电机电拖13-14
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2021年电机拖动知识点概要
电机拖动知识点概要1、直流发电机工作原理当原动机拖动电枢以恒定方向旋转式，线圈边将切割磁力线并感应出交变电动势，由于电刷和换向器的“整流”作用，使电刷极性保持不变，在电刷间产生直流电动势。
2、直流电动机的工作原理在电刷两端加直流电压，经电刷和换向器作用使同一主磁极下线圈边中的电流方向不变，该主磁极下线圈边所受电磁力的方向亦不变，从而产生单一方向的电磁转矩，使电枢沿同一方向连续旋转。
3、直流电机的可逆原理同一台电机既能作电动机亦能作发电机运行的现象。
4、直流电机的结构主要由静止的定子和旋转的转子构成，定子和转子之间存在气隙。
①定子由主磁极、换向极、机座、端盖、轴承、电刷装置等组成。
②转子转子的作用是感应电动势并产生电磁转矩；它包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器、轴和风扇等。
5、直流电机电枢绕组（基本形式叠绕组和波绕组）分类单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组及混合绕组等。
单叠绕组特点同一个元件的出线端连接于相邻的两个换向片上，相邻元件依次串联，后一个元件的首端与前一个元件的尾端连在一起并接到同一个换向片上，最后一个元件首端与第一个元件尾端连在一起，形成一个闭合回路。
【注支路对数a等于电机的极对数p，即a=p】单波绕组特点同一个元件的两个出线端所接的两个换向片相隔接近于一对极距，元件串联后形成波浪形，所以称为“波绕组”。
【注并联支路数总是2，即极对数a=1】★单叠与单波绕组区别单叠绕组可通过增加磁极对数来增加并联支路对数，适用于低电压、大电流的电机。
单波绕组的并联支路对数a=1，每条并联支路数串联的元件数较多，适用于小电流、较高电压的电机。
6、直流电机分类（按励磁方式分）他励、并励、串励、复励7、主磁通和漏磁通定义及其作用同时与电枢绕组（即转子绕组）和励磁绕组（即定子绕组）相交链的磁通称为主磁通；只与励磁绕组（即定子绕组）相交链的磁通称为漏磁通。
主磁通与通电的转子绕组相作用产生电磁转矩，使电机转动；漏磁通无用。
陈伯时《电力拖动》思考题答案
第2 章三、思考题2-1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。
特点略。
2-2 简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。
答：直流 PWM 变换器基本结构如图，包括 IGBT 和续流二极管。
三相交流电经过整流滤波后送往直流 PWM 变换器，通过改变直流 PWM 变换器中 IGBT 的控制脉冲占空比，来调节直流 PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。
2-3 直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么？答：脉动直流电压。
2=4 为什么直流 PWM 变换器-电动机系统比 V-M 系统能够获得更好的动态性能？答：直流 PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。
其中直流 PWM 变换器的时间常数 Ts 等于其 IGBT 控制脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数 Ts 通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。
因 fc 通常为 kHz 级，而 f 通常为工频（50 或 60Hz）为一周内），m 整流电压的脉波数，通常也不会超过 20，故直流 PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。
2=5 在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？答：电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流PWM 变换器的输出。
电枢回路中还有电流，因为电枢电压和电枢电阻的存在。
2-6 直流 PWM 变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？答：为电动机提供续流通道。
若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。
2-7 直流 PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？答：不是。
因为若开关频率非常高，当给直流电动机供电时，有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时，就已经开始下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。
电机及电力拖动复习资料精简版
一，直流电机例14 试述并励直流发电机的自励过程和自励建压的条件。
答 由于电机磁路中总有一定剩磁，当发电机由原动机推动至额定转速时，发电机两端将发出一个数值不大的剩磁电压。
而励磁绕组又是接到电枢两端的，因此在剩磁电压的作用下，励磁绕组将流过一个不大的电流，并产生一个不大的励磁磁动势。
假设励磁绕组接法正确，即这个励磁磁动势的方向和电机剩磁磁动势的方向一样，从而使电机内的磁通和由它产生的电枢端电压有所增加，在比较高的励磁电压的作用下，励磁电流又进一步加大，导致磁通的进一步增加，继而电枢端电压又进一步加大。
如此反复作用，发电机的端电压便自动升高。
为建立一个定值电压，还需主磁场具有饱和特性，且励磁回路电阻小于其临界值，使二者相交，这个交点就是稳定运行点。
这就是发电机的自励过程。
由以上分析可以看出，并励直流发电机的自励建压需要满足的条件是：①电机必须有剩磁；②励磁绕组的接线与电枢旋转方向必须正确配合，以使励磁电流产生的磁场方向与剩磁方向一致；③励磁回路的电阻应小于与电机运行转速相对应的临界电阻。
例15 他励直流发电机由空载到额定负载，端电压为什么会下降？并励直流发电机与他励直流发电机相比，哪一个电压变化率大？答 他励直流发电机由空载到额定负载，电枢电流a I 由0增加到额定值aN I ，电枢回路电阻压降a a R I 增加，且电枢反响的去磁作用增加，使主磁通φ下降，从而使感应电动势a E 下降。
由公式a a a R I E U -=可知，端电压U 随a I 的增加而下降。
而对于并励直流发电机而言，除上述两个原因外，端电压的下降，会引起励磁电流f I 的下降，使得φ下降，a E 下降，从而引起端电压U 的进一步降低，所以并励直流发电机电压变化率比他励直流发电机电压变化率大。
例16 并励发电机正转能自励，反转能否自励？假设没有磁路饱和现象，并励直流发电机能否自励？答 不能自励。
因为当电机的转向改变，而励磁绕组的接线未改变，这样剩磁电动势及其产生的励磁电流的方向必然改变，励磁电流产生的磁场的方向将和剩磁的方向相反，所以反转时不能自励建压。
电机拖动习题
电机拖动习题第一章1—1 直流电机由哪些主要部件构成？各部分的主要作用是什么？1—2 简述直流发电机的工作原理。
1—3 简述直流电动机的工作原理。
1—4 在直流电机中，为什么要用电刷和换向器，它们起什么作用？1—5 单叠绕组的特点有哪些？1—6 单波绕组的特点有哪些？1—7 画图表示单叠绕组的各种节距。
1—8 画图表示单波绕组的各种节距。
1—9 直流电机绕组元件的电动势和电刷两端的电动势有什么区别？1—10 什么是直流电机的电枢反应？1—11 直流电机的电枢反应对气隙磁场有什么影响？1—12 在直流发电机中是否有电磁转矩？如果有，电磁转矩的方向与电枢旋转方向相同还是相反？1—13 直流电动机工作时电枢回路是否有感应电动势产生，如果有，电动势的方向与电枢电流的方向相同还是相反？1—14 直流电机的换向极应安装在电机的什么位置？1—15 直流电机的换向极绕组如何接线？1—16 什么是换向？直流电机改善换向的方法有哪几种？1—17 画图表示直流电机的励磁方式有哪几种？在各种不同励磁方式的电机里，电机的输入、输出电流与电枢电流和励磁电流1有什么关系？1—18 直流发电机的空载特性曲线与磁化曲线有何区别？又有何联系？1—19 如何判断直流电机是发电机运行还是电动机运行？它们的电磁转矩、电枢电动势、电枢电流、端电压的方向有何不同？1—20 并励直流发电机的自励条件是什么？如发电机正转时能自励，反转时能否自励？1—21 画图表示他励直流电动机的功率流程图。
1—22 画图表示并励直流发电机的功率流程图。
1—23 为什么并励直流发电机的外特性比他励直流发电机的外特性向下倾斜严重？1—24 一台直流发电机，N 145P=kW，N230U=V，N1450n=r/min，求该电机额定电流。
1—25 一台直流电动机，N 10P=kW，N230U=V，N1500n=r/min，N 90%η=，其额定电流是多少？1—26 一台直流发电机，N 145P=kW，N230U=V，N2850n=r/min，N 85%η=，求该电机的额定电流及额定负载时的输入功率。
电机与拖动基础第三章 直流电机原理(第二部分)
的元件2对应边之间的跨距是合成节距y，用虚槽数
表示。每个元件首、末端所连两个换向片之间的跨 距是换向器节距yk，用换向片数来表示。
y=yk=1 （3）第二节距y2：连至同一个换向片的两个元件边 之间的距离，用虚槽数表示。
y2=y1-y
τ
•3
2. 单叠绕组的展开图
实例： 已知一台电机的极数2P＝4， Ze＝S＝K＝16，画出它的右行单叠 绕组的展开图。
额定电流
额定电磁转矩
•18
3.5 电枢电动势与电磁转矩
直流发电机和电动机电枢电动势与电磁转矩：
电枢电动势—输出电动势(与电枢 电流同方向) 电磁转矩—制动性转矩(与转速方 向相反)
电枢电动势—反电动势(与电枢电 流反方向）
电磁转矩—拖动性转矩(与转速方 向相同)。
电枢电动势的方向由电机的转向和主磁场的方向决定 电磁转矩的方向由电枢电流和主磁场的方向决定
•19
3.5.3 直流电机的电枢反应
Bδ τ
如磁路不饱和，总磁通量不变。但磁路饱和时，总磁通要降低， 称为去磁效应。
• 电枢磁通势改变气隙磁密分布及 每极磁通量大小的现象称为电枢 反应。
•06:50 •20
3.5.1 电枢电动势
电枢电动势是指直流电机正、负电刷之间的 感应电动势，也就是电枢绕组每个支路里的感 应电动势
一个极距范围内的平均磁密：Bav
li
一根导体的平均电动势： eav Bavliv
v 2 p n 60
eav
(
li
)li (2 p
n) 60
2 p
n 60
电枢电动势：Ea
根据感应电动势公式，气隙每极磁通Φ为
表示。每个元件首、末端所连两个换向片之间的跨 距是换向器节距yk，用换向片数来表示。
y=yk=1 （3）第二节距y2：连至同一个换向片的两个元件边 之间的距离，用虚槽数表示。
y2=y1-y
τ
•3
2. 单叠绕组的展开图
实例： 已知一台电机的极数2P＝4， Ze＝S＝K＝16，画出它的右行单叠 绕组的展开图。
额定电流
额定电磁转矩
•18
3.5 电枢电动势与电磁转矩
直流发电机和电动机电枢电动势与电磁转矩：
电枢电动势—输出电动势(与电枢 电流同方向) 电磁转矩—制动性转矩(与转速方 向相反)
电枢电动势—反电动势(与电枢电 流反方向）
电磁转矩—拖动性转矩(与转速方 向相同)。
电枢电动势的方向由电机的转向和主磁场的方向决定 电磁转矩的方向由电枢电流和主磁场的方向决定
•19
3.5.3 直流电机的电枢反应
Bδ τ
如磁路不饱和，总磁通量不变。但磁路饱和时，总磁通要降低， 称为去磁效应。
• 电枢磁通势改变气隙磁密分布及 每极磁通量大小的现象称为电枢 反应。
•06:50 •20
3.5.1 电枢电动势
电枢电动势是指直流电机正、负电刷之间的 感应电动势，也就是电枢绕组每个支路里的感 应电动势
一个极距范围内的平均磁密：Bav
li
一根导体的平均电动势： eav Bavliv
v 2 p n 60
eav
(
li
)li (2 p
n) 60
2 p
n 60
电枢电动势：Ea
根据感应电动势公式，气隙每极磁通Φ为
电机拖动实验报告
电机拖动实验报告实验一认识实验一(实验目的1( 学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。
2( 认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。
3( 熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、起动、改变电机方向与调速的方法。
三(实验项目1( 了解MEL系列电机系统教学实验台中的直流稳压电源、涡流测功机、变阻器、多量程直流电压表、电流表、毫安表及直流电动机的使用方法。
2( 用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。
3( 直流他励电动机的起动，调速及改变转向。
四(实验设备及仪器1(MEL-I系列电机系统教学实验台主控制屏2(电机导轨及测功机、转速转矩测量(MEL-13)或电机导轨及校正直流发电机3(直流并励电动机M034(220V直流可调稳压电源(位于实验台主控制屏的下部))。
5(电机起动箱(MEL-096(直流电压、毫安、安培表(MEL-06)。
五(实验说明及操作步骤用伏安法测电枢的直流电阻表1-1室温 30 ?序号U(V) I(A) R(Ω) R平均(Ω) R(Ω) Maaaref4.33 0.2 21.65 20.85 23.20 1 4.12 20.60 21.104.21 21.053.16 0.15 21.072 3.26 21.73 21.073.06 20.402.02 0.1 20.203 2.11 21.10 20.371.98 19.80七(实验报告1. 画出直流并励电动机电枢串电阻起动的接线图。
说明电动机起动时，起动电阻R1和磁场调节电阻Rf应调到什么位置,为什么,答:励磁回路串联的电阻R调到最小，先接通励磁电源，使励磁电流最大，同时必须将电f枢串联起动电阻R调至最大，然后方可接通电源，使电动机正常起动，起动后，将起动电1阻R调至最小，使电机正常工作。
12. 增大电枢回路的调节电阻，电机的转速如何变化,增大励磁回路的调节电阻，转速又如何变化,答:增大电枢回路的调节电阻，电枢回路的电流减弱，电机的转矩减小，电机的转速变小; 增大励磁回路的调节电阻，电枢回路的电流增强，电机的转矩变大，电机的转速变大。
《电机与拖动学习指导与实验教程》教学课件—02直流电机精选全文
（6）额定励磁电流IfN（A）。
2.2 直流电机的铭牌与励磁方式 2.2.1直流电机的铭牌
对发电机额定功率为： PN U N I N
对发电机额定功率为： PN U N I NN
2.2 直流电机的铭牌与励磁方式
例2-1：已知某直流电动机铭牌数据如下： PN =75kW，UN =220V，nN =1500r/min，ηN =88.5%， 试求：该电机的输入功率及额定电流各是多少？
K S Qu
2.3.1电枢绕组的基本概念
4极（ p 2 ）直流电机结构示意图：
主极轴线：磁极的中心线 几何中性线：磁极之间的平分线
主极轴线
N 几何中性线
极距 ：在电枢铁心表面上， S
S
一个极所占的距离。用虚槽数表
示为：
Qu (虚槽)
2p
N
极距τ
2.3.2直流电枢绕组的节距
电枢绕组的连接规律是通过绕 组的节距来表征。
串励、复励三种电机。
U
U
U
U
Ia M
If
Uf
F
I M
Ia
If F
I
If F
M Ia
I
M Ia
If F
（a）他励 （b）并励 （c）串励 （d）复励
图中：I为电源电流，If为励磁电流，Ia为电枢电流。
2.2.2直流电机励磁方式
1）他励式 他励式是指励磁绕组由其他电源供电，励磁绕
组与电枢绕组不相连。永磁直流电机也属于他励 直流电机，因励磁磁场与电枢电流无关。
（2）直流发电机的工作原理
b N
c N
ina A
c
i nd A
b
d
B S
a B
2.2 直流电机的铭牌与励磁方式 2.2.1直流电机的铭牌
对发电机额定功率为： PN U N I N
对发电机额定功率为： PN U N I NN
2.2 直流电机的铭牌与励磁方式
例2-1：已知某直流电动机铭牌数据如下： PN =75kW，UN =220V，nN =1500r/min，ηN =88.5%， 试求：该电机的输入功率及额定电流各是多少？
K S Qu
2.3.1电枢绕组的基本概念
4极（ p 2 ）直流电机结构示意图：
主极轴线：磁极的中心线 几何中性线：磁极之间的平分线
主极轴线
N 几何中性线
极距 ：在电枢铁心表面上， S
S
一个极所占的距离。用虚槽数表
示为：
Qu (虚槽)
2p
N
极距τ
2.3.2直流电枢绕组的节距
电枢绕组的连接规律是通过绕 组的节距来表征。
串励、复励三种电机。
U
U
U
U
Ia M
If
Uf
F
I M
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If F
I
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M Ia
I
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If F
（a）他励 （b）并励 （c）串励 （d）复励
图中：I为电源电流，If为励磁电流，Ia为电枢电流。
2.2.2直流电机励磁方式
1）他励式 他励式是指励磁绕组由其他电源供电，励磁绕
组与电枢绕组不相连。永磁直流电机也属于他励 直流电机，因励磁磁场与电枢电流无关。
（2）直流发电机的工作原理
b N
c N
ina A
c
i nd A
b
d
B S
a B
电机及拖动讲解
第八章电力拖动系统动力学基础内容提要研究电力拖动系统动力学的目的是为介绍电力花动的机械特性与过渡过程等内容准备必要的理论基拙。
第一节及第二节分析运动方程式，对方程式中各参数(力、转拒、质量和飞轮惯量等)的折算方法进行分析研究;第三节介绍了电动机和工作机构!'}速比可变系统的有关问题;第四节中讨论考虑传动机构损耗的简化折算方法与较准确的折其方法;最后，在第五节中将介绍几种典型生产机械的负载转矩特性。
第一节电力拖动系统的运动方程式“拖动”就是应用各种原动机使生产机械产生运动，以完成一定的生产任务。
而用各种电动机作为原动机的拖动方式称为“电力拖动”。
一般情况下，电力拖动装置可分为电动机、工作机构、控制设备及电源四个组成部分，如图8-1所示。
电动机把电能转换成机械动力，用以拖动生产机械的某一工作机构。
工作机构是生产机械为执行某一任务的机械部分。
控制设备是由各种控制电机、电器、自动化元件及工业控制计算机等组成的，用以控制电动机的运动，从而对工作机构的运动实现自动控制。
为了向电动机及一些电气控制设备供电，在电力拖动系统中必须设有电源部分。
需要指出的是，在许多情况下，电动机与工作机构并不同轴，而是在二者之间有传动机构，它把电动机的运动经过中间变速或变换运动方式后再传给生产机械的工作机构。
下面研究电力拖动系统中电动机带动负载的力学问题。
一、运动方程式电动机在电力拖动系统中作直线运动(如直线电动机)或旋转运动时，由力学定律可知，必须遵循下列两个基本的运动方程式:对于直线运动，方程式为式中F—拖动力(N);—阻力(N);惯性力如果质量m的单位为kg，速度v的单位为m/s，时间t的单位为S，则惯性力的单位F .相同，为N。
与直线运动时相似，旋转运动的方程式为式中 T 电动机产生的拖动转矩T 阻转矩(或称负载转矩)d 惯性转矩(或称加速转矩)。
转动惯量J 可用下式表示:kg·m 2 式中m 与G 旋转部分的质量(kg)与重量(N);ρ与D 惯性半径与惯性直径(m};g 重力加速度，g=9. 81 m/s这样，由式(8-3)可见，转动惯量J 的单位为kg·m 2运动方程式(8一2)的形式不够实用，在实际计算中常把它化为另一种形式。
电力拖动自动控制系统--动控制系统(1)-
43
1.2 晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题
on
• ton不变，变 T —脉冲频率调制（PFM）； • t 和 T 都可调，改变占空比—混合型。
on
40
• PWM系统的优点
1 主电路线路简单，需用的功率器件少； 2 开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热
都较小； 3 低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1:10000左
右； 4 若与快速响应的电机配合，则系统频带宽，动态响应快
可调的直流电压。 • 直流斩波器或脉宽调制变换器——用恒定直流电源或不
控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉 宽调制，以产生可变的平均电压。
28
1.1.1 旋转变流机组（ G-M系统， Ward-Leonard系统）
图1-1旋转变流机组供电的直流调速系统（G-M系统）
29
• G-M系统特性
15
4. 电枢绕组的反电势
E是电枢旋转时，绕组切割主磁通Φ的结果，故和Φ与转速n的乘积
成正比。
式中：Ke—电动势结构系数，Ce —恒磁通电动势结构系数；
n—电动机转速，在此转速下，电动机的电磁转矩
Te正好与负
载转矩Tl相平衡，系统处于稳定运行状态。
16
5. 直流电动机的机械特性方程
1 理想空载转速n0 当Te=0时，n=n0；
34
35
➢ 晶闸管对过电压、过电流和过高的dV/dt与di/dt 都十分敏感，若超过允许 值会在很短的时间内损坏器件。 ➢ 当系统处在深调速状态，即在较低速运行时，晶闸管的导通角很小，使得 系统的功率因数很低，并产生较大的谐波电流，引起电网电压波形畸变，殃 及附近的用电设备。由谐波与无功功率引起电网电压波形畸变，殃及附近的 用电设备，造成“电力公害”。
1.2 晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题
on
• ton不变，变 T —脉冲频率调制（PFM）； • t 和 T 都可调，改变占空比—混合型。
on
40
• PWM系统的优点
1 主电路线路简单，需用的功率器件少； 2 开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热
都较小； 3 低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1:10000左
右； 4 若与快速响应的电机配合，则系统频带宽，动态响应快
可调的直流电压。 • 直流斩波器或脉宽调制变换器——用恒定直流电源或不
控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉 宽调制，以产生可变的平均电压。
28
1.1.1 旋转变流机组（ G-M系统， Ward-Leonard系统）
图1-1旋转变流机组供电的直流调速系统（G-M系统）
29
• G-M系统特性
15
4. 电枢绕组的反电势
E是电枢旋转时，绕组切割主磁通Φ的结果，故和Φ与转速n的乘积
成正比。
式中：Ke—电动势结构系数，Ce —恒磁通电动势结构系数；
n—电动机转速，在此转速下，电动机的电磁转矩
Te正好与负
载转矩Tl相平衡，系统处于稳定运行状态。
16
5. 直流电动机的机械特性方程
1 理想空载转速n0 当Te=0时，n=n0；
34
35
➢ 晶闸管对过电压、过电流和过高的dV/dt与di/dt 都十分敏感，若超过允许 值会在很短的时间内损坏器件。 ➢ 当系统处在深调速状态，即在较低速运行时，晶闸管的导通角很小，使得 系统的功率因数很低，并产生较大的谐波电流，引起电网电压波形畸变，殃 及附近的用电设备。由谐波与无功功率引起电网电压波形畸变，殃及附近的 用电设备，造成“电力公害”。
电机拖动精简版讲解
20012-2013《电机与拖动》复习精简版提纲第一部分直流电机及直流电动机的电力拖动一、填空题：4、直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_________ 直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向______ 。
（相反；相同）6、直流电机的电磁转矩是由_______ 和_______ 同作用产生的。
（每极气隙磁通量；电枢电流）8直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是 ___________ 。
（交流的。
）9、并励直流电动机，当电源反接时，其中l a的方向 _________ ，转速方向_________ 。
（反向，不变。
）10、直流发电机的电磁转矩是转矩________ ，直流电动机的电磁转矩是转矩_________ O （制动，驱动。
）11、电枢反应对并励电动机转速特性和转矩特性有一定的影响，当电枢电流la增加时，转速n将 _________ ，转矩Te将 __________ O（下降，增加）13、直流电动机调速时，在励磁回路中增加调节电阻，可使转速_______ ，而在电枢回路中增加调节电阻，可使转速__________ 。
（升高，降低。
）14、电磁功率与输入功率之差，对于直流发电机包括___________ 损耗；对于直流电动机包括损耗。
（空载损耗功率，绕组铜损耗。
）15、串励直流电动机在电源反接时，电枢电流方向________ ，磁通方向_______ ，转速n的方向___________ 。
（反向，反向，不变）16、当保持并励直流电动机的负载转矩不变，在电枢回路中串入电阻后，则电机的转速将_________ 。
（下降）17、并励直流发电机的励磁回路电阻和转速同时增大一倍，贝U其空载电压 _____ 。
（不变）18、直流电机若想实现机电能量转换，靠_________ 电枢磁势的作用。
（交轴）20、他励直流电动机的固有机械特性是指在________ 件下，_________ 和 _______ 的关系。
电力拖动教学计划
电力拖动教学计划一、引言电力拖动是现代工业中广泛应用的一种控制技术，它通过电动机驱动负载实现运动控制。
为了提高学生对电力拖动的理解和应用能力，制定了本教学计划，旨在通过系统的教学内容和实践操作，匡助学生掌握电力拖动的基本原理、常用设备和控制方法。
二、教学目标1. 理解电力拖动的基本原理，包括电动机工作原理、电力拖动系统组成和工作原理；2. 掌握电力拖动的常用设备，包括电动机、变频器、传感器等的特点和应用；3. 熟悉电力拖动的控制方法，包括开环控制和闭环控制的原理和应用；4. 能够进行电力拖动系统的设计、安装和调试，并能解决常见故障；5. 培养学生的团队合作精神和实践操作能力。
三、教学内容1. 电力拖动基础知识1.1 电动机工作原理- 直流电动机和交流电动机的原理及特点- 电动机的基本结构和工作原理1.2 电力拖动系统组成- 电动机、传动装置、控制装置等的组成和作用1.3 电力拖动系统工作原理- 电动机的启动、运行和制动过程- 电力拖动系统的工作流程和控制方式2. 电力拖动设备2.1 电动机- 常见的直流电动机和交流电动机及其特点 - 电动机的选型和安装要点2.2 变频器- 变频器的原理和功能- 变频器在电力拖动中的应用和调试方法2.3 传感器- 常见的位置传感器、速度传感器和力传感器 - 传感器的原理和应用3. 电力拖动控制方法3.1 开环控制- 开环控制的原理和特点- 电力拖动系统中的开环控制应用3.2 闭环控制- 闭环控制的原理和特点- 电力拖动系统中的闭环控制应用3.3 控制系统设计与调试- 电力拖动系统的设计原则和步骤- 电力拖动系统的调试方法和常见故障处理四、教学方法1. 理论讲解：通过课堂讲解，详细介绍电力拖动的基本原理、设备和控制方法。
2. 实验操作：组织学生进行电力拖动系统的实验操作，包括电动机的安装、变频器的调试和控制系统的设计。
3. 案例分析：通过实际案例分析，让学生了解电力拖动在工业生产中的应用实践。
电机拖动 思考题
换向器在直流电机中起什么作用（1）在直流发电机中：换向器起镇流作用, 即把电枢绕组里的交流电整流为直流电, 在正、负电刷两端输出。
（2）在直流电动机中：换向器起逆变作用, 即把电刷外电路中的直流电经换向器逆变为交流电输入电枢元件中直流电机的主磁极和电枢铁心都是电机磁路的组成部分，但其冲片材料一个用薄钢板另一个用硅钢片，这是为什么在直流电机中, 励磁绕组装在定子的主磁极上, 当励磁绕组通入直流励磁电流并保持不变时, 产生的主磁通相对于主磁极是静止不变的, 因此在主磁极中不会产生感应电动势和感应电流(即涡流) , 就不会有涡流损耗, 所以主磁极材料用薄钢板。
但是转动着的电枢磁路却与主磁通之间有相对运动, 于是在电枢铁心中会产生感应电动势和感应电流(即涡流) , 产生涡流损耗。
另外, 电枢中还会产生因磁通交变形成的磁滞损耗。
为了减少电枢铁心损耗, 常用而又行之有效的办法就是利用硅钢片叠装成直流电机的电枢铁心直流电机铭牌上的额定功率是指什么功率电机铭牌上的额定功率均指输出功率。
对于电动机，其额定功率是指电动机轴上输出的机械功率；对于发电机，其额定功率是指电枢绕组的输出电功率直流电机主磁路包括那几部分磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在哪一部分答：直流电机的主磁路主要包括;主磁极、定、转子之间的气隙、电枢齿、电枢磁轭、定子磁轭。
磁路未饱和时，铁的磁导率远大于空气的磁导率，气隙的磁阻比磁路中的铁心部分大得多，所以，励磁磁通势主要消耗在气隙上。
说明下列情况下无载电动势的变化：（1）每极磁通减少10％，其他不变；（2）励磁电流增大10％，其他不变；（3）电机转速增加20％，其他不变。
答：根据直流电机感应电动势与主磁通的大小成正比，与电机转速成正比的关系，可得出以下结论:(1)每极磁通减小10%，其他不变时，感应电动势减小10%;(2)励磁电流增大10%，其他不变时，每极磁通量增大10%，因此感应电动势增大10%;(3)电机转速增加20%，其他不变时，感应电动势增加20%。
电子电机电拖选择题
18 串联型稳压电路中的调整管工作在( )状态。
19 在硅稳压管稳压电路中，限流电阻R的作用是( ) 。
单相桥式整流电路的变压器二次侧电压为20伏，每个整流二极管所承受的最大反 20 向电压为( )。
21 晶闸管整流电路输出电压的改变是通过（ ）实现的。 22 用万用表测试好的单向晶闸管时，A、K极间的正反向电阻应（ ）。 23 额定电流为100A的晶闸管，允许通过电流的有效值为（ ）。
15 应和磁路饱和的影响，此时电动机的转速将（ ）。 16 直流电机启动时，一般将启动电流限制在（ ）倍额定电流范围内。 17 直流电机采用能耗制动时，励磁电流产生的磁通是（ ）磁通。 18 交流测速发电机输出电压的频率与转速（ ）。
19 交流伺服电动机电磁转矩的大小与控制电压的（ ）有关。
以三相单双六拍通电方式工作的步进电动机，若转子齿数为40，则步距角等于（ 20 ）
B
D C C
C B B A A D
C A A
C D C
A D D
D B D
B
A D B C
B A A
C C D C A
B
C B A D C B B A D D A B
C B A B D C B A
12 发射极偏置电路中,在直流通路中计算静态工作点的方法称为（ ）。
13 影响放大电路静态工作点稳定的主要因素是（ ）。
14 在实际调整放大电路的静态工作点时，一般是以（ ）为准。
15 单门限电压比较器中，集成运放所处的状态是( )。
16 下列不属于集成运放电路线性应用的是( )。
17 集成运放电路的两输入端外接( )防止输入信号过大而损坏器件。
电压 绕组烧坏
Y，y10
【培训课件】电机学课件--直流电动机的电力拖动
二、稳定运行的条件
（1）必要条件：电动机的机械特性与负载的转矩特性必须有交点， 即存在Tem=TL
(2)充分条件：在交点的转速以上存在Tem＜TL，而在交点的转速以 下存在Tem＞TL
•21
•稳定运行
• 不稳定运行
•22
§3
§3.1 电枢回路串电阻起动 §3.2 降压起动
•23
起动过程：电动机接通电源后，由静止状态加速到稳定运行状态的过程。 起动转矩Tst：电动机起动瞬间的电磁转矩。 起动电流Ist：起动瞬间的电枢电流。
电力拖动系统的组成：电源、控制设备、电动机、传动和工作机构。
一、运动方程式
1、单轴系统
•3
•2、实用表达式
• 通常将转动惯量J用飞轮矩GD2来表示，它们之间的关系
为J=mp
• 式中 m与G－转动部分的质量与重量；
•
p与D－惯性半径与直径（m）；
•
g=9.81m/s2 －重力加速度；
•
再将机械角速度用转速n表示 可得：
•38
•2、机械特性 •由上所述，可能在第四象限，也 可能在第二象限。
•3、分析 •回馈制动过程中，有功率UIa回 馈电网，能量损耗最少。
•4、使用场合 •用于高速匀速下放重物和降压、 增加磁通调速过程中自动加快减 速过程。
•39
§4.4 直流电动机的反转
许多生产机械要求电动机做正、反转运行，直流电机的转向由电枢 电流方向和主磁场方向确定。
• 足，另选T1或m值，直到满足条件。
•三、三点起动器（简单了解） • 人工手动办法起动
•27
§3.2 降压起动 当直流电源电压可调时可采用降压起动方法。 发展：过去可调的直流电源采用直流的发电机-电动机
（1）必要条件：电动机的机械特性与负载的转矩特性必须有交点， 即存在Tem=TL
(2)充分条件：在交点的转速以上存在Tem＜TL，而在交点的转速以 下存在Tem＞TL
•21
•稳定运行
• 不稳定运行
•22
§3
§3.1 电枢回路串电阻起动 §3.2 降压起动
•23
起动过程：电动机接通电源后，由静止状态加速到稳定运行状态的过程。 起动转矩Tst：电动机起动瞬间的电磁转矩。 起动电流Ist：起动瞬间的电枢电流。
电力拖动系统的组成：电源、控制设备、电动机、传动和工作机构。
一、运动方程式
1、单轴系统
•3
•2、实用表达式
• 通常将转动惯量J用飞轮矩GD2来表示，它们之间的关系
为J=mp
• 式中 m与G－转动部分的质量与重量；
•
p与D－惯性半径与直径（m）；
•
g=9.81m/s2 －重力加速度；
•
再将机械角速度用转速n表示 可得：
•38
•2、机械特性 •由上所述，可能在第四象限，也 可能在第二象限。
•3、分析 •回馈制动过程中，有功率UIa回 馈电网，能量损耗最少。
•4、使用场合 •用于高速匀速下放重物和降压、 增加磁通调速过程中自动加快减 速过程。
•39
§4.4 直流电动机的反转
许多生产机械要求电动机做正、反转运行，直流电机的转向由电枢 电流方向和主磁场方向确定。
• 足，另选T1或m值，直到满足条件。
•三、三点起动器（简单了解） • 人工手动办法起动
•27
§3.2 降压起动 当直流电源电压可调时可采用降压起动方法。 发展：过去可调的直流电源采用直流的发电机-电动机
电机及电力拖动课后习题答案
For personal use only in study and research; not for commercial use《电机与拖动基础》课后习题第一章 习题答案1．直流电机有哪些主要部件？各用什么材料制成？起什么作用？答：主要部件：（1）定子部分：主磁极，换向极，机座，电刷装置。
（2）转子部分：电枢铁心，电枢绕组，换向器。
直流电机的主磁极一般采用电磁铁，包括主极铁心和套在铁心上主极绕组（励磁绕组）主磁极的作用是建立主磁通。
换向极也是由铁心和套在上面的换向绕组构成，作用是用来改善换向。
机座通常采用铸钢件或用钢板卷焊而成，作用两个：一是用来固定主磁极，换向极和端盖，并借助底脚将电机固定在机座上；另一个作用是构成电机磁路的一部分。
电刷装置由电刷、刷握、刷杆、刷杆座和汇流条等组成，作用是把转动的电枢与外电路相连接，并通过与换向器的配合，在电刷两端获得直流电压。
电枢铁心一般用原0.5mm 的涂有绝缘漆的硅钢片冲片叠加而成。
有两个作用，一是作为磁的通路，一是用来嵌放电枢绕组。
电枢绕组是用带有绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成的线圈按一定的规律联接而成，作用是感应电动势和通过电流，使电机实现机电能量装换，是直流电机的主要电路部分。
换向器是由许多带有鸠尾的梯形铜片组成的一个圆筒，它和电刷装置配合，在电刷两端获得直流电压。
2．一直流电动机，已知，，，，0.85r/min 1500n V 220U kw 13P N N N ====η求额定电流N I 。
解：电动机η⋅=N N N I U P ， 故 A =⨯⨯=⋅=5.6985.02201013U P I 3N N N η3． 一直流电动机，已知，，，，0.89r/min 1450n V 230U kw 90P N N N ====η求额定电流N I 。
解：发电机N N N I U P =， 故 A ⨯==3912301090U P I 3N N N 7．什么叫电枢反应？电枢反应的性质与哪些因素有关？一般情况下，发电机的电枢反应性质是什么？对电动机呢？答：负载时电枢磁动势对主磁场的影响称为电枢反应。
电力拖动自动控制系统运动控制系统第阮毅分解
第38页/共112页
9.3.2梯形波永磁同步电动机的自控变频调速系统
图9 -11 梯形波永磁同步电动机的电动势波形与近似的电 流波形图
第39页/共112页
9.3.2梯形波永磁同步电动机的自控变频调速系统
图9 -12 梯形波永磁同步电动机的等效电路及逆变器主电 路原理图
第40页/共112页
9.3.2梯形波永磁同步电动机的自控变频调速系统
第9页/共112页
气隙磁场分布
正弦波永磁同步电动机——磁极采用永磁材料，输入三相正弦波电流时， 气隙磁场为正弦分布，称作正弦波永磁同步电动机，或简称永磁同步电动 机缩写为PMSM。
梯形波永磁同步电动机——气隙磁场呈梯形波分布，性能更接近于直流电 动机。梯形波永磁同步电动机构成的自控变频同步电动机又称作无刷直流 电动机，缩写为BLDM。
定的控制方式。
第22页/共112页
9.1.6 同步电动机的调速
基频以下
Te max
3Es xd
Usห้องสมุดไป่ตู้
m
常数
基频以上
Te max
3U sN Es
m xd
1
m
1 n1
图9 -6 同步电动机变频调速机械特性
第23页/共112页
9.2他控变频同步电动机调速系统
他控变频调速的特点是电源频率与同步电动机的实际转速无直接的必然联 系。
无刷直流电动机的电压方程
iA iB I p
iC 0
eA eB Ep
uA
uB
2Rs I p
2L
dI p dt
2Ep
第45页/共112页
9.3.2梯形波永磁同步电动机的自控变频调速系统
采用PWM控制 电压方程 状态方程 电枢漏磁时间常数
9.3.2梯形波永磁同步电动机的自控变频调速系统
图9 -11 梯形波永磁同步电动机的电动势波形与近似的电 流波形图
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9.3.2梯形波永磁同步电动机的自控变频调速系统
图9 -12 梯形波永磁同步电动机的等效电路及逆变器主电 路原理图
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9.3.2梯形波永磁同步电动机的自控变频调速系统
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气隙磁场分布
正弦波永磁同步电动机——磁极采用永磁材料，输入三相正弦波电流时， 气隙磁场为正弦分布，称作正弦波永磁同步电动机，或简称永磁同步电动 机缩写为PMSM。
梯形波永磁同步电动机——气隙磁场呈梯形波分布，性能更接近于直流电 动机。梯形波永磁同步电动机构成的自控变频同步电动机又称作无刷直流 电动机，缩写为BLDM。
定的控制方式。
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9.1.6 同步电动机的调速
基频以下
Te max
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常数
基频以上
Te max
3U sN Es
m xd
1
m
1 n1
图9 -6 同步电动机变频调速机械特性
第23页/共112页
9.2他控变频同步电动机调速系统
他控变频调速的特点是电源频率与同步电动机的实际转速无直接的必然联 系。
无刷直流电动机的电压方程
iA iB I p
iC 0
eA eB Ep
uA
uB
2Rs I p
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9.3.2梯形波永磁同步电动机的自控变频调速系统
采用PWM控制 电压方程 状态方程 电枢漏磁时间常数
(完整版)电机拖动与控制-教案
课程:电机拖动与控制班级：13矿机3班课程：电机拖动与控制班级：13矿机3班课程:电机拖动与控制班级：13矿机3班课程：电机拖动与控制班级:13矿机3班课程：电机拖动与控制班级：13矿机3班课程:电机拖动与控制班级：13矿机3班课程：电机拖动与控制班级：13矿机3班课程：电机拖动与控制班级:13矿机3班课程：电机拖动与控制班级：13矿机3班课程:电机拖动与控制班级：13矿机3班课程：电机拖动与控制班级:13矿机3班课程：电机拖动与控制班级：13矿机3班课程：电机拖动与控制班级：13矿机3班课程：电机拖动与控制班级：13矿机3班课程：电机拖动与控制班级：13矿机3班课程：电机拖动与控制班级：13矿机3班课程：电机拖动与控制班级：13矿机3班课程:电机拖动与控制班级:13矿机3班课程：电机拖动与控制班级：13矿机3班课程:电机拖动与控制班级:13矿机3班课程：电机拖动与控制班级：13矿机3班课程：电机拖动与控制班级：13矿机3班课程：电机拖动与控制班级:13矿机3班课程：电机拖动与控制班级：13矿机3班课程：电机拖动与控制班级：13矿机3班课程:电机拖动与控制班级：13矿机3班课程：电机拖动与控制班级：13矿机3班课程：电机拖动与控制班级：13矿机3班课程：电机拖动与控制班级：13矿机3班课程：电机拖动与控制班级：13矿机3班课程：电机拖动与控制班级:13矿机3班课程：电机拖动与控制班级:13矿机3班课程：电机拖动与控制班级:13矿机3班课程：电机拖动与控制班级:13矿机3班课程：电机拖动与控制班级:13矿机3班课程：电机拖动与控制班级：13矿机3班课程：电机拖动与控制班级:13矿机3班。
《电机与拖动》第1章 直流电机的结构和工作原理
直 流 电 机 的 组 成
作
用：产生感应电动势和电磁转 矩，实现能量的转换
12
1.2
直流电机的结构和工作原理
图1-3 直流电机的结构图 a）直流电机的结构 b）轴端剖面图 1-风扇 2-机座 3-电枢 4-主磁极 5-刷架 6-换向器 7-接线板 8-出线盒 9-换向极 10-端盖
13
1.2
1、定子
30
1.2
3．励磁方式
直流电机的结构和工作原理
励磁绕组获得励磁电流的方式称为励磁方式，如图1-14所示。
图1-14 直流电机的励磁方式 a）他励 b）并励 c）串励 d）复励
31
1.2
直流电机的结构和工作原理
三、直流电机的工作原理
1．直流发电机的基本工作原理
当原动机拖着电枢以一定的转速在磁场中逆时针旋转时，根据 电磁感应原理，线圈边ab和cd以线速度v切割磁力线产生感应电动势， 其方向用右手定则确定。在图中所示的位置，线圈的边ab处于N极下， 产生的电动势从b指向a；线圈的cd边处于S极下，产生的感应电动势 从d指向c。从整个线圈来看，电动势的方向为d c b a。反之， 当ab边转到S极下，边cd转到N极下时，每个边的感应电动势
图1-8 线圈在槽内的放置示意图 1-上层有效边 2、5-端接部分 3-下层有 效边 4-线圈尾端 6-线圈首端
20
1.2
直流电机的结构和工作原理
绕组联接如图1-9所示。
y1
--极距，就是一个磁极在电枢表面的空间距离，其计算是： --第一节距
yk
--换向器节距
y2
Z 2p
--第二节距
y
--合成节距
冒烟（是否冒烟）
电力拖动简介
电力需求侧管理（DSM）讲座四[电力拖动简介]电力拖动是以电动机作为原动机拖动机械做功的一种作业方式，电力拖动又称电气拖动或电力转动。
1995年我国用于电力拖动作业的电动机总容量在350～450GW，其中交流电动机占90％左右，1995～2000年交流电动机的预期产量达30GW，每年用于电动机的电费开支是电动机造价的10～20倍，是用电量最大和电费开支最多的终端用电设备，也是需求方管理的一个重点终端设备。
一、电力拖动系统和电动机的分类1.电力拖动系统电力拖动系统主要由电动机、传递机构和工作机械等装置组成的机电系统（见图3-2）。
电力拖动的任务就是使电动机实现由电能向机械能的转换，完成工作机械启动、运转、调速、制动工艺作业的要求，因此如何选择和运用好电动机是电力拖动节电的中心环节。
按供电制式的不同，可分为直流电力拖动和交流电力拖动两种，交流电力拖动节电是本节讨论的重点。
图3-2 电力拖动系统简图2.电动机的类别电动机的分类方式有多种，按电源使用的种类划分主要有两大类：一类是直流电动机，另一类是交流电动机（见图3-3）。
图3-3 电动机分类简图直流电动机是依靠直流电源供电运转的电动机，按励磁方式可分为他励和自励两种（见图3-3和图3-4）。
他励直流电动机的励磁电流由单独的直流电源供给，励磁绕组与电枢绕组不相连接；自励直流电动机的励磁电流由电机本身供给，励磁绕组与电枢绕组的连接方式，一般分为并励、串励和复励三种。
直流电动机的调速性能好，启动、制动、过载转矩大，容易控制是它的突出优点，但它的结构复杂、制造成本高、维护量大，还需配置直流电源，使它的应用受到一定的限制，多用于对启动和调速等性能要求比较高的场所。
交流电动机是依靠交流电源供电运转的电动机，与直流电动机相比，它具有结构简单、制造成本低、维护方便、运行效率高、工作可靠等优点，尤其是交流电动机调速技术的快速发展，使它得到了更广泛的应用。
交流电动机包括同步电动机和异步电动机两大类。
中职电子电工对口升学《电机拖动》第一节 三相异步电动机的结构和工作原理 课件(共14张PPT).pp
课堂全程导学
【答案】训练4：× 训练5：0.02 训练6：
课前知识准备
2. 三相异步电动机的旋转磁场的产生 （1）旋转磁场的产生 在空间上互差120°电角度的三相对称的闭合定子绕组中分别通入三相对称交流电流，它 们将产生各自的交变磁场，三个交变磁场合成为一个两极旋转磁场。如图1-1-1所示，当电流为 正值时，电流从定子绕组首端流入（用“×”表示），尾端流出（用“·”表示）；当电流为负值 时，电流从定子绕组尾端流入（用“×”表示），首端流出（用“·”表示）。
课堂全程导学
训练1：50 Hz的电动机能否用于60 Hz的电源？为什么？60 Hz的电动机能否用于50 Hz的电
源？为什么？
训练2：有一台50 Hz三相异步电动机，其额定转速 =720 r/min，空载转差率为0.28%，则
该电动机的极数为
，空载转速
r/min，额定负载时的转差率 = 。
训练3：（2015年高考题）三相异步电动机采用反接制动，在制动过程中的转差率s的范围
是（ ）
A. -∞＜s＜0 B. 0＜s＜1 C. s=1 D. 1≤s＜2
训练4：（2011年高考题）判断题：三相异步电动机的电磁转矩是由于旋转磁场与定子电
流的相互作用。（ ）
训练5：（2017年高考题）有一台Y200L1-4型电动机的额定功率
额定转速
频率f=50 Hz，过载系数λm=2，则该电动机的额定转差率
课堂全程导学
例题2：三相异步电动机的“异步”从何而来？为什么？三相异步电动机为什么又称为三 相感应电动机？
【分析】“异步”是指转子转速总是低于旋转磁场的转速，只有存在转速差，转子绕组中 才能产生感应电流，如果转子转速与旋转磁场转速相同，转子绕组中将无法产生感应电流，异 步电动机也将无法转动。“感应电动机”的名称中的“感应”是由于转子绕组中的电流是感应 电流。