电机与拖动第1章直流电机解读
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电机与拖动基础知识一、引言电机是现代生活中不可或缺的重要设备,广泛应用于各个领域,如工业生产、交通运输、家用电器等。
而拖动作为电机的一项重要功能,使得电机能够实现对其他设备或物体的运动控制。
本文将介绍电机的基本概念、工作原理以及与拖动相关的知识。
二、电机的基本概念电机是一种将电能转化为机械能的设备,其工作原理基于电磁感应和电磁力。
根据不同的工作原理和结构形式,电机可以分为直流电机和交流电机两大类。
直流电机是利用直流电源产生的磁场与电流之间的相互作用来产生转矩,从而实现机械运动。
而交流电机则是利用交流电源的频率和相位差来产生旋转磁场,进而驱动电机转动。
三、电机的工作原理1. 直流电机的工作原理直流电机主要由电枢、磁场和换向器构成。
电枢是电机中的转子,由导电材料绕制而成,可在磁场中旋转。
磁场则是电机中的定子,由磁铁或电磁铁制成,产生恒定的磁场。
换向器则用于改变电枢电流的方向,使得电流的方向与磁场的方向交替,从而产生连续的转矩。
2. 交流电机的工作原理交流电机主要由定子和转子构成。
定子是电机的固定部分,由绕组和铁心组成。
绕组接通交流电源后,产生旋转磁场。
转子则是电机的旋转部分,通过与旋转磁场的相互作用,实现转动。
交流电机的转子可以是感应式转子、异步转子或同步转子,具体取决于电机的设计和应用需求。
四、拖动的基本概念拖动是指利用电机的旋转运动,驱动其他设备或物体进行运动。
通过连接电机和被拖动设备的轴,将电机的转动动力传递给被拖动设备,实现对其运动的控制。
拖动通常需要使用传动装置,如齿轮、皮带、链条等,将电机的高速旋转转换为被拖动设备所需的合适转速和转矩。
五、拖动的应用领域拖动广泛应用于各个领域,如工业生产、交通运输、家用电器等。
在工业生产中,电机的拖动功能常用于驱动机械设备,如输送带、风机、泵等,实现物料的输送、通风、供水等功能。
在交通运输领域,电机的拖动被广泛应用于汽车、火车、电动自行车等交通工具中,实现车辆的驱动和控制。
第一篇 思考与习题解答第一章 直流电机原理1-1说明直流电机电刷和换向器的作用,在发电机中它们是怎样把电枢绕组中的交流电动势变成刷间直流电动势的?在电动机中,刷间电压本来就是直流电压,为什么仍需要电刷和换向器?答:直流电机的电刷是连接内电路和外电路的装置,换向器可以实现交、直流电势电流的转换。
在直流发电机中换向器连接的电枢元件在不同磁极下产生不同方向的交变电势,而电刷位置是固定的,每个旋转到该位置的换向片输出电势极性是一致的,通过静止的电刷可以得到极性固定的电枢电势。
在电动机中刷间电压是直流,根据电磁力定律(左手定则)在旋转的电枢元件中,只有不断改变电流方向才能保证每根导体在任意时刻受到相同方向的电磁力,因此需要电刷和换向器将刷间的直流电转换成旋转元件中的交变电流,电枢才能连续旋转,保证电机正常运行。
1-2 判断直流电机在下列情况下电刷两端电压的性质: (1)磁极固定,电刷与电枢同向同速旋转。
(2)电枢固定,电刷与磁极同向同速旋转。
答:(1)交流;(2)直流。
1-3 他励直流发电机,额定容量N P =14kW ,额定电压N U =230V ,额定转速N n =1450r/min ,额定效率=85.5%,试求电机的额定电流N I 及额定状态下的输入功率1P 。
解:(1) 求电机额定电流1400060.87230N N N P I A U === (2) 额定状态下的输入功率11416.370.855NNP P kW η=== 1-4 他励直流电动机, N P =1.1 kW ,N U =110V, N I =13A, N n =1500r/min, 试求电动机的额定效率N η及额定状态下的总损耗功率p ∑。
解:(1) 求电动机额定效率1110076.92%13110N N N N N P P P I U η====⨯ (2) 额定状态下总的损耗功率1131101100330N N N N p P P I U P W ∑=-=-=⨯-=1-5 直流电机的主磁路包括那几部分? 磁路未饱和时,励磁磁动势主要消耗在此路的哪一部分?答:直流电机主磁路包括N 极铁芯-气隙-电枢齿-电枢轭-相邻S 极电枢齿-气隙- S 极铁芯-定子轭-回到N 极。
第0章 绪论:1、电机:利用电磁感应原理实现能量转换的机械2、电力拖动系统包括:电动机、传动机构、生产机械、控制设备和电源。
第1章 直流电机1.2绕组1、单叠绕组:ε±=p Z y 21,即][pZy 21=(向下取整);1=k y ,k y y y -=12。
p 为磁极对数,Z 为槽数,1y 为第一节距(同一个元件的两个边跨过的距离),k y 为换向器节距。
画图步骤:1)计算1y ;2)根据Z 的数目画线(等间距),线的数目和Z 相同。
(Z=16,1y =4)(实线、虚线都画)3)根据1y 的值连接绕组,即编号为1的实线,需要跟编号为5(1+1y )的虚线相连。
4)将编号为1的实线连接到编号为1换向片(位置自己定,换向片宽度和实线间宽度一样),(换向器编号和实线编号一致),将编号为5的虚线连接到编号为2的换向片。
5)平移将其他的画出来6)画磁极,磁极宽度约为PZ270.倍的实线间宽度,极性交替放在线中,磁极平移距离为PZ2倍的实线宽度;在磁极中心下方画出电刷(N 极下为+,S 极下为—) 单叠绕组特点:1)并联支路对数等于磁极对数,即p a =;2)电刷数等于主磁极数,电刷间电动势等于并联支路电动势,电刷位置应使支路感应电动势最大(即电刷位置对准磁极中心);3)电枢绕组闭合回路中,感应电动势之和为0,内部无换流4)正负电刷引出的电枢电流a I 为各支路电流之和,a a ai I 2=。
a 为支路对数 5)元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上,即1=k y 。
2、单波绕组:ε±=p Z y 21,即][p Z y 21=(向下取整);pK y k 1±=(向下取整),12y y y k -=。
画图与单叠类似。
特点:1)并联支路数=2,与磁极对数无关,即1=a 。
2)电刷数等于主磁极数,电刷间电动势等于并联支路电动势,电刷位置应使支路感应电动势最大(即电刷位置对准磁极中心);(理论上电刷用2个就够了,但为了可靠换向,采用全额电刷)3)正负电刷引出的电枢电流a I 为各支路电流之和,a a i I 2=。
第1章 思考题与习题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? 答:(一)定子1.主磁极:建立主磁通,包括: 铁心:由低碳钢片叠成绕组:由铜线绕成2.换向磁极:改善换向,包括: 铁心: 型由低碳钢片叠成。
小型由整块锻钢制成。
绕组:由铜线绕成。
3.机座和端盖:固定、支撑、保护,同时构成主磁路的一部分,用铸铁、铸钢或钢板卷成。
4.电刷装置:与换向器配合,引出(或引入)电流,电刷由石墨等材料制成。
(二)转子1. 电枢铁心:构成主磁路,嵌放电枢绕组。
由硅钢片叠成。
2. 电枢绕组:产生感应电动势和电磁转矩,实现机—电能量转换。
由铜线绕成。
3. 换向器:与电刷配合,引入、引出电流,由换向片围叠而成。
4. 转轴和轴承:使电枢和换向器灵活转动。
1-2简述直流发电机的工作原理答:直流发电机主磁极通电产生主磁场,电枢绕组被原动机拖动旋转切割主磁场感应电动势实为交变电动势(如图示瞬间以导体a 为例), 电枢绕组的a 导体处于N 极底下, 由“右手发电机”定则判得电动势方向为⊙,转半圈后,a 处于S 极下,电动势方向变为⊕,再转半圈,又回到原来位置,电动势又为⊙……,它通过电刷和换向器,把电枢绕组的交流变为外电路的直流。
这就是直流发电机的工作原理。
1-3简述直流电动机的工作原理答:直流电动机主磁极通电产生主磁场,电枢绕组通过电刷引入直流电,(如图示瞬间以导体a 为例),电枢绕组的a 导体处于N 极底下,电流方向为⊙,由“电磁生力”定则判得产生电磁转矩势方向为逆时针,转半圈后,a 处于S 极下,电流方向变为⊕,产生电磁转矩势方向仍为逆时针,再转半圈,又回到原来位置……,它通过电刷和换向器,把外电路的直流电变为电枢绕组部的交流电,从而产生恒定方向的电磁转矩,使直流电动机沿着一个方向旋转。
这就是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,它们各自起什么作用?答:在直流电机中,用电刷和换向器配合,把发电机电枢绕组部的交流电流引出到外电路变为直流电。
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。
第1章 思考题与习题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? 答:(一)定子1.主磁极:建立主磁通,包括: 铁心:由低碳钢片叠成绕组:由铜线绕成2.换向磁极:改善换向,包括: 铁心: 中大型由低碳钢片叠成。
小型由整块锻钢制成。
绕组:由铜线绕成。
3.机座和端盖:固定、支撑、保护,同时构成主磁路的一部分,用铸铁、铸钢或钢板卷成。
4.电刷装置:与换向器配合,引出(或引入)电流,电刷由石墨等材料制成。
(二)转子1. 电枢铁心:构成主磁路,嵌放电枢绕组。
由硅钢片叠成。
2. 电枢绕组:产生感应电动势和电磁转矩,实现机—电能量转换。
由铜线绕成。
3. 换向器:与电刷配合,引入、引出电流,由换向片围叠而成。
4. 转轴和轴承:使电枢和换向器灵活转动。
1-2简述直流发电机的工作原理答:直流发电机主磁极通电产生主磁场,电枢绕组被原动机拖动旋转切割主磁场感应电动势实为交变电动势(如图示瞬间以导体a 为例), 电枢绕组的a 导体处于N 极底下, 由“右手发电机”定则判得电动势方向为⊙,转半圈后,a 处于S 极下,电动势方向变为⊕,再转半圈,又回到原来位置,电动势又为⊙……,它通过电刷和换向器,把电枢绕组的交流变为外电路的直流。
这就是直流发电机的工作原理。
1-3简述直流电动机的工作原理答:直流电动机主磁极通电产生主磁场,电枢绕组通过电刷引入直流电,(如图示瞬间以导体a 为例),电枢绕组的a 导体处于N 极底下,电流方向为⊙,由“电磁生力”定则判得产生电磁转矩势方向为逆时针,转半圈后,a 处于S 极下,电流方向变为⊕,产生电磁转矩势方向仍为逆时针,再转半圈,又回到原来位置……,它通过电刷和换向器,把外电路的直流电变为电枢绕组内部的交流电,从而产生恒定方向的电磁转矩,使直流电动机沿着一个方向旋转。
这就是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,它们各自起什么作用?答:在直流电机中,用电刷和换向器配合,把发电机电枢绕组内部的交流电流引出到外电路变为直流电。
电机与拖动基础答案(第四版)电机与拖动基础答案(第四版)第一章电机基础知识1.1 电机的定义及分类电机是一种将电能转化为机械能的设备。
根据电源类型和工作原理的不同,电机可分为直流电机和交流电机两大类。
1.2 电机的工作原理直流电机的工作原理基于电流的方向和大小来决定磁场的方向和大小,从而产生电磁力。
交流电机则是通过电流的频率和大小的变化来产生旋转磁场,从而实现转动。
1.3 电机的结构及组成电机主要由定子、转子、电磁铁、机械轴等部件组成。
定子和转子之间的磁场交互作用使电机能够产生转动。
1.4 电机的性能参数主要包括额定功率、额定转速、效率、启动方式、绝缘等级等。
这些参数可以帮助我们选择合适的电机来满足特定的工作需求。
第二章拖动系统基础知识2.1 拖动系统的定义和组成拖动系统是由电机和负载设备组成的一套驱动装置,用于实现设备的运动和控制。
它包括电机、传动装置、控制装置等。
2.2 传动装置的分类传动装置通常分为机械传动和电子传动两种类型。
机械传动包括齿轮传动、带传动、链传动等,而电子传动主要使用变频器等电子设备来实现。
2.3 拖动系统的控制方式拖动系统可以采用手动控制、自动控制和远程控制等方式。
不同的应用场景需要选择合适的控制方式来实现对拖动系统的灵活控制。
第三章电机和拖动系统的选型和设计3.1 选型要点和方法根据实际工作负载和运行环境条件,我们需要明确电机的功率、转速、绝缘等级等要求,并结合实际情况进行合适的选型。
3.2 设计要点和方法拖动系统的设计需要考虑传动装置的类型、传动比、传动效率等因素。
同时,还需要综合考虑安全性、可靠性和经济性等方面的要求。
3.3 电机和拖动系统的故障分析与排除当电机和拖动系统发生故障时,我们需要进行故障分析,找出问题的原因,并采取相应的措施进行排除,以确保系统的正常运行。
结语电机与拖动基础答案(第四版)对于理解电机的基本原理和拖动系统的选型设计具有重要的参考价值。
通过深入学习和理解这些知识,我们可以更好地应用电机和拖动系统,为各行各业提供高效、安全的驱动方案。
电机与拖动直流电机的工作原理、直流电机的基本结构和额定值主题:直流电机的辅导文章——直流电机的工作原理、直流电机的基本结构和额定值、直流电机的磁场和电枢反应、直流电机的感应电动势和电磁转矩学习时间:2016年10月10日--10月16日内容:我们这周主要学习课件第2章直流电机的相关内容。
希望通过下面的内容能使同学们加深对直流电机相关知识的理解。
一、直流电机的工作原理(重点掌握)直流电机按其能量转换方向的不同分为直流发电机和直流电动机,两者之间具有可逆性。
1.直流电动机的工作原理:当给电枢绕组通入直流电流时,通过电刷和换向器转换为交变电流,使处于主极磁场中绕组的线圈始终受到相同方向电磁转矩的作用,保证了电动机连续转动,从而实现电能到机械能的转换。
图1 直流电动机的工作原理图2.直流发电机的工作原理:当原动机拖动电枢转动时,电枢绕组的线圈切割主极磁场而产生交变感应电动势,再通过电刷和换向器转换为直流电动势,由电枢绕组输出直流电流,从而实现机械能到电能的转换。
图2 直流发电机的工作原理图二、直流电机的基本组成和额定值(重点掌握)1.直流电机主要由定子和转子两大部分组成,其基本组成如图3所示。
转子称为电枢,它是能量转换的枢纽。
电枢绕组构成了直流电机的主要电路,它是由很多元件按一定规律连接起来的闭合绕组。
按元件的连接方式和端接形状分类,电枢绕组主要有叠绕组和波绕组两大类。
电枢绕组是电机的重要部件。
直流电机的绕组有五种形式:单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组和蛙绕组。
换向器是直流电机所特有的部件,与电刷配合,实现电枢绕组端部的直流电流与电枢绕组内部的交变电流之间的转换,即在直流电动机中起到了“逆变器”的作用,在直流发电机中起到了“整流器”的作用。
图3 直流电机的基本组成2.直流电机的额定值主要有额定电压、额定电流、额定功率和额定转速等。
1)额定电压N U :对于直流电动机,N U 是输入电压的额定值;对于直流发电机,N U 是输出电压的额定值。