第7章 交流电动机
变压器和交流电动机练习题
第七章变压器和交流电动机练习题一、单项选择题1、降压变压器必须符合（）A I1>I2B K<1C I1<I2D N1<N22、为了安全,机床上的照明电灯用的电压是36V,这个电压是把220V的电压通过变压器降压后得到的,如果这台变压器给40W的电灯供电(不考虑变压器的损失),则一次、二次绕组的电流之比是（）A. 1 ：1B. 55 ：9C. 9 ：55D. 无法确定的3、三相异步电动机旋转磁场的旋转方向是由三相电源的（）决定。
A.相序B.相位C.频率D.幅值4．旋转磁场的转速与（）A 电源电压成正比 B频率和磁极对数成正比C.频率成反比，与磁极对数成正比 D频率成正比，与磁极对数成反比5、一次、二次绕组中有电联系的变压器是（）A.多绕组变压器B.三相变压器C.自耦变压器D.互感器6、变压器的一、二次绕组中不能改变的物理量是（）A.交流电压B.交流电流C.阻抗D.频率7、电动机铭牌上标的电压值和电流值是指电动机在额定运行时定子绕组的（）A.相电压和线电流B.线电压和线电流C.相电压和相电流D.线电压和相电流8、额定转速为1475r/min的三相异步电动机，其磁极数为（）A.2B.4C.6D.89、一个理想变压器的匝数比是4，当伏在电压U2=50V、负载电流I2=2A时，一次线圈的电压和电流分别为（）A.12.5V和0.5AB. 12.5V和8AC. 200V和0.5AD. 200V和8A10、Y160L-4型三相异步电动机，定子产生的旋转磁场的转速是（）A.750r/minB. 1000r/minC.1500 r/minD.3000 r/min11、三相异步电动机铭牌上标明功率是9KW，其效率是90%，则输入功率为（）A.8.1KWB.9KWC.10KWD.18KW12、欲将电动机定子绕组接成星形联接，下面六个接线柱的正确接法是13、变压器的工作原理是（）A.电流的磁效应B.电磁感应C.趋肤效应D.都不对14、变压器原绕组100匝，副绕组1200匝，原绕组接10V的蓄电池，则副绕组的输出电压为（）A.120VB.12VC.0.8VD.015、理想变压器的变压比是1:10，次级接100Ω的电阻，则变压器输入电阻为（）A.1000ΩB.100ΩC.10ΩD.1Ω16、三相异步电动机转子转速总是（）A.与旋转磁场转速相同B. 与旋转磁场转速无关C. 大于与旋转磁场转速D.低于与旋转磁场转速17、单相交流电动机定子绕组通入正弦交流电后产生的磁场为（）A.圆形旋转磁场B.恒定磁场C.椭圆形磁场D.脉动磁场18、大功率电动机采用降压起动的原因是（）A.全压起动电源功耗太大B.为降低起动电流C.为增大起动转矩D.为起动快19、以下不是电动机降压起动方法的是（）A.自耦变压器降压起动B.互耦变压器降压起动C.星形-三角形换接降压起动D.串电阻降压起动20、如图所示，变压器输入电压U一定，两个二次绕组匝数是N2和N3。
电工学郭木森答案
电工学郭木森答案【篇一：电工学(上册)教学及考核大纲】>一、课程的基本信息适应对象：本科，物理教育专业课程代码：16001513学时分配：46（理论）+14（实践）赋予学分：3.5先修课程：《物理学》、《高等数学》后续课程：《电子线路》二、课程性质与任务《电工学》是在《物理学》所阐述的电磁规律的基础上联系电工的工程实际，是理工科非电专业本科生必修的一门重要的技术基础课程。
通过本课程的学习使学生获得电工技术必要的基本理论、基本知识和基本技能，了解电工技术的应用及发展概况，为学习后续课程以及从事与本专业有关的工程技术等工作打下一定的基础。
三、教学目的与要求通过本课程的理论和实验教学，使学生掌握电路的基本规律、电路的分析和计算的基本方法、电路的实验和应用的基本技能；掌握电气设备中的常用的变压器和电动机的基本结构、工作原理与使用方法；掌握常用电工仪表使用方法；了解安全用电常识。
从而培养分析电工问题和解决问题的能力，为今后学习专业和从事专业的技术工作打下必要的基础。
学生经过学习，可以掌握基本的电工的知识，并会在实际工作中得到使用，实验的技能得到初步的锻炼，它与实践课程——《电工学实验》组成完整的教学与实践体系。
四、教学内容与安排第一章电路的基本概念与基本定律（3课时）1、电路的作用与组成部分2、电路模型3、电压和电流的参考方向4、欧姆定律5、电源有载工作、开路与短路6、基尔霍夫定律7、电路中电位的概念及计算说明和要求：1、了解电路模型及理想电路元件的意义。
2、理解电压、电流参考方向的意义。
3、理解基尔霍夫电压定律、电流定律，并能正确运用。
4、掌握电源的工作状态及电路中电位的概念及计算。
第二章电路的分析方法（7课时）1、电阻串并联联接的等效变换2、电阻的星形联结和三角形联结的等效变换*3、电源的两种模型及其等效变换 4、支路电流法 5、结点电压法 6、叠加原理7、戴维南定理和诺顿定理 8、受控电源电路的分析*9、非线性电阻电路的分析说明和要求：1、理解电阻电路和实际电源的等效变换方法。
电力拖动自动控制系统第7章 交流调压调速系统
7．1 交流调速系统概述
7.1.1 交流调速的发展概况
交流调速系统：由交流电动机拖动、电机转速为控制目标的电力拖动自动控制系统 直流电动机优点：调速性能好 直流电动机缺点：体积大、容量小、制造成本高、有机械换向装置，维护困难 交流电动机优点 ：结构简单可靠，维护少，无机械换向火花，制造成本低 20世纪70年代，研究开发高性能的交流调速系统，期望用它来节约能源。 同期，电力电子技术、大规模集成电路、各种控制理论、计算机控制技术的 飞速发展，为交流调速电力拖动的发展创造了有利条件。 20世纪80年代，原有的交直流调速拖动系统的分工格局被逐渐打破。 20世纪90年代，交流调速系统已经占到了调速系统的主导地位。 目前的许多交流调速系统在装置容量上、动静态性能上、可四象限运 行的要求上，以至在系统制造成本上都可以与直流调速系统相媲美。
只要改变转速给定信号就可 以使静特性平行地上下移动， 达到调速的目的。
该系统与直流 V－M系统有许多 本质上的不同之处
Ks
不但与 α 角的大小有关，还与负载的功率因数角有关。
n f ( U 1 ,T ) 是一个复杂的非线性函数，且 R2 X2 、
也不是一个定值，随电机转速变化而大幅度变化
当电机转子的转速与 定子电流的频率有严格 比例关系的电动机称同 步电动机，无严格比例 关系的电动机称异步电 动机。
无刷直流电动机及 开关磁阻电动机都满足 “定子电流的频率与转 速有严格比例关系”的 条件，所以也把它归入 同步电动机。
7.1.3 异步电动机的机械特性
1．固有机械特性
转矩的物理表达式
xK r1 I 1 U 1 x1 x2
r2
2 r1 ( x1 x ) 2 2
7第七章直流调速系统ppt课件
7.1 直流调速系统概述 7.2 单闭环直流调速系统 7.3 带电流截止负反馈的闭环调速系统 7.4 闭环调速系统设计实例 7.5 多环直流调速系统
精选2021版课件
1
7.1 直流调速系统概述
7．1．1．直流调速系统的基本概念
在自动控制系统中，电力拖动系统是最重要的应用系统之一，
而电动机又是电力拖动系统的核心部件，它是将电能转化为机械能
的一种有力工具。根据电动机供电方式的不同，它可分为直流电动
机和交流电动机。由于直流电动机具有良好的启、制动性能，而且
可以在较大范围内平滑的调速，因此，在轧钢设备、矿井升降设备、
挖掘钻探设备、金属切削设备、造纸设备、电梯等需要高性能可控
制电力拖动的场合得到了广泛的应用。但直流电动机本身有着一些
7.1 直流调速系统概述
转速下限受低速时运转不稳定性的限制。对于要求在一定范围 内无级平滑调速的系统来说，此调速方式较好。改变电枢电压调速 (简称调压调速)是直流调速系统的主要调速方式。
2．改变励磁电流调速方式
改变电动机励磁回路的励磁电压大小，可改变励磁电流大小， 从而改变励磁磁通大小而实现调速，此种调速方式称为改变励磁电 流调速方式。其机械特性如图7－2所示。
这种调速方案属于恒功率调速。调磁调速的调速范围不大，一
般只是配合调压调速方式，在电动机额定转速之上作小范围的升速。
将调压调速和调磁调速复合起来则构成调压调磁复合调速系统，
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7.1 直流调速系统概述
可得到更大的调速范围，额定转速以下采用调压调速，额定转 速以上采用调磁调速。 3．电枢回路串电阻调速方式 在电动机电枢回路串接附加电阻，改变串接电阻的阻值，也可 调节转速，此种调速方式称为电枢回路串电阻调速方式。 这种调速方式只能进行有级调速，且串接电阻有较大能量损耗， 电动机的机械特性较软，转速受负载影响大，轻载和重载时转速不 同。另外，该调速方式中的调速电阻损耗大，经济性差，一般只应 用于少数性能要求不高的小功率场合。其机械特性如图7－3所示。
数控技术 第七章 数控机床的进给伺服系统
三 步进电动机的基本控制方法
（2） 双电压功率放大电路 优点：功耗低，改善了脉冲 优点：功耗低， 前沿。 前沿。 缺点：高低压衔接处电流波 缺点： 形呈凹形， 形呈凹形，使步进电机 输出转矩降低， 输出转矩降低，适用于 大功率和高频工作的步 进电机。 进电机。
三 步进电动机的基本控制方法
（3） 斩波恒流功放电路 优点： 优点：1）R3较小（小 R3较小（ 较小 于兆欧） 于兆欧）使整个 系统功耗下降， 系统功耗下降， 效率提高。 效率提高。 2）主回路不串 电阻， 电阻，电流上升 快，即反应快。 即反应快。 3）由于取样绕 组的反馈作用， 组的反馈作用， 绕组电流可以恒定在确定的数值上， 绕组电流可以恒定在确定的数值上，从而保证在很大频率范 围内，步进电机能输出恒定的转矩。 围内，步进电机能输出恒定的转矩。
二 数控机床对伺服系统的基本要求
1 高精度 一般要求定位精度为0.01~0.001mm； ； 一般要求定位精度为 高档设备的定位精度要求达到0.1um以上。 以上。 高档设备的定位精度要求达到 以上 2 快速响应 3 调速范围宽 调速范围指的是 max/nmin 。 调速范围宽:调速范围指的是 调速范围指的是:n 进给伺服系统:一般要求 进给伺服系统 一般要求0~30m/min，有的已达到 一般要求 ，有的已达到240m/min 主轴伺服系统:要求 主轴伺服系统 要求1:100~1:1000恒转矩调速 要求 恒转矩调速 1:10以上的恒功率调速 以上的恒功率调速
一 直流伺服电动机调速原理
7-30 直流电动机的机械特性
二 直流电动机的PWM调速原理 直流电动机的 调速原理
7-24 脉宽调制示意图 脉宽调制示意图
Ud =
τ
T
U = δ T U δ T 称为导通率
电工学电工技术第7章
鼠笼式：结构简单、价格低廉、工作可靠； 不能人为改变电动机的机械特性。 绕线式： 结构复杂、价格较贵、维护工作量 大；转子外加电阻可人为改变电动机的机械 特性。
7.2 三相异步电动机的工作原理
磁铁
n0
f
N
e
S
n
i
闭合 线圈
磁极旋转
导线切割磁力线产生感应电动势 （右手定则） 切割速度
e B l v
定子作用：是产生旋转磁场。
转子作用：是在旋转磁场作用下，
产生感应电动势或电流。
2.旋转磁场的旋转方向 取决于三相电流的相序
任意调换两根电源进线
iA
Im
A
i i i i C A B
t
A A
o
B
iB C
iC
Z X Y
A A
Z Y B C
S
Z
S
结论： 任意调换两根 电源进线，则旋转磁 场反转。
Y
N
C
B
N
n0
A
Y C X
n0
Z
Y B
A Z
C
X
B
t 120
合成磁场旋转120°
t 180
合成磁场旋转180°
分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋 转的磁场, 即：一个电流周期，旋转磁场在空间 转过360°
可见，当定子绕组中通入三相电流后， 它们共同产生的合成磁场是随着电流的交变 而在空间不断地旋转着，这就是旋转磁场。
铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。 (1) 鼠笼式转子 铁芯槽内放铜条，端 部用短路环形成一体。 或铸铝形成转子绕组。 (2) 绕线式转子 同定子绕组一样，也分为三相。 鼠笼转子
转子: 在旋转磁场作用下，产生感应电动势和感 应电流。
第7章电力拖动自动控制系统运动控制系统第5版ppt课件
直接转矩控制系统利用转矩偏差和 定子磁链幅值偏差的符号，根据当 前定子磁链矢量所在的位置，直接 选取合适的定子电压矢量，实施电 磁转矩和定子磁链的控制。
内容提要
异步电动机动态数学模型的性质 异步电动机三相数学模型 坐标变换 异步电动机在正交坐标系上的动态数学
7.3.1 坐标变换的基本思路
当观察者也站到铁心上和绕组一起旋转 时，在他看来，d和q是两个通入直流而 相互垂直的静止绕组。
如果控制磁通的空间位置在d轴上，就和 直流电动机物理模型没有本质上的区别 了。
绕组d相当于励磁绕组，q相当于伪静止 的电枢绕组。
7.3.1 坐标变换的基本思路
图7-4 静止两相正交坐标系和旋转正交坐标系 的物理模型
7.3.1 坐标变换的基本思路
图7-3 三相坐标系和两相坐标系物理模型
7.3.1 坐标变换的基本思路
两相绕组，通以两相平衡交流电流，也 能产生旋转磁动势。
当三相绕组和两相绕组产生的旋转磁动 势大小和转速都相等时，即认为两相绕 组与三相绕组等效，这就是3/2变换。
7.3.1 坐标变换的基本思路
虽然电枢本身是旋转的，但由于换向器和电 刷的作用，闭合的电枢绕组分成两条支路。 电刷两侧每条支路中导线的电流方向总是相 同的。
7.3.1 坐标变换的基本思路
当电刷位于磁极的中性线上时，电枢磁动势 的轴线始终被电刷限定在q轴位置上，其效 果好象一个在q轴上静止的绕组一样。
但它实际上是旋转的，会切割d轴的磁通而 产生旋转电动势，这又和真正静止的绕组不 同。
7.3.2 三相-两相变换 （3/2变换）
三相绕组A、B、C和两相绕组之间的 变换，称作三相坐标系和两相正交坐 标系间的变换，简称3/2变换。
电机控制技术-课件
1.2 电力传动系统运动方程
1.2.1 运动方程 一. 单轴电力拖动系统的运动方程
研究运动方程,以电动机的轴为研究对象，电动机 运行时的轴受力如图示。
电力拖动系统正方向的规定：先规定转速n的正方 向，然后规定电磁转矩的正方向与n的正方向相同， 规定负载转矩的正方向与n的正方向相反。
生产机械转矩分为：摩擦阻力产生的和重力 作用产生的。
（3）恒功率负载：负载转矩与转速成反比。 （4）粘滞摩擦负载：负载转矩与转速成正比。
1.4 电力传动系统的机械特性
第 电动机机械特性：电动机的转速与转矩的关系。
一 电动机四象限运行状态：正向电动状态、反向电
章 动状态，正向制动状态、反向制动状态。
电动机固有机械特性： 电动机人为机械特性：
第II象限 第I象限 正向制动 正向电动
变压器
变电站
楼宇
照明 B
高压输电线
制冷 小型发电机 变压器
M
电力系统简单结构图
H/C 加 热
工厂
1.1 电力传动系统的发展
第 电力传动系统：以电动机为动力源，驱动各种设 一 备及电器的系统，以 完成一定的生产任务。 章 目前，电能的三分之二用于电力传动系统。
电力传动系统的基本结构：
概
述
电源
指令 控制设备
电动机 传动机构 生产机械
1.1 电力传动系统的发展
第 电力传动系统分类： 一 （1）按控制类型：调速系统、位置随动系统。调 章 速系统又分为直流调速和交流调速。
（2）按电动机类型：直流传动系统、交流传动 系统。
概 （3）按机组形式：单台传动系统、多机传动系 述 统。
（4）按运动方式：单向运转不可逆、双向运转 可逆传动系统 （5）按用途形式：主传动系统、辅助传动系统
机电传动控制模拟题
机电传动控制模拟题第一章绪论部分一单项选择题：1.机电传动的目的是将电能转换为【A】A.机械能B. 动能C. 势能D. 液压能二多项选择题：1 机电传动的发展大体上经历哪几个阶段？【A B C】A. 成组拖动B. 单电动机拖动C. 多电动机拖动D. 单组多动E. 复合拖动三判断改错题：1 机电传动的目的是将机械能转换为电能。
【×】更正：机电传动的目的是将电能转换为机械能。
第二章机电传动系统的动力学基础一单项选择题：1 多轴拖动系统中飞轮转矩可根据以下哪种原则折算到电动机轴上？【B 】A. 机械能守恒B. 动能守恒C. 功率守恒D. 动量守恒2 恒转矩型机械特性的特点是负载转矩为【A】A. 常数B. 在一定范围内变化C. 随转速增加而正比增加D. 实数3 电流电动机的电磁转矩、负载转矩和空载损耗转矩之间的关系是【B 】A. B. C. D.4 多轴拖动系统中各静态负载转矩可根据静态时以下哪种原则折算到电机轴上？【C 】A. 机械能守恒B. 动能守恒C. 功率守恒D. 动量守恒5 根据转矩正方向的约定，恒转矩型机械特性中，反抗转矩与转速n的符号关系是【A】A. 恒相同B. 恒相反C. 取决于电机工作状态D. 跟机械特性有关6 单轴机电传动系统为减速运动时，电机转矩与负载转矩之间的关系是【C】A. B. C. D.7 恒转矩型机械特性中，反抗转矩的方向与运动方向的关系是【B 】A. 恒相同B. 恒相反C. 取决于电机工作状态D. 跟机械特性有关8 恒功率型机械特性的负载转矩与转速n之间的关系是【B】A. 成正比B. 成反比C. 无关D. 抛物线函数关系9 单轴机电传动系统处于静态或稳态时，电机转矩与负载转矩之间的关系是【A】A. B. C. D.10 多轴拖动系统中各转动部分的转动惯量可根据以下哪种原则折算到电动机轴上？【B】A. 机械能守恒B. 动能守恒C. 功率守恒D. 动量守恒11 随转速n的增加，直线型机械特性的负载转矩将【D 】A. 成抛物线变化B. 成正比减小C. 不变D. 成正比增加二多项选择题：1 根据负载转矩与运动方向的关系，可以将恒转矩型的负载转矩分为【A B】A. 反抗转矩B. 位能转矩C. 动能转矩D. 拖动转矩E. 制动转矩2 根据机械特性硬度值的不同，可将电动机机械特性分为【A B C】A. 绝对硬特性B. 硬特性C. 软特性D. 绝对软特性E. 综合特性三判断改错题：错误的在括号内画×得2分，将错误更正为正确的得2分；正确的在括号内画√得4分；1 若单轴传动系统的转动惯量与转速n符号相反，则表示为制动转矩。
第七章 矢量控制与直接转矩控制.
电压矢量优化开关表
、、Sn
1 2 3 4 5 6
=0 =-1 U6（110） U5(101) U4(100) U3(011) U2(010) U1(001) = 0 U7（111） U7(111) =+1 U5（101） U3(011) =1 =-1 U2（010） U4(100) = 0 U0（000） U0(000) =+1 U1（001） U2(010)
s
*
Udc
-
(n)
s
Te
Es β
优 电 化 压 开 矢 关 量 表
PW M 控 制
逆变器 a b c
转矩观测 Te Ψ×i is α is β Rs Rs + +
+ Te * 2
ia 3 ib ua ub 3 uc M 3～ - r
*
us α us β 2
速度调节器 +
α U4(100) 旋转方向 ψs is β θ 0 ψr (010)U6 U1(011) U2(001) (110)U5 U3(101)
τ 1
0
1
φ 1
eT
e
eT
0
e
Te
*
+ Te
s
*
+ s
电压的2/3变换
电流的3/2变换
电磁转矩的计算
定子磁链的计算
磁链跟踪控制波形
转矩跟踪控制波形
DTC变频调速系统仿真波形
7.2 交流电机的矢量控制技术
• 交流电机的矢量控制技术是一门可使交流电动 机获得和直流电动机一样的高性能的调速指标。 • 矢量变换控制是70年代西德Blaschke等人首先 提出来的。 • 矢量控制的基本思想是把交流电动机模拟成直 流电动机，能象直流电动机一样进行控制。
城市轨道交通概论习题参考答案
城市轨道交通概论习题参考答案第一篇绪论(一、二章：1—46页)关键词：早期交通交通革命〔开展〕类型及形式1：举例说明交通对于人类文明前进的作用。
自由发挥，参考P32：为什么船的出现早于车？P3 ：第一节第一段3：为什么要用轨道来运送重物？P5 ：第二段+ 轨道运输的优势4：第一次人类交通革命的内容是什么？P6-7 ：蒸汽机在交通领域中的应用5：第二次人类交通革命的内容是什么？P11-12 ：内燃机、电动机的应用6：轨道交通的螺旋始开展说明了什么？P12-147：试述我国的城市轨道交通开展现状。
P16-178：轨道交通的主要形式有哪几种?“缆车、市郊铁路、地铁、轻轨、独轨、有轨电车、自动导轨、磁浮列车〞9:地铁、轻轨、有轨电车最主要的区别？P2510：城市缆车有哪几种？各有什么特征？P26-2711：独轨交通系统有哪些特点？P3112：城市快速运输系统包括哪些内容？各有什么特点？P34-3513：城际高速铁路能否成为城市轨道交通的一局部？为什么？能; P46 最后一段14：我国铁路第六次大提速有什么重大意义？P4615：你乘坐过什么样的交通工具？哪些是属于轨道交通？谈谈乘坐这些交通工具及其环境的体会。
自由发挥〔参考第8题、第17题〕16：城市轨道交通的主要形式及其特点是什么？①“缆车、市郊铁路、地铁、轻轨、独轨、有轨电车、自动导轨、磁浮列车〞②“采用列车编组化运行，运量大；良好的线路条件及控制体系，速度快；电力牵引，污染少、环保好；可采用地下和高架敷设方式，占地面积小；全隔离的路权方式，平安和可靠性强；良好的环控体系和候车环境，乘车舒适性佳。
建没投资大、路网构造不易调整、运营本钱高、技术条件要求高等缺点。
〞17：及其他交通方式相比，轨道交通具有什么优缺点？人们在长期使用中发现轨道交通有不可替代的优越性。
优点：环保，平安可靠，高速，可及飞机相比，运输量高，能源消耗少〔p13〕能耗方面：旅客运输——货物运输——能源方面：轨道交通车辆采用煤、核能产生的二次能源—电力，而非一定使用石油制品。
第2篇-电机作业（第6、7章）
第2篇-电机作业（第6、7章）个第2篇交流电机的共同理论问题第6章6.1 时间和空间电⾓度是怎样定义的？机械⾓度与电⾓度有什么关系？答空间电⾓度是指⼀对主磁极所占的空间距离，称为360°的空间电⾓度。
时间电⾓度是指感应电动势交变⼀次所需要的时间为360°的时间电⾓度。
机械⾓度和电⾓度之间的关系为：电⾓度=极对数×机械⾓度。
6.2 整数槽双层绕组和单层绕组的最⼤并联⽀路数与极对数有何关？答采⽤60°相带法，在单层绕组中，每对极下，必须⽤两个相带下的槽导体组成⼀个线圈组（如⽤A 相带和X 相带的槽导体组成A 相线圈组），也就是每对极只有⼀个极相组，所以最⼤并联⽀路数等于极对数，p a =，⽽在双层绕组中，每个槽中上下层分开，⼀个相带下的线圈可组成⼀个极相组，每对极有⼆个极相组，所以最⼤并联⽀路数可等于极对数的⼆倍，即p a 2=。
6.3为什么单层绕组采⽤短距线圈不能削弱电动势和磁动势中的⾼次谐波？答单层绕组采⽤60°相带，在每对极下，必须⽤两个相带下的槽导体组成⼀个极相组，所以对于单层绕组来说，⼀般它只能组成整距绕组，即使采⽤短距连接，各线圈的电动势和磁动势并未改变，所以不能削弱谐波。
6.4 何谓相带？在三相电机中为什么常⽤60°相带绕组，⽽不⽤120°相带绕组？答相带通常指⼀个线圈组在基波磁场中所跨的电⾓度。
常采⽤60°相带绕组是因为：（1）分布系数较⼤；（2）有正负相带⽽不含偶数次谐波磁动势。
6.5 试说明谐波电动势产⽣的原因及其削弱⽅法。
答⼀般在同步电机中，磁极磁场不可能为正弦波，由于电机磁极磁场⾮正弦分布所引起的发电机定⼦绕组电动势就会出现⾼次谐波。
为了尽量减少谐波电动势的产⽣，我们常常采取⼀些⽅法来尽量削弱电动势中的⾼次谐波，使电动势波形接近于正弦。
⼀般常⽤的⽅法有：（1）使⽓隙磁场沿电枢表⾯的分布尽量接近正弦波形。
7 第七章-同步电机的基本知识和结构
同步电机的基本结构
18
2. 工作原理
(4) “同步”的概念 同步电机无论作为发电机还是电动机运行，当极数一 定时，它的转速 转速 n 和频率 f 之间保持严格不变的关系，用 之间保持严格不变的关系 电机专业术语说，叫做“同步”，所以这种电机叫同步电 机 。
2. 隐极式转子
隐极式转子上没有凸出的磁极 沿着转子本体圆周表面上，开有 许多槽，这些槽中嵌放着励磁绕 组。在转子表面约1/3部分没有开 槽，构成大齿，是磁极的中心区。 励磁绕组通入励磁电流后，沿转 子圆周也会出现 N 极和 S 极。 在大容量高转速汽轮发电机中， 转子圆周线速度极高，最大可达 170米/秒。为了减小转子本体及 转子上的各部件所承受的巨大离 心力，大型汽轮发电机都做成细 长的隐极式圆柱体转子。 18
度和形状对电机内部磁场的分布和同步电机的性 能有重大影响。
汽轮发电机结构
8
Electrical Machinery
11
Electrical Machinery
§7-2
同步电机的基本工作原理
pn ( Hz ) 60
9
§7-2
同步电机的基本工作原理
pn ( Hz ) 60
12
2. 工作原理
（1） P、n、f 三者关系 f
2. 同步电机的运行方式
(3)．作为同步调相机（同步补偿机）运行——向电网发送无功功率
同步调相机 (synchronous condenser) 基本上不进行有功功率的转换，它 专门用来调节电网的无功功率，以改善电网的功率因数。
发电机 电动机 同步调相机
同一台同步电机的三种不同的运 行方式，理论上是可以运行于不同的 运行方式下，但三种运行方式各有自 己的特点，没有特殊情况，不互换使 用。
电机学第7章
(7-2)
• 7.4 三相单层绕组 • 7.4.1 链式绕组 • 7.4.2 交叉式绕组 • 7.4.3 同心式绕组
图7.6 q=2时A相的槽电动势相量
图7.7 单层整距线圈A相绕组展开图
图7.8 单层链式A相绕组展开图
图7.9 Z=36,2p=4的槽电动势星形图
p=2，则在360°空间角度上磁极电角度有：2× 360°=720° 。
如果电机有p对主磁极，则对应的电角度为：
5、每极每相槽数q 三相交流电机的定子绕组是三相对称绕组，每相匝数相 等，在空间互差120°电角度。 由于一对磁极对应的电角度是360°，故一对磁极下按
以
上顺序各槽位置互差60°电角度。而实际电机定子槽数为z， 在每一极距下的槽均匀地被三相绕组所占有，那么每极每相
2、工作原理
• ◆主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性 相间的励磁磁场，即建立起主磁场。 ◆ 载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感 应电势或者感应电流的载体。 ◆ 切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能） ，极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相 绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。 ◆ 交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切 割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化 的三相对称交变电势。通过引出线，即可提供交流电源。
对三相交流电机，要求三相绕组能感应出波形接近正弦、 有一定数值的三相对称电动势；
当三相绕组中流过三相对称的电流时，能产生接近圆形的 旋转磁动势。
绕组的相关概念： 1、线圈 • 绕组通常由外敷绝缘的铜线或铝线(例 如漆包电磁线)绕制成一定形状的线圈组
07第7章_三相异步电动机的基本工作原理和结构[1]
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二、转差率
定义： s n1 n 即同步转速与转子转速之差（称为转差）与同步转速之比。 n1
转差率s是异步电机的一个基本物理量，它能反映异步电机的各种运行状况。
起动瞬间：n = 0， s = 1
空载运行：n≈n1，s≈0 即空载运行时，可以近似认为转子转速等于同步转速。
额定运行: n 略低于n1 ，s = 0.01～0.06
二、单层交叉式绕组
单层交叉式绕组由线圈数和节距不相同的两种线圈组构成，同一组线圈的 形状、几何尺寸和节距均相同，各线圈组的端部互相交叉。
交叉式绕组由两大一 小线圈交叉布置。线圈端部 连线较短，有利于节省材料， 并且省铜。广泛用于q>1的 且为奇数的小型三相异步电 动机。
三、单层同心式绕组 同心式绕组由几个几何尺寸和节距不等的线圈连成同心形状的线圈组构成。
因此任意对调三相异步电动机的两根电源线，便可使电动机反转。 (2) 异步电动机的转速恒小于同步转速
n < n1时，转子与定子磁场间有相对运动，转子才会受到电磁转矩作用。 n = n1时，转子与定子磁场间无相对运动，转子不感应电流不产生转矩。 由于电动机转速n与旋转磁场转速n1不同步，故称为异步电动机。 因为电动机转子电流是通过电磁感应作用产生的，所以又称为感应电动机。
n<0, s >1，电磁转矩为制动转矩，吸收电能和机械能，全部转变成电机损耗。
异步电机主要是工作在电动机运行状态，作为各种生产机械的动力设备。
电动机的标识
三相电动机的铭牌
型号 Y160 – 4 电压 380V 转速 1460r/min 防护等级 IP144 功率因数 0.88
电机厂编号 × × × ×
2. 定子绕组
是电机的电路部分。 定子绕组为按一定规律连接而成的三 相对称绕组，嵌放在定子铁心槽内。
电工学第七版
33
34
7.3 三相异步电动机的电路分析
电动机与变压器对比
1、相似
电动机的定子 变压器的原边
电动机的转子 变压器的副边
磁通通过定子和转子铁心闭合
i1
i2
2、区别
变压器是静止的， 电动机的转子转动。
U1
4.44 f1N1
37
二、转子电路
1、转子频率 f2 旋转磁场与转子间的相对转速为（n0-n）
f2
p(n0 n) 60
n0 n pn0 n0 60
Sf1
n=0时：S=1，f2=f1 → MAX
2、转子电动势E2 E2=4.44 k2 f2N2
k2 —— 转子绕组的绕组系数。
n=0时：S=1
T= f (S) — 固有转矩特性 n= f (T) —机械特性
43
二、机械特性
n
1、电动机等速运行的条件： nn0
T = TC
电磁转矩 = 阻力转矩
TC=T2+ T0 T2
T T2
TT20：：电电动动机机轴的上空的载机损械耗负转载矩转（矩主要是机械损耗转矩
忽略T0 ， TC T2
电动机等速运行的条件： T = T2
每相绕组有三个线圈串联，每相绕组的首端 在空间上相差40（120/p）的空间角。
4、旋转磁场的转速
p=1 电流在时间上变化一周 磁场在空间上变化一周
旋转磁场的转速 f =电流的频率 f（r/s）
旋转磁场的转速：n0=60f（r/min）
p=2
电流在时间上变化一周 磁场在空间上变化半周
第7章三相永磁同步伺服电动机的控制ppt课件
经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
第7章
第二节 三相永磁同步伺服电动机的
控制策略
经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
以保持相电流幅值的不变。
在上面介绍的两种控制方式中，id=0的控制方式是最
常用的方式，下面主要介绍这种控制方式。
经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
第二节
第二节
三相永磁同步伺服电动机的控制策略
2．用软件实现空间电压矢量脉冲宽度调制（SVPWM） 用软件实现空间电压矢量脉宽调制的方法也是一种通
常使用的方法，这种方法的优越性在于其控制精度比 较高。 首先确定要求输出的电压空间矢量的幅值和方向角， 才能进行SVPWM运算。在三相永磁交流伺服电动机控 制系统中，可以通过闭环的实时计算来获得电压空间
经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
第二节
三相永磁同步伺服电动机的控制策略
1.控制id=0以实现最大转矩输出：
目前大多数的交流伺服电动机用于进给驱动，电动机 工作于其额定转速以下，属于恒转矩调速方式。在 这类应用场合，追求的是在一定的定子电流幅值下能 够输出最大的转矩，因此最佳的控制方式是使定子电
例1111三相异步电动机3p3p...
三相异步机的结构
Hz
P231 (P214) 练习与思考题
7.4.1三相异步电动机在一定的负载下运行时，如电源电
压降低，电动机的转矩，电流及转速有无变化？
7.4.2三相异步电动机在正常运行时，如果转子被卡住而不
动，试问这时电机的电流有何改变？对电机有何影响？
7.4.3 为什么三相异步电动机不在最大T max下运行？
7.4.4 某三相异步电动机的额定转速为1460r/min，当负载
为半载时电机的转速约为多少？
7.4.5三相鼠笼式异步电动机在额定状态附近运行时，当（1）负载增加；（2）电压升高；
（3）频率增高时，试分析说明其转速和电流作何变化？
一. Y－∆起动。
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三相电动机 单相电动机
他励、并励电动机 串励、复励电动机
笼型异步交流电动机授课内容： 基本结构、工作原理、 机械特性、控制方法
7.1 三相异步电动机的构造
1.定子
铁心：由内周有槽 的硅钢片叠成。
三相绕组
U1 --- U2
V1 --- V2 W1--- W2
机座：铸钢或铸铁
2.转子
笼型 绕线型
铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。
p2
180
1500 (转/分）
p3
120
1000 (转/分）
p4
90
750 (转/分）
可见: 旋转磁场转速n0与频率f1和极对数p有关。
7. 2. 2 电动机的转动原理 1. 转动原理 定子三相绕组通入三相交流电
v U1 n0
V2
N FW2
旋转磁场
n0
60 f1 p(转/分） 来自1F方向:顺时针
V1
(1)笼型转子
笼型转子
铁芯槽内放铜条，端 部用短路环形成一体, 或铸铝形成转子绕组。
(2) 绕线型转子 同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。
转子: 在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。
笼型电动机与绕线型电动机的的比较： 笼型：
结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电 动机的机械特性。
V1 W2 U1
U2
W1
V2
i1
U1
U2 U'1
i3
W1
W'2 W'1
W2
U'2 V'2
V'1
V2
V1
i3
Im i i1 i2 i3
O
t
V2 U1 •
W1
N W2
•
U2
S
V1
•
V1
S
U2
W2 • N W1
U1 V2
极对数 p 2
旋转磁场的磁极对数 与三相绕组的排列有关
4.旋转磁场的转速
旋转磁场的转速取决于磁场的极对数
W1
U2 S
•
V1
•
W2
N
U1
U1
n N W2•
0
V1 •
S U2
W1
V2
Im i i1
0
t 0
i2 i3
t 60
t
n0
60 f1 2
1500
(转/分）
旋转磁场转速n0与极对数 p 的关系
n0
60 f1 p
(转/分)
极对数
p 1
每个电流周期 磁场转过的空间角度
360
同步转速
( f1 50Hz) 3000 (转/分）
第7章 交流电动机
7.1 三相异步电动机的构造 7.2 三相异步电动机的转动原理 7.3 三相异步电动机的电路分析 7.4 三相异步电动机转矩与机械特性 7.5 三相异步电动机的起动 7.6 三相异步电动机的调速 7.7 三相异步电动机的制动 7.8 三相异步电动机铭牌数据 7.9 三相异步电动机的选择 7.10 同步电动机(略) 7.11 单相异步电动机
p=1时
n0 60 f1 (转/分） Im
i i1
工频： f1 50 Hz
O
n0 3000 (转/分）
V2
U1
N
V2
U1
S
W1
W2
S
U2
V1
W1
W2
N U2
V1
i2 i3
t
V2
U1 N
W1
W2
S
U2
V1
p=2时
V2 U1 •
W1
N W2
•
U2
S
V1
•
V1
S
U2
W2 • N W1
U1 V2
30 V2
IImm i i1 i2 i3
i1
U1
0o
t
i2 V1
i3
V2 U2
W2 W1
结论： 任意调换两根 电源进线，则旋转 磁场反转。
W2
AU1
S
V2 V1
N
U2
W1
t 0
W2
S
V1
AU1
V2
N
U2
W1
t 60
3.旋转磁场的极对数P
i1
U1
i Im
i1
i2
i3
o
W2 U2
t
i3 W1
i2
V2 V1
S
U2
切割转子导体
Blv
右手定则
感应电动势 E20
感应电流 I2 旋转磁场
电磁转矩T
Bli
左手定则
电磁力F n
7. 2. 3 转差率
由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场 旋转的方向一致，但转子转速 n 不可能达到与旋转磁场的转速 相等，即
如果:
n n0 n n0
异步电动机
转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切
第7章 交流电动机
本章要求：
1. 了解三相交流异步电动机的基本构造和转动 原理。
2. 理解三相交流异步电动机的机械特性，掌握 起动和反转的基本方法, 了解调速和制动的 方法。
3. 理解三相交流异步电动机铭牌数据的意义。
第7章 交流电动机
电动机的分类： 交流电动机
电动机 直流电动机
同步电动机 异步电动机
Im i i1 i2 i3
o
t
Im i i1 i2 i3
o
( )电流入 V2
t W1
n U1 0
W2
规定 i : “+”
i : “–” 出。
V1 U2
首端流入，尾端流出。 尾端流入，首端流
(•)电流出
三相电流合成磁
i Im
i1
i2
i3
场 的分布情况 动画
o
t
n0
U1
V2 N
W2
W1
S U2
V1
t 0
合成磁场方向向下
600
V2
W1 S
U2
60
U1
N W2
V1
t 60
合成磁场旋转60°
V2
U1
W1 S
NW2
U2
V1
t 90
合成磁场旋转90°
分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场 即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°
2.旋转磁场的旋转方向
取决于三相电流的相序
任意调换两根电源进线 (电路如图)
割转子导条
无转子电动势和转子电流 无转矩 因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。
旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与 旋转磁场的同步转速之比称为转差率。
转差率s
s
n0 n0
n
100%
转子转速亦可由转差率求得
n (1 s)n0
异步电动机运行中: s (1 ~ 9)%
例1：一台三相异步电动机，其额定转速
U1
V2 N
当三相定子绕组按 图示排列时，产生一对磁极 的旋转磁场，即：
W2
W1
S U2
V1
p 1
t 0
若定子每相绕组由两个线圈串联 ，绕组的始端 之间互差60°，将形成两对磁极的旋转磁场。
i1
U1
U2 U'1
i3
W1
W'2 W'1
W2
U'2 V'2
V'1
V2
V1
i2
V2 W1
U2
U1 W2
V1
n=975 r/min，电源频率 f1=50 Hz。试求电动机的极对数和 额定负载下的转差率。
解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转
速的关系可知：n0=1000 r/min , 即
p=3
额定转差率为
s n0 n 100% 1000 975 100% 2.5%
绕线型： 结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子
外加电阻可人为改变电动机的机械特性。
7.2 三相异步电动机的转动原理
7. 2. 1 旋转磁场
1.旋转磁场的产生 定子三相绕组通入三
相交流电(星形联接)
i1
U1
W2 U2
i3 W1
i2
V2 V1
i1 Im sint
i2 Im sint 120 i3 Im sint 120