第4章电机与电力拖动
电机及电力拖动
《电机及电力拖动》习题第一章直流电机1.直流电机有哪些主要部件？各用什么材料制成？起什么作用？2.一直流电动机，已知P N=13kw，U N=220V，n N=1500r/min，η=0.85，求额定电流I N。
3.一直流发电机，已知P N=90kw，U N=230V，n N=1450r/min，η=0.89，求额定电流I N。
4.一台p对极的直流发电机，若将电枢绕组由单叠改为单波（导体数不变），问额定电压、额定电流和额定功率如何变化？5.计算下列各绕组的节距y1、y2和绘制绕组展开图，安放主磁极和电刷，并求出支路对数。
1）单叠绕组2p=4，S=K=18；2）单波绕组2p=4，S=K=19。
6.一台4极直流发电机，电枢绕组为单叠整距绕组，每极磁通φ=3.5×102 wb，电枢总导体数N=152，求当转速n=1200r/min时的空载电动势E。
若改为单波绕组，其他条件不变，则当空载电动势为210V时，发电机转速应为多少？若保持每条支路的电流I=50A不变，求电枢绕组为单叠和单波时，发电机的电磁转矩T em各为多少？7.什么叫电枢反应？电枢反应的性质与哪些因素有关？一般情况下，发电机的电枢反应的性质是什么？对电动机呢？8.什么叫换向？为什么要改善换向？改善换向的方法有哪些？9.说明装置换向极改善换向的原理，一发电机改作电动机或转向改变时，换相极绕组是否需要改接？为什么？10.一台4极80kw、230V、930r/min的并励发电机，在75℃时的电枢回路电阻R a=0.0259Ω，励磁绕组电阻R f=22.8Ω，额定负载时励磁回路串入调节电阻R pf=3.5Ω，电刷压降2ΔU b=2V，铁耗和机械损耗p fe+pΩ=2.3kw，附加损耗p s=0.05PN。
求额定负载时，发电机的输入功率、电磁功率、电磁转矩和效率。
11.一台并励直流电动机，在额定电压U N=220V，额定电流I N=80A的情况下运行，75℃的电枢电阻R a=0.01Ω,电刷接触压降2ΔU b=2V，励磁回路总电阻R rf+R pf=110Ω，附加损耗p s=0.01PN，效率η=0.85。
电机与拖动
• 本课程的特点是理论性强、实践性也强。 分析电机与电力拖动的工作原理要用电学、 磁学和动力学的基础理论，既要有时间概 念，又要有空间概念，所以理论性较强； 而用理论分析各种电机和电力拖动的实际 问题时，必须结合电机的具体结构、采用 工程观点和工程分析方法，除要掌握基本 理论以外，还应注意培养实验操作技能和 计算能力，所以实践性也较强。因此，学 习本门课程应该特别注意理论联系实际。
• 直流发电机输出波形
• 实用中的直流电机转子上的绕组不是由一 个线圈构成，是由多个线圈连接而成，以 减少发电机感应电动势的波动或者电动机 电磁转矩的波动，绕组形式后面讲解。
• 1.所有的直流电机的电枢绕组总是自成闭路。 2.电枢绕组的支路数（2a）永远是成对出现， 这是由于磁极数(2p)是一个偶数. 注：a－支路对数 p－极对数 3．为了得到最大的直流电势，电刷总是与 位于几何中线上的导体相接触。 • 4．每根电枢导体的电势性质是交流电，而 经电刷引出的电势为直流电势
• 多电动机拖动系统：在一个机械装置中， 每个部件的每个传动工作或运动方式均由 一台电动机控制，使得传动机构大为减少， 从而简化机械系统，提高传动精度。 • 微电子技术、计算机技术与控制技术相结 合改造传统产业，能实现高性能、电子化、 小型化、智能化的电机拖动系统。
• 2、本课程的性质、任务和内容 • 本书主要介绍直流电机及电力拖动、变压 器、交流电机的绕组、电动势及磁动势、 异步电动机、三相异步电动机、同步电机 和控制电机的基本结构、工作原理及主要 特性。电力拖动系统中电动机的选择。
• 三、步进电机 1、磁阻式步进电机 a、分步式步进电机 b、多段式步进电机 2、永磁式步进电机 a、隐极式步进电机 b、单相永磁步进电机 3、混合式步进电机 4、直线与平面步进电机 a、磁阻式直线与平面步进电机 b、混合式直线与平面步进电机 5、螺旋式步进电机 • 四、传感电机 1、自整角机 2、旋转变压器 3、测速发电机 4、多极自整角与旋转变压器
电机与电力拖动
5.5三相异步电动机的功率平衡和转矩特性
5.5.1功率关系 5.5.2转矩关系
6.1三相异步电动 机的机械特性
学习目标
6.2三相异步电动 机的启动
01
6.3绕线式 三相异步电 动机的启动
02
6.4三相异 步电动机的 调速
03
6.5三相异 步电动机的 制动
04
本章小结
06
自测题六
05
思考题与习 题六
8.4步进电动机
8.4.1矩角特性及稳定平衡点 8.4.2步进运行状态 8.4.3连续运行状态 8.4.4通电方式和电机转速
学习目标
9.1电动机选择的主 要内容
9.2电动机的发热、 冷却与工作制
9.3电动机额定功率 的选择
思考题与习题九
本章小结
自测题九
9.1电动机选择的主要内容
9.1.1电动机种类的选择 9.1.2电动机结构类型的选择 9.1.3电动机额定参数的选择
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5.3三相异步电动机 的空载运行
01
5.4三相异 步电动机的 负载运行
02
5.5三相异 步电动机的 功率平衡和 转矩特性
03
5.6三相异 步电动机的 工作特性
04
本章小结
06
自测题五
05
思考题与习 题五
5.1三相异步电动机的基本结构和基本工作原理
5.1.1异步电动机的主要用途与分类 5.1.2基本结构 5.1.3三相异步电动机的基本工作原理 5.1.4三相异步电动机的型号和额定值
电机与拖动课后习题答案
《电机与拖动》参考答案 2-1（1） 切削功率:WFV P s m d n V r j j j n n L f f 38009.1*2000/9.1215.0*6067.241*22*602min/67.2412*5.1*21450321=========ππ （2） 电动机输出功率：W P P L6.52129.0*9.0*9.038003212===ηηη（3） 系统总飞轮转矩：222222223222122221221222.55.425.03.05.05.32*5.1*295.1*27.2225.3mN j j j GD j j GD j GD GD GD d c b a =+++=+++=+++=（4） 电动机电磁转矩：M N j j j FD T T L.29.349.0*9.0*9.0*2*5.1*22/15.0*20002/3213213212====ηηηηηη（5） 不切削时的电动机电磁转矩： 忽略损耗时的电动机电磁转矩M N j j j FD T .252*5.1*22/15.0*20002/'3212===传动机构阻转矩：M N T T T .29.92529.34'220=-=-=加速时电动机转矩：M N dt dn GD T T .19800*37555.429.937520=+=+= 2-2（a ） 减速dtdnGD T T L 3752=-（b ） 减速dtdnGD T T L 3752=--（c ） 加速dtdnGD T T L 3752=+（d ） 减速dtdnGD T T L 3752=--（e ）匀速dtdnGD T T L 3752=+-2-3(a) 稳定 ；（b ）稳定；(c) 稳定； (d) 稳定； (e) 不稳定；第三章3-1 直流发电机通过电刷和换向器将导体中的交流电势整流成直流输出。
如果没有换向器输出的将是交流电势。
3-2 直流电动机通过电刷和换向器将外部输入直流电压，逆变成导体中的交流电压和电流。
《电机与拖动基础》教学大纲
《电机与拖动基础》教学大纲课程名称：电机与拖动基础适用专业：2016级电气工程及其自动化（专升本函授）、2016级电气自动化技术（专科业余函授）、2016级电气工程及其自动化（专升本）、2016级电气自动化技术业余函授（专科）辅导教材：《电机与拖动基础（2版）》汤天浩编著机工出版一、本课程的地位、任务、作用《电机与拖动基础》为电气工程及其自动化、自动化专业的一门必修课。
本课程是继数学、物理、电路等有关理论基础课之后必修的课程，系统地阐述主要类型电机：直流电机、变压器、交流感应电机、同步电机的工作原理、电磁过程、基本方程式、等效电路等内容。
通过本课程的学习，使学生对电机的基本理论、分析方法及其电机的应用有比较完整的理解和掌握，为后续专业课的学习及从事电气工程学科的工作打好基础。
二、本课程的相关课程先修课程有：《高等数学》、《大学物理》、《电路分析》等。
三、本课程的基本内容及要求第一章电机的基本原理1．了解本课程的性质和任务；电机与拖动技术的发展概况；电机的主要类型。
2．掌握电机理论中常用的基本电磁定律；铁磁材料的特性。
第二章电力拖动系统的动力学基础1. 掌握电力拖动系统的运动方程。
2．熟练掌握生产机械的负载转矩特性。
3. 理解电力拖动系统稳定运行的条件。
第三章直流电机原理1．理解直流电机空载和负载时的磁场及电枢反应；电机的可逆原理。
2．掌握直流电机的基本工作原理和结构；直流电机单叠绕组与单波绕组；直流电机的换向。
3．熟练掌握直流电机电枢电动势、电磁转矩和电磁功率；直流电机的运行原理、电动机惯例、基本方程式、机械特性、工作特性及相关运算。
第四章直流电机拖动基础1．掌握单轴系统运动方程式；生产机械的负载转矩特性；他励直流电动机的机械特性。
2．熟练掌握他励直流电动机的起动、制动和调速的特点、过程分析和相关运算。
第五章变压器1．了解三相变压器磁路系统；三相变压器绕组接法和磁路系统对电动势波形的影响。
2．理解单相变压器空载运行物理现象及电势、电流分析；变压器工作特性。
第4章 直流电动机的电力拖动
展，已将直流电机的励磁部分用永磁材料替代，产生了永磁无刷直流电机。
电机内部的电磁作用原理与直流电机相同。所以无刷直流电机的过载能力 高，高速性能好。由于这种直流电机的体积小，结构简单，效率高，无转
子损耗，所以目前已在中、小功率范围内得到广泛的应用。
25
4.4
直流电机的应用
4.4.1 直流电机应用概述
4
4.1
4.1.2
他励直流电动机的启动
直接启动
直接起动又称为全压起启动: 直接起动不需要专用起动启设备，操作简便，主要缺
点是起动启电流太大。额定功率在几百瓦以下的直流电动
机才能直接起启动 。
直接起动机特性曲线
5
4.1
他励直流电动机的启动
4.1.3 电枢回路串电阻起动 一般的直流电动机，在起动时在电枢回路中串入电阻来限 制起动电流。
10
4.2
他励直流电动机的制动
4.2.2 反接制动 1.电源反接制动
电源反接原理接线
+ 1 2 RZ
2 TL d o T em
电源反接机械特性
R a+ R Z n n0 a 1 Ra
-
Ia
TM Ea n TM
f -n
0
+
-
c
机械特性方程式:
Ra RZ Ra RZ U n Tem n0 Tem CE CE CT 2 CE CT 2
+ RZ T Ia
em
机械特性
U Ia
n n0 1
正向
U
-
+ RZ T em
n
n
Ea
+ TL Uf -
Ea
d
电机与拖动课程教学大纲
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。
电力拖动第五版第四章课后答案
电力拖动第五版第四章课后答案一、单项选择题（在每小题的备选答案中，选出1个正确的答案）1. 在规定的正常工作条件下，机械开关电器不需要修理或更换的负载操作循环次数称为_______。
（） [单选题] *A.机械寿命B.连续工作持续率C.通电持续率D.电寿命(正确答案)2. 当从螺旋式熔断器的瓷帽玻璃窗口观测到带小红点的熔断指示器自动脱落时，表示熔丝______。
（） [单选题] *A.未熔断B.已经熔断(正确答案)C.无法判断D.熔断后自恢复3. 低压断路器安装与使用说法错误的是。
（） [单选题] *A. 低压断路器一般要垂直于配电板安装，电源引线应接到上端，负载引线接到下端B. 当断路器与熔断器配合使用时，熔断器应装于断路器之后，以保证使用安全(正确答案)C. 电磁脱扣器的整定值不允许随意更动，使用一段时间后应检查其动作的准确性D. 断路器在分断电流后，应在切除前级电源的情况下及时检查触头4. 下列低压电器中不属于主令电器的有________。
（） [单选题] *A. 按钮B. 行程开关C. 凸轮控制器D. 热继电器(正确答案)5. 接近开关是一种近代发展起来的________行程开关。
（） [单选题] *A. 无触点(正确答案)B. 有触电C. 电磁式D. 机械式6. 交流接触器E形铁心的中柱端面留有0.1~0.2mm的气隙是为了。
（） [单选题] *A.减小剩磁影响(正确答案)B.减小铁芯振动C.减小噪声D.利于散热7. 按钮的不同颜色，可判断其工作状态，急停按钮应选用的颜色是________。
（）[单选题] *A.黄色B.绿色C.红色(正确答案)D.光照红色8. 对于CJ10—10型容量较小的交流接触器，一般采用________ 灭弧。
（） [单选题] *A.双断口结构的电动力灭弧装置(正确答案)B.栅片灭弧装置C.纵缝灭弧装置D.以上都可以9. 空气阻尼式继电器又称________时间继电器。
电机及拖动基础知识要点复习
电机及拖动基础知识要点复习电机复提纲第一章：概念：主磁通、漏磁通、磁滞损耗、涡流损耗。
磁路的基本定律：安培环路定律：XXX。
磁路的欧姆定律：作用在磁路上的磁动势F等于磁路内的磁通量Φ乘以磁阻Rm。
磁路与电路的类比：与电路中的欧姆定律在形式上十分相似。
E=IR。
磁路的基尔霍夫定律：1）磁路的基尔霍夫电流定律：穿出或进入任何一闭合面的总磁通恒等于零。
2）磁路的基尔霍夫电压定律：沿任何闭合磁路的总磁动势恒等于各段磁路磁位差的代数和。
第二节常用铁磁材料及其特性铁磁材料：1、软磁材料：磁滞回线较窄。
剩磁和矫顽力都小的材料。
软磁材料磁导率较高，可用来制造电机、变压器的铁心。
2、硬磁材料：磁滞回线较宽。
剩磁和矫顽力都大的铁磁材料称为硬磁材料，可用来制成永久磁铁。
铁心损耗：1、磁滞损耗——材料被交流磁场反复磁化，磁畴相互摩擦而消耗的能量。
2、涡流损耗——铁心内部由于涡流在铁心电阻上产生的热能损耗。
3、铁心损耗——磁滞损耗和涡流损耗之和。
第二章：一、换向：尽管电枢在转动，但处于同一磁极下的线圈边中电流方向应始终不变，即进行所谓的“换向”。
二、直流电机的应用：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；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。
三、直流电机的主要结构：定子的主要作用是产生磁场，转子又称为“电枢”，作用是产生电磁转矩和感应电动势。
要实现机电能量转换，电路和磁路之间必须在相对运动，所以旋转电机必须具备静止的和转动的两大部分，且静止和转动部分之间要有一定的间隙（称为：气隙）。
四、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)。
五、直流电机电枢绕组的基本形式：直流电机电枢绕组的基本形式有两种：一种叫单叠绕组，另一种叫单波绕组。
第4章 交流电机绕组-1
第4章交流电机的绕组
电机及电力拖动基础 P136/3-10a=Y,y2
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第4章交流电机的绕组
电机及电力拖动基础
P136/3-10a=D,y1
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第4章交流电机的绕组
电机及电力拖动基础
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1. 2. 3.
Y,y2 Y,d3 D,y3
第4章交流电机的绕组
电机及电力拖动基础
X
C
Y
第4章交流电机的绕组
电机及电力拖动基础
Z =24=6 极距τ = 2p 4
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C B X X B CY AZ Z
AY
单层绕组(整距 单层绕组 整距) 整距
第4章交流电机的绕组
电机及电力拖动基础
A相绕组展开图 相绕组展开图
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3
5
7
9
11 13
15 17
19 21
23
A Z B X C Y A Z B X C Y X A A X
第4章交流电机的绕组
k N1 = k y1 k q1
电机及电力拖动课程《教案》
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。
电机与电力拖动(第三版)习题参考答案
《电机与电力拖动》（第三版）习题参考答案第1章思考题和习题一、填空题1．直流电动机主磁极的作用是产生，它由和两大部分组成。
气隙磁场、主磁极铁心和主磁极绕组2．直流电动机的电刷装置主要由、、、和等部件组成。
电刷、刷握、刷杆、刷杆架、弹簧、铜辫3．电枢绕组的作用是产生或流过而产生电磁转矩实现机电能量转换。
感应电动势、电枢电流4．电动机按励磁方式分类，有、、和等。
他励、并励、串励、复励5．在直流电动机中产生的电枢电动势Ea方向与外加电源电压及电流方向，称为，用来与外加电压相平衡。
相反、反电势6．直流电动机吸取电能在电动机内部产生的电磁转矩，一小部分用来克服摩擦及铁耗所引起的转矩，主要部分就是轴上的有效转矩，它们之间的平衡关系可用表示。
输出、电磁转矩=损耗转矩+输出转矩二、判断题(在括号内打“√”或打“×”)1．直流发电机和直流电动机作用不同，所以其基本结构也不同。
（×）2．直流电动机励磁绕组和电枢绕组中流过的都是直流电流。
（×）3．串励直流电动机和并励直流电动机都具有很大的启动转矩，所以它们具有相似的机械特性曲线。
（×）4．电枢反应不仅使合成磁场发生畸变，还使得合成磁场减小。
（√）5．直流电机的电枢电动势的大小与电机结构、磁场强弱、转速有关。
（×）6．直流电动机的换向是指电枢绕组中电流方向的改变。
（√）三、选择题(将正确答案的序号填入括号内)1．直流电动机在旋转一周的过程中，某一个绕组元件(线圈)中通过的电流是( B )。
A．直流电流B．交流电流C．互相抵消，正好为零2．在并励直流电动机中，为改善电动机换向而装设的换向极，其换向绕组( B )。
A．应与主极绕组串联B．应与电枢绕组串联C．应由两组绕组组成，一组与电枢绕组串联，另一组与电枢绕组并联3．直流电动机的额定功率P N是指电动机在额定工况下长期运行所允许的( A )。
A．从转轴上输出的机械功率B．输入电功率C．电磁功率4．直流电动机铭牌上的额定电流是。
《电机与电力拖动》课程标准(含课程思政)
《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。
34056《电机与拖动基础(第2版)》汤天浩(习题解答)2
电机与拖动基础第一章电机的基本原理 (1)第二章电力拖动系统的动力学基础 (6)第三章直流电机原理 (12)第四章直流电机拖动基础 (14)第五章变压器 (29)第六章交流电机的旋转磁场理论 (43)第七章异步电机原理 (44)第八章同步电机原理 (51)第九章交流电机拖动基础 (61)第十章电力拖动系统电动机的选择 (73)第一章 电机的基本原理1-1 请说明电与磁存在哪些基本关系，并列出其基本物理规律与数学公式。
答：电与磁存在三个基本关系，分别是（1）电磁感应定律：如果在闭合磁路中磁通随时间而变化，那么将在线圈中感应出电动势。
感应电动势的大小与磁通的变化率成正比，即tΦN e d d -= 感应电动势的方向由右手螺旋定则确定，式中的负号表示感应电动势试图阻止闭合磁路中磁通的变化。
（2）导体在磁场中的感应电动势：如果磁场固定不变，而让导体在磁场中运动，这时相对于导体来说，磁场仍是变化的，同样会在导体中产生感应电动势。
这种导体在磁场中运动产生的感应电动势的大小由下式给出Blv e =而感应电动势的方向由右手定则确定。
（3）载流导体在磁场中的电磁力：如果在固定磁场中放置一个通有电流的导体，则会在载流导体上产生一个电磁力。
载流导体受力的大小与导体在磁场中的位置有关，当导体与磁力线方向垂直时，所受的力最大，这时电磁力F 与磁通密度B 、导体长度l以及通电电流i 成正比，即Bli F =电磁力的方向可由左手定则确定。
1-2 通过电路与磁路的比较，总结两者之间哪些物理量具有相似的对应关系（如电阻与磁阻），请列表说明。
答：磁路是指在电工设备中，用磁性材料做成一定形状的铁心，铁心的磁导率比其他物质的磁导率高得多，铁心线圈中的电流所产生的磁通绝大部分将经过铁心闭合，这种人为造成的磁通闭合路径就称为磁路。
而电路是由金属导线和电气或电子部件组成的导电回路，也可以说电路是电流所流经的路径。
磁路与电路之间有许多相似性，两者所遵循的基本定律相似，即KCL：在任一节点处都遵守基尔霍夫第一定律约束；KVL：在任一回路中都遵守基尔霍夫第二定律；另外，磁路与电路都有各自的欧姆定律。
电机拖动习和答案++
第1章磁路一、填空题：1.磁通恒定的磁路称为，磁通随时间变化的磁路称为。
2.电机和变压器常用的铁心材料为。
3.铁磁材料的磁导率非铁磁材料的磁导率。
4.在磁路中与电路中的电势源作用相同的物理量是。
5.当外加电压大小不变而铁心磁路中的气隙增大时，对直流磁路，则磁通，电感，电流；对交流磁路，则磁通，电感，电流。
6.恒压直流铁心磁路中，如果增大空气气隙。
则磁通；电感；电流；如果是恒压交流铁心磁路，则空气气隙增大时，磁通；电感；电流。
二、选择题：1.若硅钢片的叠片接缝增大，则其磁阻。
A：增加B：减小C：基本不变2.在电机和变压器铁心材料周围的气隙中磁场。
A：存在B：不存在C：不好确定3.磁路计算时如果存在多个磁动势，则对磁路可应用叠加原理。
A：非线性B：线形C：所有的4.铁心叠片越厚，其损耗。
A：不变B：越小C：越大三、判断题：1.电机和变压器常用的铁心材料为软磁材料。
（）2.铁磁材料的磁导率小于非铁磁材料的磁导率。
（）3.在磁路中与电路中的电流作用相同的物理量是磁通密度。
（）4.若硅钢片的接缝增大，则其磁阻增加。
（）5.在电机和变压器铁心材料周围的气隙中存在少量磁场。
（）6.恒压交流铁心磁路，则空气气隙增大时磁通不变。
（）7.磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，可应用叠加原理。
（）8.铁心叠片越厚，其损耗越大。
（）四、简答题：1.电机和变压器的磁路常采用什么材料制成，这种材料有那些主要特性？2.磁滞损耗和涡流损耗是什幺原因引起的？它们的大小与那些因素有关？3.什么是软磁材料？什么是硬磁材料？4.磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？5.说明磁路和电路的不同点。
6.说明直流磁路和交流磁路的不同点。
7.基本磁化曲线与起始磁化曲线有何区别？磁路计算时用的是哪一种磁化曲线？8.路的基本定律有哪几条？当铁心磁路上有几个磁动势同时作用时，磁路计算能否用叠加原理，为什么？第2章变压器一、填空题：1、磁通交变会在绕组感应电势，磁通 和电势E两者波形，相位，幅值。
《电机与拖动》教学大纲
《电机与拖动》教学大纲课程名称：电机与拖动英文名称：Motors and Electric Drives课程性质：专业教育必修课程课程编号：O131009所属院部：机电工程学院周学时：4学时总学时：75学时（理论学时60;实验学时15）学分：4学分教学对象（本课程适合的专业和年级）：机械设计制造及其自动化专业（专升本）2011级学生预备知识：高等数学、物理学、电工学、电子技术、工程力学、机械制图等。
课程在教学计划中的地位和作用：本课程为专业基础课，其作用是承前启后，为后续课程打基础，培养学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力。
教学方法：讲授、讨论、实验教学的目的和要求：使学生掌握变压器与各种电机的基本结构、工作原理和运行性能，独立分析电力拖动系统各种运行状态，掌握有关计算方法，合理地选择和使用电动机，为毕业后从事专业技术工作做好基本培养和锻炼。
要求重点掌握变压器、异步电机、电动机的选择和电力拖动系统的动力学部分，同步电机、直流电机和控制电机部分作为一般掌握内容。
课程教材：唐介主编.电机与拖动（第二版）. 北京：高等教育出版社，2007参考书目：［1］彭鸿才主编.电机原理及拖动. 北京：机械工业出版社，2007年.［2］周顺荣编著.电机学.北京：科学出版社，2002年.［3］电机及电气技术实验装置实验指导书.杭州：浙江天煌科技实业有限公司考核形式：闭卷考试编写时间：2012年1月制定课程内容及学时分配：注：根据需要，课时可作适当调整。
绪论（2学时）学习要求：了解本课程的性质与特点，掌握学好这门课的方法。
教学重点：学习方法第1章磁路（4学时）学习要求：掌握常用基本物理量和基本定律，为学好本课程打好基础。
教学重点：铁磁材料与磁路。
第2章变压器（8学时）学习要求：1.了解变压器的主要结构、基本工作原理及主要额定值的意义。
2.掌握变压器负载运行时的等值电路、相量图、基本方程式以及运行性能。
3.熟悉三相变压器的联接组别。
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4.3.3 二次方律负载 二次方律负载是指转矩与 速度的二次方成正比，如 风扇、风机、泵、螺旋桨 等机械的负载转矩，如图 4.14所示。
图4.14
二次方律负载的机械特性和功率特性曲线如4.15(a) 和图4.15(b)所示。
图4.15 二次 方律的机械特 性和功率特性 曲线。
电动机的机械特性，调速时的机械特性；电动机的制
动方式；电动机的工作及其容量选择；负载类型、恒
转矩、恒功率及二次方律负载的特点和对应的机械特
性；了解电力拖动系统的构成和传动机构的作用。
2)电磁转矩的表达式 (1)电磁转矩的基本公式 (2)电磁转矩的物理表达式
(3)电磁转矩的参数表达式
4.2 异步电动机的机械特性与运行 4.2.1 异步电动机的机械特性
异步电动机工作在额定电压、额定频率下，由电动 机本身所固有的参数决定的 ，叫做电动机的机械特性 ，其曲线如图4.5所示。
1．理想空载点 在图4.5中的E点上。
所示。
图4.12 恒功率负载
(2) 轧机在轧制小件时用高速轧制，但转矩小；轧制大 件时轧制量大，需较大转矩，但转速低，故总的轧制功 率不变。 (3)车床加工零件在精加工时切削量小，但切削速度高 ；相反，粗加工时切削力大，切削速度低，故总的切削 功率不变。
恒功率负载有以下特点：(1)功率恒定，(2)负载阻转 矩的大小与转速成反比,如图4.13所示。
4.1.2 异步电动机的铭牌参数
在三相异步电动机的外壳上，固定有一个牌子，
称铭牌。
1．型号 2．额定功率 3．额定电压 4．额定电流 5．额定频率 6．额定转速 7．额定功率因数 8．额定温升 9．额定转矩 10．接法
4.1.3 电动机的工作制 1．连续工作制 2．断续工作制 3．短时工作制
4.1.4 变频有效输出值 当电动机处于变频运行状态，频率调节到fx时，电
动机的外加电压也会发生变化，此时电动机已不是在额 定情况下运行，也就不能再用额定功率PN和额定转矩Tx 等额定值来衡量电动机的带负载能力，我们将电动机在 任意频率fx下能够长期、安全、稳定输出的功率和转矩 称为有效功率和有效转矩。在变频调速中，是用有效输 出值这个概念来衡量电动机的带负载能力的。在频率fx 下，如果电动机实际所带的负载超过了有效输出值，电 动机就处于过载的工作状态。
4.1.5 电动机容量的选择 从发热方面来看，选择电动机的原则是：电动机在运
行时的稳定温升不能超过其允许温升。由于不同的工作 制下，电动机达到稳定温升的时间也不一样，因此选择 的方法也不同。
对于连续工作的负载来说，由于电动机在运行期间能 够达到稳定温升，因此不允许电动机过载。
对于断续、短时间工作的负载来说，由于电动机在运 行期间并不能达到稳定温升，因此在电动机的温升不超 过其允许温升的前提下，允许电动机短时间过载，在选 择电动机容量时，可以选择容量较小的电动机。如果能 改善电动机的散热条件，其短时间过载能力还可以加大.
即负载功率与转 速成正比，其负 载功率特性曲线 如图4.11(b)所 示。
图4.11 恒转矩负载的机械特性和功率特性曲线
4.3.2 恒功率负载 恒功率负载是指负载转矩TL的大小与转速n成正比，而
其功率基本维持不变的负载，属于这类负载的有以下几 种。 (1)各种卷曲机械是恒功率负载的典型例子，如图4.12
第4章 电机与电力拖动
本章要点： 三相异步电动机的工作原理。 三相异步电动机的机械特性与运行特征。 三相异步电动机不同负载的机械特性。 电力拖动系统的特点。
技能目标： 掌握分析异步电机理论问题的方法，具备解决问题
的能力。 会分析不同负载的机械特性。 通过举一反三的练习，掌握中等难度实例练习的技
巧。
4.1 异步电动机 三相异步电动机与其他电机相比较，具有结构简单 、制造方便、运行可靠、价格低廉、容易控制、容易维 修等一系列优点；还具有较高的运行效率和较好的工作 特性，能满足各行各业大多数生产机械的传动要求。异 步电动机还便于派生成符合各种专用特殊要求的形式， 以适应不同生产条件的需要。异步电动机按转子结构不 同，可分为笼型和绕线转子型两类。变频调速主要用于 三相笼型电动机。
2．启动点 在图4.5中的S点上，
起动转矩。
3．临界点 临界点K，临界转矩TK
图4.5
4.2.2 异步电动机的运行 1．电动机稳定运行状态 电动机稳定运行时，T=TL。图4.6所示为电动机稳
定运行时的机械特性曲线。
2.电动机工作点的动态调整过程
3.异步电动机的启动
图4.6
电动机从静止一直加速到稳定转速的过程，叫做启动 过程。一般
的机械特性上得到的。将调速时得到的机械特性簇
称为调速特性。
2)速度改变，速度改变是指由
于负载的变换而引起拖动系统
的转速改变。
2.调速指标
1)调速范围。
2)调速的平滑性。
3)调速特性
图4.9
(1)静态特性主要是指调
速后机械特性的硬度。
(2)动态特性是指过渡过程中的性能。
4.3 负载的机械特性 在电力拖动系统中，生产机械的负载转矩TL、电动 机的电磁转矩T与转速之间的关系分别叫做负载的机械 特性和电动机的机械特性 。 4.3.1 恒转矩负载 1.恒转矩，TL=常数。 2.负载功率与转速成正比。
4.1.6 异步电动机的等效电路及其平衡方程式 1．异步电动机的等效电路
异步电动机的转子能量是通过电磁感应得到的。定 子和转子之间在电路上没有任何联系，其电路如图4.2 所示。
图4.2 异步电动机定子和转子等效电路
为了方便定量分析定子、转子之间的各种数量关系， 现将定子、转子有关参数进行折算，折算后，异步电动机 的等效电路如图4.3所示。
图4.17 电动机与负 载的连接
变速的多少由传动比来衡量。 2．拖动系统的参数折算
本章小结
异步电动机的转速n的表达式
,可见
改变 即可实现电动机的速度调节。由影响，所以应掌握异步电动机运行时定子、转子
电动势平衡方程、电流方程及其功率传递过程；异步
4.1.1 异步电动机的工作原理 1．旋转磁场
式中： 为电流的频率； 为旋转磁场的磁极对数。 如果频率调节成 ，则同步转速n0x也随之改变为
这就是变频调速的理论依据
2.异步电动机的工作原理 图4.1所示为异步电动机的工作原理。
转差 转差率
图4.1 异步电动 机的工作原理
异步电动机的转速n的表达式
4.4 拖动系统与传动机构 4.4.1 拖动系统
1．拖动系统的组成 由电动机带动生产机械运行的系统称为拖动系统； 一般由电动机、传动机构、生产机械、控制系统等部 分组成，如图4.16所示。
图4.16 拖动系统的组成
4.4.2 传动机构的作用及系统参数 1．传动比 大多数传动机构都具有变速的功能，如图4.17。
4．异步电动机的制动 电动机在工作过程中，如电磁转矩方向和转子的实
际旋转方向相反，就称为制动。制动有再生制动、直 流制动和反接制动三种。 1)再生制动，如图4.7所示。 2）直流制动，如图4.8所示。
图4.7
图4.8
4.2.3 异步电动机的调速
1.调速与速度改变
1)调速，如图4.9所示，调速时转速的改变是从不同
图4.3
2．定子和转子的电动势平衡方程式 1) 定子侧的电动势平衡方程式 2) 转子电动势平衡方程式 3) 电流方程式
4.1.7 异步电动机的功率及转矩 1．异步电动机的功率传递 图4.4表示三相异步电动机的功率流程。
图4.4
电动机转子的电磁功率 负载上得到的机械功率
电动机的效率
2．异步电动机的转矩 1)转矩平衡方程式