电机与拖动
电机与拖动 第3章 直流电机的电力拖动
B、他励直流电动机的常用的起动方法
为了获得足够大的起动转矩的同时降低起动电流，起动时一般应按照如下 步骤进行：（1）首先在励磁绕组中加入额定励磁电流，以建立满载主磁场；（2） 待主磁场建立之后再加入电枢电压。
电枢回路串电阻起动
直流电机的 起动方法
降压起动
a、电枢回路串电阻起动
3.18 直流电动机人工起动器的电气原理图
B、电力拖动系统的稳定运行条件
定义： 对于稳态运行的电力拖动系统，若受到外部扰动（如电网电 压的波动，负载转矩的变化等）后系统偏离原来的稳态运行点。一 旦干扰消除，系统能够恢复到原来的稳态运行点，则称系统是稳定 的；否则，系统是不稳定的。
图3.13 电力拖动系统的稳定运行分析
电力拖动系统稳定运行的条件为：
B、多轴电力拖动系统的折算
a、折算的概念
图3.3 多轴电力拖动系统的简化
折算的原则是：确保折算前后系统所传递的功率或系统储存的动能 不变。
b、折算的方法
1) 机械机构的转矩折算
折算时需考虑电动机和生产机械的工作状态。现分析如下： （1）当电动机驱动机械负载时，传动机构的损耗是由电动机承担的。于是有：
TL TL Lt
根据上式，折算后的负载转矩为：
TL
TLt TLt j ( ) L
（3-5）
2）直线作用力的折算
折算时同样应考虑功率的流向问题。 图3.4给出了电机拖动起重机负载实现升降运动的示意图。
图3.4 电机带动起重机负载的示意图 （1）当重物提升时，传动机构的损耗自然由电动机承担。于是有： 又
Tem n
nA
TL n
（3-15）
nA
上述结论可以通过系统的动力学方程式或上图的分析求得。其 物理意义是：当在A点处于稳定运行系统受到外部扰动使得转速增 加时，负载转矩的增加应大于电磁转矩的增加，系统才能够减速， 回到原来的运行点。此时，系统在A点处是稳定运行的。
电机与电力拖动
电机与电力拖动1. 引言电机是一种将电能转化为机械能的设备，广泛应用于各个领域中。
电力拖动则指的是利用电动机驱动机械设备或系统进行运动或操作的过程。
本文将介绍电机的基本原理以及电力拖动的应用。
2. 电机的基本原理电机是通过电磁感应原理将电能转化为机械能的设备。
其基本原理为根据施加在导体上的电流产生的磁场与外部磁场之间的相互作用，进而产生力或转矩。
电机根据其工作原理的不同可以分为直流电机和交流电机。
直流电机是利用直流电源供电，通过直流电源的正反极性变化来产生旋转运动。
交流电机则是利用交流电源供电，通过交流电源的频率来产生旋转运动。
电机的主要构成部分包括定子和转子。
定子是固定不动的部分，其中包含了产生磁场的线圈。
转子则是可以转动的部分，通过与定子的磁场相互作用来产生力或转矩。
3. 电力拖动的应用电力拖动广泛应用于各个领域，例如工业自动化、交通运输以及家用电器等。
以下列举了几个常见的电力拖动应用：3.1 工业自动化在工业自动化中，电力拖动被广泛应用于各种生产设备和机械系统。
通过电动机驱动，可以实现自动化生产线的运行，提高生产效率和质量。
例如，自动化生产线中的输送带系统就是通过电动机驱动的。
电动机的转动产生的转矩传递给输送带，使其能够带动物料或产品在生产线上移动。
3.2 交通运输电力拖动在交通运输领域中起到了重要作用。
例如，电动汽车就是利用电动机作为动力源来驱动车辆运行。
电动汽车相比传统的内燃机汽车具有环保、高效等优势。
此外，电力拖动还被应用于电动火车、电动船舶等交通工具中，实现了对传统燃油动力的替代。
3.3 家用电器家用电器中的电机和电力拖动也是不可或缺的。
例如，洗衣机、空调、冰箱等家电产品都需要电机来驱动其工作。
电机驱动使得家用电器能够实现自动化、智能化的功能，提高生活质量和舒适度。
4. 总结电机作为将电能转化为机械能的设备，通过电磁感应原理实现了这一转化过程。
电力拖动则是利用电动机驱动机械设备或系统进行运动或操作的过程。
电机与拖动的概念
电机与拖动的概念电机是将电能转化为机械能的装置。
其基本原理是利用电场和磁场的相互作用，以产生电流，在电流作用下产生力矩，继而实现机械运动和传动。
电机在现代社会的各个领域都得到了广泛应用，从家用电器到工业生产，从交通运输到航空航天，都离不开电机的作用。
电机的基本工作原理是电场和磁场的相互作用。
根据电场和磁场的来源和性质不同，电机可分为直流电机和交流电机。
直流电机是将直流电能转换为机械能的电机。
其基本结构由定子和转子组成。
定子是由一组定子线圈和磁极组成的，用来产生磁场。
转子则是由导体线圈和磁极组成，可自由旋转。
当电流通过定子线圈时，形成定子磁场。
该磁场与转子的磁场相互作用，产生力矩，使转子开始旋转。
直流电机的转速和力矩可以通过改变电流和磁场的大小来调节。
交流电机是将交流电能转换为机械能的电机。
其基本结构也由定子和转子组成。
交流电机分为异步电机和同步电机两种类型。
异步电机的定子磁场与转子磁场之间存在相对旋转的差距，因此又叫作异步电机。
当通过定子线圈的交流电流变化时，形成交变磁场，使得转子发生旋转。
同步电机的定子磁场与转子磁场的转速保持同步，因此叫作同步电机。
交流电机的转速和力矩可以通过改变电流的频率和大小来调节。
电机的应用十分广泛，其中之一就是拖动。
拖动是指利用电机产生的力矩来实现物体的运动和传动。
电机的拖动方式多种多样，包括直接拖动、间接拖动和变频拖动等。
直接拖动是指直接将电机与被拖动装置相连，通过电机的力矩将装置拖动起来。
这种方式常见于家用电器，如洗衣机、风扇等。
这些装置通常采用单相交流电机或直流电机作为驱动装置，通过电机的旋转将装置实现拖动。
间接拖动是指通过传动装置将电机的力矩传递给被拖动装置，从而实现拖动效果。
传动装置通常是由齿轮、皮带等组成的，可以根据需要进行变速和调节。
这种方式常见于机械设备和工业生产中的传动系统，如汽车、工业机械等。
变频拖动是指利用电机的变频器调节电源频率和电压，从而实现对电机转速和力矩的精确控制。
电机与拖动基础
电机与拖动基础一、电机的基本概念电机是一种将电能转化为机械能的装置，它是现代工业中不可或缺的重要设备。
根据其工作原理和结构特点，电机可分为直流电机、交流异步电机、交流同步电机等多种类型。
二、电机的分类及特点1. 直流电机：直流电动机是最早发明的一种电动机，具有转矩大、转速范围广、调速方便等优点。
但由于其结构复杂，制造成本较高，在实际应用中逐渐被交流异步电动机所替代。
2. 交流异步电动机：交流异步电动机由于其结构简单、制造成本低廉等优点，在现代工业中得到广泛应用。
它主要分为单相异步电动机和三相异步电动机两种类型。
3. 交流同步电动机：与异步电动机不同，交流同步电动机在运行过程中转速始终与供给它的交流频率成正比。
它具有功率因数高、效率高等优点，但需要外部控制器进行调速。
三、拖动系统基础知识拖动系统是指利用各种驱动装置将某物体或工件进行运动的装置。
在现代工业中，拖动系统广泛应用于各种生产线和机械设备中。
拖动系统通常由电机、传动装置、行走部件等组成。
四、传动装置1. 皮带传动：皮带传动是一种常见的机械传动方式，其主要优点是结构简单、制造成本低廉等。
但由于其存在滑移现象，效率较低。
2. 齿轮传动：齿轮传动是一种高效的机械传动方式，它具有转矩大、精度高等优点。
但由于齿轮制造精度要求较高，成本较高。
3. 蜗杆传动：蜗杆传动是一种常用的减速装置，在工业生产中得到广泛应用。
它具有结构简单、减速比大等优点。
五、行走部件1. 轮式行走部件：轮式行走部件通常由车轮和驱动装置组成，适用于平整路面上的运输任务。
2. 履带式行走部件：履带式行走部件通常由履带和驱动装置组成，适用于复杂地形和恶劣环境下的运输任务。
3. 悬挂式行走部件：悬挂式行走部件通常由悬挂装置和驱动装置组成，适用于高速公路等平整路面上的运输任务。
六、拖动系统的应用领域1. 工业生产线：拖动系统在工业生产线中得到广泛应用，如汽车生产线、食品加工生产线等。
2. 交通运输：拖动系统在交通运输领域中也有重要作用，如汽车、火车、飞机等。
电机与拖动说课稿
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。
电机和拖动基础共32页文档
—电机与拖动—
电机与拖动基础
（李发海 王岩 清华大学出版社）
顾春雷
Tel:0515-3103939 E_mail:guclycit
盐城工学院电气与信息工程学院 电气工程系
17.08.2021
电机与拖动
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第1章 绪 论
1.1 课程性质
一、电机及电力拖动技术的发展概况
—电机与拖动—
电能是现代大量应用的一种能量形式。 电能的优点：生产和变换比较经济；传输和分配比较 容易；使用和控制比较方便等等。 效率高
❖ 在中小型电机和控制电机方而，亦自行设计和生产了 不少新系列电机。
❖ 由于生产上的需要，电机的新原理、新结构、新工艺、 新材料、新的运行方式和调试方面亦进行许多摸索、 研究和试验工作，取得了不少成就。
❖ 电机在制造上也向着大型、巨型发展。
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电机与拖动
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电力拖动系统：
—电机与拖动—
—电机与拖动—
基本磁化曲线
基本磁化曲线与起始磁化曲线的差别很小，磁路计算 时所用的磁化曲线都是基本磁化曲线
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❖ 与此同时由于电力电子学等学科的渗透，使电机这一 较为成熟的学科得到新的发展。
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电机与拖动
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我国电机工业的发展概况
—电机与拖动—
❖ 我国的电机制造工业在新中国成立后发生了巨大的变 化。
❖ 不仅建成了独立自主和完整的体系，而且有一些产品 已经达到或接近世界先进水平，就各种拖动系统中的 主要设备——电动机而言，近年来已生产了不少大型 的直流电动机、异步电动机和同步电动机；
电机与拖动
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—电机与拖动—
三、参考书
电机与拖动技术实训
电机与拖动技术实训
《电机与拖动技术实训》是一门涉及电机原理、电机控制和拖动技术的实践课程。
通过这门课程的学习，学生可以获得以下几个方面的重要知识和技能：
1. 电机原理与特性：学生将深入了解各种类型电机的工作原理，包括直流电机、交流异步电机和同步电机等。
他们将学习电机的结构、绕组连接方式以及不同电机的特性和应用。
2. 电机控制技术：学生将学习如何控制电机的运行，包括调速、定位和反转等。
他们将接触到各种电机控制方法，如变频调速、脉宽调制和矢量控制等，并且学会如何设计和实现简单的电机控制系统。
3. 拖动技术与应用：学生将了解电机在实际工业应用中的拖动技术，如机械传动、负载特性和功率匹配等。
他们将学习如何选择合适的电机和传动装置来满足特定的负载要求。
4. 实验与实践操作：通过实际的实验和实践操作，学生将有机会亲自操作和测试电机，熟悉电机的性能和特性。
他们将学习使用测试设备进行电机参数测量、故障排除和维护。
通过这门课程的学习，学生将获得对电机和拖动技术的深入理解，并培养实际操作和解决问题的能力。
这对于从事电气工程、机械工程和自动化等领域的学生来说是非常重要的基础知识和技能。
电机与拖动基础知识点
电机与拖动基础知识点1. 电机分类：电机可以根据其用途、结构和工作原理进行分类。
常见的电机类型包括直流电机、异步电机（感应电机）、同步电机和步进电机等。
2. 磁场和磁通：电机中的磁场是由电流通过线圈产生的。
磁通是指通过线圈的磁力线数量，它与电机的性能密切相关。
3. 绕组和电枢：电机中的绕组是由导线绕制而成的，用于产生磁场。
电枢是指电机中的旋转部分，它可以是转子或定子。
4. 电磁感应：当磁通通过导体时，会在导体中产生电动势，这种现象称为电磁感应。
异步电机和同步电机都是基于电磁感应原理工作的。
5. 直流电机：直流电机是将直流电转换为机械能的设备。
它包括定子和转子两部分，通过电刷和换向器实现电流的换向。
6. 异步电机：异步电机也称为感应电机，是一种广泛应用的交流电机。
它的转子转速略低于同步转速，通过转子感应的磁场与定子磁场的相互作用产生转矩。
7. 同步电机：同步电机的转子转速与定子磁场的转速相同，因此称为同步电机。
它通常用于发电机和大功率驱动装置。
8. 电机拖动：电力拖动是指利用电动机作为原动机来驱动生产机械。
它涉及电机的选择、控制和传动等方面。
9. 电机控制：电机的控制包括调速、反转、起动和制动等。
常见的电机控制方法包括变频调速、直流调速和步进电机控制等。
10. 电机性能：电机的性能指标包括转矩、功率、效率、转速、起动电流和转矩等。
了解这些指标对于选择和应用电机非常重要。
以上是《电机与拖动基础》课程中的一些重要知识点。
通过深入学习这些内容，您将能够理解电机的工作原理、特性和应用，为进一步学习和应用电机技术打下坚实的基础。
电机原理与电机拖动
电机原理与电机拖动
电机原理是指电机的工作原理，电机是将电能转换为机械能的设备。
主要包括以下两种电机原理：
1. 电磁感应原理：根据法拉第电磁感应定律，当导体在磁场中运动时，会在导体两端产生感应电动势，导致电流通过导体，进而产生磁场与外部磁场相互作用，形成电动机的驱动力。
常见的电磁感应电机包括直流电机和交流感应电机。
2. 磁场作用原理：根据洛伦兹力定律，当导体内有电流通过时，会受到磁场的作用力，导致导体产生力矩，将电能转换为机械能。
常见的磁场作用电机包括直流电机、步进电机和无刷直流电机。
电机拖动是指电机将机械能传递给被驱动的设备，实现其运动。
电机拖动的方式有多种，常见的拖动方式包括：
1. 机械传动：通过传动装置（如齿轮、皮带等），将电机的运动传递给被驱动设备。
这种传动方式可以实现不同转速和转矩的调节。
2. 磁性拖动：利用电机磁场的作用力传递能量给被驱动设备。
例如，利用电磁铁的吸力将轴承或夹持装置移动。
3. 液压拖动：利用液压系统将电机的运动传递给被驱动设备。
通过调节液压系统的压力和流量，实现对被驱动设备的控制。
电机拖动的选择应根据被驱动设备的要求，包括所需转速、转矩、精度等因素进行考虑。
电机与拖动知识点总结唐介
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。
电机与拖动教材
电机与拖动教材
关于电机和拖动技术的教材，可以参考以下内容：
1.《电动机基础与应用》：该教材从电机的基本原理、结构、
特点等方面进行了详细讲解，同时介绍了电机的常见应用及调试方法。
2.《电机控制技术》：该教材主要介绍了电机控制技术的基本
原理和方法，包括直流电机、交流电机、步进电机等的控制方式，以及常见的电机控制器的设计与应用。
3.《电机拖动系统设计与优化》：该教材涵盖了电机拖动系统
的设计、优化、调试等方面的内容，包括电机选型、传动装置设计、功率匹配等重要环节，在系统设计中考虑经济性、可靠性和安全性等因素。
4.《电机与拖动技术实验教程》：该教材结合实验教学，系统
地介绍了电机与拖动技术的实验方法和实验操作要点，包括电机参数测试、电机转矩特性测试、拖动系统的动态响应测试等。
以上教材是关于电机和拖动技术的一些经典教材，涵盖了电机的基础知识、控制技术、系统设计和实验教学等方面的内容，适合电机专业的学生和工程师参考学习。
当然，根据具体需求，也可以根据相关课程的教学大纲和教师的指导，选择适合的教材。
电机与拖动基础
电机与拖动基础1. 电机的基本原理及分类1.1 电机的基本原理电机是将电能转换为机械能的装置。
它基于电磁感应现象，利用电流与磁场之间的相互作用产生转动力矩。
电机的基本原理可以归纳为洛伦兹力和转子的转动。
1.2 电机的分类根据电机的工作原理和结构特点，电机可以分为直流电机和交流电机两大类。
在直流电机中，按照励磁方式的不同，又可以分为永磁直流电机和电磁直流电机。
交流电机则根据转子结构的不同，可分为异步电机和同步电机。
2. 电机的拖动技术2.1 电机拖动的概念电机拖动是指电机作为动力源，通过各种传动机构将能量传输到负载上。
电机拖动技术广泛应用于机械设备、工业自动化、交通运输等领域。
2.2 电机拖动系统的组成电机拖动系统由电机、传动装置和负载组成。
传动装置包括传动轴、齿轮传动、皮带传动等。
负载可以是各种机械设备，如泵、风机、压缩机等。
2.3 电机拖动系统的性能要求电机拖动系统的性能要求包括转速、转矩、运动精度、稳定性等。
不同的应用场景对电机拖动系统的性能要求有所不同，需要根据实际情况选用合适的电机和传动装置。
2.4 电机拖动系统的控制方法电机拖动系统的控制方法包括开环控制和闭环控制两种。
开环控制简单，但对系统的负载变化和外界干扰不敏感；闭环控制通过传感器反馈信号实现对系统的闭环控制，能够更好地适应外界环境变化。
3. 电机拖动系统的应用3.1 工业自动化领域在工业自动化领域，电机拖动技术广泛应用于生产线的输送设备、机器人的关节驱动、数控机床等。
电机拖动系统可实现精确的位置控制和速度控制，提高生产效率和产品质量。
3.2 交通运输领域电机拖动技术在交通运输领域起着重要作用。
电动汽车、电动自行车等交通工具采用电机拖动系统，更加环保高效。
此外，电机拖动系统还应用于轨道交通、电动船舶等领域。
3.3 家用电器领域家用电器领域的许多产品都采用了电机拖动技术，如洗衣机、空调、电风扇等。
电机拖动系统的高效运转和可靠性，保证了家用电器的正常工作和长寿命。
电机与拖动
1、变压器不可以将原边向副边进行折算。
A. 正确B. 错误错误:【B】2、降低电源电压调速的他励直流电动机带额定恒转矩负载稳态运行时，不论转矩高低，电枢电流。
A. 正确B. 错误错误:【A】3、变压器的功率因素总是滞后的，而异步电动机的功率因素在负载较小时是超前的。
A. 正确B. 错误错误:【B】4、他励直流电动机采用电枢回路串电阻调速可以实现无级调速。
A. 正确B. 错误错误:【B】5、改变并励直流电动机电源的极性，电动机旋转方向反向。
A. 正确B. 错误错误:【B】6、电压互感器在工作中，副方不能短路。
A. 正确B. 错误错误:【A】7、三相绕线式异步电动机，电源电压一定，转子回路电阻适当增大时，最大转矩增大，而临界转差率不变。
A. 正确B. 错误错误:【B】8、直流电机电枢磁密波形为平顶波。
A. 正确B. 错误错误:【B】9、三相异步电动机的电磁功率，机械功率。
A. 正确B. 错误错误:【B】10、三相绕线式异步电动机反接制动时机械功率。
A. 正确B. 错误错误:【A】11、使用电流互感器时二次侧不允许开路。
A. 正确B. 错误错误:【A】12、直流电动机运行于电动状态时，产生感应电动势是反电动势，产生的电磁转矩T是反抗性的。
A. 正确B. 错误错误:【B】13、自耦变压器的绕组容量是变压器容量的。
A. 正确B. 错误错误:【B】14、采用电动机惯例的一台他励直流电动机则电动机运行于倒拉反转状态。
A. 正确B. 错误错误:【A】15、由公式可知，电磁转矩与转子电流成正比，因为直接起动时的起动电流很大，所以起动转矩也很大。
A. 正确B. 错误错误:【B】16、直流发电机电枢导体感应电动势和电流都是直流电。
A. 正确B. 错误错误:【B】17、不论变压器的负载性质如何，变压器的外特性曲线U２＝f（I２）总是一条下降的曲线。
A. 正确B. 错误错误:【B】18、若将变压器副边绕组向原边折算，则折算前后电流关系为。
电机与拖动基础第一章 直流电机
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二、直流电动机工作原理
直流电动机是将电能转变成机械能的旋转机械。
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当电枢旋转到下图所示位置时，原N极性下导体ab转到S 极下，受力方向从左向右，原S 极下导体cd转到N极下，受力 方向从右向左。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。线圈 在该电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时针方向旋转。
同直流发电机相同，实际的直流电动机的电枢并非单一线 19 圈，磁极也并非一对。
三、直流电机的可逆性
一台直流电机原则上既可以作为电动机 运行，也可以作为发电机运行，只是外界条 件不同而已。如果用原动机拖动电枢恒速旋 转，就可以从电刷端引出直流电动势而作为 直流电源对负载供电；如果在电刷端外加直 流电压，则电动机就可以带动轴上的机械负 载旋转，从而把电能转变成机械能。这种同 一台电机能作电动机或作发电机运行的原理， 在电机理论中称为可逆原理。
一、直流发电机工作原理 直流发电机是将机械能转变成电能的旋转机械。
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当原动机驱动电机转子逆时针旋转180 后 ，如图。
0
可见，和电刷A接触的导体总是位于N极下，和电刷B接触的 导体总是位于S极下，因此电刷A的极性总是正的，电刷B的极性 总是负的，在电刷A、B两端可获得直流电动势。 16
实际直流发电机的电枢是根据实际需要有多个 线圈。线圈分布在电枢铁心表面的不同位置，按照 一定的规律连接起来，构成电机的电枢绕组。磁极 也是根据需要N、S极交替多对。
2）当元件的几何形状对称 时，电刷在换向器表面上 的位置对准主磁极中心线， 支路电动势最大，电枢电 动势等于支路感应电动势。
3）电枢电流等于两条支路电流之和。
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课外作业
1-13
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1.3 直流电机的磁场
1.3.1 直流电机的励磁方式
电机与拖动基础考点总结
考点总结第四章e T L T —生产机械的阻转矩 n —转速(r/min)】第五章一、直流电机的励磁方式：III f I I f1图5-15直流电机的励磁方式a) 他励式 b) 并励式 b) 串励式 b) 复励式a)b)c)d)按励磁绕组的供电方式不同，直流电机分4种：○1他励直流电机 ○2并励直流电机 ○3串励直流电机 ○4复励直流电机 二、基础公式 1. 额定功率N PN P （N T 为额定输出转矩，N n 为额定转速） 直流发电机中，N P 是指输出的电功率的额定值：N N N I U P ⋅=2. 电枢电动势a E直流电机的电动势：n C E e a ⋅Φ⋅=（单位 V ） e C 为电动势常数aZn C P e 60⋅=（P n —磁极对数，Z —电枢总有效边数，a —支路对数）3. 电磁转矩e T直流电机的电磁转矩：a T e I C T ⋅Φ⋅= （单位m N ⋅） T C 为转矩常数aZn C P T ⋅⋅=π2 （P n —磁极对数，Z —电枢总有效边数，a —支路对数）4. 常数关系式由于55.9260≈=πe T C C 故 e T C C ⋅=55.9三、直流电机(一) 分类：直流电动机和直流发电机。
直流电动机：直流电能→→机械能 直流发电机：机械能→→直流电能(二) 直流电动机(考点：他励直流电动机【如下图】)I 图5-18直流电动机物理量的正方向与等效电路a) 物理量的参考正方向 b) 等效电路a)b)1. 电压方程：励磁回路：f f f I R U =电枢回路：a a a a I R E U += (特点：a a E U >) (a R ——包括电枢绕组和电刷压降的等效电阻 a E ——直流电机感应电动势)其中 ΦnC E e a =2. 转矩方程：0L e T T T +=3. 功率方程：○1输入电功率→电磁功率 输入电功率1P =励磁回路输入电功率f P +电枢回路输入电功率a P(注意：一般题目没有给出励磁信息，那么输入电功率=电枢回路输入电功率)电枢回路输入电功率a P =电磁功率em P +铜耗功率Cua p ∆ 励磁回路输入的电功率：2f f f f f I R I U P ==电枢回路输入的电功率：()Cua em 2a a a a a a a a a a a p P I R I E I I R E I U P ∆+=+=+== (2a a Cua I R p =∆——电枢回路的铜耗 a a em I E P =——电机的电磁功率)且有ωωωe a p a p a p a a π2π2606060T ΦI aZn ΦI a Z n ΦnI Z n I E ==⋅== 即ωe a a T I E =（原本基础公式为a e ΦI C T T =）而由上式可得电动机电磁转矩的另一种计算公式：n Pn P P T em em eme 55.960π2===ω 故n PT em e 55.9=（em P 的取值单位为w 才适用）nP T eme 9550=（em P 的取值单位为kW 才适用） ○2电磁功率→输出机械功率 电磁功率=机械功率=机械空载功率(损耗)+机械负载功率(输出功率)由于0L e T T T +=和ωe T P em = 故 ωωωL 0e T T T += L 0em P p P +∆=L P ——电机的机械负载功率0p ∆——电机的空载损耗，包括机械摩擦损耗m p ∆和铁心损耗Fe p ∆○3输入电功率1P →输出机械功率2P 电功率电磁功率机械功率P 1P em P 2p Cua p Fe p mec p CufCufp ∆Cuap ∆Fep ∆mp ∆图5-19直流电动机的功率图p P P p p p p P p p P P P ∑∆+=+∆+∆+∆+∆=+∆+∆=+=22add m Fe Cu em Cua Cuf a f 1式中2P ——电动机的输出功率，有P2=PL ；add p ∆——电动机的附加损耗，是未被包括在铜耗、铁耗和机械损耗之内的其他损耗； p ∑∆——电动机的总损耗，并有add 02a a 2f f add m Fe Cua Cuf p p I R I R p p p p p p ∆+∆++=∆+∆+∆+∆+∆=∑∆故电动机的效率为：p P pP P ∑∆+∑∆-==2121η4. 工作特性：5. 如何避免造成“飞车”？ 答：直流电动机在使用时一定要保证励磁回路连接可靠，绝不能断开。
电机与拖动基础(091301)
一、单选题1.直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是：（）A、为了使起动过程平稳B、为了减小起动电流C、为了减小起动转矩答案： B2.变压器中，不考虑漏阻抗压降和饱和的影响，若原边电压不变，铁心不变，而将匝数增加，则励磁电流：（）A、增加B、减少C、不变D、基本不变答案： B3.如果并励直流发电机的转速上升20%，则空载时发电机的端电压U0升高（）。
A、20%B、大于20%C、小于20%答案： B4.电力拖动系统运动方程式中的GD2反映了：（）A、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B、系统机械惯性的大小，它是一个整体物理量C、系统储能的大小，但它不是一个整体物理量答案： B5.异步电动机气隙较大，则电动机的（）。
A、励磁电流较小，功率因数较底B、励磁电流较大，功率因数较高C、励磁电流较大，功率因数较低D、励磁电流较小，功率因数较高答案： C6.一台变压器原边接在额定电压的电源上，当副边带纯电组负载时，则从原边输入的功率：（）A、只包含有功功率B、只包含无功功率C、既有有功功率，又有无功功率D、为零答案： C7.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：（）A、能耗制动状态B、反接制动状态C、回馈制动状态答案： B8.起重机类机械平移时产生的负载转矩是（）A、反抗性恒转矩负载机械特性B、位能性恒转矩负载机械特性C、恒功率负载机械特性D、通风机负载机械特性答案： A9.频率为40Hz的二十极交流电机，旋转磁势的同步转速为（）r/min。
A、2400B、2000C、120D、240答案： D10.直流发电机电刷在几何中线上，如果磁路不饱和，这时电械反应是（）A、去磁B、助磁C、不去磁也不助磁答案： C11.金属切削机床产生的负载转矩是（）A、反抗性恒转矩负载机械特性B、位能性恒转矩负载机械特性C、恒功率负载机械特性D、通风机负载机械特性答案： C12.异步电动机要实现回馈制动，则应满足如下条件（）A、转子转速应小于旋转磁场转速，且同向B、转子转速应等于旋转磁场转速，且同向C、转子转速应小于旋转磁场转速，且反向D、转子转速应大于旋转磁场转速，且同向答案： D13.三相异步电动机转子电阻增大时，电动机临界转差率Sm和临界转矩Tm应为（）A、Sm减小，Tm增大B、Sm增大，Tm 不变C、Sm增大，Tm减小D、Sm减小，Tm减小答案： B14.一台变压器在（）时效率最高。
电机与拖动基础知识
电机与拖动基础知识电机与拖动基础知识随着工业技术的不断发展，电机和拖动技术越来越成为现代化生产中不可或缺的一部分。
电机和拖动的实际应用，可在各领域发挥其巨大的潜力，如机车、汽车、飞机、船舶、起重机械、工厂生产线、家用电器等众多领域都有广泛的应用。
本文将从电机和拖动的基础知识进行讲解。
1. 电机的定义及其分类电机是利用电能与磁能相互转换的机电装置，是将电能转换为机械能的装置。
电机根据其转子类型、实际用途和工作原理等方面进行分类。
主要有直流电机、交流电机、步进电机等类型。
2. 电机工作原理电机主要由定子和转子两部分组成。
定子一般由铁芯和线圈组成，线圈接通电源后形成电磁场，通过交流电流使电磁场转动。
转子是一个导体制成的，当有电流通过线圈时，导体在磁场中受到力的作用而旋转，从而实现电能转换为机械能的转动。
根据不同的线圈通电方式，数控系统可以精确控制电机的旋转方向、速度和位置。
3. 电机常见故障及解决方法电机在使用过程中常会发生故障，主要有过热、绕组烧坏、转子卡死等问题。
出现故障时需根据具体情况进行检查，解决故障。
如果出现过热现象，可以主要从散热方面优化解决，如加装风扇、更换散热片等方法。
出现绕组烧坏问题，则需要更换绕组。
出现转子卡死时，则需检查转子轴承是否过紧，是否需要加油等。
4. 拖动的定义及其分类拖动是利用电机、液压传动等力源，将驱动动力传至被驱动机械的一种动力集成技术系统。
根据实际用途和结构分类，主要有常规机械传动、电子传动、液压传动和气动传动等类型。
5. 拖动的应用领域拖动技术具有广阔的应用领域，主要应用于汽车、飞机、船舶、工厂生产线以及其他各类机械设备等领域。
相对传统的机械传动方式，拖动技术更为智能化和数字化，可以准确地控制时间、速度和位置等参数，提高生产效率和产品质量水平。
6. 拖动的优势和发展方向相对于机械传动等传统动力传输方式，拖动技术具有以下明显的优势：控制系统更加灵活智能、传动效率更高、整体结构更紧凑、使用寿命更长等。
电机与电力拖动技术
电机与电力拖动技术电机与电力拖动技术是现代工业中非常重要的一种技术，它广泛应用于各种生产制造中，为生产线的高效运转和产品质量的保证提供了可靠的动力支持。
本文将从电机与电力拖动技术的基本原理、分类、应用和发展趋势等方面进行介绍和分析，以期能够更好地了解和掌握这种技术，为实现工业自动化和信息化做出更大的贡献。
一、电机与电力拖动技术的基本原理电机是一种可以将电能转化成机械能的设备，其工作原理是依靠电场作用在导体内部产生的磁场相互作用而产生旋转力。
电力拖动技术是利用电动机和传动机构共同实现生产过程中的动力传递和运动控制，具有高效、精准、可靠的特点。
电机与电力拖动技术的基本原理可以分为以下几个方面：1.电动机驱动电动机驱动是电力拖动技术的核心之一，其基本原理是利用电能产生的磁效应在电动机内部产生磁场，使得电机转动，从而实现物体的运动。
电动机的种类有直流电动机、交流异步电动机、交流同步电动机等，不同的电动机有各自不同的特点和应用场合。
2.传动机构传动机构是电力拖动技术中起关键作用的机械部件，其主要作用是将电动机产生的转动力传递到被动部件上。
传动机构的种类有机械传动、液压传动、气动传动等，根据不同的应用场合和需要，选择不同的传动机构可以实现各种不同的运动效果。
3.控制系统控制系统是电力拖动技术中非常重要的组成部分，通过对电动机的控制和传动机构的调节，可以实现对生产过程的精准控制和动力传递的高效协调。
控制系统的种类有PLC控制、数控控制、液压控制等，根据不同应用场合和需要，选择不同的控制系统可以实现各种不同的运动方案。
以上三个方面共同组成了电力拖动技术的核心，只有在三个方面协同配合的情况下，才能实现高效、稳定、精准的生产和运动控制。
二、电机与电力拖动技术的分类电机与电力拖动技术根据不同的应用场合和需要，可以分为以下几种类型：1.机床类机床类是电机与电力拖动技术最重要的应用领域之一，特点是速度高、精度高、负载大，具有高度自动化和智能化的特点。
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0.3 课程的性质与任务
课程组成
《电机学》+《电力拖动基础》
课程性质 专业基础课
课程任务
各种类型的电机基本运行原理、结构、内部电磁 关系及其数学描述、机械特性及外特性的分析与 计算
1979年提出SPWM开辟了交流调速的新时代； 1980s~1990s由德国的Blaschke等提出的基于磁场定向的矢量控
制（FOC)与期间SVPWM的提出使交流调速和伺服系统占据运动 控制领域的大半壁江山； 1980s由德国simens公司提出的直接转矩控制（DTC）可以获得与 FOC相媲美的性能，大大推动了交流运动控制系统的性能； 1990s~2000s随着IGBT的出现、DSP器件处理能力的提高、大规 模现场可编程器件如FPGA、CPLD等的采用，使交流运动控制 系统如虎添翼，从而占据主导地位； 1990s~2000s 反馈线性化理论的成熟、各类非线性控制策略、智 能控制策略如Fuzzy、神经网络等在运动控制系统中的应用使交流 调速系统的性能上了一个台阶； 1990s~2000s为适应各类电力电子变流器供电的需要，电机结构本 体也发生变化，外加电磁场等设计手段的完善，使得永磁无刷直流 电机、永磁同步电机、开关磁阻电机、双凸永磁电机、低速直躯式 DD无刷电机等问世，从而大大丰富了交流运动控制的内容； 各类现场总线技术的出现使运动控制系统向网络化、多轴化、智 能化方向发展。
❖ 1837年，直流电机真正成为商业化产品； ❖ 1887年特斯拉（Tesla）发明了三相异步电动机
电机发展趋势
❖ 大型化 ❖ 微型化 ❖ 新原理、新工艺、新材料的电机不断涌现
电力拖动系统的发展概况
• 成组拖动（即单台电机拖动一组机械） • 单电机拖动（即单台电机拖动单台机械） • 多电机拖动 (即单台设备中采用多台电机）
各类电机拖动不同负载的起、制动与调速性能等
0.4 本课程的学习方法
❖ 以物理概念为主、工程计算为辅
❖ 重点应掌握各类电动机的机械特性以及其与 生产机械配合时的起、制动方法与调速方案.
❖ 实验和仿真并重
❖ 理论联系实际
❖ 1960s~1970s采用静止的晶闸管变流装置组成的直流调速系统与 伺服系统几乎占据高精度变速电气传动领域所有应用场合；
❖ 1970s~1980s出现了由晶闸管变流器组成的绕线式异步电机交流 调速系统如Kramer系统和静止的Scherbius系统；
❖ 1980s 采用大功率晶体管实现的脉宽调制（PWM)控制的直流调 速系统大大提高了直流调速系统的快速性、可靠性；
电机与运动控制领域的发展史
❖ 1820年，法拉第(Faraday) 提出电磁感应定律，并组装了第1台直 流电机样机；
❖ 1829年亨利（Henry）制造了第1台实用的直流电机；
❖ 1837年，直流电机真正成为商业化产品；
❖ 1887年特斯拉（Tesla）发明了三相异步电动机；
❖ 1920s，派克（R.H. Park)提出了针对凸极同步发电机分析的双反 应理论，奠定了电机统一理论（General Theory of Electrical Machinery)的基础；之后（~1986年），H.C. Stanley 、G.Kron、 P.C. Krause等完善了电机统一理论；
0.2 电机学与电力拖动技术的一般分析方法
❖ 采用电路和磁路理论的宏观分析方法 ❖ 采用电磁场理论的微观分析方法
分析电机和拖动系统的一般步骤
各类电机的基本运行原理和结构 根据结构的具体特点，分析各类电机内部的电磁关系 根据内部的电磁关系，写出电磁过程的数学描述即数学模型，包
括：基本方程式、等效电路和相量图 利用上述数学模型分析计算各类电机的运行特性和性能指标。运
正弦波永磁同步
永磁同步 梯形波永磁同步
鼠笼式 （永磁无刷直流电机）
普通式
绕线式
双馈式
电力拖动系统的分类：
调速系统
电力拖动系统 伺服定位系统
张力控制系统
0.1 电机与电力拖动技术的发展概况
电机发展史
❖ 1820年，法拉第(Faraday) 提出电磁感应定律，并 组装了第1台直流电机样机；
❖ 1829年亨利（Henry）制造了第1台实用的直流电 机；
各类电机与运动控制系统的应用场合
高速火车
海上风力发电
奥运会上的新能源车
锂电池供电电动机驱动大巴 电动汽车
空天飞机（美）
远程雷达（美）
苏35
电动汽车充电器
机器人潜艇
智能机器人
蛟龙号载人潜水器
机器手
穿过肠道的机器人
机器人车
太阳能车
Nano-motor: By applying voltage pulses of up to 5 Volts between the rotor plate and stators, the position, speed and direction of rotation of the rotor can be controlled. It measures about 500 nanometers across, 300 times smaller than the diameter of a human hair.
Possible applications are moveable mirrors for optical switches or paddles for moving fluids.
Credit: Zettl Research Group LBNL, University of California, Berkley
--------绪论--------
电机
电动机：电能 发电机：机械能
机械能 电能
电网
变压器 传感器 电力电子变流器
传感器
传感器
传感器
电动机
生产机械
控制系统 参考指令
图0.1 典型电力拖动系统的组成框图
电机的分类
直流电机 电机
交流电机
他励 自励同步 异步并 串励 复励积复励差复励 转子带直流励磁绕组