电力电子与电机拖动

《电机与拖动》考试试题与答案一、选择题（每题2分，共20分）1、下列哪一种类型的电机是直流电机？（A）同步电机（B）异步电机（C）伺服电机（D）步进电机答案：（C）伺服电机解释：伺服电机是一种将电信号转化为机械运动的装置，其中直流伺服电机是最常见的一种。

同步电机和异步电机是交流电机，而步进电机则是一种特殊类型的伺服电机。

2、在电动机的转速和转向一定的情况下，下列哪种方法可以改变电动机的转矩？（A）改变电源频率（B）改变电源电压（C）改变负载大小（D）改变电动机的极数答案：（B）改变电源电压解释：电动机的转矩与电源电压的平方成正比，因此改变电源电压可以改变电动机的转矩。

改变电源频率、负载大小或电动机的极数都会影响电动机的转速和转向，但不会改变电动机的转矩。

3、下列哪一种控制方式常用于直流电动机的调速？（A）开环控制（B）闭环控制（C）PWM控制（D）V/F控制答案：（B）闭环控制解释：直流电动机的调速需要精确控制电机的转速和转向，闭环控制可以实时监测电机的转速和转向，并根据需要对其进行调整，因此常用于直流电动机的调速。

开环控制常用于对系统稳定性要求不高的情况。

PWM控制常用于交流电动机的调速，而V/F控制常用于变压器的控制。

二、填空题（每空2分，共30分）1、直流电动机主要由______、______、______和______等部分组成。

答案：定子、转子、换向器、电刷2、电动机根据使用电源的不同可以分为______和______两大类。

答案：交流电动机、直流电动机3、交流电动机的转速与电源频率的______次方成正比。

答案：24、伺服电机分为______和______两种类型。

其中，______主要用于位置控制，而______主要用于速度控制。

答案：直流伺服电机、交流伺服电机、直流伺服电机、交流伺服电机三、计算题（每题10分，共20分）1、一台直流电动机的额定功率为10kW，额定电压为220V，额定转速为1500r/min。

电机与拖动说课稿尊敬的各位评委老师：大家好！今天我说课的题目是《电机与拖动》。

下面我将从课程定位、教学目标、教学内容、教学方法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。

一、课程定位《电机与拖动》是电气类专业的一门重要的专业基础课，它是后续学习《电力电子技术》、《自动控制系统》等课程的基础。

这门课程主要研究电机的基本结构、工作原理、运行特性以及电机的拖动控制，通过本课程的学习，学生能够掌握电机的基本理论和分析方法，具备电机的选择、使用和维护的能力，为今后从事电气相关工作打下坚实的基础。

二、教学目标1、知识目标（1）了解电机的基本结构和工作原理。

（2）掌握直流电机、交流电机的工作特性和机械特性。

（3）熟悉电机的启动、调速和制动的方法。

2、能力目标（1）能够对电机进行基本的分析和计算。

（2）能够根据实际需求选择合适的电机，并进行简单的控制电路设计。

（3）培养学生的工程实践能力和创新思维能力。

3、素质目标（1）培养学生的团队合作精神和沟通能力。

（2）培养学生的严谨的科学态度和良好的职业道德。

三、教学内容本课程的教学内容主要包括直流电机、交流电机、变压器和控制电机等部分。

1、直流电机（1）直流电机的结构和工作原理。

（2）直流电机的电枢绕组和磁场。

（3）直流电机的基本方程和运行特性。

（4）直流电机的启动、调速和制动。

2、交流电机（1）三相异步电机的结构和工作原理。

（2）三相异步电机的旋转磁场和转矩特性。

（3）三相异步电机的启动、调速和制动。

（4）同步电机的结构和工作原理。

3、变压器（1）变压器的结构和工作原理。

（2）变压器的基本方程和等效电路。

（3）变压器的运行特性和参数测定。

4、控制电机（1）伺服电机的工作原理和特性。

（2）步进电机的工作原理和控制方法。

四、教学方法为了实现教学目标，提高教学效果，在教学过程中我采用了多种教学方法，包括讲授法、案例教学法、实验教学法和项目教学法等。

1、讲授法通过讲解和演示，让学生掌握电机的基本理论和知识。

电气工程的学科分类号电气工程学科分类号为TM，属于工程学科中的一部分。

电气工程是研究电、磁、电子、电力以及与之相关的控制和通信技术的学科。

它主要涉及电力系统、电机与电气传动、电力电子与电力拖动、高电压与绝缘技术、电气测量技术与仪器、电气自动化技术、电气工程及其自动化设备等方面。

电力系统是电气工程的重要方向之一。

它主要研究电力的输配电、电能转换与控制以及电力系统的可靠性等问题。

电力系统包括电力发电、输电、变电、配电等环节。

在电力系统中，发电是最基础的环节，它通过利用化石能源、水能、风能、太阳能等能源形式将能源转化为电能。

输电是将发电厂产生的电能通过输电线路传输到各个用电地点的过程。

变电是将输电线路的高电压电能转换为适用于用户的低电压电能的过程。

配电是将电能从输电线路引入用户的过程。

电力系统的设计、运行和维护需要考虑电力负荷的平衡、电能的稳定供应以及电力系统的安全性。

电机与电气传动是电气工程的另一个重要方向。

它主要研究电机的设计、控制与应用以及与电机配套的电气传动系统。

电机是将电能转换为机械能的装置，广泛应用于工业生产、交通运输、家庭电器等领域。

电机的设计需要考虑电机的功率、效率、转速、转矩等参数，以满足不同应用场景的需求。

电机的控制则是通过控制电机的电流、电压等参数，实现电机的启停、转速调节、转向控制等功能。

电气传动系统是指利用电机驱动机械设备的系统，它可以通过电缆、皮带、链条等方式将电机的动力传递到机械设备上，实现机械设备的运动。

电力电子与电力拖动是电气工程的另一个重要方向。

它主要研究电力电子器件与电力拖动系统。

电力电子器件是指能够将电能变换为不同电压、电流、频率和波形的电子器件，如变频器、逆变器、整流器等。

电力拖动系统是指利用电力电子器件驱动电动机实现机械设备的运动。

电力电子技术的发展使得电力拖动系统具有更高的控制精度、更高的效率和更广泛的应用范围。

高电压与绝缘技术是电气工程的另一个重要方向。

电机与拖动》课程教学大纲英文名称： Motors and Electric Drives一、课程说明1．课程性质：学科基础选修课。

2．课程的目的和任务本课程的目的和任务是使学生掌握常用的交、 直流电机， 控制电机及变压器等的 基本结构与工作原理以及电力拖动系统的运行性能、 分析计算及电机选择与实验方法 等，为学习《机床电气控制》及《机电一体化系统设计》等后续课程准备必要的基础 知识。

3． 适应专业：本大纲适用于机械电子工程、电气化与自动化等非电机制造类专业的 本科课程教学。

4． 学时与学分总学时 80学时，其中理论教学 66 学时，实验教学 14学时，共 4.5 学分。

教学 学时分配见第四部分。

先修课程：电路分析基础、模拟电子技术、电力电子技术等。

推荐教材或参考书目：（含教材名，主编，出版社，出版年份） 推荐使用由电子工业出版社出版，邱阿瑞主编的《电机与电力拖动》教材。

主要参考书目： （1）（2） （3） （4） （5） （6） 主要教学方法与手段本课程采用课堂教学与模型、实验教学相结合的方法。

共开设有关实验 14 个学 时，具体实验内容与所需实验仪器、设备等见实验大纲要求。

8．考核方式：（说明，成绩评定办法）理论考试成绩占 70％，实验及平时作业等占 30％。

9．课外自学要求 （ 包含作业要求 ）5．6．7．唐介主编 . 电机与拖动 . 北京：高等教育出版社， 2003顾绳谷主编 . 电机及拖动基础（第二版） . 北京：机械工业出版社， 1997 朱东起主编 . 电机学（上、下册） . 北京：中央广播电视大学出版社， 1995 李发海等编著 .电机学（上、下册 ）. 北京：科技出版社， 1991 杨兴瑶编 . 电动机调速的原理及系统 . 北京：水利电力出版社， 1979 丛望，郭镇明编 . 电机学 .哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社， 1996课前需要预习，课后看书复习。

每一章后留适量的作业，要求按时完成。

电力拖动系统的发展趋势与前景展望随着技术的进步和需求的不断增长，电力拖动系统在工业领域中的应用越来越广泛。

本文将探讨电力拖动系统的发展趋势和前景展望。

一、电力拖动系统的简介电力拖动系统是一种利用电动机驱动机械设备运转的系统。

它通过转换电能为机械能，实现对设备的启动、工作速度调节和停止等功能。

相比传统的机械传动系统，电力拖动系统具有更高的效率、更大的灵活性和更低的维护成本。

二、电力拖动系统的发展趋势1. 绿色环保随着全球环境问题的日益突出，绿色环保已经成为社会的共识。

电力拖动系统采用电能驱动，不产生排放物，对环境污染较小。

因此，未来电力拖动系统将成为工业设备的主要选择，以降低对环境的影响。

2. 智能化随着人工智能和物联网技术的发展，未来的电力拖动系统将趋向智能化。

传感器、自动控制技术等将被广泛应用，实现设备的自主监测、故障预警和自动调节。

同时，通过数据分析和人工智能算法，电力拖动系统可以实现优化运行，提高生产效率和设备寿命。

3. 高效节能能源效率一直是工业领域关注的重点。

传统的机械传动系统存在能源损耗较大的问题，而电力拖动系统具有较高的能量转换效率。

未来，随着电机技术和电力电子技术的进步，电力拖动系统将进一步提高能源利用效率，降低能源消耗。

4. 多功能集成随着电力拖动系统的发展，未来的系统将更加多功能集成化。

传统的机械传动系统需要多种不同的传动装置和部件，而电力拖动系统可以通过电机和电力电子器件实现多种功能，如速度调节、转向控制等。

这减少了系统的体积和重量，并提高了设备的可靠性。

三、电力拖动系统的前景展望电力拖动系统的发展前景非常广阔。

随着工业自动化的普及和需求的增长，电力拖动系统将在各个行业得到广泛应用。

特别是在制造业、交通运输和能源领域，电力拖动系统将是重要的技术支撑。

未来，电力拖动系统将继续发展，为工业领域带来更高的效率、更低的能源消耗和更好的环境保护。

综上所述，电力拖动系统作为一种高效、灵活、环保的动力传动方式，具有较高的发展潜力。

电机概述电机的定义电机是一种能实现机电能量转换的电磁装置，是电动机和发电机的统称。

将电能转换为机械能的电机称为电动机。

将机械能转换为电能的电机称为发电机；将机械能转换为电能的电机称为发电机。

工作原理电磁感应定律、电磁力定律及电流的磁效应。

构造的一般原则用适当的导磁和导电材料构成能互相进行电磁感应的电路和磁路，以产生电磁功率和电磁转矩，达到能量转换的目的。

电机分类旋转电机：动力电机：交流电机感应电机：感应发电机感应电动机同步电机：同步电动机同步发电机同步补偿机直流电机直流发电机直流电动机微特电机：伺服电动机、步进电动机、测速发电机变压器：电力变压器升压变压器、降压变压器特种变压器自耦、三绕组、互感器第一章直流电机直流电机优缺点：优点：启动性能和调速性能好，过载能力大。

缺点：存在电流换向问题，结构工艺复杂，使用有色金属多，价格昂贵，运行可靠性差直流电机发展形势随着近年来电力电子学和微电子学的迅速发展，将逐步被交流调速电动机取代，直流发电机则正在被电力电子器件整流装置取代。

但在今后一个相当长的时期内，直流电机仍将在许多场合继续发挥作用一、直流电机的工作原理直流发电机的工作原理：简单分析一台电机原则上既可以作为发电机运行，也可以作为电动机运行，只是外界的条件不同而已。

如用原动机拖动直流电机的电枢，而电刷上不加直流电压，则电刷端可以引出直流电动势作为直流电源，可输送电能，电动机将机械能变换成电能而成为发电机；如在直流电机的两电刷端上，加上直流电压，将电能输入，电机即可拖动生产机械，将电能变换成机械能而成为电动机。

一台电机，即可作为发电机运行，又可作为电动机运行，这是直流电机的可逆原理二、直流电机的结构由两个主要部分组成：静止部分（称为定子），主要用来产生磁场转动部分（称为转子）是机电能量转换的枢纽在定转子之间，有一定的气隙称为气隙三、直流电机的铭牌：额定值四、直流电机的磁场1、直流电机的空载磁场2、直流电机负载时的磁场及电枢反应3、直流电机的换向五、直流电机的感应电势和电磁转矩1、感应电势Ea=CeΦn电机的电枢电动势Ea与每级磁通Φ成正比，与电枢转速n成正比2、电磁转矩T=CTΦIa电磁转矩与每级磁通和电枢电流的乘积成正比六、直流电机的工作特性1、电压平衡方程式2、转矩平衡方程式3、功率平衡方程式第二章、直流电动机的电力拖动一、电力拖动系统的运动方程T-TL=GD2/375 dn/dt可确定系统的状态方程式中各量正负号确定的规则二、生产机械的负载转矩特性恒转矩负载特性：TL的大小不变恒功率负载特性：TL与转速n成反比风机泵类负载特性：TL与转速的平方成正比三、他励直流电动机的机械特性1、机械特性的一般表达式2、固有机械特性条件：当U=UN，Φ=ΦN, R=0时的机械特性特点：硬特性3、人为机械特性电枢串电阻的人为特性特点：1）n0不变2）β变大，稳定性能变差降低电压的人为特性特点：1）n0与电源电压成正比2）β不变弱磁的人为特性特点：1）n0变大2）β变大四、他励直流电动机的启动电动机的启动要求：启动转矩足够大启动电流不可太大他励直流电动机的启动主要是设法减小启动电流电动机的启动方式分为直接启动、降压启动、电枢回路串电阻启动直流电动机一般不能直接启动他励直流电动机的启动方法有电枢串电阻启动和降低电压启动五、他励直流电动机的调速1、调速的基本概念2、调速指标3、他励直流电动机的调速方法1）电枢串电阻调速特点：向下调速，有级调速，稳定性能变差，损耗大2）降低电枢电压调速特点：向下调速、无级调速，稳定性能不变，效率高3）弱磁调速特点：向上调速，有级调速，稳定性能变差，损耗大，受换向限制六、他励直流电动机的制动制动的特征是电磁转矩T与转速n的方向相反制动的作用：1、减速2、匀速下放重物他励直流电动机的制动方法有：能耗制动、反接制动、回馈制动第三章变压器一、变压器的构造变压器是一种利用电磁感应工作的静止的装置，其主要功能是将交变电压变为同一频率的另一种或几种交流电压。

第六章 电力电子技术与电力拖动6.1 使晶闸管导通的条件是什么？维持晶闸管导通需要什么条件？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：（1）使晶闸管导通的条件为：晶闸管阳极承受正向电压，同时在晶闸管门极施加电触发电流（脉冲），才能使其导通。

即阳极与阴极间电压u AK ＞0和门极与阴极间电压u GK ＞0。

门极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流。

（2）维持晶闸管导通的条件为：晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压能够使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流（即维持电流），不论门极电压如何，晶闸管保持导通。

（3）使晶闸管由导通变为关断的方法： 去掉阳极所加正向电压，加反压或利用外电路的作用使电流低于维持电流时，晶闸管由导通变为关断。

6.2 单相正弦交流电源，电压有效值220V 。

晶闸管与负载电阻串联，所采用晶闸管的通态平均电流为200A ，试计算导通角为180°和60°时电路允许的峰值电流各是多少？ 答：①当导通角为180°时，V 2m I I ==则有I m /2＝1.57I T （AV ） 所以晶闸管允许的峰值电流为I m ＝2×1.57×200＝628（A ）②当导通角为60°时，V m 0.222m I I I ==则有0.22I m ＝1.57I T （AV ）所以晶闸管允许的峰值电流为I m ＝1.57×200/0.22＝1427.27（A ）6.3 试说明GTR 、MOSFET 、IGBT 各自的优缺点。

答：见表6-1。

表6-1 GTR 、MOSFET 、IGBT 的优缺点6.4 单相全控桥中，U2＝100V，负载R＝2Ω，L值极大，反电动势E＝50V。

当α＝30°时，求输出平均电压U d，平均电流I d。

设整流变压器一次侧电压为220V，求变压器一、二次侧绕组电流有效值，并作出u d，i d和i2的波形。

网络教育学院电机与拖动实验报告学习中心：陕西礼泉奥鹏学习中心层次：专升本专业：电气工程及其自动化学号： 151547409401 学生：刘洁完成日期： 2017 年 2 月 27 日实验报告一实验名称： 单相变压器实验实验目的： 1、通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。

2、通过负载实验测取变压器的运行特性。

实验项目： 1、空载实验 测取空载特性0000U =f(I ), P =f(U )。

2、短路实验 测取短路特性k k k U =f(I ), P =f(I)。

3、负载实验 保持11NU =U ，2cos 1ϕ=的条件下，测取22U =f(I )。

（一）填写实验设备表（二）空载实验1．填写空载实验数据表格2. 根据上面所得数据计算得到铁损耗Fe P 、励磁电阻m R 、励磁电抗m X 、电压比k（三）短路实验1.填写短路实验数据表格表2 室温θ=25O（四）负载实验1. 填写负载实验数据表格（五）问题讨论1. 什么是绕组的同名端？答：铁心上绕制的所有线圈都被铁心中交变的主磁通所穿过在任意瞬间当变压器一个绕组的某一出线端为高电位时则在另一个绕组中也有一个相对应的出线端为高电位那么这两个高电位如正极性的线端称同极性端而另外两个相对应的低电位端如负极性也是同极性端。

即电动势都处于相同极性的线圈端就称为绕组的同名端。

2. 为什么每次实验时都要强调将调压器恢复到起始零位时方可合上电源开关或断开电源开关？答：主要是为了防止在高压下合闸产生产生较大的冲击损坏设备。

其次是因为既然需要调压器对负载进行调压，那么调压器后面的负载情况就是一个不确定因素，就不能事先预料在较高电压下负载可能情况。

因此，就需要从低电压慢慢调高电压，观察负载的情况。

而断开电源时，如果负载时隔较大的感性负载，那么在高压状况下突然停电会产生很高的感应电势。

3. 实验的体会和建议录间隔相同的一段数据。

使得实验结果比较有普遍性。

建议：数据结果可以用图表显示。

电机及电力拖动课程《教案》第一章：电机的基本概念1.1 电机的定义与分类1.2 电机的工作原理1.3 电机的性能参数1.4 电机的优缺点分析第二章：直流电机2.1 直流电机的基本结构2.2 直流电机的工作原理2.3 直流电机的特性2.4 直流电机的应用实例第三章：交流电机3.1 交流电机的基本结构3.2 交流电机的工作原理3.3 交流电机的特性3.4 交流电机的应用实例第四章：电力拖动系统4.1 电力拖动的基本原理4.2 电力拖动系统的分类4.3 电力拖动系统的性能分析4.4 电力拖动系统的应用实例第五章：电机与电力拖动的控制技术5.1 电机控制技术的基本概念5.2 电机控制技术的分类5.3 电机控制技术的应用实例5.4 电机控制技术的发展趋势第六章：电机的设计与制造6.1 电机设计的基本原则6.2 电机参数的计算与选择6.3 电机制造工艺及流程6.4 电机性能的测试与检测第七章：电机故障诊断与维修7.1 电机故障的类型及原因7.2 电机故障诊断的方法7.3 电机维修的基本工艺7.4 电机故障案例分析与维修实例第八章：电力电子技术在电机控制中的应用8.1 电力电子器件及其特性8.2 电力电子变换器及其控制8.3 电力电子技术在电机调速中的应用8.4 电力电子技术在电机节能中的应用第九章：电机及电力拖动的保护与节能9.1 电机保护的原理与方法9.2 电机保护装置及其应用9.3 电力拖动的节能技术9.4 电机节能案例分析与应用第十章：电机及电力拖动在现代工业中的应用10.1 电机及电力拖动在制造业中的应用10.2 电机及电力拖动在交通运输中的应用10.3 电机及电力拖动在电力系统中的应用10.4 电机及电力拖动在新能源领域的应用重点解析本教案涵盖了电机及电力拖动课程的十个章节，全面介绍了电机的基本概念、结构、工作原理、性能参数、优缺点、控制技术、设计制造、故障诊断与维修、保护与节能以及在现代工业中的应用等方面的知识。

电气拖动知识要点1、某直流调速系统的额定转速n N =1430r/min ，额定速降Δn N =115r/min ，当要求静差率s ≤30%时，允许的调速范围D =5.33；如果要求调速范围D =10，则静差率s= 44.6%。

2、可逆V-M 系统中出现的两种不同性质的环流为静态环流、动态环流。

αβ≡ 配合控制有环流可逆系统又称为自然环流系统。

3、在直流调压调速系统中，常用的可控直流电源有旋转变流机组、静止式可控整流器、直流斩波器（或脉宽调制变换器）三种。

4、双闭环直流调速系统在稳态工作中，两个调节器都不饱和，转速给定电压为12V ，转速反馈系数α= 0.01 V .min/r ，则电动机的转速为1200r/min 。

5、晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功率、触发脉冲前沿要陡幅值要高、触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。

6、三相异步电动机的转差率S = S=(n0-n)/n07、电流截止负反馈的作用电流截止负反馈是在系统起动和堵转时限制电枢电流过大，起保护作用。

8、在非独立控制励磁的调速系统中设置*(0.9~0.95)e dN U U ≈目的是当*e e U U >时AER 才退出饱和，起调节作用，此时(0.9~0.95)d dN U U >，但不会大于dN U ，若设置*e dN U U =，则AER 退饱和时*e e U U >，即d dN U U >，这是不允许的。

9、生产机械要求电动机提供的最高转速max n 和最低转速min n 之比叫做调速范围。

电动机负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落nom n ∆与理想空载转速0n 之比叫做静差率s 。

调速范围、静差率及额定速降之间的关系：(1)N N n s D n s =∆-10、PWM —电动机系统在很多方面有较大的优越性：（1）主电路线路简单，需用的功率器件少。

（2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。

《电机与电力拖动》课程标准一、基本信息二、课程设计思路本课程依据“铁道供电技术专业典型工作任务与职业能力分析表”中的电机及电气控制技术、工厂供电技术等工作项目而设置。

随着时代的进步以及科技的不断发展，电气自动化技术正在得到不断的完善，随着电气自动化技术的发展以及完善。

社会各行业对于电气工程自动化技术的需求也越来越大，也就迫切需要自动化技术的技能人才，为适应未来科技发展对本专业技术技能人才的新需求，本课程着力培养学生能够使用电机与电气控制技术对机床和工业生产设备进行控制，并具备对各种电气控制系统的设计、安装、调试和排除故障的基本能力，使学生了解电机与电气控制在机电一体化领域的发展动态和趋势。

增强自主学习能力和创新意识，从而使学生在未来的工作实践中能够把握该项技术的发展和应用趋势，更好地服务其专业工作。

课程内容的编排和组织以本专业主要就业岗位（接触网工、变电工、电力线路工、调度员等）的能力需求、高职学生的学习特点与认知规律等为依据，坚持课程内容与职业标准对接，经深入调研分析，确定本课程以下八个学习项目：电机及电力拖动概述、直流电机的结构及工作原理、三相异步电动机的结构及工作原理、低压电器的认识与使用、三相异步电动机典型的控制电路设计与安装、典型机床电气控制电路分析与故障排除。

把实际岗位工作任务（行动领域）转化为学习情境，每一堂课均采用项目导向、任务驱动、工学交替的教学模式，充分利用现代化教学手段，从知识、能力、素质等方面明确课程任务。

以学生为中心完成项目规定的任务。

混合式学习是一种个性化的学习方式，故其应采用多元化的评价方式。

既包括形成性评价，还包括总结性评价。

形成性评价主要包括学生在线上自主学习时的讨论情况、在面对面课堂中小组合作学习的参与度、课堂表现情况、师生讨论反思等，并将学生的课堂出勤、课堂行为及职业素养等思政元素纳入职业素质评价中，总结性评价包括小组提交的团队项目作品以及期末的作业等。

通过全方位的评价可以使学习者更清楚的到自己的学习效果并不断进行自我完善，为下一步的学习做准备。