电机及拖动PPT课件

A、增大励磁电流
B、减小励磁电流
C、保持励磁电流不变 D、使励磁电流为零
答案： C
2.2.2 反接制动
*电压反接制动 电压反接制动时接线如图所示。
开关S投向“电动”侧时，电枢接正极
电压，电机处于电动状态。进行制动时，开
关投向“制动”侧，电枢回路串入制动电R阻B 后，接上极性相反的电源电压，电枢回路内
定义：当 U 、U N I f时，I fN n f(I a )
由方程式可得
n
UN CeΦ
Ra CeΦ
Ia
Tn
Tem
n
T2
T0
0
Ia
)。 A、n=(U-IaRa)/Ceφ B、n=(U+IaRa)/Ceφ C、n=Ceφ/(U-IaRa) D、n=Ceφ/(U+IaRa) 答案： A
第二章直流电动机的电力拖动
电机及拖动
绪论 第一章 直流电机 第二章 直流电动机的电力拖动 第三章 三相异步电动机 第四章 三相异步电动机的电力拖动
为什么要学电机？
请同学们就电机的相关应用举例。
绪论
电机是利用电磁感应原理工作的机械。 电机常用的分类是按功能分，有发电机、电动机、变压器和 控制电机四大类；
归纳如下：
电机
变压器 直流电机
把电刷A、B接到直流电源 力形成逆时针方向的电磁转矩。
上，电刷A接正极，电刷B接负 当电磁转矩大于阻转矩时，电机
极。此时电枢线圈中将电流流过。转子逆时针方向旋转。
当电枢旋转到右图所示位置时
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。
1、他励：直流电机的励磁电流
U
由其它直流电源单独供给。
I Ia
他励直流发电机的电枢电流
G
和负载电流相同，即：
I Ia
If
Uf
2、并励： 发电机的励磁绕组与电 枢绕组并联。且满足
Ia = I+ I f
U
I
Ea
I f Ia
3、串励： 励磁绕组与电枢绕组串联。 满足
Ia = I f = I
U
I
If
机座和端盖：起支撑和固定作用。
转子
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
1.1 直流电机的基本工作原理和结构
1.1.2 直流电机的工作原理
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。
A、90°
B、30°
C、45°
D、0°
答案: A
法拉第电磁感应定律——回路中的一部分导体做 切割磁感线的运动，产生的感应电动势计算公式 为E＝BLvsinθ，式中θ为导体运动方向与磁感线
当原动机驱动电 机转子逆时针旋转 时同，线圈abcd将 感应电动势。如右 图，导体ab在N极 下，a点高电位，b 点低电位；导体cd 在S极下，c点高电 位，d点低电位；电 刷A极性为正，电 刷B极性为负。
。
三相异步电动机的基本工作原理和结构
4.1三相异步电动机的基本工作原理与结构
4.1.1三相异步电动机的基本结构
一、定子部分
1.定子铁心：由导磁性能很好的硅钢片叠成——导磁部分。
2、定子绕组：放在定子铁心内圆槽内——导电部分。 3、机座：固定定子铁心及端盖，具有较强的机械强度和刚度。
二、转子部分
1、转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。 2、转子绕组： 1）鼠笼式转子：转子铁心的每个槽内插入一 根裸导条，形成一个多相对称短路绕组。2）绕线式转子：转 子绕组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。
流 的IaB方向与电动状态时的 方向Ia 相反,对
应的电磁转矩 与TemB方T向em相反,为制动性质,
电机处于制动状态。
制动运行时，电机靠生产机械的惯性力的 拖动而发电，将生产机械储存的动能转换成电 能，消耗在电阻上，直到电机停止转动。
U
电动
S
I aB
RB 制动
Ea
M
Tem n
TemB
If
. 直流并励电动机采用能耗制动时，切断电枢电源，同时电枢与 电阻接通，并( )，产生的电磁转矩方向与电枢转动方向相 反，使电动机迅速制动。
)
1.2.2 直流电机的电磁转矩 产生:电枢绕组中有电枢电流流过时,在磁场内受电磁力的作用,该
力与电枢铁心半径之积称为电磁转矩。
大小:
Tem
pN 2 πa
ΦIa
CTΦIa
其中CT
pN为电机的转矩常数，有 2 πa
CT
9.55Ce
1.3 直流发电机
1.3.1 直流发电机的励磁方式
供给励磁绕组电流的方式称为励磁方式。分为他励和自励 两大类，自励方式又分并励、串励和复励三种方式。
当原动机驱动电机转子逆时针
旋转180后0 ，如右图。
导体ab在S极下，a点低电位， b点高电位；导体cd在N极下，c 点低电位，d点高电位；电刷A极 性仍为正，电刷B极性仍为负。
与电刷A接触的导体总是位于N 极下，与电刷B接触的导体总是位 于S极下,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。
产生反向电流：
Ia
IaB
U Ea Ra RB
U Ea Ra RB
反向的电枢电流产生反向的电磁转矩，从
而产生很强的制动作用——电压反接制动。
注意：当电动机转速降低至接近零时应立即断开电源
U
电动
S
制动
IaB
Tem
RB
Ea
M
n
TemB
If
( )直流电动机反接制动，当电动机转速降低至接近零时应 立即断开电源。
√
2.3 他励直流电动机的调速
电力拖动系统的调速可以采用机械调、电气调速或二者配合 调速。通过改变传动机构速比进行调速的方法称为机械调速；通 过改变电动机参数进行调速的方法称为电气调速。
改变电动机的参数就是人为地改变电动机的机械特性，使工 作点发生变化，转速发生变化。调速前后，电动机工作在不同的 机械特性上。
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极交替旋转多对。
二、直流电动机工作原理
在磁场作用下，N极性下导体
直流电动机是将电能转变 ab受力方向从右向左，S 极下导
成机械能的旋转机械。
体cd受力方向从左向右。该电磁
由电机的电路原理图可得机械特性的表达式：
n
U CeΦ
R CeCT Φ2
Tem
n0 βTem
n
n0
nnN'0
n0 称为理想空载转速。
实际空载转速 n0
U CeΦ
R CeCT Φ 2
T0
T0
Tem TN
抢答： 直流电动机的机械特性是( )之间的关系。
A、电源电压与转速 B、电枢电流与转速 C、励磁电流与电磁转矩D、电机转速与电磁转矩 答案： D
一、转动原理
1、电生磁：三相对称绕组通
往三相对称电流产生圆形旋转 磁场。
2、磁生电：旋转磁场切割
转子导体感应电动势和电流。
3、电磁力：转子载流（有功
分量电流）体在磁场作用下受 电磁力作用，形成电磁转矩， 驱动电动机旋转，将电能转化 为机械能。
• V2W1ຫໍສະໝຸດ •n1 ••
•n
U1
•
U2
W2 V1
33. 三相异步电动机是利用( )的原理工作的。 A、导体切割磁力线 B、电流的线圈产生的磁场 C、载流导体受力在磁场中运动 D、电磁感应和载流导体在磁场中受力
他励直流电动机的转速为
n U Ia (Ra Rs ) CeΦ
电气调速方法:1.调压调速;2.电枢串电阻调速;3.调磁调速。
2.5.1 评价调速的指标 一、调速范围: D nmax nmin
二、静差率（相对稳定性）
指负载变化时，转速变化的程度，转速变化小，稳定性好。
δ% n0 nN 100% ΔnN 100% δ%越小，相n对0 稳定性越好；nδ0%与机械特性硬度和n0有关。
第1章 直流电机
1.4.2 直流电动机的基本方程
规定各物理量的参考方向如图,电动机的基本方程如下：
U
Ea CeΦn U Ea Ia Ra 2 ΔU b Ea Ia Ra
Ia
Tem
T0
n M T2
Ea U
I f Ea
Uf
1.4.3 直流电动机的工作特性
他励（并励）直流电动机的工作特性 1、转速特性
2.2 他励直流电动机的制动
当电磁转矩的方向与转速方向相同时,电机运行于电动机状 态;当电磁转矩方向与转速方向相反时,电机运行于制动状态。
2.2.1 能耗制动 电动状态，如图所示。
将开关S投向制动电阻R上B 即实现制动.
由于惯性，电枢保持原来方向继续旋
转，电动势Ea方向不变。由 E产a 生的电枢电 Ia
D nmax
nmax
nmax
nmax δ
nmin
n0min ΔnN
ΔnN δ
ΔnN
ΔnN (1 δ)
D与δ%相互制约:δ越小,D越小,相对稳定性越好;在保证一定的
δ指标的前提下,要扩大D,须减少Δn,即提高机械特性的硬度。
三、调速的平滑性
在一定的调速范围内，调速的级数越多，调速越平滑。相 邻两级转速之比，为平滑系数
交流电机
控制电机
直流发电机 直流电动机 同步电机
异步电机
同步发电机 同步电动机 异步发电机 异步电动机
绪论
电机拖动系统是用电动机来拖动机械运行的系统。包括： 电动机、传动机构、生产机械、控制设备和电源五个部分。
它们之间的关系如下 电源
控制设备
电动机
传动机构
生产负载
本章主要讨论直流电机的基本结构和工作原理，讨论直流电 机的磁场分布、感应电动势、电磁转矩、电枢反应及影响、换向 及改善换向方法，从应用角度分析直流发电机的运行特性和直流 电动机的工作特性。
与直流发电机相同，实际的 直流电动机的电枢并非单一线圈， 磁极也并非一对。
1.2 直流电机的电枢电动势和电磁转矩
1.2.1 直流电机的电枢电动势
产生:电枢旋转时,主磁场在电枢绕组中感应的电动势简称为电
枢电动势。
大小:
Ea
pN Φn 60 a
CeΦn
其中Ce
pN 60a
为电机的结构常数
(电动势常数
三、气隙
异步电动机的气隙是均匀的。大小为机械条件所能允许达到 的最小值。
按转子结构分： 鼠笼型异步电动机
绕线型异步电动机
继续
继续
右图是一台三相鼠笼型异步电 动机的外形图。
下面是它主要部件的拆分图。
鼠笼型转子 铁心和绕组 结构示意图
三相绕线型 转子结构图
返回
4.1.2 三相异步电动机的基本工作原理
右图为直流发电机的物理模型， N、S为定子磁极，abcd是固定在 可旋转导磁圆柱体上的线圈，线圈 连同导磁圆柱体称为电机的转子或 电枢。线圈的首末端a、d连接到两 个相互绝缘并可随线圈一同旋转的 换向片上。转子线圈与外电路的连 接是通过放置在换向片上固定不动 的电刷进行的。
抢答:
一直导体放在磁场中，并与磁力线垂直，当导体 运动的方向与磁力线方向成( )夹角时导体中产 生的电动势最大。
n
Ea
Tem
从方程式可见，直流发电机满足 Ea U
二. 转矩平衡方程
If
Uf
Φ
发和电 机Tem机械轴摩上擦有及三铁个损转引矩起：的原空动载机转输矩入。给转的T矩0驱平动衡转方矩程T为、1 ：电磁转矩
T1 Tem T0
1.4 直流电动机
1.4.1 直流电机的可逆原理
一台电机既可作为发电机运行，又可作为电 动机运行，这就是直流电机的可逆原理。
1.1 直流电机的基本工作原理与结构 1.2 直流电机的电枢电动势和电磁转矩 1.3 直流发电机 1.4 直流电动机
1.1 直流电机的基本工作原理和结构
1.1.1 直流电机的主要结构
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。 定子 电刷装置：与换向片配合,完成直流与交流的互换
ni
ni 1
越接近1，平滑性越好，当 时，1 称为无级调速，即转速可
以连续调节。调速不连续时，级数有限，称为有级调速。
四、调速的经济性
主要指调速设备的投资、运行效率及维修费用等。
. 调速系统的调速范围和静差率这两个指标( )。
A、互不相关
B、相互制约
C、相互补充
D、相互平等
答案： B
第三章 三相异步电动机
2.1 他励直流电动机的机械特性 2.2 他励直流电动机的制动 2.3 他励直流电动机的调速
2.1 他励直流电动机的机械特性
2.1.1 机械特性的表达式
直流电动机的机械特性是指电动机在电枢电压、励磁电流、
电枢回路电阻为恒值的条件下，即电动机处于稳态运行时，电动
机的转速与电磁转矩之间的关系：n f(Tem )
Ea Ia
4、复励
并励和串励两种励磁方式的结合。电机有两个励磁绕组， 一个与电枢绕组串联，一个与电枢绕组并联。
U
I
If1
Ea
Ia If2
U
I
If1
Ea
I f 2 Ia
1.3.2 直流发电机的基本方程
U
如图规定各物理量的参考方向
一.电动势平衡方程
I a T1
T0
Ea U Ia Ra 2 ΔUb U Ia Ra