电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)课件
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《电机及拖动基础》课件第1章
图1-14 直流电动机的气隙磁场分布示意图 (a) 主极磁场 ；(b) 电枢磁场；(c) 气隙磁场
1.4 直流电机的基本公式
直流电机的电枢是实现机电能量转换的核心，一台直流电 机运行时，无论是作为发电机还是作为电动机，电枢绕组中都 要因切割磁感应线而产生感应电动势，同时载流的电枢导体与 气隙磁场相互作用产生电磁转矩。
f=Bxli
(1-2)
图1-2 直流电动机的工作原理图 (a) ab边在N极下、cd边在S极下的电流方向；(b) 转子转过180°后的电流方向
例1.2 电动机拖动的生产设备常常需要作正转和反转的 运动，例如龙门刨床工作台的往复运动、电力机车的前行和倒 退等，那么图1-2所示的直流电动机怎样才能顺时针旋转呢？
3) 额定电流IN 额定电流是指额定电压和额定负载时，允许电机电刷两端 长期输出(发电机)或输入(电动机)的电流，单位为A。 对发电机，有
对电动机，有
PN=UNIN
PN=UNINηN
式中：ηN——额定效率。
4) 额定转速nN 额定转速是指电机在额定运行条件下的旋转速度，单位为 r/min。 此外，铭牌上还标有励磁方式、工作方式、绝缘等级、重 量等参数。还有一些额定值，如额定效率ηN、额定转矩TN、额 定温升τN，一般不标注在铭牌上。
定律告诉我们，在均匀磁场中，当导体切割磁感应线时，导体 中就有感应电动势产生。若磁感应线、导体及其运动方向三者 相互垂直，则导体中产生的感应电动势e的大小为
e=Bxlv
(1-1)
图 1-1 直流发电机的工作原理图 (a) ab边在N极下、cd边在S极下的电动势方向；(b) 转子转过180°后的电动势方向
2. 转子部分 1) 电枢铁芯 电枢铁芯由硅钢片叠成。为了减小涡流损耗，电枢铁芯 通常采用 0.35～0.5 mm厚且两面涂有绝缘漆的硅钢冲片叠压 而成。有时为了加强电机冷却，在电枢铁芯上冲制轴向通风孔， 在较大型电机的电枢铁芯上还设有径向通风道，用通风道将铁 芯沿轴向分成数段。整个铁芯固定在转轴上，与转轴一起旋转。 电枢铁芯及冲片形状如图1-9所示，电枢边缘的槽供安放电枢 绕组用。
电机及拖动第四版绪论第4版终稿课件
按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动系 统和交流电力拖动系统两大类。
3.电力拖动系统的发展过程
在交流电出现以前，只有直流电力拖动系统。
绪论
0.1
十九世纪末期，交流电动机研制出来，出现了交流电力 拖动系统。
随着生产技术的发展，对电力拖动在起动、制动、正反转以及 调速等方面提出了更新更高的要求，交流电力拖动系统在技术上 难以实现这些要求，所以，20世纪以来，在可逆、可调速与高精 度的拖动领域中，相当时期内几乎都采用直流电力拖动，而交流 电力拖动系统则主要用于恒转速系统。
ph f Bm2
绪论
0.5
4.存在涡流损耗：在交变磁通作用下，铁心产生感应 电动势并产生涡流，涡流在铁心电阻上引起的损耗。
pe f 2 Bm2 d 2 / Re
5.铁心损耗：包括磁滞和涡流损耗。
其中：
pFe f Bm2
1.2 —1.6
绪论
0.5
0.5.3 电机理论中常用的基本电磁定律 一、电路定律
变压器：作用是将一种电压等级的电能转换为另一种电压等级的 电能。
发电机：功能是将机械能转换为电能。 电动机：功能是将电能转换为机械能。 控制电机：主要用于信号的变换与传递，在各种自动化控制系统中作 为多种控制元件使用。
绪论
0.1
二是按电机结构、转速或运动方式分类，有变压器、旋转 电机和直线电机。
变压器是一种静止电机；
三、磁场强度H:为建立电流与由其产生的磁场之间的数量关 系而引入的物理量，单位为：安培/米（A/m),其与B的关系： B=μH。其中磁导率μ：表示导磁能力的物理量，单位(H/m); 真空磁导率μ0=4π×10-7H/m。根据μ大小可将材料分为： 非铁磁材料和铁磁材料。
3.电力拖动系统的发展过程
在交流电出现以前，只有直流电力拖动系统。
绪论
0.1
十九世纪末期，交流电动机研制出来，出现了交流电力 拖动系统。
随着生产技术的发展，对电力拖动在起动、制动、正反转以及 调速等方面提出了更新更高的要求，交流电力拖动系统在技术上 难以实现这些要求，所以，20世纪以来，在可逆、可调速与高精 度的拖动领域中，相当时期内几乎都采用直流电力拖动，而交流 电力拖动系统则主要用于恒转速系统。
ph f Bm2
绪论
0.5
4.存在涡流损耗：在交变磁通作用下，铁心产生感应 电动势并产生涡流，涡流在铁心电阻上引起的损耗。
pe f 2 Bm2 d 2 / Re
5.铁心损耗：包括磁滞和涡流损耗。
其中：
pFe f Bm2
1.2 —1.6
绪论
0.5
0.5.3 电机理论中常用的基本电磁定律 一、电路定律
变压器：作用是将一种电压等级的电能转换为另一种电压等级的 电能。
发电机：功能是将机械能转换为电能。 电动机：功能是将电能转换为机械能。 控制电机：主要用于信号的变换与传递，在各种自动化控制系统中作 为多种控制元件使用。
绪论
0.1
二是按电机结构、转速或运动方式分类，有变压器、旋转 电机和直线电机。
变压器是一种静止电机；
三、磁场强度H:为建立电流与由其产生的磁场之间的数量关 系而引入的物理量，单位为：安培/米（A/m),其与B的关系： B=μH。其中磁导率μ：表示导磁能力的物理量，单位(H/m); 真空磁导率μ0=4π×10-7H/m。根据μ大小可将材料分为： 非铁磁材料和铁磁材料。
电机及拖动基础_(第四版)
11
第三节 直流电机的绕组
对绕组的要求：在能够通过规定的 电流和产生足够的电动势的前提下， 尽可能节省铜和绝缘材料，并且结构 简单、运行可靠。
一、简单的绕组
右图只是说明原理的示意图。它的缺 点是：随着电枢的转动，始终只有一个 线圈有电流。这样的话，材料没有充分 利用，产生的总转矩或电势均很小。 解决办法：用4个换向片将4个线圈都连接 起来，成为一个闭合绕组，两个不同的元 件边连接一个换向片。每个元件的两个元 件边连接2个不同的换向片。共用了4个换 向片，节省了材料，提高了输出转矩。
电枢反应后磁动势波形
1、有负载时气隙磁场发生了畸变 2、电枢反应呈现去磁作用
27
第五节 感应电动势和电磁转矩的计算
一、感应电动势的计算
直流电机无论作电动机运行，还是发 电机运行，电枢内部都感应产生电动势。
t 60 2 pn 2 pn 60
式中，n—电枢的转速；p—极对数。 根据电磁感应定律，一个匝数为 N y 的元件 中感应电动势的平均值为：
励磁方式
指直流电机的励磁线圈与电枢线 圈的连接方式 此外，电机铭牌上还标有其它数据，如励磁电压、出厂日期、 出厂编号等。 电机运行时，所有物理量与额定值相同——电机运行于额定状 态。电机的运行电流小于额定电流——欠载运行；运行电流大于额 定电流——过载运行。长期欠载运行将造成电机浪费，而长期过载 运行会缩短电机的使用寿命。电机最好运行于额定状态或额定状态 附近，此时电机的运行效率、工作性能等比较好。
6—槽底绝缘
电枢槽内的绝缘
1—换向片
2—连接片
8
第二节 直、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)
第三节 直流电机的绕组
对绕组的要求：在能够通过规定的 电流和产生足够的电动势的前提下， 尽可能节省铜和绝缘材料，并且结构 简单、运行可靠。
一、简单的绕组
右图只是说明原理的示意图。它的缺 点是：随着电枢的转动，始终只有一个 线圈有电流。这样的话，材料没有充分 利用，产生的总转矩或电势均很小。 解决办法：用4个换向片将4个线圈都连接 起来，成为一个闭合绕组，两个不同的元 件边连接一个换向片。每个元件的两个元 件边连接2个不同的换向片。共用了4个换 向片，节省了材料，提高了输出转矩。
电枢反应后磁动势波形
1、有负载时气隙磁场发生了畸变 2、电枢反应呈现去磁作用
27
第五节 感应电动势和电磁转矩的计算
一、感应电动势的计算
直流电机无论作电动机运行，还是发 电机运行，电枢内部都感应产生电动势。
t 60 2 pn 2 pn 60
式中，n—电枢的转速；p—极对数。 根据电磁感应定律，一个匝数为 N y 的元件 中感应电动势的平均值为：
励磁方式
指直流电机的励磁线圈与电枢线 圈的连接方式 此外，电机铭牌上还标有其它数据，如励磁电压、出厂日期、 出厂编号等。 电机运行时，所有物理量与额定值相同——电机运行于额定状 态。电机的运行电流小于额定电流——欠载运行；运行电流大于额 定电流——过载运行。长期欠载运行将造成电机浪费，而长期过载 运行会缩短电机的使用寿命。电机最好运行于额定状态或额定状态 附近，此时电机的运行效率、工作性能等比较好。
6—槽底绝缘
电枢槽内的绝缘
1—换向片
2—连接片
8
第二节 直、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)
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)课件
结语
1 基础的理论和实践应用经验
本课程涵盖了电机及拖动基础的知识点，为 学生提深对电机及其应用的认识
通过学习本课程，学生将加深对电机及其应 用领域的认识和理解。
传动带和链条的选择
详细了解传动带和链条的选用原则，以及如何在设 计中考虑传动效率和可靠性。
转速比计算
讲解如何计算转速比，以及它对电机拖动系统性能 的影响。
平衡装置设计
介绍电机拖动系统中平衡装置的设计原理和实际应 用，以实现稳定的运行。
第四章 电机应用
电动机车的原理和构造 水泵电机的应用 机床电机的控制和保护 电梯电机的控制和安全
电机及拖动基础-顾绳谷 (第四版)课件
本课程将介绍电机及其应用，包括基础的电机原理，各种类型的电机及其特 点，电机控制方法和电机拖动系统设计。
第一章 电机基础知识
电梯电机及其特点
学习电梯电机的工作原理和特点，以及在不同 应用中的使用。
电机的类型和工作原理
探索不同种类的电机，包括感应电机、同步电 机和步进电机，以及它们的工作原理。
交流电机和直流电机的区别
了解交流电机和直流电机之间的区别及各自的 优缺点，以及在不同场景中的应用。
常用电机的特点
了解各种常用电机的特点，如搅拌电机、风扇 电机和泵电机，以及它们在不同行业中的应用。
第二章 电机控制方法
1
频率变换启动
2
深入了解频率变换启动方法，以及它在
电机控制中的应用和优势。
3
软启动
4
介绍软启动技术，探讨它在电机控制中 的作用和优点，以及应用实例。
直接启动和变压器启动
学习电机的直接启动和变压器启动方法， 了解它们的原理和适用场景。
变频启动
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)课件
直流电机的基本结构
主要包括定子和转子两部分，定子包 括机座、主磁极和换向器等部分，转 子则包括电枢铁芯、电枢绕组和轴承 等部分。
直流电机的运行特性
直流电机的机械特性
指在一定励磁电流和电枢电压下，电机转速与电磁转矩之间 的关系。机械特性是分析直流电机性能的重要依据。
直流电机的调速特性
通过改变电枢电压或励磁电流，可以调节直流电机的转速， 从而实现调速控制。调速特性是直流电机应用的重要方面。
[ 感谢观看 ]
交流电机的调速与控制
通过改变输入电压或电流的频率、相位等参数，可以实现对交流电机的调速和控制，以满足不同应用场景的需求 。
CHAPTER 04
电机拖动基础
电机拖动基础
• 请输入您的内容
CHAPTER 05
电机拖动系统的应用
电机拖动系统在工业中的应用
电机拖动系统在工业中广泛应用于各 种生产设备和自动化生产线，如传送 带、泵、风机、压缩机、机床等，实 现各种工艺过程的驱动和控制。
电机拖动系统在电力领域的应用
电机拖动系统在电力领域中主要用于发电厂、输变电系统 和电网调度等，实现发电机组的启动、调节和停机控制， 保障电力系统的稳定运行。
电机拖动系统在电力领域中需要具备高功率、大扭矩和低 能耗等特点，同时要满足快速响应和高度自动化的要求， 提高电力系统的可靠性和经济性。
THANKS
交流电机的分类
根据用途、结构、工作原理等， 交流电机可分为多种类型，如异 步电机、同步电机、单相电机和 三相电机等。
交流电机的结构
主要由定子和转子组成，定子包 括机座、绕组等部分，转子包括 铁芯、转子绕组等部分，此外还 有端盖、轴承等附件。
交流电机的运行特性
交流电机的电压、电流和功率关系
主要包括定子和转子两部分，定子包 括机座、主磁极和换向器等部分，转 子则包括电枢铁芯、电枢绕组和轴承 等部分。
直流电机的运行特性
直流电机的机械特性
指在一定励磁电流和电枢电压下，电机转速与电磁转矩之间 的关系。机械特性是分析直流电机性能的重要依据。
直流电机的调速特性
通过改变电枢电压或励磁电流，可以调节直流电机的转速， 从而实现调速控制。调速特性是直流电机应用的重要方面。
[ 感谢观看 ]
交流电机的调速与控制
通过改变输入电压或电流的频率、相位等参数，可以实现对交流电机的调速和控制，以满足不同应用场景的需求 。
CHAPTER 04
电机拖动基础
电机拖动基础
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CHAPTER 05
电机拖动系统的应用
电机拖动系统在工业中的应用
电机拖动系统在工业中广泛应用于各 种生产设备和自动化生产线，如传送 带、泵、风机、压缩机、机床等，实 现各种工艺过程的驱动和控制。
电机拖动系统在电力领域的应用
电机拖动系统在电力领域中主要用于发电厂、输变电系统 和电网调度等，实现发电机组的启动、调节和停机控制， 保障电力系统的稳定运行。
电机拖动系统在电力领域中需要具备高功率、大扭矩和低 能耗等特点，同时要满足快速响应和高度自动化的要求， 提高电力系统的可靠性和经济性。
THANKS
交流电机的分类
根据用途、结构、工作原理等， 交流电机可分为多种类型，如异 步电机、同步电机、单相电机和 三相电机等。
交流电机的结构
主要由定子和转子组成，定子包 括机座、绕组等部分，转子包括 铁芯、转子绕组等部分，此外还 有端盖、轴承等附件。
交流电机的运行特性
交流电机的电压、电流和功率关系
电机及拖动基础(第四版)顾绳谷-最经典课件
电磁转矩也可以表示为 Te Gaf I f Ia 其中Gaf=CT Kf
31
第六节 直流电机的运行原理
一、直流电机的基本方程式
（一）电动势平衡方程式 若电机稳态运行，对于电动机
U a Gaf I f Ra Ia Ea Ra Ia
U f Rf I f
若电机稳态运行，对于发电机
P2 P1
100%
1
pFe
pmec
pCuf U (Ia
I
2 a
Ra
If )
2IaΔUc
34
（二）串励直流电动机的工作特性
电动势平衡方程式 U Ce n Ia (Ra Rfc )
电动势公式 Ea Ce n CaIan
转矩平衡方程式 Te T2 T0
Ea U IaRa 2ΔUc (750 2145 0.0161 2)V 713V
n n Ea 200 713 1 r / min 221r / min
Ea
717 0.9
37
三、直流发电机的工作特性
（一）空载运行 1 空载特性 当他励直流发电机被原动机拖 动，n=nN 时，励磁绕组端加上 励磁电压Uf ,调节励磁电流If0 , 得出空载特性曲线U0=f(I0)。
26
4个元件所产生的电枢磁动势波形
电枢反应后磁动势波形
1、有负载时气隙磁场发生了畸变 2、电枢反应呈现去磁作用
27
第五节 感应电动势和电磁转矩的计算
一、感应电动势的计算
直流电机无论作电动机运行，还是发 电机运行，电枢内部都感应产生电动势。
t
顾绳谷_电机及拖动基础_第四版下_最全课件
第八章 电力拖动系统动力学基础
第一节 电力拖动系统的运动方程 “电力拖动”：以电动机作为原动机拖动机械设备运动的一种拖动方 式，又称电气传动。 电力拖动装置可分为电动机、工作机构、控制设备及电源等四个组成 部分。 电源 控制设备 电动机 工作机构
在许多情况下，电动机与工作机构并不同轴，而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。
titi第第ii个部件的总摩擦转矩个部件的总摩擦转矩t0it0i第第ii个部件的空载摩擦转矩个部件的空载摩擦转矩进入第进入第ii个传动机构的转矩个传动机构的转矩第一个部件的转矩第一个部件的转矩即为电动机转矩即为电动机转矩传送到第二个部件上的转矩传送到第二个部件上的转矩01传送到第三个部件上的转矩传送到第三个部件上的转矩02传送到第四个部件上的转矩传送到第四个部件上的转矩03传送到最后第传送到最后第mm11个部件上的转矩为个部件上的转矩为工作轴的转矩为工作轴的转矩为可整理成如下的形式可整理成如下的形式与以下电动机轴上的转矩式相比较与以下电动机轴上的转矩式相比较可得可得第五节第五节生产机械的负载转矩特性生产机械的负载转矩特性负载转矩特性
1
2
2M 2 2M d 2 2 2 2 1 2 1 2
1
2
3 d
4 14 2 2M 2 2 1 2 4
M 2 2 ( 1 2 ) 2
4、长度为L，宽度为d，质量为m的长方体：
m 2 J (L d 2 ) 12
GD 2 dn T Tz 0 375 dt GD 2 dn T Tz 0 375 dt 293.269 63.25 924.6 375 786.33N m 2
第一节 电力拖动系统的运动方程 “电力拖动”：以电动机作为原动机拖动机械设备运动的一种拖动方 式，又称电气传动。 电力拖动装置可分为电动机、工作机构、控制设备及电源等四个组成 部分。 电源 控制设备 电动机 工作机构
在许多情况下，电动机与工作机构并不同轴，而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。
titi第第ii个部件的总摩擦转矩个部件的总摩擦转矩t0it0i第第ii个部件的空载摩擦转矩个部件的空载摩擦转矩进入第进入第ii个传动机构的转矩个传动机构的转矩第一个部件的转矩第一个部件的转矩即为电动机转矩即为电动机转矩传送到第二个部件上的转矩传送到第二个部件上的转矩01传送到第三个部件上的转矩传送到第三个部件上的转矩02传送到第四个部件上的转矩传送到第四个部件上的转矩03传送到最后第传送到最后第mm11个部件上的转矩为个部件上的转矩为工作轴的转矩为工作轴的转矩为可整理成如下的形式可整理成如下的形式与以下电动机轴上的转矩式相比较与以下电动机轴上的转矩式相比较可得可得第五节第五节生产机械的负载转矩特性生产机械的负载转矩特性负载转矩特性
1
2
2M 2 2M d 2 2 2 2 1 2 1 2
1
2
3 d
4 14 2 2M 2 2 1 2 4
M 2 2 ( 1 2 ) 2
4、长度为L，宽度为d，质量为m的长方体：
m 2 J (L d 2 ) 12
GD 2 dn T Tz 0 375 dt GD 2 dn T Tz 0 375 dt 293.269 63.25 924.6 375 786.33N m 2
电机及拖动基础课件第四版全演示文稿
2-1 工作原理及结构
外电源固定极性 电流
由于通电导线的空间 位置不断变化，如何 保证旋转方向恒定不 变
第19页，共146页。
电枢 结构 示意
+
_
2-1 工作原理及结构
外电源固定 极性电流
一个电枢 绕组
电机旋转体 电枢
换向片
换向电刷
第20页，共146页。
2-1 工作原理及结构 直流电动机的能量变换途径：
Pem Tem Ω (T2 T0 )Ω P2 P0
P2 pFe pmec
电磁学（电磁效应） 运动力学（力矩，运动状态）
3. 学习内容 电动势，电势平衡，电磁转矩，相量图及其分析； 工作特性，机械特性，机械负载，功率损耗，有功功率，无功功
率；
空载运行，负载运行，电机起动，电动运行，制动运行；
第6页，共146页。
三、关 于 本 课 程
4. 学习方式
以物理 概念领先，数学描述随后；
直
导电体
流
电
源
电磁场
左手定则
产生 电磁转矩
瞬间
旋转运动
输出转矩
持续 旋转运动
换向器
第21页，共146页。
2-1 工作原理及结构
二、直流发电机的电磁感应现象（右手定则）
1. 恒定磁场，运动的导体（单方向运动）
2. 借助换向器，保证输出为直流电压
输入转矩
导电体 电磁场
右手定则
产生 感应电势
直
流
直流
电
感应电势
三、磁与电的联系
1-1 磁路的基本定律
1. 磁场与电流
安培环路定律 P 7
右手定则
绕组 N 匝
铁心平均长度 lc
顾绳谷电机及拖动基础第四版课件完整
对交流电机的各个组成部分进行了详细的描述，如定子、转子等 。
交流电机的控制
讨论了交流电机的启动、调速和制动的方法和控制策略。
同步电机
同步电机的基本原理
解释了同步电机的工作原理，包括磁场、电流和电压的同步关系 。
同步电机的结构
对同步电机的各个组成部分进行了详细的描述，如定子、转子、励 磁系统等。
同步电机的应用
介绍了同步电机在电力系统、工业驱动和风力发电等领域的应用。
异步电机
异步电机的基本原理
解释了异步电机的工作原理，包括磁场、电流和转矩的变 化。
异步电机的结构
对异步电机的各个组成部分进行了详细的描述，如定子、 转子、绕组等。
异步电机的控制
讨论了异步电机的启动、调速和制动的方法和控制策略。
03
电力拖动基础
测速发电机广泛应用于各种工业自动化 设备、发动机控制系统等领域，是实现 高精度转速测量和控制的关键设备之一
。
自整角机
自整角机是一种将输入的电信号转换为机械旋转角度的装置，常用于角度位置的测量和控制 。
自整角机通常采用三相交流电机作为驱动元件，通过控制电机的相位和电压来调节电机的旋 转角度，并将旋转角度转换为电信号输出。
交流电动机的启动
通过使用启动设备和控制技术来实现流电动机 的启动。
交流电动机的调速
通过改变电源频率、改变转差率或改变磁极对数 来实现交流电动机的调速。
交流电动机的制动
通过使用制动设备和控制技术来实现交流电动机 的制动。
电力拖动系统的稳定性
01
电力拖动系统的稳定性概念
指系统在受到扰动后，能够恢复到原来的平衡状态或达到新的平衡状态
控制电机在工业自动化、机器人、数 控机床等领域应用广泛，是实现高精 度、高效率、高可靠性运动控制的关 键设备之一。
交流电机的控制
讨论了交流电机的启动、调速和制动的方法和控制策略。
同步电机
同步电机的基本原理
解释了同步电机的工作原理，包括磁场、电流和电压的同步关系 。
同步电机的结构
对同步电机的各个组成部分进行了详细的描述，如定子、转子、励 磁系统等。
同步电机的应用
介绍了同步电机在电力系统、工业驱动和风力发电等领域的应用。
异步电机
异步电机的基本原理
解释了异步电机的工作原理，包括磁场、电流和转矩的变 化。
异步电机的结构
对异步电机的各个组成部分进行了详细的描述，如定子、 转子、绕组等。
异步电机的控制
讨论了异步电机的启动、调速和制动的方法和控制策略。
03
电力拖动基础
测速发电机广泛应用于各种工业自动化 设备、发动机控制系统等领域，是实现 高精度转速测量和控制的关键设备之一
。
自整角机
自整角机是一种将输入的电信号转换为机械旋转角度的装置，常用于角度位置的测量和控制 。
自整角机通常采用三相交流电机作为驱动元件，通过控制电机的相位和电压来调节电机的旋 转角度，并将旋转角度转换为电信号输出。
交流电动机的启动
通过使用启动设备和控制技术来实现流电动机 的启动。
交流电动机的调速
通过改变电源频率、改变转差率或改变磁极对数 来实现交流电动机的调速。
交流电动机的制动
通过使用制动设备和控制技术来实现交流电动机 的制动。
电力拖动系统的稳定性
01
电力拖动系统的稳定性概念
指系统在受到扰动后，能够恢复到原来的平衡状态或达到新的平衡状态
控制电机在工业自动化、机器人、数 控机床等领域应用广泛，是实现高精 度、高效率、高可靠性运动控制的关 键设备之一。
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)课件
05 电机拖动系统的稳定性与 控制性能
电机拖动系统的稳定性分析
稳定性定义
电机拖动系统在受到扰动 后能够恢复到原始平衡状 态的能力。
稳定性判据
根据系统动态方程的极点 位置判断稳定性，极点位 于复平面的左半部分则系 统稳定。
稳定性分析方法
时域分析法、频域分析法、 根轨迹法等。
电机拖动系统的控制性能
04 交流电机及拖动系统
交流电机的原理与结构
交流电机的原理
交流电机是利用电磁感应原理，将交流电能转换为机械能的电机。根据工作原 理的不同，交流电机可分为异步电机和同步电机两大类。
交流电机的结构
交流电机的结构主要包括定子和转子两部分。定子主要由铁芯和绕组组成，用 于产生磁场；转子主要由铁芯和转子绕组组成，用于产生感应电动势和电流。
电机及拖动系统的故障诊断技术
观察法Leabharlann 01通过观察电机的外观、听电机的声音、摸电机的温度等方式，
初步判断电机是否存在故障。
仪表检测法
02
使用各种检测仪器和工具，如万用表、示波器等，对电机的电
气参数进行检测，以确定故障的具体原因。
故障树分析法
03
通过建立故障树模型，对可能引起故障的各种因素进行分析和
排查，定位故障原因。
交流电机的运行特性
交流电机的运行特性主要包括电磁转矩、转速、功率等。这些特性与电机的工作 电压、电流、频率等因素有关，可以通过实验和计算得到。
交流电机的电磁转矩是电机旋转的驱动力，其大小与电流、磁通量等因素有关。 转速与电机的工作电压、电流、磁通量等因素有关，可以通过调节这些参数来改 变转速。
交流电机的控制与调速
06 电机及拖动系统的维护与 故障诊断
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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。
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
课件
3
二、直流电机的结构
1—换向器
2—电刷装置
3—机座
4—主磁极
5—换向极
6—端盖
7—风扇
8—电枢绕组
9—电枢铁心
直流电机剖面图
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
课件
4
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
励磁方式
定转速及额定功率时的励磁电流
指直流电机的励磁线圈与电枢线
圈的连接方式
此外，电机铭牌上还标有其它数据，如励磁电压、出厂日期、 出厂编号等。
电机运行时，所有物理量与额定值相同——电机运行于额定状 态。电机的运行电流小于额定电流——欠载运行；运行电流大于额 定电流——过载运行。长期欠载运行将造成电机浪费，而长期过载 运行会缩短电机的使用寿命。电机最好运行于额定状态或额定状态
课件
13
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课件
14
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
课件
15
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
课件Biblioteka 16二、绕组的基本形式 （一）单叠绕组
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。
单叠绕组的所有的相邻元件依次串联， 即后一元件的首端与前一元件的末端 连在一起，接到一个换向片上。最后 一个元件末端与第一个元件首端连接 在一起，形成一个闭合回路。
a)—电枢铁心
冲片
b)—电枢铁心
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
课件
7
2、电枢绕组——由许多按
一定规律连接的线圈组成。 1—槽楔 2—线圈绝缘 3—导体 4—层间绝缘 5—槽绝缘 6—槽底绝缘
3、换向器——由许多换
向片组成，换向片之间用云 母绝缘。
电枢槽内的绝缘
1—换向片
电机及拖动基础-顾绳谷(第2四—版)连接片
2、并励直流电机——励磁绕组与电枢绕组并联。
3、串励直流电机——励磁绕组与电枢绕组串联。
4、复励直流电机——两个励磁绕组，一个与电枢绕组并联，
另一个与电电 课枢机件及绕拖动组基串础-顾联绳。谷(第四版)
附近，此时电机的运行效率、工作性能等比较好。
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
课件
11
第三节 直流电机的绕组
对绕组的要求：在能够通过规定的电 流和产生足够的电动势的前提下，尽 可能节省铜和绝缘材料，并且结构简 单、运行可靠。
一、简单的绕组
右图只是说明原理的示意图。它的缺 点是：随着电枢的转动，始终只有一个 线圈有电流。这样的话，材料没有充分 利用，产生的总转矩或电势均很小。
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
课件
20
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
课件
21
直流电机的电枢绕组除了单叠、单波两种基本形式以外，还有其他 形式，如复叠绕组、复波绕组、混合绕组等。
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课件
22
第四节 直流电机的励磁方式及磁场
一、直流电机的励磁方式
1、他励直流电机——励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而是由 其他直流电源对励磁绕组供电。
课件
8
第二节 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)
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课件
9
指轴上输出 的机械功率
电动机
额定功率 PN
指电刷间输出的
额定条件下电机 发电机 额定电功率
课件
5
（一）直流电机的静止部分 1、主磁极
2、换向极
1—主磁极铁心 2—励磁绕组 3—机座
1—换向极铁心
2—换向极绕组
3、机座——用来固定主磁极、换向极和端盖；
另外，又作为磁路电 课的机件一及拖部动基分础-。顾绳谷(第四版)
6
4、电刷装置
1—刷握 2—电刷 3—压紧弹簧 4—铜丝辫
（二）直流电机的转动部分 1、电枢铁心
所能提供的功率
额定电流 IN
额定电U压N 在额定工况下，电机
在额定电压下，运行于 额定功率时对应的电流
出线端的平均电压
额定转速 nN
发电机：是指输出额定电压； 电动机：是指输入额定电压。
在额定电压、额定电流下，运 行于额定功率时对应的转速
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
课件
10
额定励磁电流IfN
对应于额定电压、额定电流、额
元件的跨距：上层元件边与下层元 件边的距离（用槽数表示）称为跨距。 一般要求元件的跨距等于电机的极距。
右上图中，跨距为4槽。 电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
课件
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课件
18
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
课件
19
（二）单波绕组
单波绕组—不是把元件依串联，而是把相隔大约两个极距， 即在磁场中的位置差不多相对应的元件连接起来。
当安装换向器以后，将直流电压加于电刷端，直流电流经电刷流
过电枢上的线圈，则产生电磁转矩，电枢在电磁转矩的作用下就旋
转起来。由于换向器配合电刷对电流的换向作用，使得线圈边只要
处在N极下，其中通过电流的方向总是由电刷A流入的方向；而在S
极下时，总是从电刷B流电出机及的拖动方基向础-顾，绳就谷(第使四电版)动机能够连续地旋转。
解决办法：用4个换向片将4个线圈都连接 起来，成为一个闭合绕组，两个不同的元
件边连接一个换向片。每个元件的两个元 件边连接2个不同的换向片。共用了4个换 向片，节省了材料，提高电机了及输拖动出基础转-顾矩绳谷。(第四版)
课件
1-2、3-4、5-6、7-8 分别构成4个线圈
12
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课件
2
（二）直流发电机的工作原理
用原动机拖动电枢逆时针方向恒速 转动，线圈边ab和cd就分别切割不同 极性磁极下的磁场，线圈中产生了交 变的电动势。由于换向器配合电刷对 电流的换向作用，在电刷A、B端的 电动势确是直流电动势。
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；
第二章 直流电机
第一节 直流电机的工作原理及结构
一、直流电机的工作原理
（一）直流电动机的工作原理
载流导体在磁场中受到的力
f Bil
B — 磁场的磁感应强度(Wb/m2) i — 导体中的电流(A)
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
l — 导体的有效长度(m)课件
当线圈ax中通入直流电流时，线圈边a和x上均受到电磁力，根据 左手定则确定力的方向。这一对电磁力形成了作用于电枢的一个电 磁转矩。
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二、直流电机的结构
1—换向器
2—电刷装置
3—机座
4—主磁极
5—换向极
6—端盖
7—风扇
8—电枢绕组
9—电枢铁心
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励磁方式
定转速及额定功率时的励磁电流
指直流电机的励磁线圈与电枢线
圈的连接方式
此外，电机铭牌上还标有其它数据，如励磁电压、出厂日期、 出厂编号等。
电机运行时，所有物理量与额定值相同——电机运行于额定状 态。电机的运行电流小于额定电流——欠载运行；运行电流大于额 定电流——过载运行。长期欠载运行将造成电机浪费，而长期过载 运行会缩短电机的使用寿命。电机最好运行于额定状态或额定状态
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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。
单叠绕组的所有的相邻元件依次串联， 即后一元件的首端与前一元件的末端 连在一起，接到一个换向片上。最后 一个元件末端与第一个元件首端连接 在一起，形成一个闭合回路。
a)—电枢铁心
冲片
b)—电枢铁心
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2、电枢绕组——由许多按
一定规律连接的线圈组成。 1—槽楔 2—线圈绝缘 3—导体 4—层间绝缘 5—槽绝缘 6—槽底绝缘
3、换向器——由许多换
向片组成，换向片之间用云 母绝缘。
电枢槽内的绝缘
1—换向片
电机及拖动基础-顾绳谷(第2四—版)连接片
2、并励直流电机——励磁绕组与电枢绕组并联。
3、串励直流电机——励磁绕组与电枢绕组串联。
4、复励直流电机——两个励磁绕组，一个与电枢绕组并联，
另一个与电电 课枢机件及绕拖动组基串础-顾联绳。谷(第四版)
附近，此时电机的运行效率、工作性能等比较好。
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11
第三节 直流电机的绕组
对绕组的要求：在能够通过规定的电 流和产生足够的电动势的前提下，尽 可能节省铜和绝缘材料，并且结构简 单、运行可靠。
一、简单的绕组
右图只是说明原理的示意图。它的缺 点是：随着电枢的转动，始终只有一个 线圈有电流。这样的话，材料没有充分 利用，产生的总转矩或电势均很小。
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21
直流电机的电枢绕组除了单叠、单波两种基本形式以外，还有其他 形式，如复叠绕组、复波绕组、混合绕组等。
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22
第四节 直流电机的励磁方式及磁场
一、直流电机的励磁方式
1、他励直流电机——励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而是由 其他直流电源对励磁绕组供电。
课件
8
第二节 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)
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指轴上输出 的机械功率
电动机
额定功率 PN
指电刷间输出的
额定条件下电机 发电机 额定电功率
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5
（一）直流电机的静止部分 1、主磁极
2、换向极
1—主磁极铁心 2—励磁绕组 3—机座
1—换向极铁心
2—换向极绕组
3、机座——用来固定主磁极、换向极和端盖；
另外，又作为磁路电 课的机件一及拖部动基分础-。顾绳谷(第四版)
6
4、电刷装置
1—刷握 2—电刷 3—压紧弹簧 4—铜丝辫
（二）直流电机的转动部分 1、电枢铁心
所能提供的功率
额定电流 IN
额定电U压N 在额定工况下，电机
在额定电压下，运行于 额定功率时对应的电流
出线端的平均电压
额定转速 nN
发电机：是指输出额定电压； 电动机：是指输入额定电压。
在额定电压、额定电流下，运 行于额定功率时对应的转速
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10
额定励磁电流IfN
对应于额定电压、额定电流、额
元件的跨距：上层元件边与下层元 件边的距离（用槽数表示）称为跨距。 一般要求元件的跨距等于电机的极距。
右上图中，跨距为4槽。 电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
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（二）单波绕组
单波绕组—不是把元件依串联，而是把相隔大约两个极距， 即在磁场中的位置差不多相对应的元件连接起来。
当安装换向器以后，将直流电压加于电刷端，直流电流经电刷流
过电枢上的线圈，则产生电磁转矩，电枢在电磁转矩的作用下就旋
转起来。由于换向器配合电刷对电流的换向作用，使得线圈边只要
处在N极下，其中通过电流的方向总是由电刷A流入的方向；而在S
极下时，总是从电刷B流电出机及的拖动方基向础-顾，绳就谷(第使四电版)动机能够连续地旋转。
解决办法：用4个换向片将4个线圈都连接 起来，成为一个闭合绕组，两个不同的元
件边连接一个换向片。每个元件的两个元 件边连接2个不同的换向片。共用了4个换 向片，节省了材料，提高电机了及输拖动出基础转-顾矩绳谷。(第四版)
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1-2、3-4、5-6、7-8 分别构成4个线圈
12
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（二）直流发电机的工作原理
用原动机拖动电枢逆时针方向恒速 转动，线圈边ab和cd就分别切割不同 极性磁极下的磁场，线圈中产生了交 变的电动势。由于换向器配合电刷对 电流的换向作用，在电刷A、B端的 电动势确是直流电动势。
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；
第二章 直流电机
第一节 直流电机的工作原理及结构
一、直流电机的工作原理
（一）直流电动机的工作原理
载流导体在磁场中受到的力
f Bil
B — 磁场的磁感应强度(Wb/m2) i — 导体中的电流(A)
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
l — 导体的有效长度(m)课件
当线圈ax中通入直流电流时，线圈边a和x上均受到电磁力，根据 左手定则确定力的方向。这一对电磁力形成了作用于电枢的一个电 磁转矩。