第一章电机中的电磁学基本知识 1.1 磁路的基本知识 1.1.1 电路与磁路 对于电路系统来说，在电动势的作用下电流从的正极通过导体流向负极。构成一个完整的电路系统需要电动势、电导体，并可以形成电流。 在磁路系统中，也有一个磁动势（类似于电路中的电势），在的作用下产生一个（类似于电路中的电流），磁通从磁动势的极通过一个通路（类似于电路中的导体）到极，这个通路就是磁路。由于铁磁材料磁导率比空气大几千倍，即空气磁阻比铁磁材料大几千倍，所以构成磁路的材料均使用导磁率高的铁磁材料。然而非铁磁物质，如空气也能通过磁通，这就造成铁磁材料构成磁路的周围空气中也必然会有磁通（，由于空气磁阻比铁磁材料大几千倍，因而比小的多，常常被称为漏磁通，称为主磁通。因此磁路问题比电路问题要复杂的多。 1.1.2 电机电器中的磁路 磁路系统广泛应用在电器设备之中，如变压器、电机、继电器等。并且在电机和某些电器的磁路中，一般还需要一段空气隙，或者说空气隙也是磁路的组成部分。 图1—1是电机电器的几种常用磁路结构。图(a)是普通变压器的磁路，它全部由铁磁材料组成；图(b)是电磁继电器磁路，它除了铁磁材料外，还有一段空气隙。 图(c)表示电机的磁路，也是由铁磁材料和空气隙组成；图(b)是无分支的串联磁路，空气隙段和铁磁材料串联组成；图(a)是有分支的并联磁路。图中实（或虚）线表示磁通的路径。
(a) (b) (c) 图1—1 几种常用电器的典型磁路 (a) 普通变压器铁芯； (b) 电磁继电器常用铁芯； (c) 电机磁路 1.1.3 电气设备中磁动势的产生 为了产生较强的磁场，在一般电气设备中都使用电流产生磁场。电 流产生磁场的方法是：把绕制好的匝线圈套装在铁心上，并在线圈内通 入电流，这样在铁心和线圈周围的空间中就会形成磁场，其中大多数磁 通通过铁心，称为主磁通；小部分围绕线圈，称为漏磁通，如图1—2所示。套装在铁心上用于产生磁通的匝线圈称为励磁线圈，励磁线圈中的 电流称为励磁电流。若励磁电流为直流，磁路中的磁通是恒定的，不随 时间变化，这种磁路称为直流磁路，直流电机的磁路属于这一类；若励 磁电流为交流，磁路中的磁通是交变的，随时间变化，这种磁路称为交 流磁路，交流电机、变压器的磁路属于这一类。
直流电机的基本知识 1 直流电机的工作原理 永磁式直流电机是应用很广泛的一种。只要在它上面加适当电压。电机就转动。图2.1是这种电机的符号和简化等效电路[1]。 工作原理图： 图 2.1 直流电机的符号和等效电路 这种电机由定子、转子、换向器(又称整流子)、电刷等组成，定子用作产生磁场。转于是在定子磁场作用下，得到转矩而旋转起来。换向器及时改变了电流方向，使转子能连续旋转下去。也就是说，直流电压加在电刷上，经换向器加到转子线圈，流过电流而产生磁场，这磁场与定子的固定磁场作用，转子被强迫转动起来。当它转动时，由于磁场的相互作用，也将产生反电动势，它的大小正比于转子的速度，方向和所加的直流电压相反。图 2.1(b)给出了等效电路。Rw代表转子绕组的总电阻，E代表与速度相关的反电动势。 永磁式换流器电机的特点： 当电机负载固定时，电机转速正比于所加的电源电压。 当电机直流电源固定时，电机的工作电流正比于转予负载的大小。 加于电机的有效电压，等于外加直流电压减去反电动势。因此当用固定电压驱动电机时，电机的速度趋向于自稳定。因为负载增加时，转子有慢下来的倾向，于是反电动势减少，而使有效电压增加，反过来又将使转子有快起来的倾向，所以总的效果使速度稳定。
当转子静止时，反电动势为零，电机电流最大。其最大值等于V／Rw(这儿V是电源电压)。最大·电流出现在刚起动的条件。 转子转动的方向，可由电机上所加电压的极性来控制。 体积小、重量轻、起动转矩大。 由于具备上述的那些特点，所以在医疗器械、小型机床、电子仪器、计算机、气象探空仪、探矿测井、电动工具、家用电器及电子玩具等各个方面，都得到广泛的应用。 对这种永磁式电机的控制，主要有电机的起停控制、方向控制、可变速度控制和速度的稳定控制。 2 电机的起／停控制 电机的起／停控制，最简单最原始的方法是在电机与电源之间，加一机械开关。或者用继电器的触点控制。 现在比较流行的方法，是用开关晶体管来代替机械开关，无触点、无火花干扰，速度快。电路如图2.2(a)所示。当输入端为低电平时，开关晶体管Q1截止，电机无电流而处于停止状态。如果输入端为高电平时，Q1饱和导通，电机中有电流，因此电机起动运转。图中二极管D1和D2是保护二极管，防止反电动势损坏晶体管。电容C1是消除射频干扰而外加的。R1基极限流电阻，限制Q1的基极电流。在6V电源时，基极电流不超过52mA。在这种情况下，Q1提供电机的最大电流为1A左右。 图 2.2 用晶体管控制电机启停,(b)增强灵敏度
第一章电动机绕组基础知识 绕组是电动机进行电磁能量转换与传递，从而实现将电能转化为机械能的关键部件。绕组是电动机最重要的组成部分，又是电动机最容易出现故障的部分，所以在电动机的修理作业中大多属绕组修理。在本章中，主要介绍与电动机绕组有关的若干基础知识。 第一节电动机绕组的类别 电动机绕组按其结构可有多种类别，今将数种较常用的分类简介于下： 一、集中式绕组与分布式绕组 1、集中式绕组 安装在凸形磁极铁心上的绕组，例如直流电动机定子上的主磁极绕组和换向极绕组，是集中式绕组。对于三相电动机而言，如果每相绕组在每个磁极下只占有一个槽，在这种情况下，则也是集中式绕组。 2、分布式绕组 分散布置于铁心槽内的绕组，例如直流电动机的转子绕组以及三相电动机的定子绕组和转子绕组，都是分布式绕组。 二、短距绕组、整距绕组与长距绕组 1、短距绕组 绕组的节距小于极距的绕组，叫做短距绕组。短距绕组广泛应用于直流电动机的转子绕组以及三相交流单速电动机的定子绕组。 2、整距绕组 绕组的节距等于极距的绕组，叫做整距绕组，又称全距绕组或满距绕组。 3、长距绕组 绕组的节距大于极距的绕组，叫做长距绕组。除了在三相交流单绕组多速电动机中会有长距绕组以外，一般情况下，不用长距绕组。 三、单层绕组、双层绕组与单双层绕组 1、单层绕组 在铁心槽内仅嵌一层线圈边的绕组，叫单层绕组。单层绕组在10千瓦以下的小功率三相电动机中应用较多。 2、双层绕组 在铁心槽内嵌有上、下两层线圈边的绕组，叫双层绕组。双层绕组广泛应用于直流电动机以及功率在10千瓦以上的三相电动机。 3、单双层绕组 有少数三相异步电动机，定子铁心的一部分槽中仅嵌入单层线圈边，而在另一部分槽中则嵌有双层线圈边，这种既有单层又有双层的绕组，即单双层绕组。这种绕组是由双层短距绕组演变而来的。 四、整数槽绕组与分数槽绕组 1、整数槽绕组 三相电动机绕组中，每极每相槽数为整数的叫整数槽绕组。 2、分数槽绕组 三相电动机绕组中，每极每相槽数为分数的叫分数槽绕组。分数槽仅用于双层绕组。 五、600 相带、300 相带、和1200 相带绕组 1、600相带绕组 相带为600的绕组称为600相带绕组。通常单速三相电动机都采用600相带绕组. 2、300相带绕组 在嵌有Y和Δ两套绕组，Y-Δ混合连接的三相电动机中，把600相带一分为二，即形成了300相带绕组。 3、1200相带绕组 在单绕组三相多速电动机中，有1200相带绕组
电机选型基本知识 小型三相异步电动机，通常包括H80-315MM的电机，其产量大、用途广，在电网的总负荷中，它的用电量为40%左右。六十年代初流行的为JO2系列电动机，该系列电机的功率等级、安装尺寸与国际市场上的通用标准不同，另外该电机启动转矩较低和缺乏噪声控制指标，因此现在我国现在使用的电机为Y系列电机。该电机坚固耐用、安全可靠因此使用范围越来越广。然而有些用户使用的电机年损坏率高达5%，究其原因多半是选型不当、使用不妥、保护不善的缘故。因此本次讲课的主要目的是：发现电机使用中发生的质量问题，妥善的解决。 小型异步电动机的体系 小型异步电动机可分为：基本系列、派生系列和专用系列。 基本系列----使用范围广、生产量大，是一种通用电机，如Y系列（IP44）小型三相异步电动机。 派生系列----按照不同的使用要求，在基本系列的基础上做了部分改动，另部件与基本系列有较高的通用性和一定程度的统一性。派生系列有电气派生（如高效电机，YX系列）、结构派生（如绕线转子电动机YR 系列）、特殊环境派生（隔爆型电动机，YB系列）等几种。 专用系列-----与一般用途不同，具有特殊使用要求和特殊防护条件系列，如YZ、YZR冶金及起重用异步电动机。 基本系列技术参数 1、标准号JB/T9616-1996
2、外壳防护结构型式 Y系列小型三相异步电动机基本系列有IP23、IP44两种外壳防护等级。IP23和IP44的含义是：IP---表示防护等级的标志符号，后面的两位数字的要求如下表： 级别要求 IP23第一位数字能防止手指接触及机壳内带电或转动部分，能防止直径大于12MM的小固体异物进入 第二位数字与沿垂直线成60度或小于60度的淋水对电机应无有害影响 IP44第一位数字能防止厚度大于1MM的工具、金属线或类似的物体触及机壳内带电或转动部分，能防止直径大于1MM的小固体异物进入，但不包括由外风扇吸风或送风的通风口和封闭式电机的泄水孔，这些部分应具有2级防护性能 第二位数字任何方向溅水于电机，应无有害影响。 3、安装结构及型式 Y系列电动机的安装结构，分为地脚安装、用地脚附带凸缘端盖安装和用一个凸缘端盖安装等三种。根据三种基本安装结构，电动机的安装型式又分为卧式安装或立式安装及轴伸向上或向下，即B3、B35、B5、V1、V15等安装方式，具体型号查标准。 4、冷却方式 Y系列电机基本是靠周围空气来循环冷却。
