电机的工作原理及特性
电机的工作原理及特性
电机的工作原理及特性电机是一种把电能转化为机械能的机器。
电机的工作原理是利用电磁感应的原理使电流进入绕组中，产生磁场，然后通过引力和磁场力的相互作用，使电机转动来实现机械动力输出。
相对来说，电机是一种电动机，无论是直流电机还是交流电机都是工作原理的一部份。
电机的特性与工作原理紧密相关。
在正常工作条件下，电机的特性应满足机电一体、精确度高、效率高、寿命长、可靠性好、能耗低等要求。
下面将从电机的工作原理和相关的技术要素来详细讲述电机的这些特点。
一、电机的工作原理电机是由电源、电枢和磁场部分组成的。
其中，电源指供电设备，电枢指转动部分，磁场部分指产生磁力的装置。
当电源加上电枢，并使电流流过电枢，由于电枢周围磁场的作用力，电枢会产生旋转，这就是电机的基本工作原理。
二、电机的特性机电一体：电机的机械工作量是由磁力和电力在内部产生的机电相互作用来实现的。
机电一体表现在电机内部，就是电机的各个部分都具有机械和电气性质。
电机的结构因素直接影响其工作效率，因此，电机技术应该是从机电一体原则出发。
高精度：电机的精度决定了其稳定性和可靠性。
在现代工业生产中，要求电机的精度达到零误差、高效率和长寿命。
高效率：电机的效率取决于电机本身的设计和所选配的其他压力，如负载等。
一般来说，电机效率高低与电机功率、电枢电流和磁场之间的效率有关系。
其效率的提高需要采用高效节能电机，降低功率损耗和电力消耗等方案。
长寿命：电机的寿命指电机的使用时间，由于电机内部有较高的温度和电磁场，电机的寿命与其自身结构、使用环境、自己的运转指数、维护保养等有关，其延长寿命需要采取一定的预防措施手段。
可靠性好：电机的可靠性决定了其能否稳定运转和高效工作。
因此，在电机的设定和生产过程中，应注意提高电机的可靠性和稳定性，降低损坏率，尽可能减少生产停留等不必要的损坏。
能耗低：电机的能耗主要在于磁力和电力的耗费，其磁力耗费是由磁铁和铁芯等材料的磁性造成的，而电力耗费是由电源供电转化为电流造成的。
电机的工作原理及特性通用课件
开关磁阻电机具有结构简单、可靠性高、调速性能好等优点，广泛应用于电动车、空调、 洗衣机等领域。
电机控制的数字化技术
01
电机控制的数字化技术概述
数字化技术是指利用数字信号对电机进行控制，实现电机的精确控制和
高效运行。
02 03
工作原理
数字化控制器通过采集电机的运行状态和输入信号，经过处理后输出控 制信号，驱动电机运行。数字化控制器具有高速运算能力和高可靠性， 可以实现电机的精确控制和高效运行。
要点三
技术特点
节能技术可以提高电机的运行效率和 能效比，降低能耗和排放，对于实现 节能减排和可持续发展具有重要意义 。
感谢观看
THANKS
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
详细描述
电机（英文为Motor）是一种将电能转换为机械能的装置， 通过磁场和电流的作用产生旋转或直线运动。根据工作原理 和应用场景的不同，电机可以分为直流电机、交流电机、步 进电机、伺服电机等。
电机在工业中的应用
总结词
电机是工业自动化和智能制造的核心部件之一，广泛应用于各种设备和生产线中，如机床、包装机械、纺织机械 等。
详细描述
在工业自动化和智能制造领域，电机作为驱动源，是实现设备和生产线自动化、智能化的关键部件之一。各种设 备和生产线中，如机床、包装机械、纺织机械等，都需要用到电机来驱动相关部件进行工作。电机的性能和稳定 性直接影响到整个设备和生产线的性能和效率。
电机的历史与发展
总结词
电机的发展经历了从直流电机到交流电机、从传统电机到智能电机的过程，其发展历程 与科技进步紧密相关。
伺服电机具有较高的启动和调速性能，以及较高的定位精度和可靠性， 适用于需要精确控制速度、位置和角度的场合。
电机必备知识点总结大全
电机必备知识点总结大全一、电机的工作原理1. 电机的基本原理电机的基本原理是利用电磁力产生机械运动。
当通入电流时，导体在磁场中受到安培力的作用，产生受力运动。
2. 电机的工作过程电机的工作过程可以分为电磁感应和电磁力的作用两个阶段。
在电磁感应阶段，电流通过导体产生磁场，导体在磁场中受到电磁感应力。
在电磁力的作用阶段，导体受到的电磁感应力产生机械运动，从而实现电能到机械能的转化。
3. 电机的转矩和速度电机的转矩和速度是描述电机工作特性的重要参数。
转矩是电机输出的力矩，速度是电机的转动速度。
电机的转矩和速度对于电机的工作性能和运行效果具有重要影响。
二、电机的分类1. 按照工作原理分类电机可以根据工作原理分为直流电机和交流电机。
直流电机是利用直流电源供电的电机，其工作原理是利用直流电流在磁场中产生安培力。
交流电机是利用交流电源供电的电机，其工作原理是利用交变电流在磁场中产生安培力。
2. 按照结构分类电机可以根据结构形式分为异步电机和同步电机。
异步电机是指转子和定子的转速之间存在差异的电机，常见的有感应电机和异步电动机。
同步电机是指转子和定子的转速同步的电机，常见的有同步电机和步进电机。
3. 按照用途分类电机可以根据用途分为通用电机和专用电机。
通用电机是指适用于各种场合的电机，常见的有三相感应电机和直流电机。
专用电机是指特定场合使用的电机，如风机电机、卷扬电机等。
4. 按照工作特性分类电机可以根据工作特性分为恒速电机和调速电机。
恒速电机是在额定负载下保持稳定转速的电机，常见的有同步电机和异步电机。
调速电机是可以根据负载要求调整转速的电机，常见的有直流电机、无刷电机等。
三、电机的选型1. 选型原则在选型电机时，需要考虑电机的工作要求、环境条件、安装空间等因素。
选型原则包括性能匹配、可靠性、效率、功率因数、安全性等方面。
2. 选型步骤选型电机的步骤包括确定工作要求、了解电机性能参数、选择适合的电机类型和规格、进行性能对比、最终确定合适的电机型号。
直流电动机的原理及特性
直流电机
定子
机座 换向极 主磁极 电刷装置 电枢铁心 换向器
转子
电枢绕组 轴承
风扇 转轴
2.1.2 直流电动机的励磁方式 定义：直流电机产生磁场的励磁绕组的接线方式称为励磁方式。 实质上就是励磁绕组和电枢绕组如何联接，就决定了它是什么 样的励磁方式。
1.他励式
若励磁绕组不与电枢 绕组联接，励磁绕组单独 由其他电源供电的直流电 机称为他励式直流电机。
2.1.2 直流电动机的励磁方式
并励式
励磁绕组与电枢绕组并联，称为并励式直流电机。 并励式直流电机的电枢电流Ia。励磁绕组流过的 电流为If ，经过负载或电源供给电机的总电流 为 I，三者须满足以下关系： 直流发电机：Ia ＝I＋If 直流电动机：Ia ＝I－If
2.1.2 直流电动机的励磁方式
第2章 直流电动机的原理及特性
直流电机的用途
测速
伺服
励磁机
电源
直流电机的特点
• 直流发电机的电势波形较好，对电磁干扰的影响小。 • 直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。 直流电动机过载能力较强，起动和制动性能良好。
• 由于存在换向器，其制造复杂，价格较高
2.1直流电动机的基本结构和工作原理
端盖 —— 端盖装在机座两端并通过端盖中的轴承支 撑转子，将定转子连为一体。同时端盖对电机内部还 起防护作用。
定子部分
电刷装置——电刷装置是电枢电路的引出（或引入） 装置，它由电刷，刷握，刷杆和连线等部分组成，右 图所示，电刷是石墨或金属石墨组成的导电块，放在 刷握内用弹簧以一定的压力按放在换向器的表面，旋 转时与换向器表面形成滑动接触。刷握用螺钉夹紧在 刷杆上。每一刷杆上的一排电刷组成一个电刷组，同 极性的各刷杆用连线连在一起，再引到出线盒。刷杆 装在可移动的刷杆座上，以便调整电刷的位置。
电机的工作原理和特性
电机的工作原理和特性电机是将电能转换为机械能的装置，广泛应用于各类机械设备中，如电梯、汽车、电动工具等。
电机的工作原理和特性是了解电机性能和应用的关键。
下面将详细介绍电机的工作原理和特性。
一、电机的工作原理：1.磁场产生：电机中的磁场通过磁场产生器产生，磁场产生器包括定子和励磁线圈。
励磁线圈通电后，产生的磁场会通过定子铁心导引到转子上，形成一个旋转的磁场。
2.电流产生：在电机的定子上有绕组，绕组会接受外部电源的供电，通电后形成电流。
电流在定子绕组中产生磁场，这个磁场与励磁线圈产生的磁场相互作用，产生力的作用。
3.力的作用：定子和转子上的磁场相互作用，产生力的作用。
通过政策的变化，引起转子的转动。
转子受到电磁力的作用，旋转起来。
当外部负载加在转子上时，电机还可以由机械能转换为电能，称为发电机。
二、电机的特性：电机的特性包括启动特性、稳定特性、负载特性和效率特性。
1.启动特性：电机的启动特性是指在电机启动时各项参数的变化情况。
启动特性包括起动电流、启动时间和启动转矩等。
启动电流一般较大，启动时间较长。
2.稳定特性：电机的稳定特性是指电机在运行时的稳定性。
稳定特性包括工作电流、工作转速、输出转矩和能耗等。
电机在正常运行状态下，工作电流稳定在额定值附近，输出转矩和转速也稳定在一定范围内。
3.负载特性：电机的负载特性是对外部负载变化的响应。
负载特性包括负载转矩、速度变化情况等。
电机在外部负载增加时，输出转矩会增大，输出速度可能减小。
4.效率特性：电机的效率特性是指电机的能量转换效率。
电机的效率特性主要取决于电机的设计和制造质量，以及运行时的负载情况。
电机的效率一般在额定负载下较高。
三、电机的应用：电机作为一种能量转换装置，广泛应用于各个领域。
常见的电机应用包括：1.电动机车和电动工具：电机作为驱动装置，用于汽车、电动自行车、电动剃须刀等。
2.电梯和升降平台：电机作为升降装置的驱动器，用于楼宇、地下停车等场所的垂直运输。
电机的工作原理及特性
电机的工作原理及特性电机是将电能转化为机械能的装置，广泛应用于各个领域，如工业、交通、家用电器等。
本文将详细介绍电机的工作原理及其特性。
电机是基于电磁感应原理和洛伦兹力原理工作的。
电机内部包含一个旋转的部件，称为转子或转子。
转子通常由导体制成，并与电源电路相连。
此外，电机还包括一个外部的固定部件，称为定子或定子。
定子的主要工作是产生与转子上的电流相互作用的磁场。
当电流通过定子的线圈时，产生一个磁场，将转子吸引到一个特定的位置。
当转子到达此位置时，导线被切割磁场，导致导线上出现感应电动势。
这个感应电动势会导致电流在导线中流动，从而在导线和固定部件之间产生洛伦兹力，使转子继续旋转。
这样，电能就会被转化为机械能来驱动电机。
电机的特性：1.电机接受输入电能，并产生机械输出。
电机的效率是指输入电能与输出机械能之间的比率，表征了电机的能量转化效率。
电机的效率通常在80％至95％之间，取决于电机的设计和质量。
2.电机在不同负载下的转矩特性是电机的另一个重要特性。
转矩是电机提供的扭矩，用于克服负载的阻力，驱动机械运动。
转矩与电机的输出功率有关，通常以牛顿米（Nm）为单位。
3.电机的速度特性指的是电机的旋转速度。
转速取决于电源的电压和频率，以及电机的设计和负载。
电机的速度通常以转/分钟（RPM）为单位。
电机的速度特性也可以受到制动器和调速器的控制。
4.电机的起动特性是指电机启动时的表现。
电机启动时需要较高的起动电流，以克服静摩擦和惯性力。
在起动过程中，电机的扭矩和速度都会发生变化，需要考虑到这些特性以确保电机的正常运行。
5.电机的振动和噪音是电机的另一个特性，噪音和振动可能会对电机的性能和寿命产生不良影响。
电机制造商通常会采取措施来减少这些噪音和振动，如使用减振材料和设计平衡的旋转部件。
总之，电机是将电能转化为机械能的关键装置，通过磁场的相互作用和电流感应来完成。
电机的特性包括效率、转矩特性、速度特性、起动特性和振动噪音等。
简述感应电机的特点及原理
简述感应电机的特点及原理感应电机是一种常见的旋转电机，其主要特点如下：1. 结构简单：感应电机的结构相对简单，由转子和定子组成，转子由铁心和铝或铜制成的装在上面的线圈组成，定子由铁心和线圈组成。
2. 自启动：感应电机具有自启动特性，当电机的线圈通电后，在转子中会产生一定的电动势，使转子转动。
这种自启动的特点使得感应电机更容易操作和控制。
3. 耐高温：感应电机通常由铁心和铝制成的线圈组成，这使得电机具有良好的散热性能，能够在高温环境下正常运行。
4. 调速范围广：感应电机的转速可以通过改变供电电源的频率来控制，因此其调速范围较广。
5. 耐用性强：感应电机的结构简单，没有刷子等易损件，因此寿命较长，维护成本低。
感应电机的工作原理如下：感应电机基于法拉第电磁感应定律，其原理可以通过以下几个步骤来解释：1. 磁场产生：当感应电机的定子线圈通电时，电流在线圈中形成一个磁场。
该磁场可以由恒定磁场或其他的定子线圈产生。
2. 电磁感应：由于磁场的存在，定子中的磁感应强度会发生变化。
当转子转动时，转子中的线圈与定子中的磁场相互作用，产生了一个交变的磁场。
3. 感应电流的产生：根据法拉第电磁感应定律，在转子中产生一个感应电动势，并导致感应电流的产生。
这个感应电流会产生一个磁场，与定子中的磁场相互作用，从而使转子转动。
4. 运动继续：转子的运动将继续，直到感应电流的磁场与定子中的磁场相互抵消。
在这个过程中，电机通过不断地感应电流和磁场的相互作用来维持转动，实现了电能到机械能的转换。
需要注意的是，感应电机的转子上没有电源直接供电，转子上的电流是通过感应作用产生的。
因此，感应电机不需要刷子和其他的碳刷装置来实现换向，这也是其结构简单、维护成本低的重要原因之一。
以上就是感应电机的特点和工作原理。
感应电机以其简单的结构、自启动能力和耐用性强等特点，在工业生产、家电和交通工具等领域得到了广泛的应用。
电机特性的实验报告
一、实验目的1. 了解电机的基本工作原理和特性。
2. 通过实验，掌握电机的空载特性、负载特性和调速特性。
3. 熟悉电机实验仪器的使用方法。
二、实验原理电机是一种将电能转换为机械能的装置，主要由定子、转子、磁路、电枢等部分组成。
电机的特性是指电机在一定条件下运行时，其性能参数的变化规律。
主要包括空载特性、负载特性和调速特性。
1. 空载特性：指电机在无负载情况下，电机的转速、转矩、电流等参数与电压之间的关系。
2. 负载特性：指电机在额定负载下，电机的转速、转矩、电流等参数与电压之间的关系。
3. 调速特性：指电机在额定负载下，通过改变电机的输入电压，实现电机转速的调节。
三、实验仪器与设备1. 电机实验台2. 直流稳压电源3. 电流表、电压表4. 电阻箱5. 转速表6. 计算器四、实验步骤1. 空载特性实验（1）将电机实验台连接好，并接通电源。
（2）调节直流稳压电源，使电机实验台的电压逐渐升高。
（3）观察电机的转速、转矩、电流等参数的变化，并记录数据。
（4）重复步骤（3），直到电机的转速达到额定转速。
2. 负载特性实验（1）将电机实验台连接好，并接通电源。
（2）调节直流稳压电源，使电机实验台的电压逐渐升高。
（3）在电机实验台上加上一定的负载，观察电机的转速、转矩、电流等参数的变化，并记录数据。
（4）重复步骤（3），直到电机的转速达到额定转速。
3. 调速特性实验（1）将电机实验台连接好，并接通电源。
（2）调节直流稳压电源，使电机实验台的电压逐渐升高。
（3）观察电机的转速、转矩、电流等参数的变化，并记录数据。
（4）通过改变直流稳压电源的电压，实现电机转速的调节，观察电机的转速、转矩、电流等参数的变化，并记录数据。
五、实验结果与分析1. 空载特性实验结果从实验数据可以看出，电机的转速与电压呈线性关系，转矩与电压呈二次方关系，电流与电压呈一次方关系。
2. 负载特性实验结果从实验数据可以看出，电机的转速与电压呈线性关系，转矩与电压呈二次方关系，电流与电压呈一次方关系。
第3章 直流电机的工作原理及特性
3.20
C2 K eC
第二段 Φ ＝C
Ra U n T n0 n 2 K e K e K t
串励电动机的机械特性相关分析
1． 硬度 2． 优点
1）串励电动机负载的大小对电动机的转速影响较大 2）起动时的励磁电流大
3、注意事项
（1）不容许空载运行。 （2）反转运行不能用改变电源极性的方式。
3· 直流电机的基本结构和工作原理 1
结构要点：定子、转子、换向器 原理要点：电磁感应定律、电磁力定律、 电路定律以及电势方程、转矩方程、电压 方程 分类：直流电机按照励磁方式的不同分为 他励、并励、串励、复励四种
一、直流电机的基本结构
直流电机的组成
1、定子：产生磁场、支撑电机 2、转子：产生电磁转矩和感应电动势，进 行能量转换
直流电机作发电机运行和作电动机运行时，虽然都产生电
动势E和电磁转矩T，但作用正好相反。
电机运行 方式 转矩之间的 关系
E与I的方 向
E的作用
T的性质
发电机 电动机
相同 相反
电源电动 势 反电动势
阻转矩 驱动转 矩
T1=T+ T0 T= TL+ T0
电路方程
发电机
E U I a Ra U E I a Ra
（二）直流电动机的工作原理
直流电动机基本工作原理
电枢线圈通电后在磁场中成为 载流导体 载流导体在磁场中受到电磁力 作用产生电磁转矩T 电枢在电磁转矩T作用下旋转 旋转的电枢线圈又切割磁力线，从而产生感 应电势E 由于换向器的作用，感应电势E总是与外加电 压的方向相反，称为反电势
三、电动势和电磁转矩
1. 电动势E 根据电磁学原理，两电刷间有感应电动势。
直流电机的工作原理及调速特性
直流电机的磁场
直流电机通过磁场来传递能量， 磁场由励磁绕组通电产生。
磁场的方向与电流方向有关， 改变电流方向可以改变磁场方 向，从而实现电机的旋转。
磁场强度和电流大小成正比， 改变电流大小可以改变磁场强 度，从而影响电机的转矩和转 速。
电源引入。
02
直流电机的调速特性
调速方式与特性
调速方式
直流电机可以通过改变输入电压 、电流或电枢回路电阻等方式进 行调速。
调速特性
调速过程中，电机的转速与输入 电压、电流或电枢回路电阻成正 比，因此可以通过改变这些参数 来调节电机的转速。
调速电路与控制
调速电路
调速电路主要由电源、控制器、电机和反馈装置等组成，控制器根据输入信号 和反馈信号来调节电机的输入电压或电流，从而实现对电机转速的控制。
直流电机的工作原理
当直流电流通过电枢绕组时，产生磁 场，该磁场与主磁极相互作用，产生 转矩，从而使转子转动。
直流电机具有恒定磁场和可变电枢反 应两种工作状态，其工作特性与电枢 电流的大小和方向有关。
直流电机的应用场景
直流电机广泛应用于工业自动化、交通运输、医疗器械等领域，如电动工具、电 动汽车、电梯等。
VS
智能控制技术
智能控制技术如模糊控制、神经网络控制 等在直流电机控制中得到广泛应用。这些 技术能够实现自适应控制和自主学习，提 高直流电机的智能化水平和适应性。
直流电机在新能源领域的应用
风力发电
直流电机在风力发电领域的应用逐渐增多， 特别是在直驱式风力发电机组中，直流电机 作为发电机和驱动电机得到广泛应用。其优 点在于结构简单、维护方便和可靠性高等。
直流电机的工作原理及特性
电刷盒
转子结构图
电枢绕组
电枢铁心
换向器 转轴
（二） 转子(电枢)部分
1、电枢铁心 作为主磁通磁路的主要部分 嵌放电枢绕组 2、电枢绕组 能量转换的关键部件，
产生电磁转矩和感应电动势以实现能量转换 3、换向器 ：与电刷配合使用 直流电动机中：将外加直流电源转换为电枢线圈中的
交变电流，使电磁转矩的方向恒定不变； 直流发电机中：将电枢线圈中感应产生的交变电动势
KeN U N I N Ra / nN
3.16
（3）求理想空载转速 n0 U N /KeN
（4）求额定转矩
TN
PN
9.55 PN nN
3.17
TN KtN I N 9.55KeN I N
2、人为机械特性
n
U
Ke
Ra
KeKt 2
T
n0
n
人为机械特性就是指供电电压U或磁通Φ不 是额定值、电枢电路内接有外加电阻Rad时 的机械特性，亦称人为特性。
机械特性是分析研究电机启动、调速和制动的 重要依据。
机械特性分固有机械特性和人为机械特性。
一、他励电动机的机械特性
机械特性方程的推导
U E Ia Ra
3.11
E Ken
n
U
K e
Ra
K e
Ia
3.12
T KtIa Ia T /Kt
n
U
K e
Ra
KeKt 2
T
n0
KT
n0 n
n0---理想空载转速（T=0）
具有一段启动电阻的他励电动机 Ist U N /Ra Rst 1.5～2I N
具有三段启动电阻的他励电动机
原则 1. T1(I1)≤2TN 2. T2(I2)基本相
第三章 直流电机的工作原理及特性
第三章直流电机的工作原理及特性3.1、为什么直流电记得转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成？答：直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠加而成是因为要防止电涡流对电能的损耗。
3.2、并励直流发电机正传时可以自励，反转时能否自励？答：不能，因为反转起始励磁电流所产生的磁场的方向与剩与磁场方向相反，这样磁场被消除，所以不能自励。
3.3、一台他励直流电动机所拖动的负载转矩T L=常数，当电枢电压或电枢附加电阻改变时，能否改变其稳定运行状态下电枢电流的大小？为什么？这时拖动系统中那些量必然要发生变化？答：T=K tφI a u=E+I a R a当电枢电压或电枢附加电阻改变时，电枢电流大小不变。
转速n与电动机的电动势都发生改变。
3.4、一台他励直流电动机在稳态下运行时，电枢反电势E=E1，如负载转矩T L=常数，外加电压和电枢电路中的电阻均不变，问减弱励磁使转速上升到新的稳态值后，电枢反电势将如何变化? 是大于，小于还是等于E1？答：T=I a K tφ，φ减弱，T是常数，I a增大。
根据E N=U N-I a R a ，所以E N减小，小于E1。
3.5、一台直流发电机，其部分铭牌数据如下：P N=180kW，U N=230V，n N=1450r/min，η=89.5%，试求：N①该发电机的额定电流；②电流保持为额定值而电压下降为100V时，原动机的输出功率（设此时η=ηN）解：①因为P N=U N I N，所以I N= P N/U N=180*1000/230=782.6A②因为η=IU/P，所以P= IU/ηN=782.6*100/89.5=87441W=87.44KW3.6、已知某他励直流电动机的铭牌数据如下：P N=7.5KW，U N=220V，n N=1500r/min，η=88.5%，试求该电机的额定电流和额定转矩。
N解：对于电动机：P N=U N I NηN所以I N= P N/( U NηN)=7500/(220*0.885)=38.52A输出转矩：T N=9.55P N/n N=9.55*7500/1500=47.75N·m3.7、一台他励直流发电机：P N=15KW，U N=230V，I N=65.3A，n N=2850r/min，R a =0.25Ω，其空载特性为：U 0/ V 115 184 230 253 265I f/A 0.442 0.802 1.2 1.686 2.10今需在额定电流下得到150V 和220 V的端电压，问其励磁电流分别应为多少？解：由空载特性得到其空载特性曲线为：E2652532302201841501150.4420.710.802 1.21.08 1.6862.10f I当U=150V 时 I f =0.71A当U=220V 时 I f =1.08A 3.8、一台他励直流电动机的铭牌数据为：P N =5.5KW ，U N =110V ，I N =62A ，n N =1000r/min ，试绘出它的固有机械特性曲线。
几种不同电动机运行原理及特点
电动机原理和特点的比较本文主要介绍了三种直流电机：普通直流电机、无刷电机、步进电机，两种交流电机：三相异步电动机、伺服电机的原理、特点及调速方法。
1、普通直流电机普通直流电机便是我们最熟悉的一种电动机，它的转子在内部，由线圈组成,定子则在外部，由永磁体组成。
在工作时，而把它的电刷A、B接在电压为U的直流电源上，电刷A是正电位，B是负电位，在N极范围内的导体ab中的电流是从a流向b,在S极范围内的导体Cd中的电流是从C流向d。
载流导体在磁场中要受到电磁力的作用，因此,ab和Cd两导体都要受到电磁力的作用。
根据磁场方向和导体中的电流方向，利用电动机左手定则判断，ab 边受力的方向是向左，而Cd边则是向右。
由于磁场是均匀的，导体中流过的又是相同的电流，所以，ab边和Cd边所受电磁力的大小相等。
这样，线圈上就受到了电磁力的作用而按逆时针方向转动了。
当线圈转到磁极的中性面上时，线圈中的电流等于零，电磁力等于零，但是由于惯性的作用，线圈继续转动。
线圈转过半周之后，虽然ab与Cd的位置调换了，ab边转到S极范围内，Cd边转到N极范围内，但是，由于换向片和电刷的作用，转到N极下的Cd边中电流方向也变了，是从d流向c,在S极下的ab边中的电流则是从b流向a.因此，电磁力FdC的方向仍然不变，线圈仍然受力按逆时针方向转动。
可见，分别处在N、S极范围内的导体中的电流方向总是不变的，因此，线圈两个边的受力方向也不变，这样，线圈就可以按照受力方向不停的旋转了。
从以上的分析可以看到，要使线圈按照一定的方向旋转，关键问题是当导体从一个磁极范围内转到另一个异性磁极范围内时（也就是导体经过中性面后），导体中电流的方向也要同时改变。
换向器和电刷就是完成这个任务的装置。
当然,在实际的直流电动机中，也不只有一个线圈，而是有许多个线圈牢固地嵌在转子铁芯槽中，当导体中通过电流、在磁场中因受力而转动，就带动整个转子旋转。
直流电机具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能，但直流电机的优点也正是它的缺点，因为直流电机要产生额定负载下恒定转矩的性能，则电枢磁场与转子磁场须恒维持90°,这就要藉由碳刷及整流子。
电机工作原理
电机工作原理一、引言电机作为一种将电能转化为机械能的装置，广泛应用于各个领域。
了解电机的工作原理对于理解其工作机制和性能优化具有重要意义。
本文将详细介绍电机的工作原理，并探讨其相关参数和特性。
二、电机的基本原理1. 磁场与电流的相互作用电机的工作原理基于磁场与电流的相互作用。
当电流通过导线时，会形成一个磁场。
根据安培定律，电流所形成的磁场会与其周围的磁场相互作用，产生力的作用。
这个力的作用会导致导线或线圈发生运动，从而实现电能向机械能的转换。
2. 磁场的产生电机中的磁场通常通过磁铁或电磁线圈来产生。
磁铁可以是永久磁铁或电磁铁。
永久磁铁通过其自身的磁场产生磁力，而电磁铁则通过通电产生的磁场产生磁力。
电磁铁的磁场可以通过控制电流的大小和方向来实现调节。
3. 电流的作用电流通过线圈时，会在线圈周围产生磁场。
根据右手定则，线圈所形成的磁场与电流的方向相互垂直。
当电流方向改变时，线圈所产生的磁场方向也会相应改变。
这种改变的磁场会与磁铁或其他线圈的磁场相互作用，导致力的作用。
三、电机的工作原理分类根据电机的不同工作原理，可以将其分为直流电机和交流电机两种类型。
1. 直流电机直流电机是最常见的一种电机类型。
它们的工作原理基于直流电流的作用。
直流电机通常由定子和转子两部分组成。
定子是不动的部分，而转子则是旋转的部分。
在直流电机中，电流通过定子线圈时，会在定子周围产生磁场。
同时，转子上的线圈也会受到磁场的作用。
根据洛伦兹力的原理，当电流通过转子线圈时，线圈会受到力的作用，导致转子开始旋转。
通过不断改变电流的方向，可以实现转子的连续旋转。
2. 交流电机交流电机是另一种常见的电机类型。
它们的工作原理基于交流电流的作用。
交流电机通常由定子和转子两部分组成，类似于直流电机。
在交流电机中，电流的方向会不断变化。
这种变化的电流会导致定子和转子上的线圈产生交替的磁场。
根据磁场的相互作用，定子和转子会发生相对运动，从而实现电能向机械能的转换。
第3章 直流电机的工作原理及特性
直流电机的磁路
二、直流电机的工作原理
1.直流电机具有可逆性
一台直流电机原则上既可以作为电动机运行，也可以 作为发电机运行，只是外界条件不同而已。
发电机——若用原动机拖动电枢恒速旋转，就可以从
电刷端引出直流电动势而作为直流电源对负载供电； 电动机——若在电刷端外加直流电压，电机就可以带 动轴上的机械负载旋转，从而把电能转变成机械能。 这种同一台电机能作电动机或作发电机运行的原理， 在电机理论中称为可逆原理。
(1) 转矩方程式 T ＝ KtΦIa (2) 电势方程式 E ＝ KeΦ n (3) 电压平衡方程式 U＝E＋IaRa
他励电动机的 机械特性
一、直流他励电动机的机械特性表达式
Ra U n T 2 K eΦ K e K tΦ n 0 n
其中：n0 为理想空载转速 n0′为实际空载转速 △n 为转速降
概述
直流电机的铭牌数据
额定功率PN
指轴上输出 电动机 发电机 指电刷间输出 额定条件下电机 的机械功率 的额定电功率 所能提供的功率 额定电压U N 额定电流I N 在额定工况下，电机 在额定电压下，运行于 出线端的平均电压 额定转速n 额定功率时对应的电流
N
发电机:是指输出额定电压； 电动机:是指输入额定电压。
④学会用机械特性的四个象限分析直流电动机运行状态；
⑤学会根据他励直流电动机的铭牌技术数据，确定电动 机启动等运行特性。
重点
由于机械特性是根据转矩、电势、电压平衡方程式推
导出来的，而机械特性又是分析启动、调速和制动特 性的依据，所以机械特性是电动机内容的重中之重；
他励直流电动机的启动特性；
他励直流电动机的调压调速特性。
直流发电机工作原理图
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1.1直流电机的工作原理及特性
1.直流电机的基本结构
主磁极 电枢 换向器 电刷装置
精品
直流电机的结构图
剖面图：电枢1； 主磁极2；换向 极4；机座6
电枢铁心冲片
精品
换向器：换向片3； 连接片4；云母环2
2.直流电机的基本工作原理
简化为一对磁极,一个线圈
发电机
精品
电动机
2.直流电机的基本方程式
精品
串激直流电动机的机械特性
1)特点:电枢电流就是激 磁电流.
2)机械特性分析:
第一段,电动机轻载时, 机械特性具有双曲线的 形状,理想空载转速趋近 无穷大.
第二段,电动机负载较重 时,磁路趋于饱和,机械特 性近似一条直线.
3)注意事项:
直流串激电动机不允许
精品
空载运行----飞车事故.
其起动特性就是前面刚刚学 习过的一种人工机械特性. 精品
5.直流他激电动机的制动特性
直流他激电动机的工作状 态分为电动状态和制动状 态,如右图所示.
图中,(a)为电动状态;
(b)为制动状态.
1)特点:Leabharlann 动机的转矩T与转 速n方向相反,电机处于发 电工作状态.
2)制动形式:稳定的制动状态;
过渡的制动状态.
1)感应电势E
EKen
式中:E-电动势(V); -
一对磁极的磁通(Wb);
2)电磁转矩T
T KtIa
式中:
T-电磁转矩(Nm);
-一对磁极的磁通(Wb);
n-电枢转速(r/min);
Ia-电枢电流(A);
Ke -与结构有关的常数.
Kt-与结构有关的常数
精品
3.直流电动机的机械特性
1.他激和并激直流电动机的机械特性 1)原理电路图
4.固有(自然)机械特性和人工机械特性
1)他激直流电动机的自然机械特性(正转) 在额定电压,额定磁通,电枢电路内不外接电阻时的
机械特性即为自然机械特性. 额定负载时,转速降 落不多,是硬特性;
金属切削机床,冷轧 机,造纸机等宜于选 用硬特性的电动机.
精品
2)自然机械特性曲线的作法
已知电动机的PN,UN,IN,nN,由公式可计算出Ra,
(2)重物下放时电动机的转速仍 高于理想空载转速,运行不太安精品全.
2.反接制动
1)实现条件:电枢电压 或电枢电势反向.
2)分类: (1)电源反接制动.改变
电枢电压U的方向所产 生的制动. 机械特性方程式为;
nK U eRKaeKtRa2dT
为了限制制动时比较大的电枢电流,实施电源反接 制动时,一定要在电枢电路中串入限流电阻.
第1章 电动机的工作原理及特性
掌握直流电动机的电势方程式，转矩 方程式和电压平衡方程式；三相异步 电动机的同步转速和转差率的概念; 掌握电动机的机械特性，特别是人工 机械特性；
掌握电动机起动，制动，调速的各种 方法和应用场所；
了解用机械特性来分析电动机运行状 态的方法;
了解常用控制电机的应用场合.
精品
(3)改变磁通的人工机械特性 nK U eKeR Kat2Tn0n
从机械特性方程可知,改变 磁通时,电动机的理想空载 转速和转速降落都会随磁通 的变化而变化.
磁通只能在额定值以下调节, 理想空载转速和转速降落都 要增大-------弱磁增速.
使用中,要防止电动机过载, 更要防止飞车,因此,直流他 激电动机设有失磁保护.
4 直流他激电动机的起动特性
直流他激电动机的起动电流 是额定电流的(10-20)倍,不 允许直接起动.限制其起动电 流的方法有两种.
1.降压起动:
组成SCR-M自动调速系统的 起动环节.是后面学习的一个 重点.
2.电枢电路串外接电阻起动
右图为具有三段起动电阻的 他激电动机电路原理图和起 动特性,
精品
3)举例
(1)一台Z2-51型直流他激电动机,已知额定功率 5.5kW,额定电压220V,额定电流31A,额定转速 1500r/min,忽略损耗,求自然机械特性.
解:分析 只要求出理想空载点和额定运行点,就可 绘出机械特性.
Ra0500751Up NN INU IN N =0.71
KeN
UN
INRa nN
=0.132
no
UN K e N
=1667r/min
TN
9 55 PN nN
=35Nm
精品
4)电动机人工机械特性(三种)
nK U eKeR Kat2Tn0n (1)电枢回路串附加电阻Rad的人工机械特性 在自然机械特性方程式中,用(Rad+Ra)代替Ra,得到
串电阻的人工机械特性方程式: nK U eN R K aeK dtR2aTn0n
3)制动方法有3种:
反馈制动;
反接制动;
能耗制动.
精品
1.反馈制动
1)实现条件:外部作用使电 动机的转速n大于其理想空 载转速no.如,电车下坡,起重 机下放重物.
2)机械特性:正转时,是第一 象限的机械特性在第二象限 内的延伸,如右图所示.
3)特点:
(1)利用位能转矩带动电动机发 电,将机械能变成电能,向电源馈 送.
精品
1)直流电动机机械特性方程式
直流电动机电枢电压平衡方程式
UEIaRa
E Ken
式中,Ra为电枢电阻.以 代入得:
n
U
Ke
Re
Ke
Ia
由 T Kt Ia 将Ia值再代入,得::
nK U eKeR Kat2Tn0n
上式为直流电动机机械特精品性的一般表达式
机械特性曲线n=f(T)
nK U eKeR Kat2Tn0n
精品
附加电阻Rad越大,机械特性越软.
(2)改变电枢电压的人工机械特性
nK U eKeR Kat2Tn0n
no
UN K e N
随U的变化而变化
U改变,但转速降不变
.因此,变电枢电压的人工机械 特性是一簇与自然机械特性 平行的特性曲线.
只允许在额定电压以下调节.
在后面的自动调速系统学习中 有广泛的应用.
应用在需要迅速减速或频精品繁正反转的机械上.
反接制动
(2)倒拉反接制动.改变电枢 电势方向所产生的制动.
如:起重机的重物下降时, 电枢反转,电势反向.此时, 位能负载转矩TL使重物下 放,电动机转矩TM反对重物 下放-----制动.
Ke N, no,TN,找出两个点,即理想空载点(o,no)和额定运
行点(TN,nN),通过这两点作出自然机械特性.
(1)电枢电阻Ra的估算:
Ra0500751Up NN INU IN N
(2)理想空载转速no计算:
KeN
UN
INRa nN
n0
UN K e N
(3)额定转矩Nn的计算:
TN
9 55 PN nN