第四章 交流电动机的工作原理及特性
第四章 交流电动机调速控制系统
r12
(X1
c1 X
' 20
)2
]
（4-8）
因 r12
(X1
c1
X
' 20
)
2
，近似得：
Mm
1 2c1
2f1[r1
m1PU12
(X1
c1 X
' 20
)]
（4-9）
2. 生产机械的转矩特性
摩擦类 特性曲线见图（a） 负载： ，位于1、3象限。
生产机械
恒转矩负载：它的负载转矩是一 个恒值，不随转速 而改变。
——定子极对数
（4-3）
4)．传给转子的功率（又称电磁功率）与机械功率、转子铜耗之间有如下
关系式 ： PMX PM PM 2 (1 S)PM
（4-4）
式中：
PM ——传给转子的功率（又称电磁功率）
PMX ——机械功率
PM 2 ——转子铜耗
5)．电机的平均转矩为：
M CP
PMX
M0 Mn 否则电机无法进入正常运转工作区。
交流机的起动电流一般为额定电流的4~6倍 ,起动时 一般要考虑以下几个问题：
图4-7 机械特性曲线
1. 应有足够大的起动力矩和适当的机械特性曲线。 2. 尽可能小的起动电流。 3．起动的操作应尽可能简单、经济。 4．起动过程中的功率损耗应尽可能小。
普通交流电机在起动过程中为了限制起动电流，常用的起动方法有三种。即：
图6-1的等效电路，经化简后得到能耗制动的等效电路如图4-10所示。
图4-10 能耗制动的等效电路
图中：
•
I1 ——直流励磁电流的等效交流电流
交流电动机工作原理及特性
n=0 即转差率S=1时转子切割磁力线最剧烈 f 2=f 1， 即转差率S=1时转子切割磁力线最剧烈 n=n0 即S=0时转子不切割磁力线f 2=0， S=0时转子不切割磁力线 =0， 时转子不切割磁力线f 额定工况下S=1.5~6%， =50Hz时 额定工况下S=1.5~6%，f1=50Hz时，f2=0.75~3Hz
交流 电动机
三相异步电动机的结构和工作原理 §4.1 三相异步电动机的结构和工作原理 一. 结构 1.定子 三相绕组 A ----X ----X B ----Y ----Y C---- Z
鼠笼式：如铸铝形成转子绕组 鼠笼式： 2.转子 绕线式 鼠笼转子
二. 工作原理 1.旋转磁场的产生（1对磁极） 旋转磁场的产生（ 对磁极） 定子三相绕组通入 三相交流电
2.旋转磁场的旋转方向 . 任意调换两根电源进 线就使磁场反转。 线就使磁场反转。
Im Im
0 o
i i A
iB iC
ωt
A A
iA
A Z X Y C B
B A A
S
Z
Y Z C
Y
iB
iC
S
N
B X
C
N
X
ωt = 0
ω t = 60°
3.磁极对数P与磁场转速n0 3.磁极对数 与磁场转速n 磁极对数P 若定子每相绕组由两个线圈串联 ，绕组的始端之间互 差60°，将形成两对磁极（P=2，即4极）旋转磁场。 60° 将形成两对磁极（P=2， 两对磁极 旋转磁场。
R2与X2对电机影响均大
4. 转子电流 I2
R2 + (SX20 )2 2 E 20 s = 1(n = 0) → I2max = 2 2 R 2+ X 20 s = 0(n = n0 ) → I2 = 0 n ↓→S ↑→I2 ↑ ϕ 5. 转子电路的功率因数 cosϕ2 R2 R2 cosϕ2 = = 2 2 2 2 R2 + X2 R2 + (SX20 )
交流伺服电机
交流伺服电机交流伺服电机是一种广泛应用于工业自动化领域的电机类型，在现代生产中发挥着重要作用。
交流伺服电机通过内置的编码器反馈系统，可以实现精确的位置控制和速度控制，从而提高了生产效率和产品质量。
本文将介绍交流伺服电机的工作原理、应用领域以及优势特点。
工作原理交流伺服电机通过电子控制系统控制电流的大小和方向，从而控制电机转子的位置和速度。
其工作原理包括位置控制回路、速度控制回路和电流控制回路。
位置控制回路接收编码器反馈信号，比较目标位置和当前位置之间的差异，通过控制电流大小和方向来驱动电机转子转动至目标位置。
速度控制回路根据编码器反馈信号和设定速度值之间的差异，控制电机的转速。
电流控制回路则根据速度控制回路的输出，控制电机的电流大小和方向，以实现精确的速度控制。
应用领域交流伺服电机广泛应用于各种自动化设备和机械领域，如工业机器人、数控机床、包装设备、印刷设备等。
在这些领域，交流伺服电机可以提供精确的位置控制和速度控制，满足高效生产的需求。
同时，在医疗设备、航空航天等领域也有着重要应用，用于控制精密的运动系统。
优势特点交流伺服电机相比其他类型的电机具有以下优势特点：•高精度：交流伺服电机具有较高的控制精度，可以实现微米级的定位精度，适用于需要高精度控制的应用。
•高效率：交流伺服电机运行稳定，能够提供较高的效率，降低能源消耗，节省生产成本。
•响应速度快：交流伺服电机响应速度快，可以在短时间内实现从静止到目标速度的转变，提高生产效率。
•可编程控制：交流伺服电机可以通过程序控制实现各种运动模式和轨迹规划，满足不同应用的需求。
总体而言，交流伺服电机在工业自动化领域具有重要地位，通过其高精度、高效率和快速的特点，为生产提供了稳定可靠的动力支持。
本文简要介绍了交流伺服电机的工作原理、应用领域以及优势特点，希望能够帮助读者更好地了解交流伺服电机的基本知识。
机电传动控制第五版课后答案--最全版
机电传动控制第五版课后答案--最全版机电传动控制是一门涉及机械、电气和控制等多领域知识的重要学科，对于相关专业的学生和从业者来说，掌握这门课程的知识至关重要。
而课后习题的答案则是检验学习成果、加深理解的重要工具。
以下为您提供机电传动控制第五版的课后答案，希望能对您的学习有所帮助。
第一章绪论1、机电传动控制的目的是什么？答：机电传动控制的目的是将电能转变为机械能，实现生产机械的启动、停止、调速、反转以及各种生产工艺过程的要求，以满足生产的需要，提高生产效率和产品质量。
2、机电传动系统由哪些部分组成？答：机电传动系统通常由电动机、传动机构、生产机械、控制系统和电源等部分组成。
电动机作为动力源，将电能转化为机械能；传动机构用于传递动力和改变运动形式；生产机械是工作对象；控制系统用于控制电动机的运行状态；电源则为整个系统提供电能。
3、机电传动系统的运动方程式是什么？其含义是什么？答：运动方程式为 T M T L ＝J(dω/dt) 。
其中，T M 是电动机产生的电磁转矩，T L 是负载转矩，J 是转动惯量，ω 是角速度，dω/dt 是角加速度。
该方程式表明了机电传动系统中电动机的电磁转矩与负载转矩之间的平衡关系，当 T M ＞ T L 时，系统加速；当 T M ＜ T L 时，系统减速；当 T M ＝ T L 时，系统以恒定速度运行。
第二章机电传动系统的动力学基础1、为什么机电传动系统中一般需要考虑转动惯量的影响？答：转动惯量反映了物体转动时惯性的大小。
在机电传动系统中，由于电动机的转速变化会引起负载的惯性力和惯性转矩，转动惯量越大，系统的加速和减速过程就越困难，响应速度越慢。
因此，在设计和分析机电传动系统时，需要考虑转动惯量的影响，以确保系统的性能和稳定性。
2、多轴传动系统等效为单轴系统的原则是什么？答：多轴传动系统等效为单轴系统的原则是：系统传递的功率不变，等效前后系统的动能相等。
3、如何计算机电传动系统的动态转矩？答：动态转矩 T d ＝ T M T L ，其中 T M 是电动机的电磁转矩，TL 是负载转矩。
电机学(辜承林)第4章 交流电机绕组的基本理论
第四章交流电机绕组的基本理论 (169)4.1 交流绕组的基本要求 (169)4.2 三相单层绕组 (171)4.3 三相双层绕组 (173)4.4 在正弦分布磁场下的绕组电动势 (175)4.5 在非正弦分布磁场下电动势中高次谐波及其削弱方法 (179)4.5.1 感应电动势中的高次谐波 (179)4.5.2 削弱谐波电动势的方法 (180)4.6 单相绕组的磁动势 (181)4.6.1 p=1、q=1短距绕组磁动势 (182)4.6.2 p=1分布短距绕组的磁动势 (183)4.6.3 一般情况下的相绕组磁动势 (184)4.7 三相绕组的基波合成磁动势 (185)4.8 圆形和椭圆形旋转磁动势 (191)4.9 谐波磁动势 (192)4.10 交流电机的主磁通、漏磁通 (193)习题 (194)第四章 交流电机绕组的基本理论交流电机主要分为同步电机和异步电机两类。
这两类电机虽然在励磁方式和运行特性上有很大差别，但它们的定子绕组的结构型式是相同的，定子绕组的感应电动势、磁动势的性质、分析方法也相同。
本章统一起来进行研究。
4.1 交流绕组的基本要求交流绕组的基本要求是：(1) 绕组产生的电动势(磁动势)接近正弦波。
(2) 三相绕组的基波电动势(磁动势)必须对称。
(3) 在导体数一定时能获得较大的基波电动势(磁动势)。
下面以交流绕组的电动势为例进行说明。
图4.1表示一台交流电机定子槽内导体沿圆周分布情况，定子槽数Z=36，磁极个数2p =4，已励磁的磁极由原动机拖动以转速了n 1逆时针旋转。
这就是一台同步发电机。
试分析为了满足上述三项基本要求，应遵守哪些设计原则?1. 正弦分布的磁场在导体中感应正弦波电动势以图4.1中N 1的中心线为轴线，在N 1磁极下的气隙中磁感应强度分布曲线如图4.2所示。
只要合理设计磁极形状，就可以使得气隙中磁感应强度呈正弦分布，即， 旋转磁极在定子导体(例如13、14、15、16号导体)中的感应电动势为)(θb )(θb θB θb cos )(m =θcos )θ(m c lv B lv b e ==(4.1)式中，l 为导体有效长度，v 为磁极产生的磁场切割导体的线速度。
机电传动控制复习总结
本章学习内容
• 5.1 三相异步电动机的结构和工作原理 • 5.2 三相异步电动机的定子和转子电路 • 5.3 三相异步电动机的转矩与机械特性
• 5.4 三相异步电动机的启动 • 5.5 三相异步电动机的调速 • 5.6 三相异步电动机的制动
• 5.7 单相异步电动机 • 5.8 同步电动机的工作原理、特点及应用
第五章 交流电动机的工原理及特性
基本要求 了解异步电动机的基本结构和旋转磁场的产生；
掌握异步电动机的工作原理，机械特性，以及启动、 调速及制动的各种方法、特点与应用：
掌握单相异步电动机的工作原理和启动方法：
了解同步电动机的结构特点、工作原理、运行特性及 启动方法。
重点
掌握异步电动机的人为机械特性，因为它是分析异 步电动机启动、调速、制动工作状态的依据；
全压启动和降压启动 3. 三相鼠笼式异步电动机的降压启动方法有（）、（）和（）
定子串电阻，星形-三角形，自耦变压器。 4.三相鼠笼式异步电动机的调速法有（ ），（ ）和（ ）
变极调速，变转差率调速和变频调速
5.三相鼠笼式异步电动机的制动方式有（ ），（ ）和（ ）
反馈制动，反接制动和能耗制动
6.单相异步电动机为什么没有启动转矩？常采用哪些启动方法？ 因单相交流电产生脉动磁场，不产生旋转磁场， 所以起动转矩为0，常采用电容分相式和罩极式两种启动方法。
• 14.1 电动机容量选择的原则 • 14.2 电动机的发热与冷却 • 14.3 不同工作制下电动机容量的选择 • 14.6 电动机的种类、电压、转速和结构
型式的选择
第十四章 机电传动控制系统中电动机的选择
基本要求 1.了解电动机的容量选择应该考虑哪些因素
2.掌握三种工作制下的电动机容量的选择，特别 注意电动机运行时的允许温度、过载能力和启 动能力；
机电传动控制总结
n0 =
60 f p
n0 − n S= n0
三相交流电动机的转矩特性与机械特性 60 f n0 = p S = R2 = n0 − nm m X 20 n0 U2 Tmax = K 2 X 20 R2U 2 Tst = K 2 2 R2 + X 20 Tmax λ = TN K ∝ 1 / f , X ∝ f 20
第二章 机电传动系统的运动学基础
单轴拖动系统的运动方程式 单轴拖动系统组成 单轴拖动系统的运动方程式
TM − T 60 dt
转矩、 转矩、速度的符号 利用运动方程式确定运动系统的运动状态 几种常见的负载特性 恒转矩负载特性 恒功率负载特性 机电系统稳定运行的条件和判定方法
第六章 可编程控制器原理与应用
基本结构与工作原理 基本组成与各部分的作用 内部元件的作用与使用 扫描工作方式与扫描周期 基本指令 程序的表达方式与相互间的转换 基本指令的意义与使用 简单应用程序的编写 应用 应用系统的硬件、 根据控制要求进行 PLC应用系统的硬件、软件设计 应用系统的硬件
直流他励电动机的制动特性 反馈制动产生的原因、 反馈制动产生的原因、制动过程与特点 反接制动产生的原因、 反接制动产生的原因、制动过程与特点 能耗制动作用与特点
第四章 交流电动机的工作原理及特性
三相交流电动机的基本结构和工作原理 基本结构 定子 转子 工作原理 旋转磁场的旋转速度 旋转磁场的旋转方向 转子的旋转速度 三相交流电动机的额定参数 定子绕组的连接方法 额定参数 连接方法的选用
第三章 直流电机的工作原理及特性
直流电机的基本结构和工作原理 基本结构 定子 转子 换向器 工作原理 发电机原理 电动机原理 电动势的大小和方向 电磁转矩的大小和方向 E = K eΦn TM = K mΦI a
220v交流电机原理
220v交流电机原理
交流电机是一种常见的电动机，其工作原理基于电磁感应和电流的变化。
当220V交流电源接通时，电流会在线圈中流动，形成电磁场。
根据洛伦兹力定律，电流与磁场会相互作用，产生力的作用于线圈。
该力可以使线圈开始转动。
由于交流电的特性，线圈中的电流会随着电源电压的变化而变化。
当电流方向改变时，线圈所受的力也会改变方向。
这就导致线圈在电流变化的同时，不断地改变方向并旋转。
为了保持电机的转动，需要使用一种称为换向器的装置。
换向器能够在线圈电流改变方向时，将电流的方向颠倒，使得线圈继续受到力的作用，实现持续旋转。
同时，交流电机还需要附加组件，如转子和定子。
定子是静态的部分，包含线圈和换向器。
转子是可以旋转的部分，通常由永磁体构成。
当线圈受到力的作用时，转子也会跟随旋转。
通过以上的工作原理，220V交流电机能够将电能转化为机械能，实现各种设备的驱动，如风扇、洗衣机、电动工具等。
机电传动考试复习资料总结
第一章概述1.机电传动控制的目的与任务1.1 机电系统的组成1)电气控制系统2)电力拖动或机电传动3)机械运动部件1.2 机电传动控制的任务将电能转换为机械能实现生产机械的启动、停止以及速度的调节完成各种生产工艺过程的要求保证生产过程的正常进行2.机电传动控制的发展2.1电力拖动的发展1）成组拖动2）单电机拖动3）多电机拖动2.2机电传动控制系统的发展伴随控制器件的发展而发展。
有弱电控制和强电控制第二章机电传动系统的运动学基础1.单轴拖动系统的运动方程式1.1单轴拖动系统组成电机与工作机构的轴直接连接的系统称为单轴拖动系统。
1.2单轴拖动系统的运动方程式T M−T L=J ⅆωⅆt=GD2375ⅆnⅆt1.3利用运动方程式确定运动系统的运动状态GD2是一个整体物理量—飞轮矩1.4转矩、速度的符号转矩正方向的确定：设电动机某一转动方向的转速n为正；电动机转矩TM与n一致的方向为正向；负载转矩TL与n相反的方向为正向。
TM与TL的性质判定：✧若TM与n符号相同，TM为拖动转矩；✧若TM与n符号相反，TM为制动转矩；✧若TL与n符号相同，TL为制动转矩；✧若TL与n符号相反，TL为拖动转矩。
2.几种常见的负载特性同一转轴上负载转矩和转速之间的函数关系，称为机电传动系统的负载特性。
⏹恒转矩负载特性：①反抗性恒转矩负载(摩擦转矩)②位能性恒转矩负载（重力卷扬机）⏹恒功率负载特性：3.机电系统稳定运行的条件和判定方法稳定运行包含的含义：①系统能以一定速度匀速运转；②系统受某种外部干扰作用(如电压波动、负载转矩波动等)而使运行速度稍有变化时，应保证在干扰消除后系统能恢复到原来的运行速度。
机电传动系统稳定运行的必要充分条件：(1)电动机的机械特性曲线n=f(TM) 和生产机械的特性曲线n=f(TL)有交点(即拖动系统的平衡点)；(2)当转速大于平衡点所对应的转速时，TM<TL即若干扰使转速上升，当干扰消除后应有TM- TL <0；而当转速小于平衡点所对应的转速时，TM>TL ，即若干扰使转速下降；当干扰消除后应有TM- TL >0。
机电传动考试复习资料总结
机电传动考试复习资料总结第⼀章概述1.机电传动控制的⽬的与任务1.1 机电系统的组成1)电⽓控制系统2)电⼒拖动或机电传动3)机械运动部件1.2 机电传动控制的任务将电能转换为机械能实现⽣产机械的启动、停⽌以及速度的调节完成各种⽣产⼯艺过程的要求保证⽣产过程的正常进⾏2.机电传动控制的发展2.1电⼒拖动的发展1）成组拖动2）单电机拖动3）多电机拖动2.2机电传动控制系统的发展伴随控制器件的发展⽽发展。
有弱电控制和强电控制第⼆章机电传动系统的运动学基础1.单轴拖动系统的运动⽅程式1.1单轴拖动系统组成电机与⼯作机构的轴直接连接的系统称为单轴拖动系统。
1.2单轴拖动系统的运动⽅程式T M?T L=J ?ωt=GD2375nt1.3利⽤运动⽅程式确定运动系统的运动状态GD2是⼀个整体物理量—飞轮矩1.4转矩、速度的符号转矩正⽅向的确定：设电动机某⼀转动⽅向的转速n为正；电动机转矩TM与n⼀致的⽅向为正向；负载转矩TL与n相反的⽅向为正向。
TM与TL的性质判定：若TM与n符号相同，TM为拖动转矩；若TM与n符号相反，TM为制动转矩；若TL与n符号相同，TL为制动转矩；若TL与n符号相反，TL为拖动转矩。
2.⼏种常见的负载特性同⼀转轴上负载转矩和转速之间的函数关系，称为机电传动系统的负载特性。
恒转矩负载特性：①反抗性恒转矩负载(摩擦转矩)②位能性恒转矩负载（重⼒卷扬机）恒功率负载特性：3.机电系统稳定运⾏的条件和判定⽅法稳定运⾏包含的含义：①系统能以⼀定速度匀速运转；②系统受某种外部⼲扰作⽤(如电压波动、负载转矩波动等)⽽使运⾏速度稍有变化时，应保证在⼲扰消除后系统能恢复到原来的运⾏速度。
机电传动系统稳定运⾏的必要充分条件：(1)电动机的机械特性曲线n=f(TM) 和⽣产机械的特性曲线n=f(TL)有交点(即拖动系统的平衡点)；(2)当转速⼤于平衡点所对应的转速时，TMTL ，即若⼲扰使转速下降；当⼲扰消除后应有TM- TL >0。
电机学第四章交流电机绕组的基本理论
1. 三相交流绕组的结构；
2. 三相交流绕组产生的磁势分析；
3. 三相交流绕组产生的感应电势分析； 是交流电机（感应电机和同步电机）的共同问题
4.1 交流绕组的基本要求
一、基本要求：
电气要求： 1、绕组产生的电动势（磁动势）接近正弦波 ---谐波分量少。 2、三相绕组的基波电动势对称 3、一定导体数下，产生尽可能大的基波电动势
从不过分消除基波和用铜考虑， 应选尽可能接近于整距
• 均匀原则：每个极域内的槽数（线圈数）要相等，各 相绕组在每个极域内所占的槽数应相等； • 对称原则：三相绕组的结构完全一样，但在电机的圆 周空间互相错开120电角度。
•电势相加原则：线圈两个圈边的感应电势应该相加； 线圈与线圈之间的连接也应符合这一原则。 • 如线圈的一个边在N极下，另一个应在S极下。
（2）、槽电动势的星形图
槽内导体感应电动势的相量图，亦称为槽电动势星形图。
600相带： 如图
以A相位例，由于 q 3，故A相共有12个槽 相带：每极下每相所占的区域。 A相带： 1、2、3线圈组（ ）与19、20、21（ ） ）
X相带：10、11、12 （
） 与28、29、30（
将四个线圈组按照一定的规律连接，即可得到A相绕组。
二、相电动势和线电动势大小
交流绕组合成 相电势:
E E E E
2 1 2 3 2 5
E 1 1 (
交流绕组线电势
星形
E 3 E 1
2 l1
) (
2
E 5 E 1
)
2
El E E
2 l5
3 E E
2 1 2 5
三角形
交流电机工作原理及应用
交流电机工作原理及应用
交流电机的工作原理是基于法拉第电磁感应定律和洛伦兹力的相互作用。
当通电导线置于磁场中时，由于电流通过导线而产生的磁场与外部磁场相互作用，导致导线受到一个力的作用。
这个力称为洛伦兹力，它的方向与磁场、电流以及导线间的关系有关。
在交流电机中，由于电流的方向随着时间而改变，洛伦兹力也随之改变。
交流电机由定子和转子两部分组成。
定子是不动的部分，由铜线圈绕成。
当通过定子的线圈通电时，会在定子产生一个旋转磁场。
转子是可转动的部分，常为一个铁心。
当旋转磁场与转子的磁场相互作用时，由于洛伦兹力的作用，在转子上产生一个力矩，使其转动。
交流电机的应用非常广泛。
家用电器、工业机械、交通工具等众多领域中都有交流电机的应用。
家用电器如洗衣机、空调、电风扇等常常采用交流电机作为驱动装置。
工业机械中的风机、泵、压缩机等也大量使用交流电机。
交通工具如电动汽车、列车等的驱动系统中也离不开交流电机。
此外，交流电机还广泛应用于发电机、传动装置、机床等领域。
总的来说，交流电机通过利用电流与磁场的相互作用产生的力矩实现机械转动。
其原理简单、结构紧凑、效率高，因此在各个领域都有广泛的应用。
机电传动控制大纲
《机电传动控制》教学大纲课程名称：机电传动控制学分：3.5 总学时：56 讲课学时：48 实验学时：8考核方式：考试先修课程：电路，模拟电子技术、数字电子技术等适用专业：机械电子开课系或教研室：机械电子教研室（一）课程性质与任务1．课程性质：本课程是机械电子工程专业的专业任选课（专业核心课）。
2．课程任务：本课程是使学生了解机电传动的一般知识；掌握直流电机和交流电机的工作原理、机械特性，启动、调速、制动特性极其应用知识；了解控制电机与特种电机的工作原理、特性及应用；了解典型生产机械常用的低压电器；掌握继电器－接触器控制的基本线路和设计方法；掌握晶闸管元件的工作原理和现代电力电子技术在机电传动中的应用；了解交流和直流调速的原理。
（二）课程教学基本要求理论课时：48学时实验：8学时成绩考核形式：闭卷考试。
平时10%，作业10%，实验10%，考试70%（三）课程教学内容第一章绪论本章简要介绍机电传动控制技术的发展。
第二章机电传动系统的静态与动态特性本章简要介绍机电传动系统静态与动态特性的概念，机电传动系统的运动方程，典型生产机械的负载特性，机电传动系统稳定运行的条件。
应重点掌握的内容：机电传动系统的运动方程，典型生产机械的负载特性。
第三章直流电机的工作原理及特性本章主要介绍直流电机的结构、工作原理和机械特性，直流他励电动机的启动特性、调速特性和制动特性。
应重点掌握的内容：直流电机的机械特性，直流他励电动机的启动、调速和制动特性。
第四章交流电动机的工作原理及特性本章主要介绍三相异步电动机的结构、工作原理，三相异步电动机的定子和转子电路分析，三相异步电动机的转矩及机械特性，三相异步电动机的启动、调速和制动特性，单相异步电动机和同步电动机的特性。
应重点掌握的内容：三相异步电动机的转矩及机械特性，三相异步电动机的启动和调速特性。
第五章控制电机与特种电机本章主要介绍交流、直流伺服电动机，力矩电动机，小功率同步电动机，步进电动机，测速发电机，自整角机，直线电动机的原理、特性和使用方法。
机电传动控制第4章_交流电动机的工作原理及特性
4.27
U,U1---定子绕组相电压，电源相电压；
R2------转子每相绕组的电阻；
X20-----n=0时转子每相绕组的感抗； K-------三相异步电动机的转矩常数，k∝1/f1。
例
电源线电压为380V，现有两台电动机，其铭牌数据如下，
试选择定子绕组的连接方式。
1. J32-4，功率1.0kW，连接方法/Y，电压220/380V， 电流4.25/2.45A，转速1420 r/min，功率因数0.79。
2. J02-21-4，功率1.1 kW，连接方法 ，电压380V， 电流6.27A，转速1410 r/min，功率因数0.79。
（旋转磁场n0在一对极p=1时）
t 0 iA 0 i B iC
T t iA 6 iB iC 0
T iA t T i 0 A 3 2 iB 0 iC i i B C t
2. 旋转磁场的旋转方向
三相交流电流最大值到达的顺 序（相序）决定电动机转向。 A→B→C 电流 A→B→C 定子绕组（顺时旋转） A→B→C 电流
在额定运行情况下，定子绕组端应加的线电压值。 如标有两种电压值（例如220/380V），这表明定子绕组采 用/Y连接时应加的线电压值。
即：
三角形接法时，定子绕组应接~220V的电源电压； 星形接法时，定子绕组应接~380V的电源电压。
4、额定频率f
在额定运行情况下，定子外加电压的频率
（ f=50 Hz）。
例、 有一台三相四极的异步电动机， 其额定技术 数据为nN=1440r/min，R2=0.02Ω，X20=0.08Ω ， 电源频率f1=50Hz，E20=20V， 试求： (l)电动机的同步转速n0 ： (2)电动机启动时的转子电流I2st ： (3)电动机在额定转速时转子电动势的频率f2N； (4)电动机在额定转速时的转子电流 I2N
机电传动控制第五版课后答案--最全版
机电传动控制第五版课后答案--最全版机电传动控制第五版课后答案最全版机电传动控制是一门涉及电机、电气控制、自动化等多个领域的重要课程。
对于学习这门课程的同学来说，课后答案的准确性和完整性至关重要。
以下是为大家整理的机电传动控制第五版的课后答案，希望能对大家的学习有所帮助。
一、第一章绪论1、机电传动控制的目的是什么？答：机电传动控制的目的是将电能转换为机械能，实现生产机械的启动、停止、调速、反转和制动等动作，以满足生产工艺的要求，提高生产效率和产品质量。
2、机电传动系统的发展经历了哪几个阶段？答：机电传动系统的发展经历了成组拖动、单电机拖动和多电机拖动三个阶段。
3、机电传动系统的运动方程式中，各物理量的含义是什么？答：T 为电动机产生的电磁转矩，T L 为负载转矩，J 为转动惯量，ω 为角速度。
当 T＞T L 时，系统加速；当 T＜T L 时，系统减速；当T ＝ T L 时，系统匀速运转。
二、第二章机电传动系统的动力学基础1、转动惯量的物理意义是什么？它与哪些因素有关？答：转动惯量是物体转动时惯性的度量，反映了物体抵抗转动状态变化的能力。
其大小与物体的质量、质量分布以及转轴的位置有关。
2、飞轮转矩的概念是什么？它与转动惯量有何关系？答：飞轮转矩 G D 2 是指转动惯量 J 与角速度ω平方的乘积。
飞轮转矩越大，系统储存的动能越大，系统的稳定性越好。
3、如何根据机电传动系统的运动方程式判断系统的运行状态？答：当 T T L ＞ 0 时，系统加速；当 T T L ＜ 0 时，系统减速；当T T L ＝ 0 时，系统匀速运行。
三、第三章直流电机的工作原理及特性1、直流电机的工作原理是什么？答：直流电机是基于电磁感应定律和电磁力定律工作的。
通过电刷和换向器的作用，使电枢绕组中的电流方向交替变化，从而在磁场中产生持续的电磁转矩，驱动电机旋转。
2、直流电机的励磁方式有哪几种？答：直流电机的励磁方式有他励、并励、串励和复励四种。
机电传动与控制 教学大纲
《机电传动与控制》课程教学大纲一、课程的地位、目的和任务本课程地位：机电传动与控制是机械设计制造及其自动化专业的平台课，是机械设计制造及其自动化专业适用的专业方向和专业特色课程之一，是机械设计制造及其自动化专业学生了解机电传动与控制的应用知识的入门课程，是机电一体化人才所需电知识结构的驱体。
本课程目的：通过本课程的学习，使学生了解机电传动与控制系统的发展动向及最新技术，开阔学生的视野，使其适应不断发展的现代化生产的需要；掌握机电传动控制必须的基础理论知识，如：电动机、电器、电力半导体等的工作原理、特性、应用和选用方法；掌握由继电器-接触器、PLC等组成的常用机电传动控制系统的工作原理、特点、分析与设计方法；掌握常用的直流调速、交流调速以及伺服控制等各种开环、闭环控制系统的工作原理、特点、性能以及应用；通过具体的应用实例和试验环节，提高学生分析和解决实际问题的能力。
本课程任务：1.了解机械设备电气传动及控制的作用、特点、历史、现状和未来发展方向，对机电传动控制技术有一个全面、系统的认识。
2.掌握电气传动与控制系统及装置的构成器件的有关必备知识，主要包括各种电动机、电器、PLC控制器、晶闸管等的工作原理、结构特点和工作特性及选用方法。
3.掌握开环和闭环控制系统的实现方法和工作原理，学会分析和使用一般难度的电气传动控制系统和装置的基本方法，初步掌握选用电器元件、装置，设计电气传动控制系统的步骤和方法。
二、本课程与其它课程的联系本课程的先修课是高等数学、普通物理、理论力学、机械原理、电工技术、电子技术和机械设计。
这些课程的学习,为本课程学习奠定数学基础和机电传动控制必需的基本机械学与电学基础。
其后续课程为数控技术、微机控制系统。
三、教学内容及要求第一章概述教学要求：（一）了解机电传动控制系统的发展概况、掌握机电传动控制的目的和任务。
重点：机电系统的目的和任务难点：机电系统的发展教学内容：（一）机电传动控制的目的与任务（二）机电传动控制的发展第二章机电传动系统的运动学基础教学要求：（一）了解单轴拖动系统的运动方程式与多轴拖动系统的简化；（二）掌握生产机械的机械特性明确机电系统稳定运行的条件。
第四章_交流电机绕组的基本理论
三、单相绕组的磁动势 相电流为Iφ 、每相串联匝数N、绕组并联支路数a、则单相 磁动势为： Nk w1 Fm1 0.9 I p
Nkw1 f1 ( x, t ) Fm1 sin t cos x 0.9 I sin t cos x p
单相脉动磁动势的分解
f 1 ( x, t ) Fm1 sin t cos x 1 1
3 f c ( x, t ) Fcm1 sin t cos x Fcm3 sin t cos x Fcm sin t cos x
其中： x 用电角度表示的空间距离。 ④基波磁动势的幅值： 4 2 Fcm1 N c I 0.9 N c I 2 ⑤ν次谐波磁势的幅值： 1 Fcm 0.9 N c I
首 尾
X
N
1 23
S
101112
N
1920 21
S
282930
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35
三相双层叠绕组的A相绕组的展开图 （Z = 36 , 2P = 4 , a ＝ 1）
4.4 正弦磁场下交流绕组的感应电动势
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第四章 交流电动机的工作原理及特性4．1 三相异步电动机的基本结构和工作原理一、 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机主要由定子和转子两个部分组成，定子是不动的部分，转子是旋转部分，在定子和转子之间有一定的气隙。
如图4.1所示。
图4.1 三相异步电动机的结构1．定子定子由定子铁心、绕组以及机座组成。
定子铁心是磁路的一部分，它由0.5mm的硅钢片叠压而成，片与片之间是绝缘的，以减少涡流损耗。
定子铁心的硅钢片的内圆冲有定子槽，槽中安放线圈，如图4.2所示。
硅钢片铁心在叠压后成为一个整体，固定于机座上。
定子绕组是电动机的电路部分。
三相电动机的定子绕组分为三个部分对称地分布在定子铁心上，称为三相绕组，分别用AX、BY、CZ表示，其中，A、B、C称为首端，而X、Y、Z称为末端。
三相绕组接入三相交流电源，三相绕组中的电流是定子铁心中产生旋转磁场。
机座主要用于固定与支撑定子铁心。
中小型异步电动机一般采用铸铁机座。
根据不同的冷却方式采用不同的机座型式。
2．转子：转子由铁心与绕组组成。
转子铁心也是电动机磁路的一部分，由硅钢片叠压而成。
转子铁心装在转轴上。
硅钢片冲片如图4.2所示。
异步电动机转子绕组多采用鼠笼式和线绕式两种形式。
因此异步电动机按绕组形式的不同分为鼠笼式异步电动机和线绕式异步电动机两种。
线绕式和鼠笼式两种电动机的转子构造虽然不同，但工作原理是一致的。
转子的作用是产生转子电流，即产生电磁转矩。
图4.2定子和转子的钢片１－定子铁心 ２－定子绕组２－转子铁心 ４－转子绕组鼠笼式异步电动机转子绕组是在转子铁心槽里插入铜条，再将全部铜条两端焊在两个铜端环上而组成，如图 4.3（ａ）所示，小型鼠笼式转子绕组多用铝离心浇铸而成，如图 4.4所示。
这不仅是以铝代铜，而且制造也快。
（ａ）鼠笼式绕组 （ｂ）转子外形图4.3鼠笼式转子１－转子铁心 ２－风扇 ３－铸铝条图4.4铝铸的鼠笼式转子线绕式异步电动机转子绕组是由线圈组成绕组放入转子铁心槽内，并分为三相对称绕组，与定子产生的磁极数相同。
线绕式转子通过轴上的滑环和电刷在转子回路中接入外加电阻，用以改善启动性能与调节转速，如图4.5所示。
１－转子绕组 ２－滑环 ３－轴 ４－电刷 ５－变阻器图4.5线绕式转子绕组与外加变阻器的连接二、三相异步电动机的工作原理1．定子旋转磁场为了简便起见，假设每相绕组只有一个线匝，分别嵌放在定子内圆周的6个凹槽之中。
现将三相绕组的末端X、Y、Z相连，首端A、B、C接三相交流电源。
且三相绕组分别叫做A、B、C相绕组。
如图4.6所示。
（a）嵌放情况（b）连接接线图图4.6 定子三相绕组假定定子绕组中电流的正方向规定为从首端流向末端，且A相绕组的电流A i作为参考正弦量，即A i的初相位为零，则三相绕组A、B、C的电流（相序为A—B—C）的瞬时值为：iωsinIt=mA32sin(m B πω−=t I i 34sin(m C πω−=t I i 图4.7所示是这些电流随时间变化的曲线。
图4.7 三相电流的波形图下面分析不同时间的合成磁场。
1).0=t 时：0A =i ；B i 为负，电流实际方向与正方向相反，即电流从Y 端流到B 端；C i 为正，电流实际方向与正方向一致，即电流从C 端流到Z 端。
按右手螺旋法则确定三相电流产生的合成磁场，如图4.8（a ）箭头所示。
图4.8 两极旋转磁场 2).6T t =时： A i 为正，电流从A 端流到X 端；B i 为负，电流从Y 端流到B 端；0C =i 。
此时的合成磁场如图 4.8（b ）所示，合成磁场已从0=t 瞬间所在位置顺时针方向旋转了3/π。
3).3T t =时： A i 为正，电流从A 端流到X 端；0B =i ；C i 为负，电流从Z 端流到A 端。
此时的合成磁场如图 4.8(c)所示，合成磁场已从0=t 瞬间所在位置顺时针方向旋转了3/2π。
4).2T t =： 0A =i ；B i 为正，电流从B 端流到Y 端；C i 为负，电流从Z 端流到A 端。
此时的合成磁场如图4.8(d)所示。
合成磁场从0=t 瞬间所在位置顺时针方向旋转了π。
按以上分析可以证明：当三相电流随时间不断变化时，合成磁场也在不断旋转，故称旋转磁场。
2．旋转磁场的旋转方向从图4.6和图4.7可见，A 相绕组内的电流超前B 相绕组内的电流3/2π，而B 相绕组内的电流又超前C 相绕组内的电流3/2π，同时图4.8中所示旋转磁场的旋转方向为从A →B →C ，即向顺时针方向旋转。
如果将定子绕组接至电源的三根导线中的任意两根线对调，例如，将B ，C 两根线对调，使B 相与C 相绕组中电流的相位对调，如图4.9所示，此时A 相绕组内的电流超前C 相绕组内的电流3/2π，而C 相绕组内的电流又超前B 相绕组内的电流3/2π，用上述同样的分析方法可知，此时旋转磁场的旋转方向将变为A →C →B ，即向逆时针方向旋转，如图4.10所示，即与未对调前的旋转方向相反。
图4.9 将B,C两根线对调改变绕组中的电流相序图4.10 逆时针旋转的两极旋转磁场由此可见，要改变旋转磁场的旋转方向，只要把定子绕组接到电源的三根导线中的任意两根对调即可。
3．旋转磁场的极数与旋转速度在交流电动机中，旋转磁场相对定子的旋转速度被称为同步速度，用0n表示。
以上讨论的旋转磁场，具有一对磁极（磁极对数用p表示）即1p。
从上述分析可以=看出，电流变化经过一个周期（变化0360360电角度），旋转磁场在空间也旋转了一转（转了0机械角度），若电流的频率为f，旋转磁场每分钟将旋转f60转，即：n60=f如果把定子铁心的槽数增加1倍（12个槽），制成如图4.11所示的三相绕组，其中，每相绕组由两个部分串联组成，再将这三相绕组接到对称三相电源使通过对称三相电流（图4.7），便产生具有两对磁极的旋转磁场。
从图4.12可以看出，对应于不同时刻，旋转磁场在π，即1/4转，空间转到不同位置，此情况下电流变化半个周期，旋转磁场在空间只转过了2/电流变化一个周期，旋转磁场在空间只转了1/2转。
(a) 嵌放情况 (b)接线图图4.11 产生四极旋转磁场的字子绕组图4.12 四极旋转磁场由此可知，当旋转磁场具有两对磁极（2=p ）时，其旋转速度仅为一对磁极时的一半，即每分钟p f /60转。
依次类推，当有p 对磁极时，其转速为：pf n 600= 所以，旋转磁场的旋转速度0n 与电流的频率成正比而与磁级对数成反比，因为标准工业频率（即电流频率）为50Hz ，因此，对应于4321、、、=p 时，同步转速分别为3000r/min 、1500 r/min 、1000 r/min 和750 r/min 。
4．工作原理三相异步电动机的工作原理是基于定子旋转磁场和转子电流的相互作用。
如图4.13所示为异步电动机的工作原理示意图，假设定子只有一对磁极，转子只有一匝绕组。
图中，红色部分为定子，定子上的阴影部分为旋转磁场；黄色部分为转子部分，转子上的两个小圆圈为转子绕组。
图4.13 三相异步电动机工作原理图在旋转磁场的作用下，转子导体切割磁力线（其方向与旋转磁场的旋转方向相反），因而在导体内产生感应电动势e 从而产生感应电流i 。
根据安培电磁力定律，转子电流与旋转磁场相互作用产生电磁力F （其方向用左手定则决定），这力在转子的轴上形成电磁转矩，且转矩作用方向与旋转磁场的旋转方向相同，转子受此转矩的作用，按旋转磁场的旋转方向旋转起来。
转子的旋转速度称为电动机的转速，用n 表示。
5． 差率S由工作原理可知：转子的转速（电动机的转速）n 恒比旋转磁场的旋转速度（同步速度）0n 要小。
因为如果两种速度相等时，转子和旋转磁场没有相对运动，转子导体不切割磁力线，因此，不能产生电磁转矩，转子将不能继续旋转。
因此，转子与旋转磁场之间的转速差是保证转子转速的主要因素，也是异步电动机的由来。
定义：转速差)(0n n −与同步转速0n 的比值称为异步电动机的转差率，用S 表示，即 00n n n S −= 转差率S 是分析异步电动机运行特性的主要参数。
4．2 三相异步电动机的额定参数一、 三相异步电动机定子绕组的接法1．两种接法定子绕组的首端和末端通常都接在大电动机的接线盒的接线柱上，一般按图4.14所示的方法排列。
按照我国电工专业标准规定，定子绕组出线端的首端为D 1、D 2、D 3，末端为D 4、D 5、D 6。
图4.14 出线端的排列三相电动机的定子绕组有星形（Y 型）和三角形（△形）两种不同的接法，如图 4.15所示。
（a ）星形接法 (b) 三角形接法图4.15 三相交流电动机的两种接法2．线电压与相电压线电压：两相绕组首端之间的电压，用1U 表示；相电压：一相绕组首、尾之间的电压，用相U 表示。
对于星形接法，相U U 31=；对于三角形接法，相U U =1。
3．线电流与相电流线电流：电网的供电电流，用1I 表示；相电流：每相绕组的电流，用相I 表示。
对于星形接法，相I I =1；对于三角形接法，相I I 31=。
4． 电动机的输入功率ϕcos 3111U I P =二、 额定参数电动机在制造工厂所拟定的情况下工作时，称为电动机的额定运行，通常用额定值来表示其运行条件，这些数据大部分都标明在电动机的铭牌上。
使用电动机时，必须看懂铭牌。
（1）额定功率N P ：在额定运行情况下，电动机轴上输出的机械功率。
N 1N N P P η=输出功率的一般表达式为：12P P η=其中：η为效率；1P 为输入功率2P 为输出功率 输出功率和输出转矩的关系为：ϕΦcos 55.92m 22I K nP T ==, 2I 为转子电流。
（2）额定电压N U ：在额定运行情况下，定子绕组端应加的线电压值。
如标有两种电压值（例如220/380V ），这表明定子绕组采用∆/Y 连接时应加的线电压值。
即： 三角形接法时，定子绕组应接~220V 的电源电压星形接法时，定子绕组应接~380的电源电压。
（3）额定频率f ：在额定运行情况下，定子外加电压的频率（50=f Hz ）。
（4）额定电流N I ：在额定频率、额定电压和轴上输出额定功率时，定子的线电流值。
如标有两种电流值（例如10.35/5.9A ），则对应于定子绕组为∆/Y 连接的线电流值。
（5）额定转速N n ：在额定频率、额定电压和电动机轴上输出额定功率时，电动机的转速。
与此转速相对应的转差率称为额定转差率N S 。
一般不标在电动机铭牌上的几个额定值如下。
（1）额定功率因数N cos ϕ：在额定频率、额定电压和电动机轴上输出额定功率时，定子相电流与相电压之间相位差的余弦。
（2）额定效率N η：在额定频率、额定电压和电动机轴上输出额定功率时，电动机输出机械功率与输入电功率之比，其表达式为%100cos 3N N N NN ×=ϕηI U P（3）额定负载转矩N T ：电动机在额定转速下输出额定功率时轴上的负载载矩。