电机及拖动基础_(第四版)
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第1章绪论重点与难点正确理解磁感应强度、磁通量、磁场强度等物理量及铁磁材料的磁化特性,掌握载流导体在磁场中的安培力及电磁感应定律。
变压器电动势数学表达式的符号因其正方向规定不同而不同,这是难点。
思考题解答1.1 通电螺线管电流方向如图所示,请画出磁力线方向。
答向上,图略。
1.2 请画出图所示磁场中载流导体的受力方向。
答垂直导线向右,图略。
1.3 请画出图1.3所示运动导体产生感应电动势的方向。
答从向方向,图略。
1.4 螺线管中磁通与电动势的正方向如图所示,当磁通变化时,分别写出它们之间的关系式。
图图图图答Φ-Φ第2章电力拖动系统动力学重点与难点1. 单轴电力拖动系统的转动方程式:各物理量及其正方向规定、方程式及对其理解,动转矩大于、等于或小于零时,系统处于加速、恒速或减速运行状态。
2. 多轴电力拖动系统简化时,转矩与飞轮矩需要折算。
具体计算是难点但不是重点。
3. 反抗性和位能性恒转矩负载的转矩特性、风机和泵类负载的转矩特性、恒功率负载的转矩特性。
4. 电力拖动系统稳定运行的充分必要条件。
5. 思考题是重点。
思考题解答2.1 选择以下各题的正确答案。
(1) 电动机经过速比j=5的减速器拖动工作机构,工作机构的实际转矩为飞轮矩为,不计传动机构损耗,折算到电动机轴上的工作机构转矩与飞轮矩依次为.(2) 恒速运行的电力拖动系统中,已知电动机电磁转矩为,忽略空载转矩,传动机构效率为0.8,速比为10,未折算前实际负载转矩应为.(3) 电力拖动系统中已知电动机转速为,工作机构转速为,传动效率为0.9,工作机构未折算的实际转矩为,电动机电磁转矩为,忽略电动机空载转矩,该系统肯定运行于.加速过程恒速减速过程答 (1) 选择。
因为转矩折算应根据功率守恒原则。
折算到电动机轴上的工作机构转矩等于工作机构实际转矩除以速比,为;飞轮矩折算应根据动能守恒原则,折算到电动机轴上的工作机构飞轮矩等于工作机构实际飞轮矩除以速比的平方,为(2) 选择。
《电机及拖动基础》教学大纲课程编号:161012 开课学期:4适用专业:自动化编写教师:陶曾杰学时:72 学分:4审核:杨斌文第一部分说明一、课程性质、作用本课程是自动化专业的一门专业基础课,为该专业的必修课。
它一方面研究电机与电力拖动系统的基本理论问题,另一方面又研究其学科实验与生产实际的内容。
本课程的作用是为培养自动化专业的人才打下必要的专业基础。
二、课程的任务与基本要求本课程的任务应使学生掌握常用交、直流电机、控制电机及变压器的基本结构与原理以及电力拖动的运行特性、分析计算、电机选择和实验方法,为学习《自动控制原理》、《电力电子技术》、《现代控制理论》、《运动控制系统》、《计算机控制系统》等课程准备必要的基础知识。
本课程的基本要求1、掌握常用交直流电机及变压器的基本理论(电磁关系能量转换关系等)。
2、掌握电动机的起动情况与分析电动机机械特性及各种运转状态(电动、回馈制动、反接制动,能耗制动)的基本理论。
3、掌握电力拖动系统中改变电动机参数调速的方法、基本原理和技术、经济指标。
4、理解电力拖动过渡过程的基本特性及主要分析方法。
5、掌握控制电机的工作原理、特性及用途6、掌握选择电动机的原理和方法。
7、掌握电机与电力拖动系统的基本实验方法与技能,并具备较强的应用能力。
8、了解电机及拖动今后的发展方向。
三、教学方法建议理论课教学要采用启发式,要同本地的生产实际相结合,要同自己的有关科研工作相结合,要与当前科技发展情况相结合。
讲授时要做到层次清楚,重点突出,语言精炼。
课堂上要开展问答式、讨论式互动形式。
实践教学要精讲多练。
每个实验只讲基本原理与注意事项,由学生自己动手完成实验接线、实验操作、实验测试与结果分析。
要强调通过作业巩固理论知识与通过实验掌握实际知识。
要培养学生的自学能力,给学生安排一定的自学内容,并通过考试加以检验。
四、本课程与其他课程的关系本课程的先修课程是《大学物理》、《电路理论》。
本课程内容中涉及到的课程有《电气控制技术》、《电力电子技术》、《自动控制原理》。
电机与拖动基础教案4直流电机的磁路图3. 8为一台四极直流电机空载(只有励磁电流)时的磁场示意图。
若7为一个磁极上的励磁绕组匝数,励磁电流为1时,每极的励磁磁通势为:F二I N定子磁觇/电枢磁觇图3.8四极直流电机空载时的磁场示意图图中主磁通的路径是:从N极、经气隙、经电枢齿、经电枢辄、到启一部分电齿、再到气隙、经S极、经定子辄、回到N极。
称为主磁路。
图中只与励磁绕组相链的磁通为漏磁通,其所经过的路径称为漏磁路。
3. 3.2空载时气隙磁通密度的分布波形如果把磁路看作一个截面为长方形的磁管,如图3. 9所示,磁管截面宽为A、长为电枢轴向有效长度L o磁管所包围的导体总电流为2 = 2 则根据磁路欧姆定律,磁管内的磁通为:其中分别为气隙、电枢齿磁极和定子彳厄等子殳的,礙阻“汝口采只考虑气隙磁阻,(3-1) 可写为:①'=-=生(3-2)2IJ R mS 贝寸磁管气卩瑕半殳白勺童阻为:式中3为磁极内表面与电扌区外表而间的长度。
将(3・3)代入(3-2)得:图3.9直流电机的主磁路若气障中处白勺磁场开]磁密B 衣示,贝寸有:(3-4)_____________ 2F (• 2R ml+Rma •(3-1)乜才区车厄、主B =空="△厶 丄A A /式中F 为每极励磁磁通势,单位为A ;为气隙长度,单位为mm ;为空气磁导率,近似真空磁导率,即图3. 10 (a)为极靴形状图;图3. 10 (b)为气隙磁密分 图;(b) 图中1为均匀气隙时的气隙磁密;2为不均匀气隙时的气隙磁密3. 3. 3空载磁化特性—般把空载时气隙每极磁通①与空载励磁磁通势F 或空载 励磁电流I 的关系,即①二f (F),或①二f ⑴,称为空载 磁化 特性。
如图3. 11所示(3-6)尹主磁通电机磁路由气隙和铁磁材料两部分组 成。
由于气隙磁导率为常数,故气隙磁 通与磁通势成线性关系,见其隙线2 o铁磁材料具有饱和现象,当①增大 到一定值以后,励磁磁通势急剧增大,使 空载磁化特性出现饱和现象,如曲线1。
思考题与习题解答《电机及拖动基础》(4版)第一章直流电机1-1 在直流电机中,电刷之间的电动势与电枢绕组某一根导体中的感应电动势有何不同?解:前者是方向不变的直流电动势,后者是交变电动势;前者由多个电枢元件(线圈)串联而成,电动势相对后者的绝对值要大。
1-2 如果将电枢绕组装在定子上,磁极装在转子上,则换向器和电刷应怎样放置,才能作直流电机运行?解:换向器放置在定子上,电刷放置在转子上,才能作直流电机运行1-3 直流发电机和直流电动机中的电磁转矩T 有何区别?它们是怎样产生的?而直流发电机和直流电动机中的电枢电动势,a E 又有何区别?它们又是怎样产生的?解:直流发电机的电磁转矩T 是制动性质的,直流电动机的电磁转矩T 是驱(拖)动性质的,它们都是由载流导体在磁场中受到的电磁力,形成了电磁转矩;直流发电机的电枢电动势E a 大于电枢端电压U ,直流电动机的电枢电动势E a 小于电枢端电压U ,电枢电动势E a 都是运动导体切割磁场感应产生的。
1-4 直流电机有哪些主要部件?各起什么作用?解:直流电机的主要部件有定子:主磁极(产生主极磁场)、机座(机械支撑和导磁作用)、换向极(改善换向)、电刷(导入或导出电量);转子:电枢铁心(磁路的一部分,外圆槽中安放电枢绕组)、电枢绕组(感应电动势,流过电流,产生电磁转矩,实现机电能量转换)、换向器(与电刷一起,整流或逆变)1-5 直流电机里的换向器在发电机和电动机中各起什么作用?解:换向器与电刷滑动接触,在直流发电机中起整流作用,即把线圈(元件)内的交变电整流成为电刷间方向不变的直流电。
在直流电动机中起逆变作用,即把电刷间的直流电逆变成线圈(元件)内的交变电,以保证电动机能向同一个方向旋转。
1-6 一台直流发电机,min,/1450,230,145r n V U kW P N N N ==-求该发电机额定电流。
解: A U P I N N N 43.630230101453=⨯==1-7 一台Z4-250-42他励直流电动机,min,/1000%,46.90,440,160r n V U kW P N N N N ===-η求其额定电流和额定负载时的输入功率。