电机与拖动技术直流电机的基本知识(1)

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。

第二部分 直流电动机的电力拖动一、填空题： 1、他励直流电动机的固有机械特性是指在_______条件下，_______和_______的关系。

（U=UN 、φ=ΦN ，电枢回路不串电阻；n ；Tem2、直流电动机的起动方法有____ ___。

（降压起动、电枢回路串电阻起动）3、如果不串联制动电阻，反接制动瞬间的电枢电流大约是电动状态运行时电枢电流的_______倍。

（2）4、当电动机的转速超过_______时，出现回馈制动。

（理想空载转速）5、拖动恒转转负载进行调速时，应采_______调速方法，而拖动恒功率负载时应采用_______调速方法。

（降压或电枢回路串电阻；弱磁）1、直流电动机的人为特性都比固有特性软。

（ ）（F ）2、直流电动机串多级电阻起动。

在起动过程中，每切除一级起动电阻，电枢电流都将突变。

（ ） （T ）3、提升位能负载时的工作点在第一象限内，而下放位能负载时的工作点在第四象限内。

（ ） （T ）4、他励直流电动机的降压调速属于恒转矩调速方式，因此只能拖动恒转矩负载运行。

（ ） （F ）5、他励直流电动机降压或串电阻调速时，最大静差率数值越大，调速范围也越大。

（ ） （T ）三、选择题 1、电力拖动系统运动方程式中的GD2反映了：（2）（1）旋转体的重量与旋转体直径平方的乘积，它没有任何物理意见；（2）系统机械惯性的大小，它是一个整体物理量；（3）系统储能的大小，但它不是一个整体物理量。

2、他励直流电动机的人为特性与固有特性相比，其理想空载转速和斜率均发生了变化，那么这条人为特性一定是：（3）（1）串电阻的人为特性；（2）降压的人为特性；（3）弱磁的人为特性。

3、直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是：（2）（1）为了使起动过程平稳；（2）为了减小起动电流；（3）为了减小起动转矩。

4、当电动机的电枢回路铜损耗比电磁功率或轴机械功率都大时，这时电动机处于：（2）（1）能耗制动状态；（2）反接制动状态；（3）回馈制动状态。

电机与拖动知识点总结唐介一、电机的基本原理电机是利用电磁感应原理将电能转化为机械能的装置。

根据电机工作原理的不同，可以分为直流电机、交流异步电机、交流同步电机等不同类型。

其中，直流电机是利用直流电源供电，通过直流电场产生的磁场与电枢产生的磁场之间的相互作用来达到电机转动的目的；交流异步电机是利用交流电源供电，通过交变电磁场的作用来实现电机的转动；而交流同步电机则是利用交流电源供电，通过与交变电磁场同频率同步运转来实现电机的转动。

电机的结构包括定子和转子两部分。

定子是电机的静止部分，主要是由铁芯和绕组构成，绕组一般由绝缘线圈或者绝缘导线组成，用来产生磁场；转子是电机的旋转部分，可以是直流电机中的电刷和电枢、交流电机中的电枢等。

电机在工作时，定子产生的磁场与转子上的电流产生的磁场之间会产生相互作用，从而使得电机产生转动力。

二、电机的性能参数1.额定功率：电机在额定工况下能够提供的功率。

额定功率是电机的重要性能指标，用户在选型时需要根据实际需求选择合适的额定功率。

2.额定转速：电机在额定电压和额定负载下的转速。

额定转速是电机的工作状态下的典型参数，也是用户在选型时需要考虑的重要因素。

3.效率：电机运行时输出功率与输入电功率之比。

电机的效率直接关系到其能源利用的程度，高效率的电机能够减少能源浪费，提高能源利用效率。

4.起动特性：电机在起动时的性能参数，包括起动电流、起动时间等。

起动特性对于一些需要频繁启动的设备而言，具有重要意义。

5.转矩特性：电机输出的力矩与转速之间的关系。

转矩特性是电机的另一个重要性能参数，直接影响到电机在不同负载下的输出能力。

三、电机的控制方式电机的控制方式包括直接启动、软启动、变频调速等。

直接启动是指将电机直接连接到电源上，利用直接启动器进行控制；软启动是通过降低电机起动时的起动电流和转矩的方式进行控制，可以有效地保护电机和负载设备；变频调速是通过调整电源的频率来实现电机转速调节的方式，可以实现精确的转速控制，适用于对转速要求较高的场合。

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。

一、k填空1、三相异步电动机主要由定子和转子两大部分组成。

定子是固定部分，用来产生旋转磁场；转子是转动部分，又分鼠笼式和绕线式两种，用来产生电磁力矩。

2、直流电机电枢绕组元件流过的电流是直流电流，流过正负电刷的电流是交流流电流。

3、直流电动机的不变损耗包括附加损耗，机械损耗和铁心损耗 ,直流电动机的可变损耗为铜耗__。

4、位能性负载的机械特性位于一、四象限，反抗性负载的机械特性位于一、三象限。

5、制动状态的特征是电磁转矩与转速方向相反，制动的作用是减速停车或发电反馈。

6、三相异步电动机的调速方法有变电压、串电阻、调频率三种。

7、使用电流互感器时，其二次侧绝对不能开路，否则，将出现大电压；使用电压互感器时，其二次侧绝不能短路，否则，将出现大电流。

8、若将单相变压器原副绕组的匝数同时减少5%, 原绕组所加电压不变, 则其变比K将不变通Φm将增加___,空载电流I0将增加 ,空载损耗P0将增加。

9、从同步电动机V形曲线看出，如果功率因数为领先时，励磁处于欠励情况，若略减小其励磁电流，其功率因数会减小，电枢电流会增加。

10、同步电动机的起动方式一般是先异步启动，然后再进入同步运行。

11、一个脉振磁势可以分解为两个转向相反 ,转速相同 ,大小相等的旋转磁势。

12、他励直流电动机带位能性负载额定运行时, 若要实现匀速下放重物,可采用 (1) 能耗制动 ,(2) 转速反向反接制动 ,(3) 回馈制动三种方法实现。

其中消耗能量最多的方法是能耗制动。

13、一台联结组为Yd11的三相电力变压器:：U1N/ U2N=110/10kV, 此变压器的变比K应等于6.35 。

14、三相异步电动机采用分布短距绕组的主要目的在于改善磁动势和电动势的波形。

15、三相异步电动机等值电路中电阻r2上的功率代表了转子铜耗功率，(1-S)r2/S上的功率代表了转子轴上的机械功率。

16、转矩折算的原则是系统的传送功率不变,飞轮转矩折算的原则是实际系统与等效系统储存动能相等。

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。

电机与拖动基础习题1（第3-6章）第三章：直流电机原理一、简答题：1、换向器在直流电机中起什么作用在直流发电机中，换向器起整流作用，即把电枢绕组里交流电整流为直流电，在正、负电刷两端输出。

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。

2、直流电机铭牌上的额定功率是指什么功率直流电机铭牌上的额定功率：对直流发电机而言，指的是输出的电功率的额定值;对直流电动机而言，指的是电动机轴上输出的机械功率的额定值3、直流电机主磁路包括哪几部分磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在哪一部分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。

4、如何改变他励直流发电机的电枢电动势的方向如何改变他励直流电动机空载运行时的转向通过改变他励直流发电机励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电枢电动势的方向;也可以通过改变他励直流发电机的旋转方向来改变电枢电动势的方向。

改变励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电动机旋转方向;也可通过改变电枢电压的极性来改变他励直流电动机的旋转方向。

5、直流发电机的损耗主要有哪些铁损耗存在于哪一部分,它随负载变化吗电枢铜损耗随负载变化吗直流发电机的损耗主要有:(1)励磁绕组铜损耗;(2)机械摩擦损耗;(3)铁损耗;(4)电枢铜损耗;(5)电刷损耗;(6)附加损耗。

铁损耗是指电枢铁心在磁场中旋转时硅钢片中的磁滞和涡流损耗。

这两种损耗与磁密大小以及交变频率有关。

当电机的励磁电流和转速不变时,铁损耗也几乎不变。

它与负载的变化几乎没有关系。

电枢铜损耗由电枢电流引起,当负载增加时,电枢电流同时增加,电枢铜损耗随之增加。

电枢铜损耗与电枢电流的平方成正比。

6、他励直流电动机的电磁功率指什么在直流发电机中，电磁功率指的是由机械功率转化为电功率的这部分功率。

电机复习提纲第一章：一、概念：主磁通，漏磁通，磁滞损耗，涡流损耗磁路的基本定律:安培环路定律: 磁路的欧姆定律作用在磁路上的磁动势 F 等于磁路内的磁通量 Φ乘以磁阻Rm磁路与电路的类比：与电路中的欧姆定律在形式上十分相似。

E=IR磁路的基尔霍夫定律（1）磁路的基尔霍夫电流定律穿出或进入任何一闭合面的总磁通恒等于零（2）磁路的基尔霍夫电压定律沿任何闭合磁路的总磁动势恒等于各段磁路磁位差的代数和。

第二节 常用铁磁材料及其特性一、铁磁材料1、软磁材料：磁滞回线较窄。

剩磁和矫顽力都小的材料。

软磁材料磁导率较高，可用来制造电机、变压器的铁心。

2、硬磁材料：磁滞回线较宽。

剩磁和矫顽力都大的铁磁材料称为硬磁材料，可用来制成永久磁铁。

二、铁心损耗NiHL1、磁滞损耗——材料被交流磁场反复磁化，磁畴相互摩擦而消耗的能量。

2、涡流损耗——铁心内部由于涡流在铁心电阻上产生的热能损耗。

3、铁心损耗——磁滞损耗和涡流损耗之和。

第二章：一、尽管电枢在转动，但处于同一磁极下的线圈边中电流方向应始终不变，即进行所谓的“换向”。

二、一台直流电机作为电动机运行——在直流电机的两电刷端上加上直流电压，电枢旋转，拖动生产机械旋转，输出机械能；作为发动机运行——用原动机拖动直流电机的电枢，电刷端引出直流电动势，作为直流电源，输出电能。

三、直流电机的主要结构（定子、转子）定子的主要作用是产生磁场转子又称为“电枢”,作用是产生电磁转矩和感应电动势要实现机电能量转换，电路和磁路之间必须在相对运动，所以旋转电机必须具备静止的和转动的两大部分，且静止和转动部分之间要有一定的间隙（称为：气隙）四、直流电机的铭牌数据直流电机的额定值有：1、额定功率PN(kW)2、额定电压UN(V)3、额定电流IN(A)4、额定转速nN(r/min)5、额定励磁电压UfN(V)五、直流电机电枢绕组的基本形式有两种：一种叫单叠绕组，另一种叫单波绕组。

单叠绕组的特点：元件的两个端子连接在相邻的两个换向片上。

一、填空1．在直流电机中改善换向的目的是消除电刷下的火花，改善换向的具体方法有安装换向极 和正确选用电刷。

2、电机是以电磁感应和电磁力定律为理论基础的。

3、直流发电机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向相反，因此电磁转矩为阻力（制动） 转矩；直流电动机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向相同，因此电磁转矩为动力（驱动转矩。

4、直流发电机电枢线圈中的感应电动势e a （电枢电动势）与其电流i a （电枢电流）的方向始终 一致，直流电动机中的电磁转矩是 驱动 转矩。

5、直流电机的励磁方式可分为并励、他励、 串励 、 复励 等四种。

6、单轴系统运动方程式的实用形式为dtdn GD T T L 3752=-。

7、他励直流电动机常用的调速方法有电枢回路串电阻调速、 降低电枢端电压调速、减弱电动机主磁通调速。

8、直流电机负载运行时存在电枢反应。

电枢反应对气隙磁场影响有二：首先使气隙磁场发生畸变，其次存在去磁效应 。

9、要改变他励直流电动机的转向，可以保持励磁绕组端电压的极性不变，改变电枢绕组端电压的极性，也可以保持电枢绕组端电压的极性不变，改变励磁绕组端电压的极性。

10、电力拖动系统稳定运行的条件是：电动机的 机械特性与生产机械的 负载转矩特性必须有交点，且在交点处满足 dT/dn< dT Z /dn11、在直流电机中，电枢绕组 是用来产生感应电动势和电磁转矩，实现机电能量转换的关键部件。

12、当电动机的不变损耗等于可变损耗，其效率最高；电机通常被制成当该机运行于额定状态时效率最高，则可得估算他励直流电动机电枢回路总电阻的公式为：Ra=（U N I N －P N ）/2I 2N 。

13、他励直流电动机空载运行时，若不慎将励磁回路断开，电机转速将 急剧上升 。

14、直流电动机负载运行，电源电压与负载电流均维持不变，若转速上升20%，则当磁路线性时，励磁电流是原来的 5/6 倍。

15、电磁制动是使电动机产生一个与旋转方向相反的电磁转矩的方法实现的；按其产生的制动转矩方法的不同可分为：能耗制动、回馈制动、反接制动。