖动系统也将得到越来越广泛的应用。异步电动机与其它类型电机相比，之所以能得到广泛的应用是因为它具有结构简单、制造容易、运行可靠、效率较高、成本较低和坚固耐用等优点。 电动机是把电能转化为机械能，电动机作为各种用途的生产机械的动力元件，功率从几瓦到几万千瓦，每分钟转速从几十到几千转，应用十分广泛。电动机主要分为同步电动机、异步电动机与直流电动机三种，分别应用于不同的场合，而其中以三相异步电动机的使用最为广泛。 2 主题： 提高国内电机的可靠性和经济性指标被列为“十五”计划基本任务的两项重要内容。国内电机质量和技术水平差距的其中两个体现方面就可靠性差，经济指标落后。对电机进行细微的失效机理分析，采用新的设计方案、新的原材料及加工工艺是提高电机可靠性和经济指标的根本途径。 国外公司注重新产品开发，在电机的安全、噪声、电磁兼容等方面很重视。国外的先进水平主要体现在电机的可靠性高，寿命长，通用化程度高，电机效率不断提高，噪声低，重量轻，电机外形美观，绝缘等级采用F级和H级。国内市场供大于求,只能去发展特殊、专用电机,开发新产品,满足配套主机行业的特殊需要;国外市场由于普通中小型电机特别是小型电机是传统工业产品,耗用原材料及工时多而获利少,是劳动密集型产品,工业发达国家普遍不愿意生产,纷纷
第五章 感应电机 一、 填空 1. 如果感应电机运行时转差率为s ，则电磁功率，机械功率和转子铜耗之间的比例是 2:P :e Cu P p Ω= 。 2. ★当三相感应电动机定子绕组接于Hz 50的电源上作电动机运行时，定子电流的频率 为 ，定子绕组感应电势的频率为 ，如转差率为s ，此时转子绕组感 应电势的频率 ，转子电流的频率为 。 3. 三相感应电动机，如使起动转矩到达最大，此时m s = ,转子总电阻值约为 。 4. ★感应电动机起动时，转差率=s ，此时转子电流2I 的值 ， 2cos ? ,主磁通比，正常运行时要 ，因此起动转 矩 。 5. ★一台三相八极感应电动机的电网频率Hz 50，空载运行时转速为735转/分，此时转 差率为 ，转子电势的频率为 。当转差率为0.04时，转子的转速 为 ，转子的电势频率为 。 6. 三相感应电动机空载时运行时，电机内损耗包括 ， ， ， 和 ，电动机空载输入功率0P 与这些损耗相平衡。 7. 三相感应电机转速为n ，定子旋转磁场的转速为1n ，当1n n <时为 运行 状态；当1n n >时为 运行状态；当n 与1n 反向时为 运行状态。 8. 增加绕线式异步电动机起动转矩方法有 ， 。 9. ★从异步电机和同步电机的理论分析可知，同步电机的空隙应比异步电机的空气隙 要 ，其原因是 。 10. ★一台频率为 160Hz f =的三相感应电动机，用在频率为Hz 50的电源上（电压不 变），电动机的最大转矩为原来的 ，起动转矩变为原来的 。 11. 感应电动机最大转矩公式 =max T 。 12. 一台三相异步电动机的额定功率N P 是指额定运行时的 功率，如果撤换其
第六章同步电机的稳态分析 6.1同步电机的基本结构和运行状态 一、同步电机的基本结构 按照结构型式，同步电机可以分为旋转电枢式和旋转磁极式两类。 旋转电枢式——电枢装设在转子上，主磁极装设在定子上。这种结构在小容量同步电机中得到一定的应用。 旋转磁极式——主磁极装设在转子上，电枢装设在定子上。对于高压、大容量的同步电机，通常采用旋转磁极式结构。由于励磁部分的容量和电压常较电枢小得多，电刷和集电环的负载就大为减轻，工作条件得以改善。目前，旋转磁极式结构已成为中、大型同步电机的基本结构型式。 在旋转磁极式电机中，按照主极的形状，又可分成隐极式和凸极式，如图6-l所示。 隐极式——转于做成圆柱形，气隙为均匀； 凸极式——转子有明显的凸出的磁极，气隙为不均匀。 对于高速的同步电机(3000r／min)．从转子机械强度和妥善地固定励磁绕组考虑，采用励磁绕组分布于转子表面槽内的隐极式结构较为可靠．对于低速电机(1000r／min 及以下)，转子的离心力较 小，故采用制造简单、励 磁绕组集中安放的凸极式 结构较为合理。大型同步 发电机通常采用汽柁机或 水轮机作为原动机来拖 动，前者称为汽轮发电机， 后者称为水轮发电机。由 于汽轮机是一种高速原动 机，所以汽轮发电机一般 采用隐极式结构。水轮机 则是一种低速原动机，所 以水轮发电机一般都是凸极式结构。同步电动机、由内燃机拖动的同步发电机以及同步补偿机．大多做成凸极式，少数两极的高速同步电动机亦有做成隐极式的。 隐极同步电机 以汽轮发电机为例来说明隐极同步电机的结构。现代的汽轮发电机一般都是两极的，同步转速为3000r／min(对50Hz的电机)。由于转速高，所以汽轮发电机的直径较小，长度较长．汽轮发电机均为卧式结构，图6—2表示一台汽轮发电机的外形图。汽
一、设计任务的依据 《电机设计》的课程设计是电气工程及其自动化专业电机电器及其控制方向（本科）、电机制造（专科）专业的一个重要实践性教学环节，通过电机设计的学习及课程设计的训练，为今后从事电机设计工作、维护的人才打下良好的基础。电机设计课程设计的目的：一是让学生在学完该课程后，对电机设计工作过程有一个全面的、系统的了解。另一个是在设计过程培养学生分析问题、解决问题的能力，培养学生查阅表格、资料的能力，训练学生的绘图阅图能力，为今后从事电机设计技术工作打下坚实的基础。 根据用户对产品提出的技术要求及使用特点，结合设计和制造的可能性而编制。 1设计的指导思想 设计一般用途的全封闭自扇冷、笼型三相异步电动机，应具有高效节能、起动转矩大、性能好、噪声低、振动小、可靠性高，功率等级和安装尺寸符合IEC标准及使用维护方便等优点。 2产品的用途 环境条件：海拔不超过1000米，环境空气温度随季节而变化，但不超过400C。 适用于不含易燃、易爆或腐蚀性气体的一般场所和无特殊要求的机械上。 3.额定数据 型号Y100L1 额定容量 1.5KW 额定电压220V 额定电流 5.03A 额定转速1430r/m 4.主要性能指标 效率0.81 功率因数0.82 起动电流倍数7 起动转矩倍数 2 最大转矩倍数 2.3 4.工作方式连续(SI)制 5．结构与安装尺寸 外壳防护等级IP44 安装结构B3 绝缘等级B级外型L1*b/h 转子结构铸铝热套安装A*B/ 6.主要标准 （1）Y系列三相电动机产品目录
（2）Y系列三相异步电动机技术条件 二、设计内容： 1.在查阅有关资料的基础上，确定电机主要尺寸、槽配合，定、转子槽形及槽形尺寸。 2.确定定、转子绕组方案。 3.完成电机电磁设计计算方案。 4.用计算机（手画也可以）画出定、转子冲片图，电机结构图。 三、课程设计的基本要求 1．求每位同学独立完成一种型号规格电机的全部电磁方案计算过程，并根据所算结果绘出定、转子冲片图、电机总装图。 2．要求计算准确，绘出图形正确、整洁。 3．要求学生在设计过程中能正确查阅有关资料、图表及公式。 四、指导书、参考资料 指导书：《电机设计》陈世坤主编，机械工业出版社，2002年出版 参考资料：Y系列三相异步电动机技术设计 小型三相异步电动机技术手册 五、说明书格式 1．课程设计封面； 2．课程设计任务书； 3．说明书目录 4．前言 5．三相感应电动机电磁设计特点及设计思想（重点写）。 6．三相感应电动机定、转子绕组方案。 7．电磁设计设计单。 8．定、转子冲片图。 9．总结与体会 10．参考资料。
Y、YKS、YKK系列大型三相异步电动机 （机座号H710~1000） 0EE.138.135 佳木斯电机股份有限公司 二○○三年五月
1 概述 Y 、YKS 、YKK 系列大型三相异步电动机是我公司消化吸收了国内外的先进电机技术，按照国际标准、国家标准和行业标准开发的系列产品，是大型交流电机更新换代的新系列产品。 本系列电动机运用了计算机优化设计，采用了新材料、新工艺、具有效率高、噪声低、振动小、重量轻、可靠性高，安装维修方便等特点。 本系列电动机有6kV 、10kV 两种额定电压。 本系列电动机的外壳防护等级有IP23、IP44两种，也可按用户的要求制成管道通风式IP44，如用户需要其他防护等级如：IP54、IP24等，亦可协商制造。 本系列电动机的安装型式为IMB3。可用于驱动各种轻载起动的机械设备，如作为压缩机、通风机、水泵、破碎机等机械的原动机。 Y 系列为基本系列电动机，YKS 、YKK 系列是根据电动机的冷却方式和防护等级不同而派生的系列产品，Y 、YKS 、YKK 系列产品特征（见表1）。 表1 系列 型 式 冷却方式 防护等级 冷 却 结 构 开启式 IC01 IP23 带通风顶罩和不带顶罩在机 座侧板开窗口两种形式 Y 管道通风式 IC11、IC21、 IC31 IP44 管道通风 YKS 空/水冷却 封闭式 IC81W IP44 机座顶部带空/水冷却器 YKK 空/空冷却 封闭式 IC611 或IC616 IP44 机座顶部带空/空冷却器 2 结构特点 Y 系列电动机为基本系列，防护等级IP23，只要在机座顶部换装不同的顶罩（冷却器或防护罩）即可派生出各种不同防护等级及冷却方式的电动机，机座由钢板焊接而成，采用国际上流行的箱式结构。 定子采用F 级绝缘和外装压结构，整个定子经真空压力浸F 级无溶剂漆（VPI ）处理，具有良好的电气性能和防潮能力。 转子采用铜条结构，经可靠工艺焊接，用特殊工艺嵌紧，并采取防止导条断条的可靠措施。 轴承采用国际上流行的端盖式球面滑动轴承，具有负荷能力强、检修及装配方便等优点，并有防止轴电流的措施。 电机主接线盒防护等级为IP54，一般置于电动机右侧（从轴伸端看去），也可按用户要求装于电动机左侧。当电动机功率为2000kW 及以上时，在电动机主接线盒另一侧还设有副接线盒，用于中性点接线，便于对电机进行保护控制。 电动机定子绕组、轴承均装有测温元件，供电机监控用。如果需要在内部增设停机加热器装置，在订货时提出，也可满足。 3 使用条件 3.1 海拔不超过1000m 。
现代运动控制系统作业
郝瑞超 2620170055 第一次作业 1，试简述感应电机的工作原理，公式推导证明旋转磁动势的产生 感应电机工作原理； 答；当电机定子三相绕组通入三相正弦对称电流，电流会产生一幅值恒定的旋转磁场，旋转磁场切割转子导体使转子回路产生感应电流，感应电流在磁场中受到安培力，从而使转子在安培力作用下开始旋转，随后定转子维持一
定的转差率，从而使转子因切割磁场产生的感应电流维持，进而使受到的安培力维持一定的电磁转矩，并与负载转矩平衡而使转速得以维持。 旋转磁动势的产生，设定子通入三相电流为 设定A 轴角度为 ，则定子产生磁势基波分量为 其中 , 为定子绕组匝数，从而合成磁势的基波分量为； 由上式可知，合成磁势最大值点 随时间变化，由三角函数的周期性知合成磁势为旋转磁动势，其旋转速度取决于输入三相电流频率。 2， 写出感应电机动态数学模型基本型的基本方程，并结合各方程说明模型的特点 当xy 轴为静止坐标系，且x 轴与A 轴重合，即 ，常称为 坐标系，感应电机基本方程从 坐标系中导出。其基本方程为； = +
对该模型而言，其相比三角坐标系下电机数学模型简单的多，阶次降低了，变量减少了，但其多变量，非线性，强耦合的性质没有改变，具体来说，三个基本方程涉及定转子，电压，电流，电阻，磁链矢量，加上电感，共有超过15个变量，可见其有复杂多变量特征，电压方程中存在微分算符说明该模型具有非线性，电压，磁链转矩方程中变量均相互依存，不能独立存在，说明模具具有强耦合性。 3，试论述如何从数学和磁场矢量合成的角度理解感应电机模型简化中坐标变换的合理性和目的 答；从数学角度，通过坐标变换，可以使磁链矩阵变得简单，各变量之间的耦合程度降低，进而使电压，磁链，转矩方程均得到简化；从磁场矢量合成角度，产生旋转磁场不一定需要三相绕组合成，两相绕组也可以，通过坐标变换可进一步揭示磁场产生机理，将交流电机磁链转矩产生用直流电机加以类比，从而更方便得出交流电机的实用控制方案。 4，分别叙述异步电机在两相静止坐标系，两相d-q旋转坐标系和两相M-T旋转坐标系上的数学模型的特点。 答；题中三个坐标系下数学模型的基本特点是比三相坐标系下变量少，阶次降低，且两个坐标之间不存在磁耦合，磁链方程和转矩方程形式均相同，不同点在于经坐标变换后其揭示的物理量间的关系不同；例如两相（M,T）坐标系下转子T轴磁势为0. 5，在静止坐标系中，定子电流ia，ib是否仍是交流，相位满足什么关系，