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电机与电气控制技术教案
一、教学目标
本课程的目标是培养学生对电机与电气控制技术的基本理论和实际应用有全面的了解，并具备应用该技术进行控制和维修电气设备的能力。
二、教学内容
1.电机基本原理
1.1电机的分类和结构
1.2电机的工作原理
1.3电机的性能指标
2.电气控制技术
2.1电气控制系统的基本要素
2.2电气控制信号的传输与处理
2.3电气控制系统的装置与设备
3.电机控制技术
3.1电机的启动与停止控制
3.2电机速度控制技术
3.3电机转矩控制技术
4.电气设备维修与故障排除
4.1电气设备的维护与保养
4.2电气设备的故障排除方法
4.3常见电气设备故障分析与处理
三、教学方法
1.理论授课：通过讲解和演示，介绍电机与电气控制技术的基本概念和原理。
2.实验操作：组织学生进行电机启动和停止控制、速度控制以及转矩控制的实验操作。
3.讨论研究：组织学生针对实验操作过程中的问题进行讨论，帮助学生深入理解电机控制技术的原理。
4.实践操作：组织学生对电气设备进行维修，并分析和处理故障。
四、教学评价
1.课堂小测：通过课堂小测测试学生对于电机与电气控制技术的基本知识的掌握程度。
2.实验报告：学生根据实验操作结果撰写实验报告，评价学生对电机控制技术实际应用的能力。
3.报告演讲：学生根据自主选择的课程相关主题进行报告演讲，评价学生对电机与电气控制技术的深入理解和研究能力。
五、教学资源。
《电机与电气控制》教案一、教学目标1. 知识与技能：（1）了解电机的基本原理、结构及分类；（2）掌握电机的主要性能指标及其测试方法；（3）熟悉电气控制的基本环节及其应用；（4）学会电机故障诊断与维修方法。
2. 过程与方法：（1）通过观察、实验，培养学生的动手能力；（2）运用案例分析，提高学生的解决问题的能力；（3）开展小组讨论，培养学生的团队合作精神。
3. 情感态度与价值观：（1）培养学生对电机与电气控制技术的兴趣；（2）增强学生对电机故障诊断与维修的实际操作能力；二、教学内容第一章：电机概述1.1 电机的基本原理1.2 电机的分类1.3 电机的作用与地位第二章：电机的基本结构与工作原理2.1 直流电机的基本结构与工作原理2.2 交流电机的基本结构与工作原理2.3 步进电机的基本结构与工作原理第三章：电机的主要性能指标及其测试方法3.1 电机性能指标概述3.2 电机的运行特性3.3 电机性能测试方法第四章：电气控制基础4.1 电气控制的基本环节4.2 电气控制系统的设计原则4.3 电气控制系统的可靠性分析第五章：电机控制系统及其应用5.1 电机控制系统的组成及功能5.2 电机控制系统的常见故障与诊断5.3 电机控制系统的应用案例三、教学重点与难点1. 教学重点：（1）电机的基本原理与分类；（2）电机的基本结构与工作原理；（3）电机的主要性能指标及其测试方法；（4）电气控制的基本环节及其应用；（5）电机控制系统及其应用。
2. 教学难点：（1）电机的工作原理及性能指标的计算；（2）电气控制系统的的设计与调试；（3）电机控制系统的故障诊断与维修。
四、教学方法与手段1. 教学方法：（1）讲授与实验相结合；（2）案例分析；（3）小组讨论；（4）现场教学。
2. 教学手段：（1）多媒体课件；（2）实验设备；（3）案例资料；（4）现场演示。
五、教学评价1. 过程性评价：（1）课堂提问；（2）实验报告；（3）小组讨论报告；（4）现场操作考核。
电机与电气控制技术概述电机与电气控制技术是现代工业中不可或缺的一项技术。
它广泛应用于各个领域，包括工厂、交通运输、农业等等。
电机是将电能转化为机械能的关键设备，而电气控制技术用于对电机的控制和调节。
本文将介绍电机与电气控制技术的基本概念和原理，以及它们在工业中的应用。
电机的基本原理电机是通过电磁作用将电能转化为机械能的一种设备。
它由定子和转子两部分组成。
定子是固定的部分，其中包含一个或多个线圈，称为定子绕组。
转子是可以旋转的部分。
当通电时，通过定子绕组产生的电流会产生一个磁场，从而使转子受到力的作用，进而产生转动。
根据电流和磁场的关系，电机可以分为直流电机和交流电机两种。
直流电机直流电机是最简单的一种电机类型。
它由一个定子绕组和一个旋转的转子组成。
当通过定子绕组通电时，产生的磁场会使得转子受到力的作用，从而开始旋转。
直流电机通常使用电刷和换向器来改变电流的方向，使得转子能够持续地旋转。
直流电机具有转速范围广、响应速度快、转矩可调等优点，因此在许多应用中得到广泛应用。
它们常用于工厂的自动化系统、汽车、机器人等领域。
交流电机交流电机是另一种常见的电机类型。
它有许多不同的类型，包括异步电机、同步电机和感应电机等。
交流电机使用交流电源供电，通过交变磁场的作用，使得转子开始旋转。
异步电机是最常见的交流电机类型之一。
当通电时，定子产生的旋转磁场会将转子拖动起来，并与旋转磁场同步运动，因此称为“异步电机”。
异步电机主要用于工业驱动和家用电器等领域。
同步电机是另一种常见的交流电机类型。
它与电源的频率同步运行，因此称为“同步电机”。
同步电机通常用于动力传输系统、发电机和压缩机等领域。
感应电机是一种特殊的交流电机。
它使用感应原理工作，即通过定子绕组中的电流产生的磁场来感应转子中的电流。
感应电机常用于工业驱动和家用电器等领域。
电气控制技术电气控制技术是对电机进行控制和调节的一种技术。
它通过控制电机的电流、电压、频率等参数，实现对电机运行状态的控制和调节。
电机与电气控制技术电机就是我们平时俗称的“马达”，电机是依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。
电机的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。
1、低压电器是指在交流额定电压1200V，直流额定电压1500V及以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器。
2、主令电器自动控制系统中用于发送控制指令的电器。
3、熔断器是一种简单的短路或严重过载保护电器，其主体是低熔点金属丝或金属薄片制成的熔体。
4、时间继电器一种触头延时接通或断开的控制电器。
5、电气原理图电气原理图是用来表示电路各电气元器件中导电部件的连接关系和工作原理的电路图。
6、联锁“联锁”电路实质上是两个禁止电路的组合。
K1动作就禁止了K2的得电，K2动作就禁止了K1的得电。
7、自锁电路自锁电路是利用输出信号本身联锁来保持输出的动作。
8、零压保护为了防止电网失电后恢复供电时电动机自行起动的保护叫做零压保护。
9、欠压保护在电源电压降到允许值以下时，为了防止控制电路和电动机工作不正常，需要采取措施切断电源，这就是欠压保护。
10、星形接法三个绕组，每一端接三相电压的一相，另一端接在一起。
11、三角形接法三个绕组首尾相连，在三个联接端分别接三相电压。
12、减压起动在电动机容量较大时，将电源电压降低接入电动机的定子绕组，起动电动机的方法。
13、主电路主电路是从电源到电动机或线路末端的电路，是强电流通过的电路。
14、辅助电路辅助电路是小电流通过电路。
15、速度继电器以转速为输入量的非电信号检测电器，它能在被测转速升或降至某一预定设定的值时输出开关信号。
16、继电器继电器是一种控制元件，利用各种物理量的变化，将电量或非电量信号转化为电磁力(有触头式)或使输出状态发生阶跃变化(无触头式)。
17、热继电器是利用电流的热效应原理来工作的保护电器。
18、交流继电器吸引线圈电流为交流的继电器。
19、全压起动在电动机容量较小时，将电动机的定子绕组直接接入电源，在额定电压下起动。
电机与电气控制教案一、教学目标1.了解电机的基本原理和工作原理。
2.掌握电机的分类、特性及其与电气控制的关系。
3.学习电气控制系统的基本知识和操作方法。
4.理解电气控制系统在工程中的应用和意义。
二、教学内容1. 电机基础知识•电机的定义及其作用•电机的分类及特点•电机的结构和工作原理•电机的性能参数和测试方法2. 电气控制系统基础知识•电气控制系统的定义及其作用•电气控制系统的基本组成•电气控制系统的工作原理和分类•电气控制系统的应用领域及案例介绍3. 电机与电气控制系统的关系•电机与电气控制系统的配合关系•电机在电气控制系统中的作用和应用•电气控制系统对电机运行的影响4. 电气控制系统设计与操作•电气控制系统设计的基本原则和步骤•电气控制系统的元件选型和布置•电气控制系统的调试和维护三、教学方法1.理论讲解：通过课堂讲解和多媒体辅助，讲述电机和电气控制技术的基本概念和理论原理。
2.示例演示：通过具体的案例和实验演示，展示电机和电气控制系统的工作过程和实际应用。
3.实践操作：组织学生进行电机和电气控制系统的实践操作，加深对知识的理解和掌握。
四、教学评估1.课堂练习：布置课后习题，检查学生对教学内容的理解和掌握情况。
2.实验报告：要求学生完成电机和电气控制系统的实验，并撰写实验报告，评估实验操作和实验结果分析的能力。
3.课程设计：组织学生进行电气控制系统的设计，评估学生对电气控制系统设计方法和流程的掌握情况。
五、教学资源1.教材：电机与电气控制技术教材，包括基本概念、原理和应用案例。
2.多媒体设备：投影仪、电脑等多媒体设备，用于展示教学内容和案例演示。
3.实验设备：电机、电气控制系统实验设备，用于学生实践操作和实验演示。
六、教学进度安排课时教学内容第1-2课时电机基础知识第3-4课时电气控制系统基础知识第5-6课时电机与电气控制系统的关系第7-8课时电气控制系统设计与操作第9-10课时复习与总结七、教学参考资料1.《电机与电气控制技术教材》，XXX出版社。
《电机与电气控制》教案一、教案基本信息1. 课程名称：电机与电气控制2. 课时安排：45分钟3. 教学目标：a. 了解电机的基本原理和结构b. 掌握电机的工作特性和控制方法c. 培养学生的动手实践能力4. 教学方法：讲授、实验、讨论5. 教学工具：多媒体课件、实验设备二、教学内容与步骤1. 电机概述a. 电机的定义和分类b. 电机的作用和应用c. 电机的基本原理2. 直流电机a. 直流电机的基本结构b. 直流电机的工作原理c. 直流电机的特性3. 交流电机a. 交流电机的基本结构b. 交流电机的工作原理c. 交流电机的特性三、教学评估1. 课堂问答：针对讲解内容，提问学生，检查理解程度2. 实验报告：评估学生在实验过程中的操作能力和解决问题的能力3. 课后作业：布置相关题目，巩固所学知识四、教学反思1. 总结教学过程中的优点和不足2. 根据学生反馈调整教学方法和要求3. 不断提高自身专业水平和教学能力五、课后作业1. 查阅资料，了解不同类型电机在实际应用中的优缺点2. 结合实验，分析电机的工作原理和控制方法3. 思考如何改进电机的设计，提高其性能和效率六、电机控制基础1. 电机控制概述a. 电机控制的目的和意义b. 电机控制的方法和手段c. 电机控制系统的组成2. 电机控制器件a. 电机控制器的作用和分类b. 电机控制器的主要组成部分c. 常用电机控制器的工作原理七、直流电机控制1. 直流电机控制方法a. 电压控制b. 电流控制c. 速度控制2. 直流电机控制器设计a. 控制器硬件设计b. 控制器软件设计c. 控制器参数调试八、交流电机控制1. 交流电机控制方法a. 电压控制b. 频率控制c. 矢量控制2. 交流电机控制器设计a. 控制器硬件设计b. 控制器软件设计c. 控制器参数调试九、电机控制应用实例1. 电机控制在家用电器中的应用a. 洗衣机b. 空调c. 冰箱2. 电机控制在工业设备中的应用a. 起重机b. 电梯c. 机床十、课程总结与展望1. 电机与电气控制课程总结a. 学习收获b. 知识点掌握情况c. 实践能力提高2. 电机与电气控制发展趋势a. 电机技术的创新b. 电气控制系统的智能化c. 电机控制在新领域的应用教学评估：1. 课堂问答：针对讲解内容，提问学生，检查理解程度2. 实验报告：评估学生在实验过程中的操作能力和解决问题的能力3. 课后作业：布置相关题目，巩固所学知识教学反思：1. 总结教学过程中的优点和不足2. 根据学生反馈调整教学方法和要求3. 不断提高自身专业水平和教学能力十一、安全与维护1. 电机安全操作规程a. 操作电机时的安全注意事项b. 电机故障时的应急处理方法c. 电机安全事故案例分析2. 电机维护与保养a. 电机日常维护内容b. 电机定期检查与保养c. 电机故障诊断与维修十二、电机与电气控制实验1. 实验目的与要求a. 掌握电机控制实验的基本步骤b. 熟悉实验设备及仪器仪表的使用c. 培养动手实践能力和团队协作精神2. 实验内容a. 直流电机控制实验b. 交流电机控制实验c. 电机控制系统的综合实验十三、电气控制系统的设计1. 电气控制系统设计原则a. 系统可靠性b. 系统经济性c. 系统灵活性和可扩展性2. 电气控制系统设计步骤a. 确定控制对象和控制目标b. 选择合适的控制器和电机c. 绘制电气原理图和控制逻辑图十四、电机与电气控制技术的未来发展1. 电机技术的创新a. 高效节能电机b. 电动汽车电机c. 特种电机2. 电气控制技术的发展a. 智能化控制b. 网络化控制c. 控制十五、课程设计与实践1. 课程设计要求a. 选题原则b. 设计内容与步骤c. 设计成果评价标准2. 实践项目a. 电机与电气控制系统的安装与调试b. 电机控制器的编程与调试c. 电机控制系统的性能测试与优化教学评估：1. 课堂问答：针对讲解内容，提问学生，检查理解程度2. 实验报告：评估学生在实验过程中的操作能力和解决问题的能力3. 课后作业：布置相关题目，巩固所学知识教学反思：1. 总结教学过程中的优点和不足2. 根据学生反馈调整教学方法和要求3. 不断提高自身专业水平和教学能力重点和难点解析本文教案主要涵盖了电机与电气控制的基本概念、原理、控制方法、应用实例以及未来发展等方面。
《电机与电气控制》课程标准一、课程概述电机与电气控制是一门重要的电气工程课程，旨在培养学生掌握电机控制、电气元件应用及电路设计等方面的知识，以应对现代工业生产和自动化领域的需求。
本课程注重理论与实践相结合，通过多种教学方法和手段，使学生能够熟练掌握电机控制技术和电气元件的应用。
二、课程目标1. 掌握电机的基本原理、结构、特性及应用；2. 了解常用电气元件的种类、性能及选型原则；3. 掌握电路设计的基本方法，能够根据实际需求进行电路分析和调试；4. 能够根据实际应用场景，选择合适的电机和电气元件，完成基本的控制任务；5. 具备团队协作和沟通能力，能够在实际工作中与其他专业人员协作完成项目。
三、教学内容与要求1. 电机原理及结构：介绍直流电机、交流电机、步进电机等常见电机的原理、结构及特性，要求学生能够掌握不同电机的适用场合和使用方法。
2. 电机控制电路：介绍电机控制电路的基本组成、工作原理及设计方法，要求学生能够根据实际需求设计基本的电机控制电路，并进行调试和优化。
3. 常用电气元件：介绍各种常用电气元件的种类、性能、选型原则及应用场景，要求学生能够根据实际需求选择合适的电气元件进行电路设计和调试。
4. 电路分析与应用：通过实际案例分析，让学生掌握电路分析的基本方法，能够根据电路图进行电路分析、调试和优化。
5. 综合实践：通过实际项目让学生应用所学知识完成实际任务，提高实践能力和团队协作能力。
四、教学方法与手段1. 理论讲授：通过课堂讲解，使学生掌握电机与电气控制的基本原理和概念；2. 案例分析：通过实际案例分析，让学生掌握电路设计的基本方法和应用技巧；3. 实验教学：通过实验操作，使学生掌握电气元件的安装、调试和故障排除方法；4. 小组讨论：通过小组讨论，让学生交流学习心得和经验，提高团队协作能力；5. 线上学习：利用网络资源，提供相关的学习资料和视频，方便学生自主学习。
五、教学评估与考核1. 平时成绩：根据学生的出勤率、课堂表现和实验报告等情况进行评估；2. 期末考试：通过试卷考核，检验学生对电机与电气控制知识的掌握程度；3. 综合实践：根据学生的实际项目完成情况，评估学生的实践能力和团队协作能力。
《电机与电气控制》教案一、教学目标在本课程中，学生将学习电机与电气控制理论基础知识，包括电磁感应、电动机原理、电路图分析与设计、电气控制基本元件等。
通过本课程的学习，学生将能够：1.理解电机的工作原理以及其在实际应用中的作用；2.掌握电气控制的基本理论和实践技能；3.能够进行电路图的分析和设计；4.具备进行电气控制系统搭建和调试的能力。
二、教学内容1.电磁感应和电动机原理–电磁感应的基本原理–直流电机和交流电机的构造和工作原理–电机的特性参数及其测量方法2.电机运行原理及控制技术–电机的启动、制动和运行过程–电机的调速控制方法–电机的保护与维护3.电气控制系统–电气控制系统基本元件的功能与特性–电气控制电路的设计与分析–控制回路的搭建和调试方法三、教学方法1.理论授课：通过讲解基本原理和理论知识，引导学生理解电机与电气控制的基本概念和工作原理。
2.实践操作：组织学生进行实验，通过动手操作和实际观察，帮助学生巩固理论知识，并培养学生的实际操作技能。
3.讨论与交流：组织学生进行小组讨论和展示，鼓励学生之间的互动和交流，提高学生的学习能力和解决问题的能力。
4.实例分析：通过分析实际案例，帮助学生将理论知识应用到实际问题中，提高学生的综合应用能力。
四、教学评估1.平时表现：包括课堂参与、实验操作等，根据学生的表现给予评价和反馈。
2.作业与考核：布置相关的作业，考察学生对于课堂知识的理解和应用能力。
3.实验报告：要求学生进行实验并填写实验报告，评估学生的实际操作能力和实验分析能力。
4.期末考试：对学生进行综合性的考评，检验学生对于电机与电气控制知识的掌握程度。
五、教学资源1.课程教材：《电机与电气控制教程》，作者：XXX，出版社：XXX。
2.实验器材：各类电机、电气控制元件，示波器、万用表等实验设备。
3.网络资源：老师根据课程需要提供相关电机与电气控制的网络资源，供学生参考。
六、教学进度安排本课程共计36学时，按照每周2学时的进度进行教学安排，具体内容如下：课时教学内容1-2 电磁感应和电动机原理3-4 电机特性参数及测量方法5-6 电机运行原理及控制技术7-8 电路图分析与设计9-10 电气控制系统基本元件功能特性11-12 电气控制电路的设计与分析13-14 控制回路的搭建和调试方法15-16 复习与期末考试准备七、教学反馈教师将定期与学生进行教学反馈和评价，以了解学生的学习情况和对教学内容的理解，根据学生的反馈及时调整教学策略和教学方法，确保教学效果的达到。
绪论1．电机及电力拖动概述电机是利用电磁感应原理工作的机械，是生产、传输、分配及应用电能的主要设备。
电机按功能可分为发电机、电动机、变压器和控制电机四大类；发电机将机械能转换为电能；电动机将电能转换为机械能，作为拖动各种生产机械的动力，是国民经济各部门应用最多的动力机械，也是最主要的用电设备；变压器的作用是将一种电压等级的电能转换为同频率的另一种电压等级的电能；控制电机主要用于信号的变换与传递，如步进电动机、伺服电动机等，在各种自动化控制系统中作为多种控制元件使用，如国防工业、数控机床、计算机外围设备、机器人和音像设备等均大量使用控制电机。
按电源电流的不同，电机又分为直流电机和交流电机。
电力拖动系统是用电动机来拖动机械运行的系统。
由于电力拖动具有控制简单，调节性能好、损耗小、经济、能实现远距离控制和自动控制等一系列优点，因此大多数生产机械均采用电力拖动。
电力拖动系统包括：电动机、传动机构、生产机械、控制设备和电源五个部分。
各部分之间的关系如下：电源向电动机及电气控制设备供电。
电动机把电能转换成机械能，通过传动机构(如机械传动、液压传动、气动等)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(如各种机床等)，驱动生产机械工作。
生产机械是执行某一生产任务的机械设备，是电力拖动的对象。
控制设备是由各种控制电机、电器、电子元件及控制计算机等组成，用以控制电动机的运动，从而对生产机械的运动实现自动控制。
在电力拖动的发展过程中，交、直流两种拖动方式并存于各个生产领域。
在交流电出现以前，直流电力拖动是惟一的一种电力拖动方式。
19世纪末期，由于研制出了经济实用的交流电动机，致使交流电力拖动在工业中得到了广泛的应用。
但随着生产技术的发展，特别是精密机械加工与冶金工业生产过程的进步，对电力拖动在起动、制动、正反转以及调速精度与范围等静态特性和动态响应方面提出了新的、更高的要求。
由于交流电力拖动比直流电力拖动在技术上难以实现这些要求，所以，20世纪以来，在可逆、可调速与高精度的拖动技术领域中，在相当长的时期内，几乎都在采用直流电力拖动，而交流电力拖动则主要用于恒转速系统。
20世纪60年代以后，随着电力电子技术的发展，半导体变流技术的交流调速系统得以实现。
尤其是20世纪70年代以来，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，为交流电力拖动的广泛应用创造了有利条件。
诸如交流电动机的串级调速、各种类型的变频调速等，使得交流电力拖动逐步具备了宽的调速范围、高的稳态精度、快的动态响应，在调速性能方面完全可与直流电力拖动媲美。
由于交流电力拖动具有调速性能优良、维修费用低等优点，现已广泛地应用于各个工业电气自动化领域中，并逐步取代直流电力拖动而成为电力拖动的主流。
2．电气控制技术及发展概况不同产品的生产工艺不同，需要生产机械具有不同的动作，这就要求对拖动机械设备的．由云fI棚l讲行粹制．加电动机的韶动、停I卜、正反转、顺序控制等。
电气控制方式由继电器一接触器的控制向计算机控制方向发展。
继电器一接触器的控制是利用刀开关、按钮、继电器一接触器等低压电器设备组成的控制系统，这种控制系统发展成熟、完善，控制方法简单、工作较可靠，至今仍在广泛应用。
但是继电器控制系统的接线固定、控制功能单一，无法满足生产工艺的不断改变和控制程序不断改变的需要。
20世纪70年代，一种新型工业控制器——可编程序控制器(PLc)产生了。
它以CPU为核心，通过软件编程实现各种控制功能，抗干扰能力强，适宜各种恶劣的生产环境。
PLC编程简单易学，PLC本身结构简单、性能优越、体积小、质量小、耗电小，价格便宜。
这些优势使其在电气控制领域迅速发展起来。
目前PLC已作为一种标准化通用设备应用于机械加工、自动机床、交通运输、纺织、化工等行业。
自动控制技术发展的另一分支——数控技术也在20世纪50年代研制成功，并随着计算机技术的发展而不断走向完善。
它是一种具有广泛通用性的高效率、高精度且能适应小批量复杂零件加工的自动化机床，综合应用了计算机技术、电子技术、检测技术、自动控制技术等。
可见随着科学技术的进步，生产工艺越来越复杂，对电气控制的要求也越来越高，控制功能从简单到复杂，控制技术从单机到群控，推动了生产技术的不断更新和高速发展。
各种控制装置不断出现，从可编程控制器(PLc)到数控系统等，使自动控制系统的水平不断提高。
3．本课程的特点及学习方法本课程讲解了电机及拖动、工厂电气控制设备，在自动化专业的课程体系中起着承上启下的作用。
既具有专业基础课的作用，又有专业课的性质，通过本课程的学习，培养学生在电机及电气控制方面分析和解决问题的能力，强化技能训练，增强学生理论联系实际的能力，为以后的学习和工作打下基础。
通过技能训练，使学生具有初步的电机及其控制系统的维护、设计和推广的能力。
用理论分析各种电机及拖动的实际问题时，必须结合电机的具体结构、采用工程观点和工程分析方法，培养学生的应用能力和分析解决实际问题的能力，因此本课程的实践性较强。
学习“电机及电气控制技术”这门课应注意以下几点：1)要抓住重点，牢固掌握基本概念、基本原理、主要特性和电动机控制基本环节。
2)运用对比或比较的学习方法，找出各种电机的共性和特点，以加深对各种电机及拖动系统性能和原理的理解。
3)理论联系实际，在实训中加深对理论的理解，最好现场教学。
第1章直流电机及电力拖动本章要点●直流电机的基本工作原理、结构、电枢绕组简介及电动机的运行原理●负载特性及直流电动机的机械特性●直流电动机的起动、调速与制动●直流电机的实训1-1 直流电机的基本工作原理及基本结构直流电机包括直流发电机和直流电动机。
将机械能转换为电能的是直流发电机，将电能转换为机械能的是直流电动机。
与交流电机相比，直流电机结构复杂，成本高，运行维护较困难。
但直流电动机具有良好的调速性能、较大的起动转矩和过载能力等很多优点，在起动和调速要求较高的生产机械中，仍得到广泛的应用。
由于电力电子技术的迅速发展，作为直流电源的直流发电机已逐步被晶闸管整流装置所取代，但在电镀、电解行业中仍继续得以应用。
1．1.1直流电机的基本工作原理1．直流发电机的基本工作原理直流发电机的工作原理基于电磁感应原理。
在磁感应强度为Bx的磁场中，一根长度为l 的导体以匀速。
作垂直切割磁力线的运动时，则在导体中产生感应电动势，其值的大小为： e=B l v； (1-1)式中，Bx为导体所在处的磁通密度(Wb／m2)；l为导体切割磁力线的有效长度(m)；v为导体与Bx间的相对线速度(m／s)；e为导体感应电动势(V)。
图1．1为直流发电机的工作原理模型。
图中N、S是一对在空间固定不动的磁极(可以是永久磁铁，也可以是电磁机构)，abcd是安装在可以转动的导磁柱上的一个线圈，(整个转动部分称为转子或电枢)，线圈两端分别接到两个相互绝缘的半圆形铜环1和2上。
半圆形铜环称为换向片，这两个换向片就构成了最简单的换向器。
换向片分别与固定不动的电刷A和B保持滑动接触．这样，旋转着的线圈可以通过换向片、电刷与外电路接通。
当原动机拖动电枢以一定的速度在磁场中逆时针旋转时，根据电磁感应原理，线圈有效边ab和cd切割磁力线产生感应电动势，其方向用右手定则(又称为右手发电机定则：把右手掌伸开，大拇指与其他四指成90°角，磁力线垂直穿过手心，大拇指指向导体运动方向，四指的方向为导体中感应电动势或感应电流的方向)确定。
在图1—1a中所示的位置，线圈的ab边处于N极下，产生的感应电动势从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。
在此状态下电刷A的极性为正，电刷B的极性为负。
若接通电路，电流3i的方向为：d→c→b→a→1→A(+)→○³(负载)→B(一)→2→d。
当ab边转到s极下，cd边转到N极下时，如图1-1b所示，ab、cd导体的感应电动势方向都要随之改变，于是，整个线圈的感应电流方向变为：a→b→c→d→2→A(+)→○³(负载)→B(一)→1→a。
可见：①线圈内部的感应电动势是交变的。
②由于电刷A始终与转到N极下的线圈边所连接的换向片接触，电刷B始终与转到S 极下的线圈边所连接的换向片接触，因此电刷A的极性总为正，电刷B的极性总为负，在电刷两端可获得直流电动势。
在图1-1a所示位置，当直流发电机改为顺时针旋转时，用右手定则判定线圈中感应电动势的方向为a→b→c→d，通过换向片与电刷的滑动接触，则电刷B极性为正，电刷A极性为负。
所以，直流发电机改变电枢旋转方向可以改变输出电动势的极性。
图1.1直流发电机工作原理由右手定则可知，决定感应电动势方向的因素有两个：一是导体运动方向(电枢转向)，二是磁场极性。
所以，改变磁场的极性也可使直流发电机电刷两端输出的电动势极性改变。
2．直流电动机的基本工作原理直流电动机的工作原理基于电磁力定律。
若磁场Bx与导体互相垂直，且导体中通以电流i，则作用于载流导体上电磁力f为f=Bx li式中，Bx为导体所在处的磁通密度(Wb／m2)；l为导体切割磁力线的有效长度(m)；i为导体中流过的电流(A)；f为电磁力(N)。
图1—2是直流电动机的工作原理模型。
电刷A、B两端加直流电压，在图1．2a所示的位置，电流从电源的正极流出，经过电刷A、换向片1而流人电动机线圈，电流方向为a→b →c→d，然后再经过换向片2与电刷B流回电源的负极。
根据电磁力定律，线圈边ab与cd在磁场中分别受到电磁力的作用，其方向可用左手定则(又称左手电动机定则，即：把左手伸开，大拇指与其他四指成90°角，让磁力线垂直穿过手心，四指的方向为导体中电流的方向，大拇指的方向就是导体受力的方向)确定，如图1．2a所示。
此电磁力与转子半径4之积即为电磁转矩。
该电磁转矩使电动机逆时针方向旋转。
当线圈边ab转到S极面下、cd 转到N极面下时，如图1—2b所示，流经线圈的电流方向改变，这样导体所受的电磁力方向不变，从而保持电动机沿着一个固定的方向旋转。
图l-2直流电动机的工作原理图1．2中，直流电动机怎样才能顺时针旋转呢?电动机顺时针旋转需获得一个顺时针方向的电磁转矩，由左手定则可知，电磁力的方向取决于磁场极性和导体中电流的方向，所以直流电动机获得反转的方法有两个：一是改变磁场极性；二是改变电源电压的极性使流过导体的电流方向改变。
应注意，二者只能改变其一，否则，直流电动机的转向不变。
综上所述可知，不论是直流发电机还是直流电动机，换向器可以使正电刷A始终与经过N极面下的导体相连，负电刷B始终与经过s极面下的导体相连，故电刷之间的电压是直流电，而线圈内部的电流则是交变的，所以换向器是直流电机中换向的关键部件。
通过换向器和电刷，把直流发电机线圈中的交变电动势整流成电刷间的方向不变的直流电动势；把直流电动机电刷间的直流电流变成线圈内的交变电流，以确保电动机沿固定方向旋转。
