直流电动机作为机电执行元部件，内部有一个闭合的主磁路。主磁通在主磁路中流动，同时与第二个电路交链，其中一个电路是用以产生磁通的，称为激磁电路，另外一个是用来传递功率，称为功率回路或者电枢回路。现行的直流电动机都是旋转电枢式，也就是说激磁绕组及其所包围的铁芯组成的磁极为定子，带换向单元的电枢绕组和电枢铁芯结合构成直流电动机的转子。
１．转矩：电动机得以旋转的力矩，单位为 kg .m 或N. m；
２．转矩系数：电动机所产生转矩的比例系数，一般表示每安培电枢电流所能产生的转矩大小；
３．摩擦转矩：电刷、轴承、换向单元等因摩擦而引起的转矩损失；
４．启动转矩：电动机启动时所产生的旋转力矩；
５．转速：电动机旋转的速度，工程单位为 r/min，即转每分，在国际单位制中为 rad/s，即弧每秒；
６．电枢电阻：电枢内部的电阻，在有刷电动机里一般包括电刷与换向器之间的接触电阻，由于电阻中流过电流时会发热，因此总希望电枢电阻尽量小些；
７．电枢电感：因为电枢绕组是由金属线圈构成，必然存在电感，从改善电动机运行性能的角度来说，电枢电感越小越好。
８．电气时间常数：电枢电流从零开始达到稳定值的%时所经历的时间。测定电气时间常数时，电动机应处于堵转状态并施加阶跃性质的驱动电压。电气时间常数工程上常常利用电枢绕组的电阻Ｒａ和电感Ｌａ求出：
Ｔｅ＝Ｌａ/Ｒａ
９．机械时间常数：电动机从启动到转速达到空载转速的%时所经历的时间。测定机械时间常数时，电动机应处于空载运行状态并施加阶跃性质的阶跃电压。机械时间常数工程上常常利用电动机转子的转动惯量Ｊ和电枢电阻Ｒａ以及电动机反电动势系数Ｋｅ、转矩系数Ｋｔ求出：
Ｔｍ＝Ｊ* Ｒａ／Ｋｅ* Ｋｔ
１０．转动惯量：具有质量的物体维持其固有运动状态的一种性质。
１１．反电动势系数：电动机旋转时，电枢绕组内部切割磁力线所感应的电动势相对于转速的比例系数，也称为发电系数或感应电动势系数。
１２．功率密度：电动机每单位质量所能获得的输出功率值，功率密度越大，电动机的有效材料的利用率就越高。
直流电机技术参数 1.概述 1.1 环境条件 环境温度：－4.3℃～40℃ 相对湿度：＋40℃时不超过50%，＋20℃时不超过90% 海拔高度：小于1000m 污秽等级：4级 2 供货范围、电机技术参数及技术要求 1）直流电动机Z710-2B 1400KW 电枢电压：700V 励磁电压：310V 转速：650-1300r/min 他励 IP54 工作制：S1 SKF轴承 H级绝缘带空.水冷却器，带编码器。 2.1电机的励磁方式为他励，励磁电压310VDC，强励时不超过500V。 2.2 电机的安装结构形式均为1M1001，即卧式底脚安装单轴伸。 2.3测速编码器安装在非传动端，编码器型号为RHI90N-0HAK1R61N-1024。 2.4电机励磁绕组预埋PT100热电阻2只，电机换向和补偿绕组预埋PT100热电阻各2只，两端轴承预埋PT100热电阻各１只。电机制造厂家提供接线盒，并在接线盒内标出各自端子号，要求到货实物与设计图纸一致。 2.5 电机需安装PTC恒温空间加热器，恒温温度为60℃，电源电压为220VAC。电机制造厂家提供接线盒。 2.6电机工作方式：S1；电机绝缘等级：H级；电机防护等级：IP54。 2.7电机按照JB/T 9577-1999《Z系列中型直流电动机技术条件》中第二类（金属轧机用直流电动机，即Z系列B类电机）的要求考核。 2.8电机过载能力：(Z500-2B) 在过载115%时，长期运行； 在额定基速2In, 1min； 在最高转速1.6In, 15s。
2.9火花等级要求：基速下额定负荷1级，从基速到高速，从空载到额定负载的所有工况下，换向火花不大于411级；过载时的换向火花不大于2 11级（过载115%时火花不大于4 11）。电机能从空载直至短时过载的运行中不产生有害火花，且不在换向器和电刷表面造成永久性的损坏。 2.10电机在所有转速及负载下其电流变化率（di/dt ）允许达到额定电流的200%。2.11电机电磁参数需作加强设计，即电机机械特性要求硬,使电机的静差率≤3%。2.12电机振动限值满足GB10068《电机振动测定方法及限值》 电机噪声限满足GB10069《电机噪声测定方法及限值》 电机试验方法按GB1103《直流电机试验方法》 电机其他技术要求应GB755《旋转电机基本技术要求》 2.13电机轴承自润滑，方便用户日常运行维护。轴承品牌SKF 。 2.14电刷采用上海摩根碳制品有限公司的产品，硅钢片采用武钢或日本产冷轧硅钢板。 2.15电机冷却采用背包式空－水冷却器（ICW37A86）。 空水冷却器随电机成套供货。 空水冷却器进水温度≤33℃，进水水质为普通工业用水，即：净环水。 空水冷却器的风机电机电压380VAC ，并提供接线盒。 从电机传动端看，进出水口位于电机左侧。 空水冷却器上安装风温、风压、冷却水流量开关（TURCK FCS －GL1/2A2P-VRX/24VDC/A ）、漏水检测元件，用于监视风温度、风压、冷却水流量、漏水。乙方提出电源要求，并提供接线盒,并在接线盒内标出各自端子号，要求到货实物与设计图纸一致。 电机需安装 PTC 恒温空间加热器，恒温温度为60℃，电源电压为220VAC 。 2.16引出线方向：从电机传动端看，电机出线均在电机的右侧。 2.17电机运转方向：正常生产时，单方向运转；事故状态下可以反转。
一、概述 1.Z2系列小型直流电机为中华人民共和国机械工业部JB1104-68部颁标准所规定的标准系列小型直流电机。 2.Z2系列小型直流电机共分11个机座号，每个机座号有两种铁心长度，制造有直流电动机、直流发电机、直流调压发电机三种，适用于一般正常的工作环境。电动机作一般传动用，发电机作为一般直流电源用，调压发电机作蓄电池组充电用。 3.励磁方式：电动机为带有少量稳定绕组的并激或他激励磁。 发电机为复激或他激励磁（额定电压为230伏的发电机），调压发电机为并激励磁（不带串激绕组）。 电机的他激励磁电压制成有110伏或220伏二种。 电动机额定电压110伏的仅有他励电压110伏一种。 4.Z2系列电机根据使用要求可制成湿热地区使用的具有防潮、防霉、防盐雾性能的湿热带型（T H）直流电机。 5.型号含义：Z表示“直”流，2表示第二次全国定型设计，横线后数字表示机座号与铁心长短，例如Z2-11前一个1代表1号机座，后一个1代表短铁心，而Z2-112中11代表11号机座，2代表长铁心。 二、结构型式 1.直流发电机或直流调压发电机仅制造卧式，机座带底脚的一种。 2.直流电动机可制成下表所示的结构型式。 三、Z2系列电动机 1.电动机可用三角皮带、正齿轮或弹性联轴器进行传动，不使电机轴承受轴向推力。 2.电动机可在正转或逆转情况下正常工作。 四、Z2系列发电机及调压发电机 1.Z2系列发电机及调压发电机的旋转方向自换向器端看去为顺时针方向，根据使用要求亦可制成逆时针方向旋转的发电机或调压发电机。 2.Z2系列发电机及调压发电机根据订货要求可制成与Y系列三相异步电动机配套成的发电机组成套供应。 3.调压发电机的额定功率为平均电压（对110/160伏的为135伏，对220/320伏的为270伏）时的功率，当电压高于平均电压时其输出功率不大于额定功率，当电压低于平均电压时其输出电流不大于额定电流。 五、订货须知 订货时须注明电机的型号及具体规格（包括励磁方式、旋转方向、出线盒位置、是否双轴伸、结构型式等），例如Z2-62 13千瓦220伏1500转/分他激电动机，他励电压220伏，卧式机座带底脚，端盖有凸缘。 配套的异步电动机、变阻器等附件，电刷、刷握等备件的供应，或有特殊要求（如供湿热带地区使用）和须外文说明文件者应在订货合同中注明。
1、 Assigned power rating 。标称功率。或额定功率。只该电机系统设计设计 时的理想功率也是在推荐工作情况下的最大功率。 POWER RATING 为功率。 2、Nominal voltage 。额定电压 (或工作电压,推荐电压。由于一般电机可以工作在不同电压下, 但电压直接和转速有关, 其他参数也相应变化, 所以该电压只是一种建议电压。其他参数也是在这种推荐的电压下给出的。 NOMINAL 名义上的。 3、 No load speed。空转速,或空载转速。单位是 RPM 。 revolutions per minute 此处的 R 不是 RATE 速度的意思,是 REVOLUTION 旋转的意思。空载转速由于没有反向力矩,所以输出功率和堵转情况不一样,该参数只是提供一个电机在规定电压下最大转速的作用。一般外面给出的 6000转啊, 12000转啊,多指这个参数。 4、 Stall torque 堵转转矩。这个是很多要带负载的电机的重要参数。即在电机受反向外力使其停止转动时的力矩。如果电机堵转现象经常出现, 则会损坏电机,或烧坏驱动芯片。所以大家选电机时,这是除转速外要考虑的参数。堵转时间一长,电机温度上升的很快,这个值也会下降的很厉害。 5、 Speed / torque gradient 速度 /转矩斜率。这个参数在一般的电机介绍中很 少出现。如果将转速为 Y 轴,力矩为 X 轴,一般,电机先是有一个和 X 轴平行的线,随后有点像 E 的负指数形式那样下降。即转速和力矩的乘积,随力矩的上升而下降。电机制造商都推荐电机在那条和 X 轴平行的线范围内工作。在这个范围内,电机的电流不至于导致电机过热和烧机。 6、 No load current。空载电流 (或空转电流。前面说过,电流和转矩密切相关。空载电流肯定存在, 其和电压的乘积形成的能量, 主要分为势能和热能消耗。热能就是电机线圈的发热,越好的电机,在空载时,该值越小,而势能指克服摩擦力, 和转子自身惯性的能量还有转子自身的转动势能。而一般转速一定时, 转子的惯性能量增加几乎没有, 而这个势能主要还是克服摩擦力的问题, 而最终以热能形式耗散, 所以空载电流越小, 电机的性能越好, 特别是加上减速箱的电机,空载电流越小,说明减速箱做的越好,当然,减速比越大,同样的设计方式下,阻力越大。
交流电动机调速系统的分类 1.同步电动机调速系统 同步电动机只能依靠改变频率来进行调速，而根据频率控制方式的不同，可把同步电动机调速系统分为他控式和自控式两种类型。 如果用独立的变频装置作为同步电动机的变频电源进行调速，则称之为他控式同步电动机调速系统，大多用于类似永磁同步电动机的小容量场合。 采用频率闭环方式的同步电动机调速系统称为自控式同步电动机调速系统，它是用电动机轴上安装的位置检测器来控制变频装置触发脉冲，使同步电动机工作在自同步状态。自控式同步电动机调速系统又可细分为负载换向自控式同步电动机调速系统和交一交变频供电的自控式同步电动机调速系统。 负载换向自控式同步电动机调速系统叉称为x换向器电机，它的主电路采用交一直-交电流型变流器，利用同步电动机电流超前电压的特点，使逆变器的晶闸管工作在自然换向状态。这种系统又被称为LCI(Load Commutated Inve11er)，它的容量已达到数万千伏安，电压达万伏以上。 交一交变频同步电动机调速系统的逆变器由晶闸管组成，采用交一交循环变流结构和矢量控制技术，具有优良的动态性能，广泛地用于轧钢机主传动系统中。交一交变频同步电动机调速系统的容量很大，但调频范围只能限制在工频的三分之一左右。 2.异步电动机调速系统 在异步电动机中，从定子传入转子的电磁功率可以分成两部分：一部分是拖动负载的有效功率；另一部分是转差功率，与转差率成正比，它的去向是调速系统效率高低的标志。就转差功率的处理方式的不同，异步电动机调速系统可分成三大类。 (1)转差功率消耗型调速系统。这种调速系统全部转差功率都被消耗掉，用增加转差功率的消耗来换取转速的降低，因而效率也随之降低。降电压调速、电磁转差离合器调速及绕线异步电动机转子串电阻调速这三种方法都属于这一类。 (2)转差功率回馈型调速系统。这种调速系统的大部分转差功率通过变流装置回馈给电网或者加以利用，转速越低回馈的功率越多，但是增设的装置也要多消耗一部分功率。绕线异步电动机转子双馈调速即属于这一类。 (3)转差功率不变型调速系统。在这种调速系统中，转差功率仍旧消耗在转子里，但小论转速高低，转差功率基本不变。如变极对数调速、变频调速两种调速方法即属于这一类。 2.异步电动机转差回馈型调速系统 双馈调速足指将电能分别馈入异步电动机的定子绕组和转子绕组，通常将定子绕组接入工频电源，将转子绕组接到频率、幅值、相位和相序都可以调节的变频电源。如果改变转子绕组电源的频率、幅值、相位和相序，就可以调节异步电机的转矩、转速、转向及和定子侧的无功功率。这种双馈调速的异步电动机可以超同步或亚同步运行，不但可以工作在电动状态，而且可以工作在发电状态。 因为交一交变流器采用晶闸管自然换向方式，结构简单，可靠性高，而且交，交变流器能够直接进行能量转换，效率高，所以，在双馈调速方式中采用交．交变流器作为转子绕组的变频电源是比较合适的。 绕线式异步电动机串级调速系统是从定子侧馈入电能，从转子侧馈出电能的系统。从广义上说，它也是双馈调速系统的一种。 在双馈调速中，所用变频器的功率仅占电动机总功率的一小部分，可以大大降低变频器的容量，从而降低了调速系统的成本，此外，双馈电机还可以调节功率因数，由于具有这些优点，双馈电机特别适合应用于大功率的风机、水泵类负载的调速场合；双馈调速方式在风力、
一、旋转电机有哪些性能参数指标？ 1．异步电动机主要数据 1）、相数 2）、额定频率（Hz） 3）、额定功率kW 4）、额定电压V 5）、额定电流A 6）、绝缘等级 7）、额定转速（极数）r/min 8）、防护性能 9）、冷却式 2．异步电机主要技术指标 a)效率η：电动机输出机械功率与输入电功率之比，通常用百分比表示。 b)功率因数COSφ：电动机输入有效功率与视在功率之比。 c)堵转电流IA：电动机在额定电压、额定频率和转子堵住时从供电回路输入的 稳态电流有效值。 d)堵转转矩TK：电动机在额定电压、额定频率和转子堵住时所产生转矩的 最小测得值。 e)最大转矩TMAX：电动机在额定电压、额定频率和运行温度下，转速不 发生突降时所产生的最大转矩。 f)噪声：电动机在空载稳态运行时A计权声功率级dB（A）最大值。 g)振动：电动机在空载稳态运行时振动速度有效值（mm/s）。
3．电动机主要性能中分为：一是起动性能；二是运行性能： 起动性能有：起动转矩、起动电流。一般起动转矩越大越好，而起动时的电流越小越好，在实际常以起动转矩倍数（起动转矩与额定转矩之比Tst/Tn）和起动电流倍数（起动电流与额定电流之比Ist/In）进行考核。电机在静止状态时，一定电流值时所能提供的转矩与额定转矩的比值，表征电机的起动性能。 运行性能有： 效率、功率因数、绕组温升（绝缘等级）、最大转矩倍数Tmax/Tn、振动、噪声等。 效率、功率因数、最大转矩倍数越大越好，而绕组温升、振动和噪声则是越小越好。 起动转矩、起动电流、效率、功率因数和绕组温升合称电机的五大性能指标。 二、电动机计算常用的公式 1、电动机定子磁极转速n=（60×频率f）÷极对数p 2、电动机额定功率P=1.732×线电压U×电流I×效率η功率因数COSΦ 3、电动机额定力矩T=9550×额定功率P÷额定转速n 三、防护型式IPXX （GB/T 4208 外壳防护分级（IP代码）） 防护标志由字母IP和两个表示防护等级的表征数字组成。第一位数字表示：防止人体触及或接近壳带电部分和触及壳转动部件（光滑的旋转轴和类似部件除外），以及防止固体异物进入电机（表示防尘等级）。第二位数字表示：防止由于电机进水而引起的有害影响（表示防水等级）。 对特殊应用和适用于规定气候条件的电机，其外壳防护等级的表示法由表征字母、两位表征数字和补充字母三部分组成。 IP 4 4 □ 补充字母 第二位表征数字 第一位表征数字 表征字母 1、第一位表征数字表示外壳对人和壳部件提供的防护等级。
一、概述 系列小型直流电机为中华人民共和国机械工业部JB1104-68部颁标准所规定的标准系列小型直流电机。 系列小型直流电机共分11个机座号，每个机座号有两种铁心长度，制造有直流电动机、直流发电机、直流调压发电机三种，适用于一般正常的工作环境。电动机作一般传动用，发电机作为一般直流电源用，调压发电机作蓄电池组充电用。 3.励磁方式：电动机为带有少量稳定绕组的并激或他激励磁。 发电机为复激或他激励磁（额定电压为230伏的发电机），调压发电机为并激励磁（不带串激绕组）。 电机的他激励磁电压制成有110伏或220伏二种。 电动机额定电压110伏的仅有他励电压110伏一种。 系列电机根据使用要求可制成湿热地区使用的具有防潮、防霉、防盐雾性能的湿热带型（TH）直流电机。 5.型号含义：Z表示“直”流，2表示第二次全国定型设计，横线后数字表示机座号与铁心长短，例如Z2-11前一个1代表1号机座，后一个1代表短铁心，而Z2-112中11代表11号机座，2代表长铁心。 二、结构型式 1.直流发电机或直流调压发电机仅制造卧式，机座带底脚的一种。 2.直流电动机可制成下表所示的结构型式。 三、Z2系列电动机
1.电动机可用三角皮带、正齿轮或弹性联轴器进行传动，不使电机轴承受轴向推力。 2.电动机可在正转或逆转情况下正常工作。 四、Z2系列发电机及调压发电机 系列发电机及调压发电机的旋转方向自换向器端看去为顺时针方向，根据使用要求亦可制成逆时针方向旋转的发电机或调压发电机。 系列发电机及调压发电机根据订货要求可制成与Y系列三相异步电动机配套成的发电机组成套供应。 3.调压发电机的额定功率为平均电压（对110/160伏的为135伏，对220/320伏的为270伏）时的功率，当电压高于平均电压时其输出功率不大于额定功率，当电压低于平均电压时其输出电流不大于额定电流。 五、订货须知 订货时须注明电机的型号及具体规格（包括励磁方式、旋转方向、出线盒位置、是否双轴伸、结构型式等），例如Z2-62 13千瓦220伏1500转/分他激电动机，他励电压220伏，卧式机座带底脚，端盖有凸缘。 配套的异步电动机、变阻器等附件，电刷、刷握等备件的供应，或有特殊要求（如供湿热带地区使用）和须外文说明文件者应在订货合同中注明。
机电传动与控制课程综合训练三 一、综合训练项目任务书 综合训练项目：交流电机变频调速系统 目的和要求：加强对交流变频调速系统及变频器的理解；应用交流变频调速系统及变频器解决交流电机变频调速问题。提高分析和解决实际工程问题的能力。促成“富于探索精神，具有较强的自学能力、开拓创新意识和敏锐的观察事物以及分析处理事物的能力”的目标实现。 成果形式：交流电机变频调速系统设计说明书。 相关参数：参看《机电传动控制》（第五版），冯清秀等编著，华中科技大学出版社，P291~316。 一、综合训练项目设计内容 1.变频调速系统 1.1 三相交流异步电动机的结构和工作原理 三相交流异步电动机是把电能转换成机械能的设备。一般电动机主要由两部分组成：固定部分称为定子，旋转部分称为转子。三相交流异步电动机的工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律和电磁力定律等基础上的。当磁极沿顺时针方向旋转，磁极的磁力线切割转子导条，导条中就感应出电动势。电动势的方向由右手定则来确定。因为运动是相对的，假如磁极不动，转子导条沿逆时针方向旋转，则导条中同样也能感应出电动势来。在电动势的作用下，闭合的导条中就产生电流。该电流与旋转磁极的磁场相互作用，而使转子导条受到电磁力，电磁力的方向可用左手定则确定。由电磁力进而产生电磁转矩，转子就转动起来。 1.2 变频调速原理 变频器可以分为四个部分，如图1.1所示。 通用变频器由主电路和控制回路组成。给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，称为主电路。主电路包括整流器、中间直流环节（又称平波回路）、逆变器。
图1.1 变频器简化结构图 ⑴整流器。它的作用是把工频电源变换成直流电源。 ⑵平波回路（中间直流环节）。由于逆变器的负载为异步电动机，属于感性负载。无论电动机处于电动状态还是发电状态，起始功率因数总不会等于1。因此，在中间直流环节和电动机之间总会有无功功率的交换，这种无功能量要靠中间直流环节的储能元件—电容器或电感器来缓冲，所以中间直流环节实际上是中间储能环节。 ⑶逆变器。与整流器的作用相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率。逆变器的结构形式是利用6个半导体开关器件组成的三相桥式逆变器电路。通过有规律的控制逆变器中主开关的导通和断开，可以得到任意频率的三相交流输出波形。 ⑷控制回路。控制回路常由运算电路，检测电路，控制信号的输入、输出电路，驱动电路和制动电路等构成。其主要任务是完成对逆变器的开关控制，对整流器的电压控制，以及完成各种保护功能。控制方式有模拟控制或数字控制。 2.系统的控制模型 本系统的结构如图1.2所示。
ZYT直流永磁电机 概述 ZYT直流永磁电机采用铁氧体永磁磁铁作为激磁，系封闭自冷式。作为小功 率直流马达可以用在各种驱动装置中做驱动元件。 产品说明 (1)产品特点：直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑；直流电动机 过载能力较强，热动和制动转矩较大；由于存在换向器，其制造复杂，价格较高。 (2)使用条件：海拔w 4000m环境温度：-25 C —+40C ;相对湿度w 90%(+25C时)；允许温升，不超过75K。 型号说明 90ZYT08/H1 1.90位置表示机座号。用55、70、90、110和130表示。其相应机座号外径为 55mm 70mm 90mm 110mn和130mm 2. ZYT表示直流永磁马达。 3.08位置表示铁芯长度。其中01-49为短铁芯，51-99为长铁芯和101-149为超长铁芯。 4.H1位置为派生结构。其代号用H1、H2 H3??…。 安装形式 1. A1表示单轴伸底脚安装，AA1表示双轴伸底脚安装。 2. A3表示单轴伸法兰安装，AA3表示双轴伸法兰安装。 3. A5表示单轴伸机壳外圆安装，AA5表示双轴伸机壳外圆安装。 使用条件 1. 海拔不超过4000米。 2. 环境温度：-25度到40度。 3. 相对温度：小于等于95度。 4. 在海拔不超过1000米时，不超过75K. 技术参数 以下数值为参考使用，在实际生产时可以根据客户要求调整。 1. 型号55ZYZT01-55ZYZ10转矩55.7-63.7(毫牛米),速度3000-6000(r/min), 功率20-35(W),电压24-110(V)，电流1.5-3.2 (A)和允许逆转速度差
第八章 交流调速原理及运用 8.1概述 8.1.1交流调速技术的发展 一、发展过程 19世纪相继诞生了直流电动机和交流电动机，由于直流电动机转矩容易控制，因此 它作为调速电动机的代表在20世纪的大部分年代广泛地应用于工业生产中。直流调速系 统具有起、制动性能好、调速范围广、静差小及稳定性能好等优点，晶闸管整流装置的应 用更使直流调速在自动调速系统中占主导地位，相比交流电动机则只能应用于不变速的或 要求调递性能不高的传动系统中。 虽然直流调速系统的理论和实践应用比较成熟．但由于电动机的单机容量、最高耐电 压、最高转速及过载能力等主要技术指标受机械换向的制约，限制了直流调速系统的发展，使得人们长期以来寻找用交流电动机替代直流电动机调速的方案，研究没有换向器的交流调速系统。交流电动机的主要优点是：没有电刷和换向器，结构简单，运行可靠，使用寿命长，维护方便，且价格比相同容量的直流电动机低。早在20世纪30年代就有人提出用交流调速代替直流调速的有关理论，到60年代，随着电力电子技术的发展，交流调速得以迅速发展。1971年伯拉斯切克(F.Rlaschke)提出了交流电动机矢量控制原理，使交流转动技术从理论上解决丁获得与直流传动相似的静、动态特性问题。矢量变换控制技术（或称磁场定向控制技术）是一种模拟直流电动机的控制。众所周知，调速的关键问题在于转矩的控制，直流电动机的转矩表达式为a T I C T φ=，其中T C 是转矩常数．磁通φ和电枢电流a I 是两个可以单独控制的独立变量，它们之间互成90o正交关系，在电路上互不影响，可以分别进行调节。 而交流异步电动机的转矩表达式为22'cos ?φI C T m T =，其中'T C 是异步电动机转矩系数气隙，有效磁通m φ与转子电流2I 之间是既不成直角关系又不相互独立的两个变量，转子电流2I 不仅与m φ有关，且还与转差率s （或转速n ）有关（因为2 22r sx arctg =?），这也是交流电动机转矩难以控制的原因所在。为了获得与直流电动机相似的控制性能，矢量控制理论提出了坐标变换，即把交流电动机的定子电流1I 分解成磁场定向坐标的磁场电流分量M I 1和与之相垂直的坐标转矩电流分量T I 1，把固定坐标系变换为旋转坐标系解耦后，交流量的控制即变为直流量的控制，就与直流电动机相同了。 矢量控制理论的提出只解决了交流传动控制理论上的问题，而要实现矢量控制技术，则需要复杂的模拟电子电路，其设计、制造和调试均很麻烦，直到有了全控型大功率快速电力电子器件和微机控制之后，可以用软件来实现矢量控制的算法，才使硬件电路规范化，从而降低了成本，提高了控制系统的可靠性。由此可见，电力电子技术和微机控制技术的发展给交流调速系统的发展奠定了物质基础，它们的迅速进步是推动交流调速系统不断更新的动力。
直流电机参数
一、概述 1.Z2系列小型直流电机为中华人民共和国机械工业部JB1104-68部颁标准所规定的标准系列小型直流电机。 2.Z2系列小型直流电机共分11个机座号，每个机座号有两种铁心长度，制造有直流电动机、直流发电机、直流调压发电机三种，适用于一般正常的工作环境。电动机作一般传动用，发电机作为一般直流电源用，调压发电机作蓄电池组充电用。 3.励磁方式：电动机为带有少量稳定绕组的并激或他激励磁。 发电机为复激或他激励磁（额定电压为230伏的发电机），调压发电机为并激励磁（不带串激绕组）。 电机的他激励磁电压制成有110伏或220伏二种。 电动机额定电压110伏的仅有他励电压110伏一种。 4.Z2系列电机根据使用要求可制成湿热地区使用的具有防潮、防霉、防盐雾性能的湿热带型（TH）直流电机。 5.型号含义：Z表示“直”流，2表示第二次全国定型设计，横线后数字表示机座号与铁心长短，例如Z2-11前一个1代表1号机座，后一个1代表短铁心，而Z2-112中11代表11号机座，2代表长铁心。 二、结构型式 1.直流发电机或直流调压发电机仅制造卧式，机座带底脚的一种。 2.直流电动机可制成下表所示的结构型式。 三、Z2系列电动机 1.电动机可用三角皮带、正齿轮或弹性联轴器进行传动，不使电机轴承受轴向推力。 2.电动机可在正转或逆转情况下正常工作。 四、Z2系列发电机及调压发电机 1.Z2系列发电机及调压发电机的旋转方向自换向器端看去为顺时针方向，根据使用要求亦可制成逆时针方向旋转的发电机或调压发电机。 2.Z2系列发电机及调压发电机根据订货要求可制成与Y系列三相异步电动机配套成的发电机组成套供应。 3.调压发电机的额定功率为平均电压（对110/160伏的为135伏，对220/320伏的为270伏）时的功率，当电压高于平均电压时其输出功率不大于额定功率，当电压低于平均电压时其输出电流不大于额定电流。 五、订货须知 订货时须注明电机的型号及具体规格（包括励磁方式、旋转方向、出线盒位置、是否双轴伸、结构型式等），例如Z2-62 13千瓦220伏1500转/分他激电动机，他励电压220伏，卧式机座带底脚，端盖有凸缘。 配套的异步电动机、变阻器等附件，电刷、刷握等备件的供应，或有特殊要求（如供湿热带地
直流永磁电机基本知识 一.直流电机的工作原理 1.直流电机的工作原理 这是分析直流电机的物理模型图。 其中，固定部分有磁铁，这里称作主磁极；固定部分还有电刷。转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组。(其中2个小圆圈是为了方便表示该位置上的导体电势或电流的方向而设置的) 上图表示一台最简单的两极直流电机模型，它的固定部分（定子）上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在旋转部分（转子）上装设电枢铁心。定子与转子之间有一气隙。在电枢铁心上放置了由A和X两根导体连成的电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。
直流电机的原理图 对上上图所示的直流电机，如果去掉原动机，并给两个电刷加上直流电源，如上图（a）所示，则有直流电流从电刷A 流入，经过线圈，从电刷B 流出，根据电磁力定律，载流导体和收到电磁力的作用，其方向可由左手定则判定，两段导体受到的力形成了一个转矩，使得转子逆时针转动。如果转子转到如上图（b）所示的位置，电刷A 和换向片2接触，电刷B 和换向片1接触，直流电流从电刷A 流入，在线圈中的流动方向是，从电刷B 流出。 此时载流导体和受到电磁力的作用方向同样可由左手定则判定，它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。这就是直流电机的工作原理。外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈中流过的电流是交流的，其产生的转矩的方向却是不变的。 实用中的直流电机转子上的绕组也不是由一个线圈构成，同样是由多个线圈连接而成，以减少电动机电磁转矩的波动，绕组形式同发电机。 将直流电机的工作原理归结如下
第8章三相异步电动机的工作特性和参数测定 原理简述 一、基本方程式和等效电路 异步电机定子绕组所产生的旋转磁场，以转差速度切割转子导体，在转子导体中感应电势，产生电流，转子导体中的电流与定子旋转磁场相互作用而产生电磁转矩，使转子旋转。当转子的 转速与定子旋转磁场的转速相等时，定、转子之间没有相对切割，转子中就没有电流，也就不能产生转矩。因此转子的转速一定要异于磁场的转速，故称异步电机。由于异步而产生的转 矩称为异步转矩。当时，为电动机运行；时为发电机运行；当即转子逆着磁场方向旋转时，它是制动运行。异步电机绝大多数都是作为电动机运行。其转矩和转速（转差率）曲线，如图8-1所示。 由《电机学》中可知，将转子边的量经过频率折算和绕组折算，可得到异步电机的基本方程式为： 式中转差率是异步电机的重要运行参数，为折算到定子一边的转子参数，也就是从定子上测得转子方面的数值。
由方程式可以画出相应的等效电路，如图8-2所示。 当异步电动机空载时，，。附加电阻。图8-2中转子回路相当 开路；当异步电动机堵转时，，，附加电阻，图8-2转子回路相当短路，这就和变压器完全相同。因此异步电机也可以通过空载实验和堵转（短路）实验来求出异步电机的等效电路中的各参数。 二、空载实验 由空载实验可以求得励磁参数，以及铁耗和机械损耗。实验是在转子轴上 不带任何机械负载，转速，电源频率的情况下进行的。用调压器改变试验电压 大小，使定子端电压从逐步下降到左右，每次记录电动机的端电压、 空载电流和空载功率，即可得到异步电动机的空载特性，如图8-3所示。 图 8-3 空载特性图 8-4 铁耗和机械耗分离 空载时，电动机的输入功率全部消耗在定子铜耗、铁耗和转子的机械损耗上。所以从空载功 率中减去定子铜耗，即得铁耗和机械耗之和，即 式中为定子绕组每相电阻值，可直接用双臂电桥测得。 机械损耗仅与转速有关而与端电压无关，因此在转速变化不大时，可以认为是常数。
直流电机参数[新版] 直流电机参数 直流电动机作为机电执行元部件，内部有一个闭合的主磁路。主磁通在主磁路中流动，同时与第二个电路交链，其中一个电路是用以产生磁通的，称为激磁电路，另外一个是用来传递功率，称为功率回路或者电枢回路。现行的直流电动机都是旋转电枢式，也就是说激磁绕组及其所包围的铁芯组成的磁极为定子，带换向单元的电枢绕组和电枢铁芯结合构成直流电动机的转子。 ,(转矩:电动机得以旋转的力矩，单位为 kg .m 或N. m; ,(转矩系数:电动机所产生转矩的比例系数，一般表示每安培电枢电流所能产生的转矩大小; ,(摩擦转矩:电刷、轴承、换向单元等因摩擦而引起的转矩损失; ,(启动转矩:电动机启动时所产生的旋转力矩; ,(转速:电动机旋转的速度，工程单位为 r/min，即转每分，在国际单位制中为 rad/s，即弧每秒; ,(电枢电阻:电枢内部的电阻，在有刷电动机里一般包括电刷与换向器之间的接触电阻，由于电阻中流过电流时会发热，因此总希望电枢电阻尽量小些; ,(电枢电感:因为电枢绕组是由金属线圈构成，必然存在电感，从改善电动机运行性能的角度来说，电枢电感越小越好。 ,(电气时间常数:电枢电流从零开始达到稳定值的63.2%时所经历的时间。测定电气时间常数时，电动机应处于堵转状态并施加阶跃性质的驱动电压。电气时间常数工程上常常利用电枢绕组的电阻,,和电感,,求出: ,,,,,/,, ,(机械时间常数:电动机从启动到转速达到空载转速的63.2%时所经历的时间。测定机械时间常数时，电动机应处于空载运行状态并施加阶跃性质的阶跃电压。机械时间常数工程上常常利用电动机转子的转动惯量,和电枢电阻,,以及电动机反电动势系数,,、转矩系数,,求出:
直流电动机作为机电执行元部件，内部有一个闭合的主磁路。主磁通在主磁路中流动，同时与第二个电路交链，其中一个电路是用以产生磁通的，称为激磁电路，另外一个是用来传递功率，称为功率回路或者电枢回路。现行的直流电动机都是旋转电枢式，也就是说激磁绕组及其所包围的铁芯组成的磁极为定子，带换向单元的电枢绕组和电枢铁芯结合构成直流电动机的转子。 １．转矩：电动机得以旋转的力矩，单位为kg .m 或N. m； ２．转矩系数：电动机所产生转矩的比例系数，一般表示每安培电枢电流所能产生的转矩大小； ３．摩擦转矩：电刷、轴承、换向单元等因摩擦而引起的转矩损失； ４．启动转矩：电动机启动时所产生的旋转力矩； ５．转速：电动机旋转的速度，工程单位为r/min，即转每分，在国际单位制中为rad/s，即弧每秒； ６．电枢电阻：电枢内部的电阻，在有刷电动机里一般包括电刷与换向器之间的接触电阻，由于电阻中流过电流时会发热，因此总希望电枢电阻尽量小些； ７．电枢电感：因为电枢绕组是由金属线圈构成，必然存在电感，从改善电动机运行性能的角度来说，电枢电感越小越好。 ８．电气时间常数：电枢电流从零开始达到稳定值的63.2%时所经历的时间。测定电气时间常数时，电动机应处于堵转状态并施加阶跃性质的驱动电压。电气时间常数工程上常常利用电枢绕组的电阻Ｒａ和电感Ｌａ求出： Ｔｅ＝Ｌａ/Ｒａ ９．机械时间常数：电动机从启动到转速达到空载转速的63.2%时所经历的时间。测定机械时间常数时，电动机应处于空载运行状态并施加阶跃性质的阶跃电压。机械时间常数工程上常常利用电动机转子的转动惯量Ｊ和电枢电阻Ｒａ以及电动机反电动势系数Ｋｅ、转矩系数Ｋｔ求出： Ｔｍ＝Ｊ* Ｒａ／Ｋｅ* Ｋｔ １０．转动惯量：具有质量的物体维持其固有运动状态的一种性质。 １１．反电动势系数：电动机旋转时，电枢绕组内部切割磁力线所感应的电动势相对于转速的比例系数，也称为发电系数或感应电动势系数。 １２．功率密度：电动机每单位质量所能获得的输出功率值，功率密度越大，电动机的有效材料的利用率就越高。
直流电机主要参数： 1.转矩： 电动机得以旋转的力矩，单位为kg .m 或N. m。 2.转矩系数： 电动机所产生转矩的比例系数，一般表示每安培电枢电流所能产生的转矩大小。 3.摩擦转矩： 电刷、轴承、换向单元等因摩擦而引起的转矩损失。 4.启动转矩： 电动机启动时所产生的旋转力矩。 5.转速： 电动机旋转的速度，单位为r/min，国际单位制中为rad/s； 6.电枢电阻： 电枢内部的电阻，在有刷电动机里一般包括电刷与换向器之间的接触电阻，由于电阻中流过电流时会发热，因此总希望电枢电阻尽量小些； 7.电枢电感： 电枢绕组是由金属线圈构成，必然存在电感。从改善电动机运行性能的角度来说，电枢电感越小越好； 8.电气时间常数： 电枢电流从零开始达到稳定值的63.2%时所经历的时间。测定电气时间常数时，电动机应处于堵转状态并施加阶跃性质的驱动电压。电气时间常数工程上计算公式： 备注： ：电枢绕组的电阻； ：电枢绕组的电感； 9.机械时间常数： 电动机从启动到转速达到空载转速的63.2%时所经历的时间。测定机械时间常数时，电动机应处于空载运行状态并施加阶跃性质的阶跃电压。机械时间常数工程上常常利用电动机转子的转动惯量Ｊ和电枢电阻Ｒａ以及电动机反电动势系数Ｋｅ、转矩系数Ｋｔ求出： 备注： ：电动机转子的转动惯量； ：电枢绕组的电阻； ：转矩系数； ：电动机反电动势系数； 10.转动惯量： 具有质量的物体维持其固有运动状态的一种性质。 11.反电动势系数： 电动机旋转时，电枢绕组内部切割磁力线所感应的电动势相对于转速的比例系数，也称为发电系数或感应电动势系数。
12.功率密度： 电动机每单位质量所能获得的输出功率值，功率密度越大，电动机的有效材料的利用率就越高。
概述 直流减速电机即小功率减速电机，主要的作用是用来降低输出转速，提升扭矩、力矩、载荷能力，降低惯性的传动连接设备；小型直流减速电机也称为微型齿轮减速电机，主要构成有直流电机、齿轮减速器（齿轮箱）组合而成，为了减少损耗，通常减速机厂家提供设计、制造、集成组装服务；广泛应用于汽车传动、精密传动、机械设备、智能家居等领域。 型号 直流减速电机型号、参数、直径在38mm以下，速比在2-2000之间，功率在50w以下，齿轮材质分为塑胶、金属齿轮。 性能 1、小型减速电机结合技术要求制造，具有科技含量。 2、节省空间，可靠耐用，承受过载能力高，小型12V直流减速电机可按要求来定制参数。 3、能耗低，性能优越，减速机效率高达95%以上。 4、振动小，噪音低，节能高，选用优质段钢材料，钢性铸铁箱体，齿轮表面经过高频热处理。 5、经过精密加工，确保定位精度，这一切构成了齿轮传动总成的齿轮减速电机配置了各类电机，形成了机电一体化，完全保证了产品使用质量特征。 6、产品采用了系列化、模块化的设计思想，有广泛的适应性，本系列产品有极其多的电机组合、安装位置和结构方案，可按实际需要选择任意转速和各种结构形式。 用途 小型直流减速机广泛应用于汽车传动、智能家居、精密医疗器械（设备）、电子产品、工业自动化、机器人领域等领域。 12V小型直流减速电机典型应用：自动机械传动、医疗器械、广告旋转传动、自动取款机等。通常按照实际应用需求来定制参数、性能。 主要产品有： 1、全系列精密行星齿轮箱减速电机，直径3.4mm-38mm，功率：0.01-40W，输出转速5-2000rpm，减速比5-1500，输出扭矩1gf.cm到50Kgf.cm；
电动自行车用永磁无刷直流电机选型及结构参数设计 1．油泥模型电机参数分析 油泥模型的电机设计为38齿牙盘，其转子内径为111mm，电机铁心长度为14mm。其参数见表1。 表1 方案1电机参数表 当给电机加上48V电压时，其输出特性如图1所示，此时电机最高效率的工作点较高，为650 r/min，而电动自行车额定工作转速仅为180 r/min。所以理论上应增加匝数或降低电压，直接增加匝数受到了槽满率的限制，降低线径再增加匝数又受到了定子电流密度的限制。所以实际工作时只能通过降低电压来。降低定子电流。当电压降低到18V使得定子电流为9.5A时，其输出功率仅为120W，效率为70%，不能满足要求。 图1 油泥模型电机输出特性 2.电机初始方案选择 电机槽数和极数有多种匹配参数可以选用，设计组利用计算机软件对槽数和极数分别为
36/24、36/40、42/46的电机进行了参数仿真，并对结果进行了分析。结论表明，极数为24的电机极数太少，导致磁钢较宽(17mm)，加工困难。另外，由于24极数的电机额定工作速度太高，其低速时效率较低，因此不适合采用。 2.1推荐方案定子、转子参数的确定 推荐方案的定子槽、转子极数分别为36/40，定子绕组为0.69漆包线3股33匝，如表2所示。 表2推荐方案电机参数表 本方案最高效率转速440r/min，最高效率87%，电机输出特性如图3所示。图为铁心长20mm的输出特性。由图中可以看出，相比较铁芯25mm电机结构，最高效率时的转速370 r/min提升到到450 r/min，电机从30 r/min～460 r/min都可以输出200W以上的功率。 图3推荐方案电机输出特性 电机定子采用双层绕组，电机齿槽匹配和部分嵌线图如图4和图5所示。
交流变频调速基本原理 一．异步电动机概述 1．异步电动机旋转原理 异步电动机的电磁转矩是由定子主磁通和转子电流相互作用产生的。 ⑴磁场以n0转速顺时针旋转，转子绕组切割磁力线，产生转子 电流 ⑵通电的转子绕组相对磁场运动，产生电磁力 ⑶电磁力使转子绕组以转速n旋转，方向与磁场旋转方向相同 2．旋转磁场的产生 旋转磁场实际上是三个交变磁场合成的结果。这三个交变磁场应满足： ⑴在空间位置上互差2π/3 rad电度角。这一点，由定子三相绕 组的布置来保证
⑵在时间上互差2π/3 rad相位角（或1/3周期）。这一点，由通 入的三相交变电流来保证 3．电动机转速 产生转子电流的必要条件是转子绕组切割定子磁场的磁力线。因此，转子的转速n必须低于定子磁场的转速n0，两者之差称为转差： Δn＝n0－n 转差与定子磁场转速（常称为同步转速）之比，称为转差率：s＝Δn / n0 同步转速n0由下式决定： n0＝60 f / p 式中，f为输入电流的频率，p为旋转磁场的极对数。 由此可得转子的转速 n＝60 f（1－s）/ p 二．异步电动机调速 由转速n＝60 f（1－s）/ p可知异步电动机调速有以下几方法： 1．改变磁极对数p （变极调速） 定子磁场的极对数取决于定子绕组的结构。所以，要改变p，必须将定子绕组制为可以换接成两种磁极对数的特殊形式。 通常一套绕组只能换接成两种磁极对数。 变极调速的主要优点是设备简单、操作方便、机械特性较硬、
效率高、既适用于恒转矩调速，又适用于恒功率调速；其缺点是有极调速，且极数有限，因而只适用于不需平滑调速的场合。2．改变转差率s （变转差率调速） 以改变转差率为目的调速方法有：定子调压调速、转子变电阻调速、电磁转差离合器调速、串极调速等。 ⑴定子调压调速 当负载转矩一定时，随着电机定子电压的降低，主磁通减少，转子感应电动势减少，转子电流减少，转子受到的电磁力减少，转差率s增大，转速减小，从而达到速度调节的目；同理，定子电压升高，转速增加。 调压调速的优点是调速平滑，采用闭环系统时，机械特性较硬，调速范围较宽，缺点是低速时，转差功率损耗较大，功率因素低，电流大，效率低。调压调速既非恒转矩调速，也非恒功率调速，比较适合于风机泵类特性的负载。 分体机上的室内风机就是利用定子电压调速的方法进行调速的，其调速电路如下图。 根据风机速度的反馈信号，控制晶闸管SCR导通的相角，从而控制风机定子的输入电压，以控制风机的风速。 前面讲在空间位置上互差2π/3 rad电度角的三相绕组通以在时间上互差2π/3 rad相位角（或1/3周期）三相交变电流可产生旋转磁场，同样，在空间位置上互差π/2 rad电度角的两相绕组通以在时间上互差π/2 rad相位角（或1/2周期）两相交变电
一、旋转电机有哪些性能参数指标？ 1。异步电动机主要数据 1）、相数 2）、额定频率(Hz) 3）、额定功率kW 4）、额定电压Ｖ 5）、额定电流A 6）、绝缘等级 7）、额定转速(极数)r／miｎ 8）、防护性能 9）、冷却方式 2.异步电机主要技术指标 a)效率η:电动机输出机械功率与输入电功率之比,通常用百分比表示。 b)功率因数ＣOSφ:电动机输入有效功率与视在功率之比。 c)堵转电流IA:电动机在额定电压、额定频率与转子堵住时从供电回路输入得 稳态电流有效值。 d)堵转转矩TＫ:电动机在额定电压、额定频率与转子堵住时所产生转矩得最小 测得值。 e)最大转矩ＴMＡX:电动机在额定电压、额定频率与运行温度下,转速不发生突 降时所产生得最大转矩、 f)噪声:电动机在空载稳态运行时A计权声功率级dB(A)最大值。 g)振动:电动机在空载稳态运行时振动速度有效值(mm/s)。
３.电动机主要性能中分为:一就是起动性能;二就是运行性能: 起动性能有:起动转矩、起动电流。一般起动转矩越大越好,而起动时得电流越小越好,在实际中通常以起动转矩倍数(起动转矩与额定转矩之比Tst/Tn)与起动电流倍数(起动电流与额定电流之比Iｓｔ／In)进行考核。电机在静止状态时,一定电流值时所能提供得转矩与额定转矩得比值,表征电机得起动性能。 运行性能有: 效率、功率因数、绕组温升(绝缘等级)、最大转矩倍数Tｍax/Tn、振动、噪声等。 效率、功率因数、最大转矩倍数越大越好,而绕组温升、振动与噪声则就是越小越好、 起动转矩、起动电流、效率、功率因数与绕组温升合称电机得五大性能指标。 二、电动机计算常用得公式 1、电动机定子磁极转速n=(60×频率ｆ)÷极对数p 2、电动机额定功率P＝1、732×线电压U×电流I×效率η功率因数COSΦ 3、电动机额定力矩T=9550×额定功率P÷额定转速n 三、防护型式IＰXＸ(ＧB/T 4２08 外壳防护分级(IP代码)) 防护标志由字母ＩP与两个表示防护等级得表征数字组成。第一位数字表示:防止人体触及或接近壳内带电部分与触及壳内转动部件(光滑得旋转轴与类似部件除外),以及防止固体异物进入电机(表示防尘等级)。第二位数字表示:防止由于电机进水而引起得有害影响(表示防水等级)。 对特殊应用与适用于规定气候条件得电机,其外壳防护等级得表示方法由表征字母、两位表征数字与补充字母三部分组成、 ＩP ４ 4 □ 补充字母 第二位表征数字 第一位表征数字 表征字母 1、第一位表征数字表示外壳对人与壳内部件提供得防护等级、