第4章直流电机的电力拖动

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直流电机的电力拖动第部分

C、调速方式与负载类型旳配合
调速系统须满足下列两个准则：（1）在整个调速范围内电机不至于过热，为此，求： Ia ；IN （2）电动机旳负载能力要尽量得到充分利用。
鉴于此，不同类型旳负载必须选择合适旳调速方式。
下面分别就不同调速方式以及多种调速方式所适合旳负载类型加以讨论。
1. 调速方式
电力拖动系统旳调速方式主要分为两大类：（1）恒转矩调速方式：在保持 Ia 不IN变旳前提下，保Tem持不变；（2）恒功率调速方式：在保持 Ia 不IN变旳前提下，保Pe持m 不变。
直流电机旳电力拖动
3.6 直流电动机旳调速
A、与调速有关旳性能指标
a、调速范围D：
定义：调速范围定义为拖动系统旳最高转速（或速度）与最低转速（或
速度）之比，即：
b、静差率：
D nmax vmax nmin vmin
（3-46）
定义：对调速系统旳静差率即转速变化率，它是指理想空载转速与额定
老式旳可调压电源可采用如图3.24所示旳发电机-电动机旋转机组方案。
图3.24 直流发电机-电动机机组旳可调直流电源目前应用较为广泛旳是静止变流器方案，如相控变流器和斩控变流器，有关内容已在《电力电子技术》中简介过。
2. 弱磁升速
图3.25给出了他励直流电动机弱磁调速时旳人工机械特征。
图3.25 励磁变化情况下旳直流电动机人工机械特征和负载特征
结论：基速下列，他励直流电动机采用恒转矩调速方式，而基速以上，
则采用恒功率调速方式。
图3.27a、b分别给出了他励直流电动机在整个调速过程中旳机械特征与负载能力曲线。
图3.27 他励直流电动机调速过程中所允许旳转矩和功率
2. 调速方式旳选择

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。

电机拖动精简版讲解

20012-2013《电机与拖动》复习精简版提纲第一部分直流电机及直流电动机的电力拖动一、填空题：4、直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_________ 直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向______ 。

（相反；相同）6、直流电机的电磁转矩是由_______ 和_______ 同作用产生的。

（每极气隙磁通量；电枢电流）8直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是 ___________ 。

（交流的。

）9、并励直流电动机，当电源反接时，其中l a的方向 _________ ，转速方向_________ 。

（反向，不变。

）10、直流发电机的电磁转矩是转矩________ ，直流电动机的电磁转矩是转矩_________ O （制动，驱动。

）11、电枢反应对并励电动机转速特性和转矩特性有一定的影响，当电枢电流la增加时，转速n将 _________ ，转矩Te将 __________ O（下降，增加）13、直流电动机调速时，在励磁回路中增加调节电阻，可使转速_______ ，而在电枢回路中增加调节电阻，可使转速__________ 。

（升高，降低。

）14、电磁功率与输入功率之差，对于直流发电机包括___________ 损耗；对于直流电动机包括损耗。

（空载损耗功率，绕组铜损耗。

）15、串励直流电动机在电源反接时，电枢电流方向________ ，磁通方向_______ ，转速n的方向___________ 。

（反向，反向，不变）16、当保持并励直流电动机的负载转矩不变，在电枢回路中串入电阻后，则电机的转速将_________ 。

（下降）17、并励直流发电机的励磁回路电阻和转速同时增大一倍，贝U其空载电压 _____ 。

（不变）18、直流电机若想实现机电能量转换，靠_________ 电枢磁势的作用。

（交轴）20、他励直流电动机的固有机械特性是指在________ 件下，_________ 和 _______ 的关系。

直流电机的电力拖动

直流电机的电力拖动
一、概述
直流电机是一种常见的电动机，利用直流电流产生的磁场来实现转动。

在工业领域，直流电机的电力拖动应用广泛，包括但不限于电动车辆、机器人、工业生产线等领域。

二、直流电机的结构
直流电机通常包括定子和转子两部分。

定子上绕有电磁线圈，转子上则安装有电刷和电枢。

当电流通过电磁线圈产生磁场时，磁场与转子上的磁铁相互作用，导致转子产生转动。

三、直流电机的工作原理
直流电机的工作原理是基于洛伦兹力的作用。

当电流流过电磁线圈时，产生的磁场与磁铁相互作用，使转子受到一个力矩，从而实现转动。

这种力矩被称为电力拖动的基础。

1. 电动车辆
直流电机在电动车辆中广泛应用。

电动汽车利用直流电机将电能
转化为机械能，驱动车辆行驶。

电力拖动的优势在于高效、省时省力。

2. 机器人
机器人是另一个常见的使用直流电机电力拖动的例子。

直流电机
提供了机器人运动的动力，使其具备移动、抓取等功能。

3. 工业生产线
在工业生产线中，直流电机常用于传送带、旋转机械等设备的驱动。

通过电力拖动，提高了生产效率和精确度。

电力拖动具有高效、响应速度快、控制方便等特点。

通过调节电
流大小和方向，可以实现精准的转动控制，适用于多种工业应用。

六、结语
直流电机的电力拖动在现代工业中扮演着重要的角色，其应用范
围广泛且效果显著。

通过适当的控制和调节，直流电机可以实现高效、精准的电力拖动，推动各种机械设备的运行和发展。

直流电机的电机拖动

n
n0
N’ 人为
N
固有
N> N’ 0
Mem
减弱电机主磁通的人为机械特性
减弱电机主磁通人为特性的特点：（1）由于’< N，理想空载转速比固有特性的理想空载转速高。
（2）人为机械特性的斜率比固有机械特性大，即人为特性比固有特性软。
人为特性的几点补充
（1）考虑电枢反应时，会使机械特性上翘。影响稳定性。通过补偿绕组改善。
（2）机械特性的确定。特殊点（n0，0），（nN，MemN)
（3）通过电机的数据铭牌估算机械特性
n0
UN
Ce N
,
CeN
EaN nN
U N I N Ra nN
他励直流电动机的起动
直流电动机接到电源以后，转速从零达到稳定转速的过程，称为起动过程。对电动机起动的基本要求：（1）起动转矩要大；（2）起动电流要小；
P
R3 R1>R2>R3
Mem
串电枢电阻调速
该调速的特点：
（1）设备简单、操作方便。（2）低速时，机械特性很软，当负载变化时，转速波动很大。静态稳定性差调速范围不大。
（3）由于电阻的不连续调节，因此速度调节不平滑，属有级调速。
（4）电枢电流在Rc上消耗的能量大，调速时效率低。效率与转速成正比。
改变端电压时的人为机械特性
保持每极磁通为额定值不变，电枢回路不串电阻(Rc=0),只改变电枢电压时的机械特性。
表达式：
n U Ra
Ce N
CeCM
2 N
n0' N M em
M em
一般都为降低的电压。
n
n0
UN
U1

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

直流电机及其电力拖动工作原理

直流电机及其电力拖动工作原理直流电机是实现直流电能和机械能相互转换的一种旋转电机，分为直流发电机和直流电动机。

如果作为发电机，必须由原动机拖动，把机械能转换为直流电能，以满足生产的需要，如直流电动机的电源、同步发电机的励磁电源（称为励磁机）、电镀和电解用的低压电源；如果作为电动机，将电能转变成机械能来拖动各种生产机械，以满足用户的各种要求。

由于直流电动机具有良好的起动特性，能在宽广的范围内平滑而经济地调速，所以它广泛地用于对起动和调速性能要求较高的生产机械上，如轧钢机、高炉卷扬设备、大型精密机床等。

小容量直流电机广泛作为测量、执行元件使用。

一、直流电机的基本原理和结构直流电机主要由定子和转子组成，定子由主磁极（产生恒定的气隙磁通，由铁心和励磁绕组构成）、换向磁极（改善换向）、电刷装置（与换向片配合，完成直流与交流的互换）、机座和端盖（起支承和固定作用）组成；转子由电枢铁心（主磁路的一部分，放置电枢绕组）、电枢绕组（由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分）、换向器（与电刷装置配合，完成直流与交流的互换）、转轴、轴承组成。

直流电机是根据电磁感应定律和电磁率定律实现机械能与直流电能转换的电器设备。

按照转换方向不同可分为直流发电机（机械能转换为电能）和直流电动机（电能转换为机械能）。

二、直流电机的电力拖动原理由直流电机作为原动机的拖动系统称为直流电力拖动系统。

其优点是：系统的起动转矩大，在较大范围内能平滑地进行速度调节，控制简便。

然而，由于直流电机具有换向器和电刷，给使用带来了不少限制，如不能使用在易燃、易爆的场合；另外，换向器还限制了电机向高速、大容量方面发展。

尽管如此，直流电机在电力拖动系统的调速和起动方面的优势，使其至今仍在各个工业传动中发挥着重要的作用，特别是小型直流控制电机。

不同类型、励磁方式的电机特性各不相同，它们分别适用于不同类型的生产机械和工艺要求，本节以应用最为广泛的他励直流电机拖动系统为典型，研究他励直流电机的机械特性、起动、制动、调速运行及电力拖动系统稳定运行的条件。

电机拖动复习资料答案

直流电机1、直流电机的静止部分称为定子，它的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置、等部分组成。

转动部分称为转子，它的作用是产生电磁转矩和感应电动势，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。

2、单叠和单波绕组，极对数均为p时，并联支路数分别为2p 、 2 。

3、直流电机电枢绕组有叠绕组和波绕组两种基本联接方式，一般来说对电流大、电压较低的直流电机，电枢绕组应采用叠绕组。

4、直流电机的电枢反应的定义是通常把电枢磁动势对空载气隙磁通密度分布的影响称为电枢反应，当电刷在几何中性线时，对于电动机来讲，产生气隙磁场畸变性质的电枢反应，其结果使前极端磁场增强和后极端磁场减弱，物理中性线（逆着）电枢旋转方向偏移。

5、电枢绕组的感应电动势简称电枢电动势。

电枢电动势是指直流电机正、负电刷之间的感应电动势，也就是电枢绕组一条并联支路的感应电动势。

6、直流电机的电磁转矩是由电枢电流和磁场共同作用产生的。

直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向相反，直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向相同。

7、直流电机电枢绕组中一个元件经过电刷短路从一条支路转到另一条支路里时，电流的方向改变的过程称为换向。

改善换向的方法一般有装换向极和选择合适的电刷两种方法。

8、直流电机的励磁方式有并励、他励、串励和复励。

9、并励直流发电机自励建压的条件是电机磁路中要有剩磁、励磁绕组并联到电枢两端的极性正确、励磁回路的总电阻小于该转速下的临界电阻。

10、直流电动机的工作特性是指电动机在端电压U=U N、励磁电流I=I N、电枢回路不串电阻的条件下，电动机的转速n、电磁转矩T、效率与电枢电流I a之间的关系。

11、可用下列关系来判断直流电机的运行状态，当 U=E a+R a I a时为电动机状态，当 U=E a-R a I a时为发电机状态。

12、直流电机的转向是由电枢电流方向和磁场方向确定的，改变转向的方法有改变电枢电流方向和改变励磁方向两种。

电机拖动课程设计直流电动机调速系统设计

直流电动机调速系统设计直流电动机直流电机是生产和使用直流电能的机电能量转换机械;直流电动机是将直流电能转换为机械能的旋转机械;它与交流电动机如三相异步电动机相比,虽然因结构比较复杂、生产成本较高、故障较多等,目前已不如交流电动机应用普遍,但由于它具有优良的调速性能和较大的启动转矩,得到广泛应用;本节仅就直流电动机的结构与工作原理、直流电动机的分类及在印刷设备中的应用、直流电动机的启动与调速做一简单介绍;下图为直流电动机的结构原理图,图中的N和S是一对固定不动的磁极,用以产生所需要的磁场;容量较大一些的电机,磁场都是由直流励磁电流通过绕在磁极铁心上的励磁绕组产生;为了清晰,图中只画出了磁极的铁心,没有画出励磁绕组;在N极和S极之间有一个可以绕轴旋转的绕组;直流电机这部分称为电枢,而实际电机的电枢绕组嵌在铁心槽内,电枢绕组的电流称为电枢电流;线圈两端分别与两个彼此绝缘而且与线圈同轴旋转的铜片连接,铜片上有各压着一个固定不动的电刷;在直流电动机中,为了产生方向始终如一的电磁转矩,外部电路中的直流电流必须改变成电机内部的交流电流,这一过程称为电流的换向;换向的铜片称为换向片;互相绝缘的换向片组合的总体称为换向器;图1：直流电动机原理图一、直流电动机的结构与工作原理直流电动机的结构直流电动机主要由磁极、电枢、换向器三部分组成;1磁极;磁极是电动机中产生磁场的装置,如图2所示;它分成极心1和极掌2两部分;极心上放置励磁绕组3,极掌的作用是使电动机空气隙中磁感应强度的分布最为合适,并用来挡住励磁绕组；磁极是用钢片叠成的,固定在机座4即电机外壳上,机座也是磁路的一部分;机座常用铸钢制成;图2直流电动机的磁极及磁路1-极心 2-极掌 3-励磁绕组 4-机座2电枢;电枢是电动机中产生感应电动势的部分;直流电动机的电枢是旋转的,电枢铁心呈圆柱状,由硅钢片组成,表面冲有槽,槽中放有电枢绕组;3换向器整流子;换向器是直流电动机的一种特殊装置,其外形如图3所示,主要由许多换向片组成,每两个相邻的换向片中间是绝缘片;在换向器的表面用弹簧压着固定的电刷,使转动的电枢绕组得以同外电路联结;换向器是直流电动机的结构特征,易于识别;图3：换向器1—换向片 2—连接部分图4 直流电机装配结构图图5 直流电机纵向剖视图1—换向器 2—电刷装置 3—机座 4—主磁极 5—换向极6—端盖 7—风扇 8—电枢绕组 9—电枢铁心直流电动机的工作原理U + -ABNSII FFCabd图6 直流电动机原理图图6是直流电动机的示意图;若在A、B之间外加一个直流电压,A接电源正极,B接负极,则线圈中有电流流过;当线圈处于图5所示位置时,有效边ab在N 极下,cd在s极上,两边中的电流方向为a→b,c→d;由安培定律可知,ab边和cd 边所受的电磁力为：F=BIL式中,I为导线中的电流,单位为安A;根据左手定则知,两个F的方向相反,如图6所示,形成电磁转矩,驱使线圈逆时针方向旋转;当线圈转过180°时,cd边处于N极下,ab边处于S极上;由于换向器的作用,使两有效边中电流的方向与原来相反,变为d→c、b→a,这就使得两极面下的有效边中电流的方向保持不变,因而其受力方向、电磁转矩方向都不变;由此可见,正是由于直流电动机采用了换向器结构,使电枢线圈中受到的电磁转矩保持不变,在这个电磁转矩作用下使电枢按逆时针方向旋转;这时电动机可作为原动机带动生产机械旋转,即由电动机向机械负载输出机械功率;在直流电动机中,除了必须给电枢绕组外接直流电源外,还要给励磁绕组通以直流电流用以建立磁场;电枢绕组和励磁绕组可以用两个电源单独供电,也可以由一个公共电源供电;按励磁方式的不同,直流电动机可以分为他励、并励、串励和复励等形式;由于励磁方式不同,它们的特性也不用;他励电动机的励磁绕组和电枢绕组分别由两个电源供电,如图7所示;他励电动机由于采用单独的励磁电源,设备较复杂;但这种电动机调速范围很宽,多用于主机拖动中;图7 他励电动机二、他励直流电动机的调速与交流电动机相比,直流电动机具有较好的调速性能,它能在宽广的范围内平滑而经济的调速,因此多用于调速要求较高的场合;根据直流电动机调速公式n=ψ+-Ce Rpa Ra Ia U )(可见,当电枢电流不变时即负载不变,只要在电枢电压U 、电枢电路附加电阻和每极磁通ф三个参数中,任意改变一个,都能引起转速的变化;因此,他励直流电动机可以有三种调速方法;为了评价各种调速方法的优缺点,对对调速方法提出了一定的技术经济指标,通常称为调速指标;下面下面对调速指标做一简要说明;调速指标1调速范围调速范围是只指电动机在额定负载下调素时,其最高转速与最低转速之比,用D 表示,即 D=m in m axn n不同的生产机械对对调速范围的要求不同,如车床D=20~100,龙门刨床D=10~40,扎钢机D=~3等;电动机最高转速nmax 受电动机的换向及机械强度限制,最低转速相对稳定即静差率要求的限制;2静差率调速的相对稳定性静差率或转速变化率是指电动机在一条机械特性上额定负载时的转速降落△n 与该机械特性的理想空载转速n0之比,用表示,即σ=0n n∆=00n n n -式中,n 为额定负载转矩Tem=TL 时的转速图8从上式可以看出,在△n相同时,机械特性越“硬”,额定负载时转速降越小,静差率σ越小,转速的相对稳定性越好,负载波动时,转速变化也越小;图3-1中机械特性1比机械特性2“硬”;静差率除了与机械特性硬度有关外,还与理想空载转速n0成反比;对于同样“硬度”的特性,如图3-2中特性1和特性3,虽然转速将相同,但其静差率却不同;为了保证转速的相对稳定性,常要求静差率应不大于某一允许值允许值;图9调速范围D与静差率σ两项性能指标是相互制约的,当采用同一种方法调速时,静差率要求较低时,则可以得到较低的调速范围；反之,静差率要求较高时,则调速范围小;如果静差率要求一定时,采用不同的调速方法,其调速范围不同,如果改变电枢电压调速比电枢串电阻调速的调速范围大;调速范围与静差率是相互制约的,因此需要调速生产机械,必须同时给出静差率与调速范围这两项指标,以便选择适当的调速方法;3调速的平滑性调速的平滑性是指相邻两级转速的接近程度,用平滑系数ψ表示,即Ψ=1 i inn平滑系数Ψ越接近1,说明调速的平滑性越好;如果转速连续可调,其级数趋于无穷多,称为无级调速,Ψ=1,其平滑性最好；调速不连续,级数有限,称为有级调速;4调速的经济性经济性包含两方面的内容,一是指调速所需的设备和调速过程中的能量损耗,另一方面是指电动机调速时能否得到充分的利用;一台电动机当采用不同的调速方法时,电动机容许输出的功率和转矩随转速变化的规律是不同的,但电动机实际输出的功率和转矩是有负载需要所决定的,而不同的负载,其所需要的功率和转矩随转速的变化的规律也是不同的,因此在选择调速方法时,既要满足伏在要求,又要尽可能是电动机得到充分利用;经分析可知,电枢回路串电阻调速以及降低电枢电压调速适用于恒转矩负载的调速,而若此调速适用于恒功率负载的调速;电枢串电阻调速他励直流电动机拖动负载运行时,保持电源电压及励磁电流为额定值不变,在电枢回路中串入不同阻值的电阻,电动机将运行于不同的转速,如图3—3所示,图中的负载为恒转矩负载;从图10可以看到,当电枢回路串入电阻R时,电动机的机械特性的斜率将增大,电动机和负载的机械特性的交点将下移,即电动机稳定运行转速降低;nnT L T em a +R 1图10电枢串电阻调速机械特性如图10中传入的电阻2R >1R ,交点2A 的转速2n 低于交点1A 的转速1n ,它们都比原来没有外串电阻的交点A 的转速n 低;电枢回路串电阻调速方法的优点是设备简单,调节方便,缺点是调速范围小,电枢回路串入电阻后电动机的机械特性变“软”,使负载变动时电动机产生较大的转速变化,即转速稳定性差,而且调速效率较低改变电枢电源电压调速他励直流电动机的电枢回路不串接电阻,由一可调节的直流电源向电枢供电,最高电压不应超过额定电压;励磁绕组由另一电源供电,一般包保持励磁磁通为额定值;电枢电压不同时,电动机拖动负载将运行于不同的转速上从图11中可以看出,当电枢电源电压为额定值时,电动机和负载的机械特性的交点为A,转速为n ；电压降到1U 后,交点为1A ,转速为`1n ；电压为2U ,交点为2A ,转速为2n ；电压为3U ,交点为3A ,转速为3n ；电枢电源电压越低,转速也越低;同样,改变点数电源电压调速方法的范围也只能在额定转速与零转速之间调节;改变电枢电源电压调速时,电动机机械特性的“硬度”不变,因此,集市电动机在低速运行时,转速随附在变动而变化的幅度较小,即转速稳定性好;当电枢电源电压连续调节时,转速变化也是连续的,所以这种调速称为无级调速;n0nn nU1U23U NT L T em 图11改变电枢电源电压调速方法的有电视调速的平滑性好,即可实现无级调速,调速效率高,转速稳定性好,缺点是所需的可调电源设备投资较高;这种调速方法在直流电力拖动系统中被广泛使用;弱磁调速励直流电机电枢电流电压不变,电枢回路也不串接电阻,在电动机拖动负载转矩不很大小于额定转矩时,减少直流电动机的励磁磁通,可使电动机的转速提高;他励直流电动机带恒转矩负载时弱磁调速,如图12所示;从图12中可以看出,当励磁磁通为额定值ΦN时,电动机和负载的机械特性的交点为A,转速为n:励磁磁通减少为Φ2时,理想空载转速增大,同时机械特性斜率也变大,交点为A1,转速为n1;励磁电流减少为Φ1,交点为A2,转速为n2;弱磁调速的范围是在额定转速与电动机的所允许最高转速之间进行调节,至于电动机所允许最高转速值是受换向与机械强度所限制,一般约为1.2m左右,特殊设计的调速电动机,可达3 nN或更高;弱磁调速的优点是设备简单,调节方便,运行效率也较高,适用于恒功率负载,缺点是励磁过弱时,机械特性的斜率大,转速稳定性差,拖动恒转矩负载时,可能会使电枢电流过大;在实际的电力拖动系统中可以将几种调速方法结合起来,这样,可以得到较宽的调速范围,电动机可以在调速范围之内任何转速上运行,而且调速时的损耗较小,运行效率较高,能很好的满足各种生产机械对调速的要求;n o2n o1n oT L T em图12弱磁调速机械特性三、课程设计内容第四章课程设计内容一台他励直流电动机,参数如下：P N=6KWU aN=200VI aN=42An N=1500r/minR L=Ω1. 用其拖动通风机负载运行,若采用电枢串电阻调速时,要使转速降至200r/min,试设计电枢电路中的调速电阻;2. 用其拖动恒转矩负载运行,负载转矩等于电动机的额定转矩,采用改变电枢电压调速时,要使转速降至1000r/min,试设计电枢电压值;3. 用其拖动恒功率负载运行,采用改变励磁电流调速,要使转速增至1800r/min,试设计CeΦ的值;内容解析：1.采用电枢串电阻调速：电动机的电枢电阻Ra=U aN - P N I aN/ I aN =200-6000/42/42Ω=Ω在额定状态运行时E= U aN -R a I aN =×42V=CeΦ=E/ n N =1500=C TΦ=60CeΦ/2π=60/2××=T N=60 P N /2πn N =60/2××6000/=. m由于通风机负载的转矩与转速的平方成反比,故n=1200r/min时的转矩为T=n/ n N2T N=1200/1500 2×n0= U aN/ CeΦ=200/min=2100r/min∆n= n0-n=2100-1500r/min =600r/min由于∆n= Ra +RrT/ C T CeΦ2由此求得Rr=∆n CT CeΦ2/T- Ra =600××采用电枢电压调速：由上题求得：Ra=ΩCeΦ=C TΦ=T N =电枢电压减小后∆n=Ra T N / C T CeΦ2=××r/min=minn0=n+∆n=1000+r/min=min由此求得Ua= CeΦn0=×=3.采用改变励磁电流调速由上求得R a=ΩT N=由于恒功率负载的转矩与转速成正比关系,故忽略空载转矩时,调速后的电磁转矩为T= n N T N /n=1500×= 1800=200/ CeΦ×C T CeΦ2得CeΦ=或结论三种调速方法各有优缺点,改变电枢电阻调速的缺点较多,所以只适用于调速范围不大,调速时间不长的小容量电动机中；改变电枢电压调速是一种性能优越的调速方法,被广泛应用于对调速性能要求较高的电力拖动系统中；改变励磁电流调速通常与改变电枢电压同时应用于对调速要求很高的电力拖动系统中,来扩大调速范围和实现双向调速;对容量较大的直流电动机,通常采用降电压起动;即由单独的可调压直流电源对电机电枢供电,控制电源电压既可使电机平滑起动,又能实现调速;此种方法电源设备比较复杂;本设计采用增加电枢电阻启动非常简单,设备轻便,广泛应用于各种中小型直流电动机中;设计体会经过一周的奋战,课程设计完成了,在没有做课程设计之前觉得课程设计只是对这个学科所学知识的总结,但通过这次课程设计发现自己的看法片面;课程设计不仅是对所学知识的一种检验,而且也是对自己能力的提高;通过课程设计,让我更加明白学习是一个长期的积累过程,经后的工作、生活中应该不段的学习,努力提高知识和综合能力;设计过程中,我查阅了大量的有关资料,并与同学交流,学到了不少知识,也经历了不少艰辛,但收获还是很多的;在设计中培养了我独立工作的能力,树立了对自己工作能力的信心;让我充分体会到在创造过程中探索的艰辛和成功的喜悦;经过对这些资料的整理、理解和消化,使我对直流电机的调速尤其是对他励直流电动机的串电阻调速有了更深一层的理解;这次课程设计也许会又很多不足的地方,希望老师多多批评,我也会在以后的日子里不断学习提高自己动手的能力,使以后的设计会更好,也使自己得到更全面的提高参考文献1.唐介. 电机与拖动. 北京：高等教育出版社.2.唐介. 控制微电机. 北京：高等教育出版社.3.周绍英.电机与拖动.中国广播电视大学出版社1995年出版4.李海发. 电机学.科学出版社2001年出版5.刘起新. 电机与拖动基础. 中国电力出版社2005年出版。

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。

【培训课件】电机学课件--直流电动机的电力拖动

二、稳定运行的条件
（1）必要条件：电动机的机械特性与负载的转矩特性必须有交点，即存在Tem=TL
(2)充分条件：在交点的转速以上存在Tem＜TL，而在交点的转速以下存在Tem＞TL
•21
•稳定运行
• 不稳定运行
•22
§3
§3.1 电枢回路串电阻起动 §3.2 降压起动
•23
起动过程：电动机接通电源后，由静止状态加速到稳定运行状态的过程。起动转矩Tst：电动机起动瞬间的电磁转矩。起动电流Ist：起动瞬间的电枢电流。
电力拖动系统的组成：电源、控制设备、电动机、传动和工作机构。
一、运动方程式
1、单轴系统
•3
•2、实用表达式
• 通常将转动惯量J用飞轮矩GD2来表示，它们之间的关系
为J=mp
• 式中 m与G－转动部分的质量与重量；
•
p与D－惯性半径与直径（m）；
•
g=9.81m/s2 －重力加速度；
•
再将机械角速度用转速n表示可得：
•38
•2、机械特性 •由上所述，可能在第四象限，也可能在第二象限。
•3、分析 •回馈制动过程中，有功率UIa回馈电网，能量损耗最少。
•4、使用场合 •用于高速匀速下放重物和降压、增加磁通调速过程中自动加快减速过程。
•39
§4.4 直流电动机的反转
许多生产机械要求电动机做正、反转运行，直流电机的转向由电枢电流方向和主磁场方向确定。
• 足，另选T1或m值，直到满足条件。
•三、三点起动器（简单了解） • 人工手动办法起动
•27
§3.2 降压起动当直流电源电压可调时可采用降压起动方法。发展：过去可调的直流电源采用直流的发电机-电动机

电机拖动复习资料(答案)

●填空1、电枢磁动势对主磁动势的影响称为直流电机的电枢反应。

2、直流电机中同时交链励磁绕组和电枢绕组的磁通是主磁通;只交链_励磁绕组__的是主磁极漏磁通。

3、直流电机的电刷位于几何中性线上时的电枢反应特点为使气隙磁场发生畸变_和_____对主磁场起去磁作用___________。

4、直流电机的电力拖动系统运动方程式描述了___系统的运动状态,系统的运动状态取决于做哟在原动机转轴上的各种转矩__________。

5、他励直流电动机的起动,一般有三点要求:1、_____要有足够大的启动转矩____________;2、___启动电流要限制在一定的范围内_____________3、____起动设备要简单可靠_____________。

6、变压器通过线圈间的__电磁感应作用______作用,可以把____一种电压等级的交流电能____________转换成____另一种电压等级的交流电能____________。

7、对三相变压器而言,额定容量是指__铭牌规定的额定使用条件下所能输出的视在功率,对三相变压器而言,额定容量指三相容量之和__________。

8、转差率直接反映了转子__转子转速的快慢__________或电动机___负载的大小_。

9、笼型异步电动机的起动方法有两种:____直接起动__和__降压起动。

10、三相绕线转子异步电动机的起动中所用到的频敏变阻器,它的__等效电阻Rm ________是随___频率f2_______的变化而自动变化的。

11、对于单相异步电动机,为获得起动转矩,通常在定子上安装_起动绕组_。

12、同步电机主要用作___发电机_______,也可用作___电动机_______和____调相机。

13、直流电机的电枢绕组根据连接规律的不同,可分为__单叠绕组______、__单波绕组______、__复叠绕组______、___混合绕组______及__复波绕组______。

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。

电力拖动习题解答

8
励磁绕组与电枢没有电气连接，励磁电流由另外的电源提供
电机及电力拖动
第2章直流电机的原理和特性
2-11：他励直流电机拖动恒转矩负载，如果磁通减小，电枢电流如何改变？根据转矩方程式T=CTΦIa，T恒定，磁通减小则电枢电流上升。 2-14：什么是他励直流电动机的固有机械特性和人工机械特性？他励直流电动机有哪几种人工机械特性？电动机额定电压和额定励磁状态下、电枢绕组不外串电阻时，电机的电磁转矩和转速的关系n=f(T)称为固有机械特性；改变上述参数得到的机械特性n=f(T)称为人工机械特性。改变他励直流电动机的电枢电压、励磁电流和电枢绕组外串电阻可得到三种性质不同的人工机械特性 2-16：电力拖动系统稳定运行的充要条件是什么？
第1章电力拖动系统动力学
某电力拖动系统，如果转速变化率dn/dt<0，说明系统的拖动转矩（ B）制动转矩 A. 大于 B. 小于 C. 等于 D.不确定
对多轴拖动的电力拖动系统，在等效为单轴拖动系统时，根据（ B ）原则进行负载转矩折算。 A. 折算前后转矩不变 C. 折算前后动能不变 B. 折算前后功率不变 D. 折算前后功能不变
B. －0.4
C. 0.5
D. －0.5
7
第2章直流电机的原理和特性
2-4：说明直流电动机换向器的作用。利用换向器将外电流的直流电流转变为交流电流输入到电枢的导体中 2-8：直流电机有哪些励磁方式？各有什么特点？
并励绕组和串励绕组产生的磁势既可相加也可 I=Ia=If I=Ia+If 励磁绕组与电枢并联，负载电流等于电枢电流和励磁电流之和励磁绕组与电枢串联，负载电流等于电枢电流相减 I=Ia+If1=If2 既有与电枢绕组并联的励磁绕组，也有与电枢绕组串联的电枢绕组

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。