一、直流电机 A. 主要概念 1. 换向器、电刷、电枢接触压降2 U b 2. 极数和极对数 3. 主磁极、励磁绕组 4. 电枢、电枢铁心、电枢绕组 5. 额定值 6. 元件 7. 单叠、单波绕组 8. 第1节距、第2节距、合成节距、换向器节距 9. 并联支路对数a 10. 绕组展开图 11. 励磁与励磁方式 12. 空载磁场、主磁通、漏磁通、磁化曲线、每级磁通 13. 电枢磁场 14. （交轴、直轴）电枢反应及其性质、几何中性线、物理中性线、移刷 15. 反电势常数C E、转矩常数C T 16. 电磁功率P em 电枢铜耗p Cua 励磁铜耗p Cuf 电机铁耗p Fe 机械损耗p mec 附加损耗p ad 输出机械功率P2 可变损耗、不变损耗、空载损耗 17. 直流电动机（DM）的工作特性 18. 串励电动机的“飞速”或“飞车” 19. 电动机的机械特性、自然机械特性、人工机械特性、硬特性、软特性 20. 稳定性 21. DM的启动方法：直接启动、电枢回路串电阻启动、降压启动 22. DM的调速方法：电枢回路串电阻、调励磁、调端电压 23. DM的制动方法：能耗制动、反接制动、回馈制动 B. 主要公式： 发电机：P N＝U N I N(输出电功率) 电动机：P N＝U N I NηN(输出机械功率)
反电势： 60E a E E C n pN C a Φ== 电磁转矩： em a 2T a T T C I pN C a Φπ== 直流电动机（DM ）电势平衡方程：a a E a a U E I R C Φn I R =+=+ DM 的输入电功率P 1 ： 12 ()()a f a f a a a f a a a f em Cua Cuf P UI U I I UI UI E I R I UI EI I R UI P p p ==+=+=++=++=++ 12em Cua Cuf em Fe mec ad P P p p P P p p p =++=+++ DM 的转矩方程：20d d em T T T J t Ω --= DM 的效率：21112 100%100%(1)100%P P p p P P P p η-∑∑= ?=?=-?+∑ 他励DM 的转速调整率： 0N N 100%n n n n -?= ? DM 的机械特性：em 2T j a j a a ) (T Φ C C R R ΦC U Φ C R R I U n E E E +-= +-= . 并联DM 的理想空载转速n 0： 二、变压器 A. 主要概念 1. 单相、三相；变压器组、心式变压器；电力变压器、互感器；干式、油浸式变压器 2. 铁心柱、轭部 3. 额定容量、一次侧、二次侧 4. 高压绕组、低压绕组 5. 空载运行，主磁通Φ、漏磁通Φ1σ及其区别，主磁路、漏磁路 空载电流、主磁通、反电动势间的相位关系，铁耗角 6. Φ、i 、e 正方向的规定。 7. 变比、二次侧空载电压、二次侧额定电压 8. 励磁电抗X m 、励磁电阻R m 、一次侧漏电抗X 1σ、二次侧漏电抗X 2σ
电气控制技术项目教程——项目11 河北省科技工程学校 姚锦卫
学习目标 知识目标： 了解单相异步电动机的结构及原理。 掌握单相异步电动机正反转控制电路的组成和原理。 掌握单相异步电动机调速控制电路的组成和原理。 技能目标： 能正确安装单相电动机正反转控制电路。 能正确安装检修单相电动机调速控制电路。项目十一单相异步电动机控制电路
课程导入 单相异步电动机控制电路 单相异步电动机是利用单相交流电源供电的小容量交流电动机，由于它结构简单、成本低廉、运行可靠、移动安装方便，并可以直接在单相220V交流电源上使用，因此广泛应用于工业、农业、医疗、家用电器以及办公场所等。 a) b) c) d) 图11-1 几种常见的单相异步电动机 a)单相电阻起动电动机b) 单相电容起动电动机 c) 单相电容运转电动机d) 排气扇电动机
项目十一单相异步电动机控制电路 任务一单相异步电动机正反转控制电路 任务二单相异步电动机调速控制电路任务总览 知识拓展电动机基本知识总结 练习题
任务一单相异步电动机正反转控制电路 单相异步电动机按其定子结构和起动机构的不同，可分为电容式、分相式、罩极式等几种。本任务中以广泛应用于洗衣机的单相电容起动与运转电动机为例进行讲解。 一、单相电容起动与运转异步电动机 单相异步电动机有两个定子绕组，一个是工作绕组（主绕组），用以产生主磁场；另一个是辅助绕组（副绕组），用来与主绕组共同作用，产生合成的旋转磁场，使电动机得到起动转矩。这两个绕组在空间相差90°，起动绕组串联一个适当容量的电容器。如图11-2所示。
任务一单相异步电动机正反转控制电路 二、单相异步电动机的正反转控制 单相异步电动机的正反转控制多用于对电容式电动机的控制，特 别广泛地用于洗衣机电动机，因为这种电动机的主、副绕组可以交替 使用。 当开关S置于触头“1”时为正转，此时 是以绕组A为工作绕组，B为起动绕 组，起动绕组在整个时间都工作。 选择合适的电容，可使B电流超前 于A 90°。 当开关S置于触头“2”时，A做为起动 绕组，B做为工作绕组，A电流超 前于B 90°，电动机发生反转。 图11-2 单相电容式电动机正反转控制电路
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
第一章变压器 1.变压器基本工作原理，基本结构、主要额定值 变压器是利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能变换为另一种同频率且不同电压等级的交流电能的静止电气设备，它在电力系统，变电所以及工厂供配电中得到了广泛的应用，以满足电能的传输，分配和使用。变压器的原理是基于电磁感应定律，因此磁场是变压器的工作媒介 变压器基本结构组成： 猜测可能出填空题或选择题 三相变压器按照磁路可分为三相组式变压器和三相芯式变压器两类 变压器的型号和额定值 ~
考法：例如解释S9-1250/10的各项数值的含义 2.变压器空载和负载运行时的电磁状况；空载电流的组成、作用、性质。变压器一次侧接到额定频率和额定电压的交流电源上，其二次侧开路，这种运行状态称为变压器的空载运行。 变压器空载运行原理图 、 变压器一次绕组接交流电源，二次绕组接负载的运行方式， 称为变压器的负载运行方式。 变压器负载运行原理图 实际运行的电力变压器的磁路总是工作在饱和状态下。 通过磁化曲线推得的电流波形可以发现： 空载电流（即励磁电流）呈尖顶波，除了基波外， 还有较强的三次谐波和其他高次谐波。
21 21N N E E = ； 产生主磁通所需要的电流称为励磁电流，用m i 表示； 同理产生主磁通的磁动势称为励磁磁动势，用 m F 表示。 变压器铁芯上仅有一次绕组空载电流0i 所形成的磁动势0F ， 即空载电流0i 建立主磁通，所以空载电流0i 就是励磁电流m i ，即m 0i i = 同理，空载磁动势0F 就是励磁磁动势，即m 0F F =或m 101i N i N = 因为空载时，变压器一次绕组实际上是一个铁芯线圈， 空载电流的大小主要决定于铁芯线圈的电抗和铁芯损耗。 铁芯线圈的电抗正比于线圈匝数的平方和磁路的磁导。 因此，空载电流的大小与铁芯的磁化性能，饱和程度有密切的关系。 3. } 4. 变压器变比的定义；磁动式平衡关系的物理含义，用此平衡关系分析变压器 的能量传递；变压器折算概念和变压器折算方法，变压器基本方程组、等效电路和相量图 在变压器中，一次绕组的感应电动势1E 与二次绕组的感应电动势2E 之比称为变比，用k 表示，即k = 变压器负载运行时，作用于变压器磁路上111N I F ? =和222N I F ? =两个磁动势。 对于电力变压器，由于其一次侧绕组漏阻抗压降很小，负载时仍有 m 111fN 44.4E U φ=≈，故变压器负载运行时铁芯中与1E 相对应的主磁通? m φ近似等 于空载时的主磁通，从而产生? m φ的合成磁动势与空载磁动势近似相等，即 m 021F F F F ==+ m 1012211I N I N I N I N ? ?? ? ==+ 变压器空载运行时的电压平衡方程
单相异步电动机原理及正反转 单相异步电动机是指用单相交流电源供电的异步电动机。单相异步电动机具有结构简单、成本低廉、噪声小、使用方便、运行可靠等优点，因此广泛用于工业、农业、医疗和家用电器等方面，最常见于电风扇、洗衣机、电冰箱、空调等家用电器中。但是单相异步电动机与同容量的三相异步电动机相比，体积较大，运行性能较差。因此，单相异步电动机一般只制成小容量的电动机，功率从几瓦到几千瓦。单相异步电动机在家用电器中的应用特别广泛，与人们的生活密切相关。 单行异步电动机的结构如下图： 一、单相异步电动机的工作原理和机械特性 当单相正弦交流电通入定子单相 绕组时，就会在绕组轴线方向上产生 一个大小和方向交变的磁场，如图1 所示。这种磁场的空间位置不变，其 幅值在时间上随交变电流按正弦规律 变化，具有脉动特性，因此称为脉动 图1 单相交变磁场 磁场，如图2(a)所示。可见，单相异 步电动机中的磁场是一个脉动磁场，不同于三相异步电动机中的旋转磁场。
图3 单相异步电动机的机械特性 (a)交变脉动磁场 (b)脉动磁场的分解 图2 脉动磁场分解成两个方向相反的旋转磁场 为了便于分析，这个脉动磁场可以分解为大小相等，方向相反的两个旋转磁场，如图2(b)所示。它们分别在转子中感应出大小相等，方向相反的电动势和电流。 两个旋转磁场作用于笼型转子的导体中将产生两个方向相反的电磁转矩T + 和 T - ，合成后得到单相异步电动机的机械特性，如图3所示。图中，T + 为正向转矩，由旋转磁场B m1产生；T - 为反向转矩，由反向旋转磁场B m2产生，而T 为单相异步电动机的合成转矩。 从图3可知，单相异步电动机一相绕组通电的机械特性有如下特点： 1．当n=0时， T + =T - ，合成转矩T=0。即单相异步电动机的启动转矩为零，不能自行启动。 2．当n ＞0时，T ＞0；n ＜0时，T ＜0 。 即转向取决于初速度的方向。当外力给转子 一个正向的初速度后，就会继续正向旋转； 而外力给转子一个反向的初速度时，电机就 会反转。 3．由于转子中存在着方向相反的两个 电磁转矩，因此理想空载转速n 0小于旋转磁 场的转速n 1；与同容量的三相异步电动机相 比，单相异步电动机额定转速略低，过载能 力、效率和功率因数也较低。 二、 单相异步电动机的启动 单相异步电动机由于启动转矩为零，所以不能自行启动。为了解决单相异步电动机的启动问题，可在电动机的定子中加装一个启动绕组。如果工作绕组与启动绕组对称，即匝数相
辽宁工程技术大学 电机与拖动课程设计 设计题目单相异步电动机启动指导教师 院（系、部） 专业班级 学号 姓名 日期
电气工程系课程设计标准评分模板 课程设计成绩评定表 学期2011/2012第2学期姓名 专业班级 课程名称 设计题目 成 绩 评分项目 优良中及格不及格 设计表现1.设计态度非常认真认真较认真一般不认真 2.设计纪律严格遵守遵守基本遵守少量违反严重违反 3.独立工作能力强较强 能独立设计 完成 基本独立设 计完成 不能独立设 计完成 4.上交设计时间提早或按时按时迟交半天迟交一天 迟交一天以 上 设计说明书5.设计内容 设计思路清 晰，结构方 案良好，设 计参数选择 正确，条理 清楚，内容 完整，结果 正确 设计思路清 晰，结构方 案合理，设 计参数选择 正确，条理 清楚，内容 较完整，极 少量错误 设计思路较 清晰，结构 方案基本合 理，设计参 数选择基本 正确，调理 清楚，内容 基本完整， 有少量错误 设计思路基 本清晰，结 构方案基本 合理，设计 参数选择基 本正确，调 理清楚，内 容基本完 整，有些错 误 设计思路不 清晰，结构 方案不合 理，关键设 计参数选择 有错误，调 理清楚，内 容不完整， 有明显错误 6.设计书写、字 体、排版 规范、整洁、 有条理，排 版很好 较规范、整 洁、有条理， 个别排版有 问题 基本规范、 整洁、有条 理，个别排 版有问题 基本规范、 整洁、有条 理，排版有 问题较多 不规范、不 整洁、无条 理，排版有 问题很大7.封面、目录、 参考文献 完整较完整基本完整缺项较多不完整 图纸8.绘图效果很出色较出色一般较差很差 9.布局合理、美观较合理基本合理有些混乱布局混乱 10.绘图工程标 准 符合标准较符合标准 基本符合标 准 个别不符合 标准 完全不符合 标准 评定说明： 不及格标准：设计内容一项否决制，即5为不及格，整个设计不及格，其他4项否决；优、良、中、及格标准：以设计内容为主体，其他项超过三分之一为评定标准，否则评定为下一等级；如优秀评定，设计内容要符合5，其余九项要有4项符合才能评定为优，否则评定为良好，以此类推。 最终成绩：评定教师签字：
什么有的离心开关电机是两个电容而有的离心开关电机的却是一个? 两个电容的电机，一个是启动电容一个是运行电容，启动电容接在离心开关上 目前单相异步电容式电动机主要有三大类 第一类，则是无离心开关，单电容移相式的，比如电风扇那些，通常都是小电动机上用的 第二类，则是有离心开关，单电容移相启动式的，比如一些风机等设备，但目前由于各种原因，这种电动机似乎越来越少。但在一些特殊地方，的确他还存在。 第三类，即是有离心开关，双电容双值移相式的，目前在很多地方最常见，比如空气压缩机，切割机，台式电钻等地方。 首先简单说， 第一类，由于这种设计，启动钮矩不大，所以不适合高载荷设备，特别是比如空气压缩机这些的启动需要很大钮矩的，这种无法胜任。 第二类，这种是以前设计的为主，启动性能比前者大，但是他只适合启动后稳定运行的，因为他的辅助绕组是作为启动使用，启动后就完全依靠主绕组的旋转磁场，已经没有所谓的换相了，因为电容器以及辅绕组在电动机转速到达一个速度后，通过离心开关以及分离，他们已经不工作，这种电动机致命的缺点就是，一旦带一些高载荷设备，比如空气压缩机，经常会转转就慢下来，然后又再次通过辅绕组启动，所以实在不适合很多地方，通常只有用在风机等地方才有一些用，但已经被第三类所说的那种电动机取代。 第三类的，他的原理就是，他既有主绕组，也有辅绕组，也有离心开关，辅绕组和主绕组一同工作，和第一类所说的那种差不多，但这样启动性能下降了怎么办？他们就通过离心开关，这种开关是一种双掷开关了，这样启动时候，串一个大容量的电容[俗称启动电容]（我们也知道，电容容量越大，移相电流越大，启动性能越好，但太大绕组则会发热）所以，这种电动机，就是在电动机低速时候，并入使用大的电容，这个大电容所提供的电流通常都超过绕组的额定电流，这样的高电流驱动下，旋转磁场非常强烈，从而驱动转子高钮矩输出转动起来。
第五章 异步电机 5．1 什么叫转差率？如何根据转差率来判断异步机的运行状态？ 转差率为转子转速n 与同步转速 1n 之差对同步转速1n 之比值11 n n n s -= 0s < 为发电机状态。 01s <<为电动机状态，1s >为电磁制动状态。 5．2 异步电机作发电机运行和作电磁制动运行时，电磁转矩和转子转向之间的 关系是否一样？怎样区分这两种运行状态？ 发电机运行和电磁制动运行时，电磁转矩方向都与转向相反，是制动转矩； 但发电机的转向与旋转磁场转向相同，转子转速大于同步速，电磁制动运行时，转子转向与旋转磁场转向相反。 5．3 有一绕线转子感应电动机，定子绕组短路，在转子绕组中通入三相交流电 流，其频率为1f ，旋转磁场相对于转子以p f n /6011=（p 为定、转子绕组极对数）沿顺时针方向旋转，问此时转子转向如何？转差率如何计算？ 假如定子是可转动的，那么定子应为顺时针旋转（与旋转磁场方向相同） 但因定子固定不动不能旋转，所以转子为逆时针旋转。11 n n n s += （n 为转子 转速） 5．4 为什么三相异步电动机励磁电流的标幺值比变压器的大得多？ 在额定电压时异步机空在电流标么值为30﹪左右，而变压器的空载电流标么 值为50﹪左右。这是因为异步机在定子和转子之间必须有空隙，使转子能在定子内圆内自动转动，这样异步机的磁路磁阻就较大，而变压器磁路中没有气隙，磁阻小，因此，相对变压器而言，异步电动机所需励磁磁动势大，励磁电流大。 5．5 三相异步电机的极对数p 、同步转速1n 、转子转速n 、定子频率1f 、转子频
率2f 、转差率s 及转子磁动势2F 相对于转子的转速2n 之间的相互关系如何？试填写下表中的空格。 2F &相对于转子的转速21n n n =- 2F &相对于定子的转速1 n 5．6 试证明转子磁动势相对于定子的转速为同步速度1n 。 转子磁势是由转子三相（或多相）对称绕组感应的三相（或多相）对称电流产生的一个旋转磁势，这个磁势相对转子的转速由转子电流的频率决定，当转 子的转速为2F &相对于转子的转速n ，转差率为s 时，转子电流的频率21 f sf =，则这个磁动势相对转子的转速为1sn ，它相对定子的转向永远相同，相对定子的 转速为11111n n n sn n n n n -+=+=，即永远为同步速。 5．7 试说明转子绕组折算和频率折算的意义，折算是在什么条件下进行的？ 绕组折算：将异步电机转子绕组折算成一个相数为1m ，匝数为1N ，绕组系数为1N k 的等效转子绕组来替代原来的转子绕组，保持极对数不变。 频率折算：用一个等效的静止转子来代替原来的旋转的转子，在该静止转 子回路中串入一个12s s R -的模拟电阻，而定子方各物理量不变。 折算的条件：保持转子磁动势不变，及转子上有功，无功率不变。
电动机 定义：应用电磁感应原理运行的旋转电磁机械。用于实现电能向机械能的转换。运行时从电系统吸收电功率，向机械系统输出机械功率. 电动机（Motors）是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈（也就是定子绕组）产生旋转磁场并作用于转子鼠笼式式闭合铝框形成磁电动力旋转扭矩。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机（电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速）。电动机主要由定子与转子组成，通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线（磁场方向）方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动。 电动机是一种旋转式电动机器，它将电能转变为机械能，它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子。在定子绕组旋转磁场的作用下，其在电枢鼠笼式铝框中有电流通过并受磁场的作用而使其转动。这些机器中有些类型可作电动机用，也可作发电机用。它是将电能转变为机械能的一种机器。通常电动机的作功部分作旋转运动，这种电动机称为转子电动机；也有作直线运动的，称为直线电动机。电动机能提供的功率范围很大，从毫瓦级到千瓦级。 电机图片 电机分类 1，交流 异步电机 Y系列（低压，高压，变频，电磁制动） JSJ系列（低压，高压，变频，电磁制动） 同步电机 TD系列 TDMK系列
2，直流 普通直流电机 Z2系列 Z4系列 电机型号 电动机型号是便于使用、设计、制造等部门进行业务联系和简化技术文件中产品名称、规格、型式等叙述而引用的一种代号。 产品代号是由电动机类型代号、特点代号和设计序号等三个小节顺序组成。 电动机类型代号用：Y——表示异步电动机；T——表示同步电动机； 电动机特点代号表征电动机的性能、结构或用途而采用的汉语拼音字母。如防爆类型的字母EXE（增安型）、EXB（隔爆型）、EXP（正压型）等。 设计序号是用中心高、铁心外径、机座号、凸缘代号、机座长度、铁心长度、功率、转速或级数等表示。 如：Y2-- 160 M1 – 8 Y：机型，表示异步电动机； 2：设计序号，“2”表示第一次基础上改进设计的产品； 160：中心高，是轴中心到机座平面高度； M1：机座长度规格，M是中型，其中脚注“2”是M型铁心的第二种规格，而“2”型比“1”型铁心长。 8：极数，“8”是指8极电动机。 如：Y 630—10 /1180 Y表示异步电动机； 630表示功率630KW； 10极、定子铁心外径1180MM； 机座长度的字母代号采用国际通用符号表示；S是短机座型，M是中机座型，L是长机座型。 铁心长度的字母代号用数字1、2、3、-------依次表示。 铭牌参数 电动机铭牌数据及额定值 型号：表示电动机的系列品种、性能、防护结构形式、转子类型等产品代号。
单相交流串激电机基本知识 一、单相交流串激电机的特点 二、转子的生产工艺流程及每个工序注意要点 三、定子的生产工艺流程及每个工序注意要点 四、单相交流串激电机主要零部件材料简介 五、单相交流串激电机火花产生的原因 六、单相交流串激电机绕组温升的计算方法及控制绕组温升的措施 七、单相串激电机火花等级的划分 八、单相串激电机能量损耗及效率低的原因 九、单相串激电机转子最大残余不平衡量的计算方法及解决振动的措施 十、单相串激电机噪音的计算方法及解决噪声措施 十一、单相串激电机转速调整的方法 十二、改善电机换向和EMC的措施 十三、现有铁芯与交流产品规格对照表 十四、电机改变电压后的参数计算方法 十五、电机电磁负荷的选择及电机参数的简单计算方法 十六、电机参数的详细计算方法 十七、无刷电机的特点及工作原理 十八、单相异步电机的特点及工作原理 一、单相串激电机的特点 1. 激电机转速范围广,转速与频率无关,转速公式: n=(Ucos￠－IR－△U)/Ke×? (rpm)或者=60√2×E×10 /N×?,根据不同产品要求，转速可以从4000rpm至35000rpm以上,运用范围广,电动工具用的电机转速达（10000～38000）rpm以上；如电磨头电机的转速已经超过了38000rpm,
高速角磨的电机转速也达35000rpm以上。而其他交流电机的转速都与电源频率有关,当电源频率为50Hz时,其转速不会超过3000RPM(n=60f/p, p=1, f=50Hz),因而其使用范围受到一定的限制.转速公式中各字母的意义在后面的电机计算公式中会介绍. 2. 与其他交流电机相比,在同样功率下，产品体积缩小许多，材料节省，重量轻， 适合大批量生产,制造成本低。 3. 起动转矩大,过载能力强。起动转矩高达额定转矩的4-6倍,起动瞬间因转子机 械惯性大，n=0,感应电势E=0,由电压平衡式可知U=E+IaR , Ia=U-E/R=U/R ,起动电流很大，因Ia(电枢电流）=If（激磁电流），If产生磁通φ也很大，因此起动转矩T=Ct ×Ia×φ也很大,不易被卡住,适合于使用在启动比较困难的地方。 4. 率因数cos￠高。串激电机额定转速比较高，定、转子匝数相对比较少，(定转 子安匝比:8W1/N=0.85-1.5之间(常用1.05—1.3之间),W1为定子单个线圈的导体数,N为转子的所有导体数,N=转子铁芯槽数×4×线圈匝数,如定子单个线圈的匝数为260匝,转子匝数为38匝,则该电机的定转子匝数比为8×260/12×4×38=1.14.此比值不能太大,太大了说明定子匝数过多,将造成定子铜耗的增加,造成激磁磁场过于饱和,铁耗增加,温升升高,效率下降,材料的利用率降低,还造成定子的电抗增加,使功率因数cos￠降低,使电机的特性变硬,需要对定转子参数进行配合调整,一般情况,输出功率大于400W定转子安匝比取比值较小,输出功率小于400W定转子安匝比取比值较大),因此绕组电感也较少，电流和电压的相位差夹角较小,所以功率因数cos￠比较高，一般来说,电机空载转速在10000-15000之间, cos￠=0.88-0.95,空载转速在15000-20000之间, cos￠=0.95-0.97,空载转速在20000—30000以上, cos￠=0.97-0.99
第一章单相异步电动机 【教学目标】 1．知识目标：了解单相异步电动机的基本结构和分类；掌握单相异步电动机的基本工作原理。 2．能力目标：使学生掌握单相异步电动机的起动、反转、调速的方法；初步具有检修常见故障的能力。 3．情感目标：激发学生浓厚的学习兴趣，培养学生严谨的科学态度，锻炼实际分析能力，培养动手能力。 【教学重点】 单相异步电动机的基本工作原理。 【教学难点】 电动机的反转、调速方法。 【教学方法】 读书指导法、分析法、演示法、练习法。 【课时安排】 2课时（90分钟）。 【教学过程】 〖导入〗（3分钟） 由于单相异步电动机的电源是单相交流电源，在家庭中使用十分方便，所以单相异步电动机被广泛用于各种日用电器中，如电风扇、洗衣机、电冰箱等。不同日用电器中的单相异步电动机在类型、结构上虽有差别，但其基本结构和工作原理是相同或相似的。 〖新课〗 第一节单相异步电动机的结构和工作原理 一、单相异步电动机的基本结构 拆卸一台单相异步电动机（如电风扇电动机），观察其内部结构。 单相异步电动机的基本结构也是由定子、转子两大部分，以及机壳、端盖、轴承、风扇等部件构成，如图所示。 1．定子 电动机的定子由定子铁心和定子绕组构成，如图所示。 2．转子 转子由转子铁心、转子绕组和转轴构成，如图所示。 转子绕组一般有笼形转子和绕线式转子绕组两种。 3.其他部件 单相异步电动机的其他部件还有机壳、前后端盖、风叶等。
二、单相异步电动机的工作原理 1．运转原理 异步电动机属于感应电动机。 实验装置如图(a)所示，在一个马蹄形磁铁上装有旋转手柄，两磁极之间放一个可以自由转动的笼型转子，磁极和转子之间是空气隙，没有机械或电气的联系。当我们转动手柄使磁铁旋转时，现象： （1）笼型转子随着磁极一起转动。磁极转得快，转子跟着转得快；磁极转得慢，转子也跟着转得慢。 （2）若改变磁极旋转方向，笼型转子也跟着改变旋转方向。 （3）仔细观察还会发现，笼型转子的转速总是低于磁极的转速，两者的转速不能同步，即所谓“异步”。 图(b)来分析说明： 设磁极按逆时针方向旋转，形成一个旋转磁场，置于旋转磁场中的转子导条切割磁感应线，产生感应电动势，由于笼型转子绕组是闭合结构，所以转子绕组中产生感应电流。根据右手定则，可以判断出位于N 极下的导条感应电流方向为进入纸面；而位于S 极下的导条感应电流方向为穿出纸面。又因为载流导体在磁场中会受到电磁力的作用，根据左手定则可判断出位于N 极下的导条受力方向向左；位于S 极下的导条受力方向向右。这样，在笼型转子上就形成一个逆时针方向的电磁转矩，从而驱动转子跟随旋转磁场按顺时针方向转动起来。 若磁极按顺时针方向旋转，同理，转子也会改变方向朝顺时针方向转动。另外，磁场若加快旋转切割转子速度，转子上感应电流及电磁转矩将增大，则转子转速加快。 “异步”解释：异步电动机的转子转向与旋转磁场转向一致，如果转子与旋转磁场转速相等，则转子与旋转磁场之间没有相对运动，转子导条不再切割磁感应线，没有电磁感应，感应电流和电磁转矩为零，转子失去旋转动力，在固有阻力矩的作用下，转子转速必然低于旋转磁场转速，所以称其为异步电动机。 如果电动机转子与旋转磁场以相同的转速旋转，这种电动机称为同步电动机。 异步电动机旋转磁场转速（也称同步转速n 0）与转子转速n 之差称为转差，转差与同步转速n 0的比值用“转差率”s 表示： 转差率s 是反映异步电动机运行状态的一个重要参数。异步电动机额定转速时的转差率称为额定转差率s N ，一般很小（约2%～5%），即异步电动机在额定状态下运行时的转速ｎＮ很接近同步转速ｎ0。 例2-1 一台直流电动机在正常运行时外加直流电源电压220V ，电枢电流为10A 电枢电阻为Ω5.0，求反电动势。 2．旋转磁场 从上述原理分析可知，单相异步电动机必须首先建立一个旋转磁场，才能驱动笼型转子旋转。 （1）单相绕组的定子磁场 00 n n n s -=
【课题】 第二章单相异步电动机（1～2节） 新授课【教学目标】 1．知识目标：了解单相异步电动机的基本结构和分类；掌握单相异步电动机的基本工作原理。 2．能力目标：使学生掌握单相异步电动机的起动、反转、调速的方法；初步具有检修常见故障的能力。 3．情感目标：激发学生浓厚的学习兴趣，培养学生严谨的科学态度，锻炼实际分析能力，培养动手能力。 【教学重点】 单相异步电动机的基本工作原理。 【教学难点】 电动机的反转、调速方法。 【教学方法】 读书指导法、分析法、演示法、练习法。 【课时安排】 2课时（90分钟）。 【教学过程】 〖导入〗（3分钟） 由于单相异步电动机的电源是单相交流电源，在家庭中使用十分方便，所以单相异步电动机被广泛用于各种日用电器中，如电风扇、洗衣机、电冰箱等。不同日用电器中的单相异步电动机在类型、结构上虽有差别，但其基本结构和工作原理是相同或相似的。 〖新课〗 第一节单相异步电动机的结构和工作原理 一、单相异步电动机的基本结构 拆卸一台单相异步电动机（如电风扇电动机），观察其内部结构。 单相异步电动机的基本结构也是由定子、转子两大部分，以及机壳、端盖、轴承、风扇等部件构成，如图所示。
1．定子 电动机的定子由定子铁心和定子绕组构成，如图所示。 2．转子 转子由转子铁心、转子绕组和转轴构成，如图所示。 转子绕组一般有笼形转子和绕线式转子绕组两种。 3.其他部件 单相异步电动机的其他部件还有机壳、前后端盖、风叶等。 二、单相异步电动机的工作原理 1．运转原理 异步电动机属于感应电动机。
(a)转动原理实验装置 (b)转动原理示意图 实验装置如图(a)所示，在一个马蹄形磁铁上装有旋转手柄，两磁极之间放一个可以自由转动的笼型转子，磁极和转子之间是空气隙，没有机械或电气的联系。当我们转动手柄使磁铁旋转时，现象： （1）笼型转子随着磁极一起转动。磁极转得快，转子跟着转得快；磁极转得慢，转子也跟着转得慢。 （2）若改变磁极旋转方向，笼型转子也跟着改变旋转方向。 （3）仔细观察还会发现，笼型转子的转速总是低于磁极的转速，两者的转速不能同步，即所谓“异步”。 图(b)来分析说明： 设磁极按逆时针方向旋转，形成一个旋转磁场，置于旋转磁场中的转子导条切割磁感应线，产生感应电动势，由于笼型转子绕组是闭合结构，所以转子绕组中产生感应电流。根据右手定则，可以判断出位于N 极下的导条感应电流方向为进入纸面；而位于S 极下的导条感应电流方向为穿出纸面。又因为载流导体在磁场中会受到电磁力的作用，根据左手定则可判断出位于N 极下的导条受力方向向左；位于S 极下的导条受力方向向右。这样，在笼型转子上就形成一个逆时针方向的电磁转矩，从而驱动转子跟随旋转磁场按顺时针方向转动起来。 若磁极按顺时针方向旋转，同理，转子也会改变方向朝顺时针方向转动。另外，磁场若加快旋转切割转子速度，转子上感应电流及电磁转矩将增大，则转子转速加快。 “异步”解释：异步电动机的转子转向与旋转磁场转向一致，如果转子与旋转磁场转速相等，则转子与旋转磁场之间没有相对运动，转子导条不再切割磁感应线，没有电磁感应，感应电流和电磁转矩为零，转子失去旋转动力，在固有阻力矩的作用下，转子转速必然低于旋转磁场转速，所以称其为异步电动机。 如果电动机转子与旋转磁场以相同的转速旋转，这种电动机称为同步电动机。 异步电动机旋转磁场转速（也称同步转速n 0）与转子转速n 之差称为转差，转差与同步转速n 0的比值用“转差率”s 表示： 转差率s 是反映异步电动机运行状态的一个重要参数。异步电动机额定转速时的转差率称为额定转差率s N ，一般很小（约2%～5%），即异步电动机在额定状态下运行时的转速ｎＮ很接近同步转速ｎ0。 0n n n s -=
电动机知识普及 电动机也称电机（俗称马达），在电路中用字母“M”（旧标准用“D”）表示。它的主要作用是产生驱动力矩，作为用电器或小型机械的动力源。 本文介绍的电动机为家用电器或电子产品中使用的小功率电动机，即所谓的微电机。 （一）电动机的种类 电动机有多种类型。 1．按工作电源分类根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。 2．按结构及工作原理分类电动机按结构及工作原理可分为异步电动机和同步电动机。 同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。 直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。 3．按起动与运行方式分类电动机按起动与运行方式可分为电容起动式电动机、电容盍式电动机、电容起动运转式电动机和分相式电动机。 4．按用途分类电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。 驱动用电动机又分为电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电 （包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。 控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。 5．按转子的结构分类电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。 6．按运转速度分类电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。 低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。 调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无极变速电动机外，还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机和开关磁阻调速电动机。 （二）直流电动机 直流电动机是依靠直流工作电压运行的电动机，广泛应用于收录机、录像机、影碟机、电动剃须刀、电吹风、电子表动玩具等。 1．电磁式直流电动机电磁式直流电动机由定子磁极、转子（电枢）、换向
《电机学》要求掌握的重点内容 一、基本概念和基本原理 1 . 单相变压器空载时的电流与主磁通不同相位，存在一个相位角度差αFe，因为存在铁耗电流。空载电流是尖顶波形，因为其中有较大的三次谐波。 2 . 直流电机电枢绕组中流动的也是交流电流。但其励磁绕组中流的是直流电流。直流电动机的励磁方式有他励、并励、串励、复励等。 3 . 直流电机的反电势表达式为E =C E Φ n；而电磁转矩表达式则为T em =C T ΦI。 4 . 直流电机的并联支路数总是成对的。而交流绕组的并联支路数则不一定。 5 . 在直流电机中，单叠绕组的元件是以一个叠在另外一个之上的方式，串联而成的。无论是单波绕组、还是单叠绕组，换向片将所有元件串联在一起、构成了一个单一的闭合回路。 6 . 异步电机又称感应电机，因为异步电机的转子电流是通过电磁感应而产生的。 7 . 异步电动机降压起动时，起动转矩减小，起动转矩和绕组的起动电流的平方成正比地减小。 8 . 一次侧电压的幅值、频率不变时，变压器的铁心的饱和程度是基本不变的，励磁电抗也基本不变。 9 . 同步发电机的短路特性是一条直线，三相对称短路时磁路是不饱和的；三相对称稳态短路时，短路电路为纯去磁的直轴分量。 10 . 同步电机励磁绕组中的电流是直流电流，励磁方式主要有励磁发电机励磁、静止整流器励磁、旋转整流器励磁等。 11 . 三相合成磁动势中没有偶次谐波；对称三相绕组通对称三相电流，其合成磁动势中没有3的倍数磁谐波。 12 . 三相变压器一般都希望有某一侧是三角形连接或者有某一侧中点接地。因为三相变压器的绕组联结都希望有三次谐波电流的通路。 13 . 对称三相绕组通对称三相电流时，其合成磁动势中的5次谐波是反转的；7次谐波是正转的。 14 . 串励直流电动机的机械特性比较软。他励直流电动机的机械特性比较硬。 15 . 变压器短路试验可以测量变压器绕组的漏阻抗；而空载试验则可以测量绕组的励磁阻抗参数。 16 . 变压器的变比等于一次侧绕组与二次侧绕组的匝数比。而单相变压器的变比则还可以表示成一、二次侧的额定电压之比。 17 . 正常励磁时，同步发电机的功率因数等于1；保持输出有功不变，使励磁电流小于正常励磁（欠励）时，则直轴电枢反应的性质是助磁的；保持输出有功不变，使励磁电流大于正常励磁（过励）时，则直轴电枢反应的性质是去磁的。 18 . 在直流电机中，铁耗主要存在于转子铁心(电枢铁心)中，因为定子铁心磁场基本不变。 19 . 在直流电机中，第一节距y1等于元件第1边与第2边之间相差的槽数。合成节距y等于相串联的两元件的上元件边之间相差的槽数。 20 . 在直流电机中，当不考虑饱和时，交轴电枢反应的特点是使磁场为零的位置偏移，但每极磁通不变。当电刷位于几何中性线上时，电枢反应是交磁性质的。 21 . 在直流电动机中，将外部的直流电变换成内部的交流电的部件是换向器。换向器的作用是将直流转换成交流（或相反）。 22 . 在同步电机中，当定子绕组交链的励磁磁通Φ0为最大值时，反电势E0达到最小值，当Φ0达到零时，E0达到最大值，Φ0和E0这两者之间的相位关系为Φ0超前E0 90o。且E0和Φ0之间的关系表达式为：E0 = 4.44 f N k N1Φ0。 23 . 在电机中，漏磁通是指仅交链绕组自身的磁通，其产生的反电动势往往可以用一个漏电抗压降（或负电抗压降）来等效。 24 . 异步电机的转子有：鼠笼式、绕线式等两种。 25 . 异步电机的转差率s定义为：同步转速与转子转速之差与同步转速的比值。异步电机工作于电动机状
电机学复习 各章知识要点 异步电机 考点1.交流电机的磁动势特点及计算，定子绕组相关的术语，改善电动波形的方法 2.绕组的绕法及特点(如单双层绕组的特点) 3.交流绕组感应电动势的计算(分布，短距) 4.异步电动机磁路，主磁通和漏磁通 5.异步电动机的折算，等效电路，相应的计算、变流比、变电动势比、变阻比 6.异步电机的运行状态及特点 7.异步电动机的相量图 8.异步电机的起动方式及特点 9.异步电机的功率平衡，转矩平衡，功率流程图,转矩特性曲线 10.异步电动机电磁功率，转矩、效率的计算 11.异步电动的调速，绒线型异步电机串电阻调速时(恒转矩)的计算 12.单相异步电机的磁动势及起动特点 13.气隙磁通的特点 14.异步电动机的起动电流和起动转矩 解答题主要内容 1.试比较单层绕组和双层绕组的优缺点及它们的应用范围？ 2.如何改善交流绕组的电动势波形？如果要消除5次或7次谐波电动势应如何做？如只是 同时削弱它们又如何做？ 3.异步电机和变压器的励磁电流标么值哪个大些？为什么？ 4.异步电动机定子绕组与转子绕组没有直接联系，为什么负载增加时，定子电流和输入功 率会自动增加，试说明其物理过程。
5.异步电动机的功率因数为什么是滞后的？为何空载时功率因数较低，而满载时功率因素 较高？ 6.试比较笼型异步电动机和绕线型异步电动机的区别和优缺点。 7．三相异步电机进行变频调速时，应按什么规律来控制电压？为什么？ 7.三相异步电动机的电磁转矩与电源电压大小有什么关系？若电源电压降低，在额定负载 转矩下，电机的转速、定子电流、转子电流和主磁通将如何变化？ 8.绕线式三相异步电动机转子回路串人适当的电阻可以增大起动转矩，串入适当的电抗时， 是否也有相似的效果？ 9.试说明转子绕组折算和频率折算的意义，折算是在什么条件下进行的？ 10.三相异步电动机有哪些常用的起动方法？ 12.当电动机转轴上的机械负载增加时，电动机的转速、转子、定子电流会如何变化？当机械负载转矩大于电动机最大转矩时，会出现什么情况？ 13.已知三相异步电动机的电磁转矩与转子电流成正比，为什么电动机在额定电压下起动时，起动电流很大而起动转矩却不大？
电机学-学习指南 一、 填空与选择 1. 电枢反应是指电枢绕组电流所产生的 对 的影响。 2. 无限大电网对并联于其上的发电机的约束是 和 。 3. 三相异步电动机定子铁损耗与铁心中的 和 有关。 4. 三相异步电动机的无级调速方法包括 调速和 调速。 5. 同步电机按结构形式可分为 和 。 6. 在同步发电机与电网并联运行中，当电压大小不相等时，应调节发电机的 。 7. 在同步发电机与电网并联运行中，当发电机和电网的频率不等时，应调节 的 。 8. 在同步电机中，只有存在 电枢反应时才能实现机电能量转换。 9. 同步发电机的电枢反应中，当内功率因数角90ψ<时，产生 去磁 电枢反应，发电机端电压将 。 10. 一台三相电力变压器，20N S =kVA ，12/10000/400N N U U V V =，采用Yd （星形/三角形）连接，则电压比为（） (A) 14.43 (B) 25 (C) 6.33 (D) 10 11. 如果变压器的电压和频率都增加5%，穿过铁心线圈的主磁通将（） (A) 增加 (B) 减小 (C) 基本不变 12. 一台50Hz 的三相异步电动机，额定转速为975 r/min ，同步转速为1000 r/min ，则转差率为（A ） (A) 0.025 (B) -0.025 (C) 0.01 (D) 0.03 13. 一台三相异步电动机，频率为50Hz ，同步转速为750r/min ，则极对数为（）。 (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 14. 异步电动机带恒转矩负载运行，电源电压下降，当电动机稳定运行后，此时电动机的电磁转矩（） (A) 变小 (B) 变大 (C) 不变 (D) 不确定 15. 如果一台三相感应电动机运行时的转差率为0.25，则此时通过气隙传递的功率有（） (A) 25%是转子铜耗 (B) 75%是转子铜耗 (C) 25%是定子铜耗 (D) 75%是输出功率 16. 异步电动机的起动转矩倍数是指起动转矩与（）的比 (A) 额定转矩 (B) 电磁转矩 (C) 负载转矩 (D) 最大转矩 17. 三相变压器二次侧的额定电压是指一次侧加额定电压时二次侧的（） (A) 空载线电压 (B) 空载相电压 (C) 额定负载是的线电压 (D)额定负载是的相电压 18. 一台并励直流电动机空载运行时，若不慎将励磁回路断开，电机转速降（） (A) 升到某一值后稳定运行 (B) 减速后停转 (C) 增加到不允许的值即“飞车” (D) 原速运行 19. 在直流电机中，增加电枢线圈的数量，可以使电刷两端的直流电动势（） (A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D) 不确定 20. 在直流电机中，增加电枢线圈的数量，可以使电磁转矩中的脉动（） (A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D) 不确定