[教学]1负载特性1恒转矩负载特性2离心式通风机型负载特性3直线型负载特性4恒功率负载特性

电机拖动知识点概要1、直流发电机工作原理当原动机拖动电枢以恒定方向旋转式，线圈边将切割磁力线并感应出交变电动势，由于电刷和换向器的“整流”作用，使电刷极性保持不变，在电刷间产生直流电动势。

2、直流电动机的工作原理在电刷两端加直流电压，经电刷和换向器作用使同一主磁极下线圈边中的电流方向不变，该主磁极下线圈边所受电磁力的方向亦不变，从而产生单一方向的电磁转矩，使电枢沿同一方向连续旋转。

3、直流电机的可逆原理同一台电机既能作电动机亦能作发电机运行的现象。

4、直流电机的结构主要由静止的定子和旋转的转子构成，定子和转子之间存在气隙。

①定子由主磁极、换向极、机座、端盖、轴承、电刷装置等组成。

②转子转子的作用是感应电动势并产生电磁转矩；它包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器、轴和风扇等。

5、直流电机电枢绕组（基本形式叠绕组和波绕组）分类单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组及混合绕组等。

单叠绕组特点同一个元件的出线端连接于相邻的两个换向片上，相邻元件依次串联，后一个元件的首端与前一个元件的尾端连在一起并接到同一个换向片上，最后一个元件首端与第一个元件尾端连在一起，形成一个闭合回路。

【注支路对数a等于电机的极对数p，即a=p】单波绕组特点同一个元件的两个出线端所接的两个换向片相隔接近于一对极距，元件串联后形成波浪形，所以称为“波绕组”。

【注并联支路数总是2，即极对数a=1】★单叠与单波绕组区别单叠绕组可通过增加磁极对数来增加并联支路对数，适用于低电压、大电流的电机。

单波绕组的并联支路对数a=1，每条并联支路数串联的元件数较多，适用于小电流、较高电压的电机。

6、直流电机分类（按励磁方式分）他励、并励、串励、复励7、主磁通和漏磁通定义及其作用同时与电枢绕组（即转子绕组）和励磁绕组（即定子绕组）相交链的磁通称为主磁通；只与励磁绕组（即定子绕组）相交链的磁通称为漏磁通。

主磁通与通电的转子绕组相作用产生电磁转矩，使电机转动；漏磁通无用。

电动机的负载特性与运行优化电动机是现代工业生产中最为常见和重要的设备之一。

了解电动机的负载特性，并对其进行运行优化，能够提高电动机的效率和稳定性，减少能源消耗和负载损耗。

本文将探讨电动机的负载特性与运行优化的相关知识。

一、电动机的负载特性电动机的负载特性是指在不同负载情况下，电动机的输出转矩和转速之间的关系。

通常用负载曲线来表示，负载曲线的特点与电动机的负载特性密切相关。

1. 非恒转矩负载特性非恒转矩负载特性是指电动机在负载变化时，输出转矩不随转速变化而变化。

此类负载特性通常可以分为两大类：恒转矩负载和变转矩负载。

恒转矩负载是指在负载变化时，电动机输出的转矩保持恒定不变。

典型的恒转矩负载为离心压缩机、离心风机等。

在这种情况下，电动机的转速会随着负载的变化而改变，但输出的转矩保持不变。

变转矩负载是指在负载变化时，电动机输出的转矩也会相应地变化。

典型的变转矩负载为往复式压缩机、开煤机等。

在这种情况下，电动机的转速和输出转矩都会随着负载的变化而改变。

2. 恒转速负载特性恒转速负载特性是指电动机在负载变化时，输出转速保持恒定不变。

典型的恒转速负载为离心泵、工具机床等。

在这种情况下，电动机的输出转矩会随着负载的变化而改变，但转速保持不变。

二、电动机的运行优化电动机的运行优化是指通过对电动机的控制和调节，使其在工作过程中达到最佳的工作状态，提高效率和稳定性，减少能量损耗。

1. 负载匹配优化负载匹配优化是指在选用电动机时，根据实际负载情况选择适合的电动机型号和规格。

过大或过小的电动机均会降低效率和稳定性，增加能源消耗和维护成本。

2. 控制技术优化控制技术优化是指通过合理的控制策略和算法，实现对电动机运行状态的精确控制和调节。

例如，采用变频调速技术可以使电动机在负载变化时保持恒定的转速和转矩，提高效率和稳定性。

3. 维护保养优化维护保养优化是指定期对电动机进行检查、清洁和润滑，及时检修和更换老化或损坏的部件，确保电动机的正常运行和延长使用寿命。

《机电传动控制》（第五版）教案第1章绪论1.1 机电系统的组成＝机械运动部件＋机电传动＋电气控制系统。

1.机械运动部件——完成生产任务的基础，机械执行部分；2.机电传动———＝电力传动或电力拖动，是驱动生产机械运动部件的原动机的总称；3.电气控制系统——控制电动机的系统。

1.2 机电传动的目的和任务1.机电传动的目的——将电能转变为机械能，实现生产机械的启动、停止、以及速度调节，满足各种生产工艺的要求，保证生产过程的正常进行2.机电传动的任务①广义上讲——使生产机械设备、生产线、车间甚至整个工厂都实现自动化。

②狭义上讲——专指控制电动机驱动生产机械，实现产品数量的增加、质量的提高、生产成本的降低、工人劳动条件的改善以及能源的合理利用。

1.3 机电传动控制的发展概况一、驱动系统的发展阶段：1.成组拖动——一台电动机拖动一根天轴—→通过带轮和传动带—→分别拖动各（一组）生产机械。

生产效率低、劳动条件差，一旦电动机或传动环节发生故障则造成成组生产机械停车。

2.单电动机——一台电动机拖动一台生产机械，较成组拖动进了一步。

但当生产机械的运动部件较多时，其机械传动机构则十分复杂。

3.多电动机拖动——一台生产机械的每一个运动部件都有专门的电动机拖动。

不仅大大简化了生产机械的传动机构，而且控制灵活，为自动化提供了有利条件，是现代化机电传动的典型方式。

二、控制系统的发展阶段：1.接触器＋继电器控制——出现在20世纪初，应用广泛、成本低；但控制速度慢、精度差。

2.电动机放大机控制（30年代）、磁放大机控制（40～50年代）——从断续控制发展到连续控制，并具有了输出反馈环节，简化了控制系统、减少了电路触点、提高了可靠性。

3.大功率可控电力半导体器件控制——具有效率高、反应快、寿命长、可靠性高、维修容易、体积小、重量轻等优点。

由此，开辟了机电传动控制的新纪元。

4.采样控制——数控技术＋微机应用的高水平断续控制，由于采样周期＜＜控制对象的变化周期，∴≌连续控制。

1负载特性1恒转矩负载特性2离心式通风机型负载特性3直线型负载特性4恒功率负载特性2稳定运行条件：1机械特性曲线与负载特性曲线有交点2干扰使转速上升，干扰消除后Tm-Tl《0，与之相反3限制直流电动机启动电流的方法：1降压启动2在电枢回路内串接外加电阻启动。

4调速特性：1改变电枢电路外串联电阻Rad 2改变电动机电枢供电电压U 3改变电动机主磁通fai5制动特性:1反馈制动2反击制动3能耗制动6电动机启动要求:1足够大的启动转矩,保证生产机械能正常启动2启动电流越小越好3要求启动平滑4启动设备安全可靠,力求结构简单,操作方便.5启动过程中功率损耗越小越好7降压启动方法1电阻或电抗器降压启动2星角降压启动3自耦变压器降压启动8接触器1交流接触器2直流接触器接触器由触头,灭弧装置,铁芯,线圈组成.9继电器分为1电流继电器2电压继电器3中间继电器4热继电器10保护装置有1短路电流的保护装置2长期过载保护装置3零压保护4零励磁保护.11选择电动机三项基本原则:1发热2过载能力3启动能力12三种工作制1连续工作制2短时工作制3重复短时工作制13三相鼠笼点击调速：1变频调速2变极调速14三相鼠笼电机在同电压下空载启动比满载启动转矩：相投15静态技术指标：1静差变2调速范围3调速平滑性16动态技术指标1最大超掉量2过渡过程时间3震动次数3.3 一台他励直流电动机所拖动的负载转矩T L=常数，当电枢电压或电枢附加电阻改变时，能否改变其运行其运行状态下电枢电流的大小？为什么？这个拖动系统中哪些要发生变化？T=K tφI a u=E+I a R a当电枢电压或电枢附加电阻改变时,电枢电流大小不变.转速n与电动机的电动势都发生改变.3.4一台他励直流电动机在稳态下运行时，电枢反电势E=E1，如负载转矩T L=常数，外加电压和电枢电路中的电阻均不变，问减弱励磁使转速上升到新的稳态值后，电枢反电势将如何变化? 是大于，小于还是等于E1？T=I a K tφ, φ减弱,T是常数,I a增大.根据E N=U N-I a R a ,所以E N减小.,小于E1.3.11为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？电动机在未启动前n=0,E=0,而R a很小,所以将电动机直接接入电网并施加额定电压时,启动电流将很大.I st=U N/R a3.12他励直流电动机直接启动过程中有哪些要求？如何实现？他励直流电动机直接启动过程中的要求是1 启动电流不要过大,2不要有过大的转矩.可以通过两种方法来实现电动机的启动一是降压启动.二是在电枢回路内串接外加电阻启动.3.13 直流他励电动机启动时，为什么一定要先把励磁电流加上？若忘了先合励磁绕阻的电源开关就把电枢电源接通，这是会产生什么现象（试从T L=0 和T L=T N两种情况加以分析）？当电动机运行在额定转速下，若突然将励磁绕阻断开，此时又将出现什么情况？直流他励电动机启动时,一定要先把励磁电流加上使因为主磁极靠外电源产生磁场.如果忘了先合励磁绕阻的电源开关就把电枢电源接通，T L=0时理论上电动机转速将趋近于无限大,引起飞车, T L=T N时将使电动机电流大大增加而严重过载.3.15 一台直流他励电动机，其额定数据如下：P N=2.2KW,U N=U f=110V,n N=1500r/min, ηN=0.8,R a=0.4Ω, R f=82.7Ω。

第一章机电传动的目的和任务：机电传动是指以电动机为原动机驱动生产机械的系统之总称，他的目的是将电能转化为机械能，实现生产机械的启动，停止以及速度调节，满足各种生产工艺过程的要求，保证生产过程正常进行，机电传动所要完成的任务：从广义尚讲，就是要使生产机械设备，生产线，车间甚至整个工厂都实现自动化;从狭义上讲，则指控制电动机驱动生产机械，实现产品数量的增加，产品质量的提高，生产成本的降低，工人劳动条件的改善以及能源的合理利用。

第二章规定：设电动机某一转动方向的转速n为正，则约定电动机Tm与n一致的方向为正向，负载转矩Tl与n相反的方向为正方向。

折算原则：折算前的多轴系统同折算后的单轴系统在能量关系上或功率关系上保持不变。

机电传动系统的负载特性：1恒转矩负载特性：特点是负载转矩为常数。

可以分为反抗性转矩和位能性转矩。

（1）反抗性转矩负载：也称摩擦转矩，是由摩擦，非弹性体的压缩，拉伸于扭转等作用所产生的负载转矩，机床加工过程中切削所产生的负载转矩就是反抗性转矩。

它方向恒与运动方向相反。

（2）未能性负载转矩：它是由物体的重力和弹性体的压缩，拉伸与扭转等作用所产生的负载转矩，未能性负载的作用方向是恒定的、2 直线性负载转矩特性：这一类负载转矩Tl随n的增加成正比地增大，即Tl=Cn，C为常数3恒功率性负载转矩特性;Tl与转速N反比，4离心式通风机型负载特性机电传动系统稳定运行的条件：：（1）电动机的机械特性曲线n=f(Tm)和生产机械的负载特性曲线n=f(Tl)有交点（2）当转速大于平衡点多对应的转速时，Tm-Tl<0.即若干扰使转速上升，当干扰消除后有Tm-Tl<0：而当转速小于平衡点多对应的转速时，Tm-Tl>0,即若干扰使转速下降，当干扰消除后应有Tm-Tl>0。

只有满足上述两个条件的平衡点是，才是拖动系统的稳定平衡点，第三章直流电机的工作原理及其特性直流电机电动势公式，E=K eØn 转矩公式T=KtØI a Ke=9.55Kt发电机的电磁转矩是阻转矩，它与电枢转动的方向或原动机的驱动转矩方向相反。

机电传动控制第三版课后答案【篇一：《机电传动控制》冯清秀版课后习题答案】第二章2.1答：运动方程式：tm?tl?jd?dttm?tl?tdtd0时：系统加速； td=0 时：系统稳速；td0时，系统减速或反向加速2.2答：拖动转矩：电动机产生的转矩tm或负载转矩tl与转速n相同时，就是拖动转矩。

静态转矩：电动机轴上的负载转矩tl，它不随系统加速或减速而变化。

动态转矩：系统加速或减速时，存在一个动态转矩td，它使系统的运动状态发生变化。

2.3答：a匀速，b减速，c减速，d加速，e减速，f匀速2.4答：在多轴拖动系统情况下，为了列出这个系统运动方程，必须先把各传动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量都折算到电动机轴上。

由于负载转矩是静态转矩，所以可根据静态时功率守恒原则进行折算。

jz?jm?j1jl216??2.5??2?2.8(kg?m) 222j1jl315nm950?dnl??0.24?59.4??59.4(r/min)v???0.37(m/s)j1j24?460j360?22z2m2.8答：nl?fv2gd??gd?2nm100?0.372gd?(1.1~1.25)?1.05?365??1.16~1.32n?m229502z2.9答：恒转矩型、泵类、直线型、恒功率型。

2.10答：反抗性恒转矩负载恒与运动方向相反。

位能性恒转矩负载作用方向恒定，与运动方向无关。

2.11答：（d）不是稳定运动点，其余都是稳定运行点。

3.1答：转子在主磁通中旋转，要产生涡流和磁滞损耗，采用硅钢软磁材料，可减少磁滞损耗，而采用“片”叠压成，可减少涡流损耗。

3.3答：因为t?kt?ia?tl?常数所以，当改变电枢电压或电枢串电阻时，ia均不变。

n?由rau?tke?kekt?2知n会变化。

3.4答：因为↑时，→e ↓，所以：ee1 3.6答：p1?inun?pn?nin?pnun?n?7.5?1000?38.52(a)220?0.885p7.5tn?n?9550??47.75(n?m)nn15503.8答：?pnra??0.50~0.75??1??uinn??un??i?nn0?ununnn?ke?nun?inrai?5.5?1000?110??1??0.172~0.258(?)?110?6262??n0?110?1000?1107~1170(r/m110?62(0.172~0.258)p5.5tn?n?9550??52.53(n?m)nn1000p5.5tn?n?9550??35.02(n?m)in?in?ifn?61?2?59(a) n1500n3.9答：n0?3.10110?1500ununnnn0??1680(r/min)?110?59?0.2ke?nun?ianra答：⑴n0?ununnn?ke?nun?inran0?220?1500?1559(r/min)220?34.4?0.242p6.5tn?n?9550??40.5(n?m)nn1500⑵在（1）中，?n?n0?nn?1559?1500?59(r/min)raratn2t??n，所以kk??netkekt?2?n当串入rad1?3?时，?n1??rad1?ra?rad1ra?rad1??t??n＝1＋?nn2??kekt?rara? ?n1?n0??n1?1559?790?769(r/min)5???n2??1＋(r/min)??59?1278?0.242?3???n1??1＋??59?790(r/min)?0.242??rad2?当串入rad2?5?时，?n2???1＋r???na??n2?n0??n2?1559?1278?281(r/min)⑶当u?un/2时，n01?unn1559u??0?＝779.5(r/min)ke?2ke?22n1?n01??n?779.5?59?720.5(r/min)当??0.8?n时，n01?unnu1559??0??1949(r/min)ke?0.8ke?n0.80.8?n1?rara159t?t＝?n??92.2(r/min)nn22222kekt?0.8kekt?n0.80.8n1?n01??n1?1949?92.2?1856.8(r/min)3.11答：因为tst=un/ra，ra很小，所以tst很大，会产生控制火花，电动应力，机械动态转矩冲击，使电网保护装置动作，切断电源造成事故，或电网电压下降等。

习题与思考题第二章机电传动系统的动力学基础2.1 说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩，静态转矩和动态转矩。

拖动转矩是有电动机产生用来克服负载转矩，以带动生产机械运动的。

静态转矩就是由生产机械产生的负载转矩。

动态转矩是拖动转矩减去静态转矩。

2.2 从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的工作状态。

TM-TL>0说明系统处于加速，TM-TL<0 说明系统处于减速，TM-TL=0说明系统处于稳态（即静态）的工作状态。

2.3 试列出以下几种情况下（见题2.3图）系统的运动方程式，并说明系统的运动状态是加速，减速，还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际作用方向）TM TL TM TLNTM=TL TM< TLTM-TL>0说明系统处于加速。

TM-TL<0 说明系统处于减速TM TL TM TLTM> TL TM> TL系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速TM TL TM TL TM= TL TM= TL系统的运动状态是减速系统的运动状态是匀速2.4 多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统？转矩折算为什么依据折算前后功率不变的原则？转动惯量折算为什么依据折算前后动能不变的原则？因为许多生产机械要求低转速运行，而电动机一般具有较高的额定转速。

这样，电动机与生产机械之间就得装设减速机构，如减速齿轮箱或蜗轮蜗杆，皮带等减速装置。

所以为了列出系统运动方程，必须先将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量这算到一根轴上。

转矩折算前后功率不变的原则是P=Tω, p不变。

转动惯量折算前后动能不变原则是能量守恒MV=0.5Jω22.5为什么低速轴转矩大，高速轴转矩小？因为P= Tω,P不变ω越小T越大，ω越大T 越小。

2.6为什么机电传动系统中低速轴的GD2逼高速轴的GD2大得多?因为P=Tω，T=G∂D2/375. P=ωG∂D2/375. ,P不变转速越小GD2越大，转速越大GD2越小。

机电传动控制复习题（2015）一、填空题1、机电传动系统的负载特性（P10-11）答：恒转矩型负载特性、离心式通风机型负载特性、有线型负载特性、恒功率型负载特性2、直流电机换向器的作用（P23）答：换向器的作用则是将外加的直流电流转换为电枢绕组的交流电流。

3、他励直流电动机的调速方法答：1、改变电枢电路外串接电阻2、改变电动机电枢供电电压3、改变电动机的磁通4、绕线异步电动机转子串接附加电阻的启动特性（P65）答：逐级切除启动电阻法、频敏变阻器启动法5、异步电动机制动方法答：反馈制动、反接制动、能耗制动6、异步电动机变压频控制方式（P78）答：异步电动机的变压频调速是进行分段控制的：基频以下，采取恒磁恒压频比控制方式；基频以上，采取恒压弱磁升速控制方式7、步进电动机角位移、旋转速度跟谁有关系（P92）答：步进电动机的角位移与输入电脉冲的个数成正比，旋转速度与输入电脉冲的频率成正比，即控制输入电脉冲的个数、频率和定子绕组的通电方式，就可控制步进电动机转子的角位移量、旋转速度和旋转方向。

8、对晶闸管触发电路的要求（P240）答：1、触发电路应能供给足够大的触发电压和触发电流。

2、由于晶闸管从截止状态到完全导通需要一定的时间，因此，触发脉冲的宽度t1必须在10μs以上，如果负载时大电感，电流上升比较慢，那么触发脉冲的宽度还应增大。

3、触发脉冲的前沿要陡，否则将会因温度、电压等因素的变化而造成晶闸管触发事件前后不一致。

4、不触发时，触发电路的输出电路应该小于0.15V，为了提高抗干扰能力，避免触发，必要时可在控制极上加一个1~2v的负偏压。

5、在晶闸管整流等移相控制的触发电路中，触发脉冲应该和主电路同步，二者的频率应该相同，且要有固定的相位关系。

9、生产机械对调速系统提出的技术指标（P255）答：静态技术指标：静差度S、调速范围D、调速的平滑性动态技术指标：超调量、过渡过程时间、振荡次数10、晶闸管可控电路的负载有哪几种（P204）答：阻性负载、反电动势负载二、选择题1、三相异步电动机的特性答：结构简单、维护容易、运行可靠、价格便宜、具有较好的稳态和动态特性。

《机电传动控制》复习题及考试题（1）《机电传动控制》复习题1.机电传动控制的⽬的是：把电能转变为机械能、实现⽣产机械的启动、停⽌与调速、满⾜⽣产⼯艺的要求、保证⽣产过程的正常进⾏。

2.机电传动控制系统的四个发展阶段是：接触器-继电器控制、具有反馈环节的控制、⼤功率可控电⼒半导体器件控制、⼯业机器⼈控制。

3.写出直流电动机的5个主要组成部分：换向器，电刷装置、机座，主磁极，换向极，端盖。

4.写出交流电动机的5个主要组成部分：弹簧⽚，轴承，定⼦绕组，机座，转⼦铁芯，端盖。

5.开环控制是指输出端与输⼊端没有任何电路联系、输出端⽆信号反馈回输⼊端的控制。

6.闭环控制是指输出端与输⼊端具有电路联系、输出端有信号反馈回输⼊端的控制。

7.机电传动系统运动⽅程式中的概念：电动机所产⽣的转矩总是由轴上的负载转矩和动态转矩之和所平衡A.拖动转矩：是由电动机产⽣⽤来克服负载转矩，以带动⽣产机械运动的 Tm 、静态转矩：是由⽣产机械产⽣的负载转矩TL 、动态转矩：动态转矩是拖动转矩减去静态转矩Tm-TL 。

8. 从运动⽅程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的⼯作状态。

P.6匀速减速减速加速减速匀速9. 多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统？转矩折算依据折算前后什么的原则（静态时功率守恒）？转动惯量折算为依据折算前后什么不变的原则（动量守恒）？负载转矩的折算：对于旋转运动（功率守恒）：jT T C L L L ηω'=；对于直线运动：M c L n v F T '55.9η=；转动惯量的折算（动量守恒）：2211L L M Z j J j J J J ++=；飞轮转矩的折算（动量守恒）：22212122LM j CD j CD CD CD M Z ++= ；直线运动：22211mM Z v m j J J J ω++= ；22212122365M M n Gv j CD CD CD Z ++= P.9.总结：往⾼速轴折算变⼩、往低速轴折算变⼤。