第2章_交流电机基础

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电机基础知识培训教学内容

电机基础知识培训教学内容一、引言电机是现代工业生产和日常生活中不可或缺的重要设备，广泛应用于各个领域。

为了提高电机操作人员的技术水平，保障电机设备的正常运行，特制定本培训教学内容，对电机基础知识进行全面、系统的培训。

二、电机的基本原理1. 电磁感应定律：电机的工作原理基于电磁感应定律，即当导体在磁场中运动时，会在导体两端产生电动势。

通过这一原理，电机实现了电能与机械能的相互转换。

2. 磁路理论：磁路是电机中传递磁通的路径。

磁路理论包括磁通连续性原理、磁路欧姆定律、磁路基尔霍夫定律等，为电机设计和分析提供了基础。

三、电机的分类与结构1. 分类：根据工作原理和用途，电机可分为直流电机、交流电机和变压器。

其中，直流电机和交流电机又可分为同步电机和异步电机。

2. 结构：电机主要由定子和转子两部分组成。

定子是电机的固定部分，包括定子铁心、绕组等；转子是电机的旋转部分，包括转子铁心、绕组等。

此外，电机还包括端盖、轴承、风扇等附件。

四、电机的主要性能参数1. 额定功率：电机在额定运行条件下的输出功率。

2. 额定电压：电机在额定运行条件下的输入电压。

3. 额定电流：电机在额定运行条件下的输入电流。

4. 额定转速：电机在额定运行条件下的旋转速度。

5. 效率：电机输出功率与输入功率的比值，反映了电机能量转换的效率。

6. 功率因数：电机运行时，有功功率与视在功率的比值，反映了电机对电网的影响。

五、电机的工作原理与运行特性1. 直流电机：直流电机的工作原理是基于电磁感应和电磁力作用。

直流电机具有良好的启动、调速性能，广泛应用于调速要求较高的场合。

2. 交流电机：交流电机的工作原理是基于旋转磁场与转子绕组之间的电磁感应。

交流电机结构简单、运行可靠，广泛应用于工业生产中。

3. 同步电机：同步电机具有转速与电源频率严格同步的特点，广泛应用于发电、调频等领域。

4. 异步电机：异步电机具有结构简单、运行可靠、成本低廉等优点，广泛应用于工业生产和日常生活中。

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。

三相交流电基础知识

第四节三相交流电路工业上应用最多的交流电是三相交流电。

单相交流电实际上也是三相交流电的一部分。

三相交流电有很多优点：例如三相电机比同尺寸的单相电机输出功率大，性能好；三相交流电的输送比较经济；既节约了有色金属又降低电能损耗等。

一、、三相交流三相交流三相交流电电的产生三相交流电一般由三相发电机产生。

其原理可由图1-46说明。

发电机定子上有U1-U2、V1-V2、W1-W2三组绕组，每组绕组称为一相，各相绕组匝数相等、结构一样，对称地排放在定子铁芯内侧的线槽里。

在转子上有一对磁极的情况下，三相绕组在排放位置上互差120o 。

转子转动时U1-U2、V1-V2、W1-W2绕组中分别都产生同样的正弦感应电动势。

但当N极正对哪一相绕组时，该相感应电动势取得最大值。

显然，V相比U相滞后120o ，W相比V相滞后120o ，U相比W滞后120o 。

三相电动势随时间变化的曲线如图1-47所示。

这种大小相等、频率相同、但在相位上互差120o 的电动势称为对称三相电动势。

同样，最大值相等、频率相同、相位相差120o 的三相电压和电流分别称为对称三相电压和对称三相电流。

图1-46 三相交流电发电机示意图图1-47 三相交流电波形三相交流电动势在时间上出现最大值的先后次序称为相序。

相序一般分为正相序、负相序、零相序。

最大值按U—V—W—U顺序循环出现的为正相序。

最大值按U—W—V—U顺序循环出现的为负相序。

如令三个相电压的参考极性都是起始端U1、V1、W1为正，尾端U2、V2、W2为负，又令U1—U2绕组中的电动势e u ，为参考正弦量，那么，三个相电压的函数表达式为：图1-48 三相交流电势相量图对称三相交流电动势的相量图，如图2-48所示。

二、三相三相电电源的接法源的接法在生产中，三相交流发电机的三个绕组都是按一定规律连接起来向负载供电的。

通常有两种接法；一种是星形（Y）连接；另一种是三角形（△）连接。

（一））星形星形星形连连接图1-49 三相交流电源的连接将电源三相绕组的末端U 2、V 2、W 2连接在一起，成为一个公共点（中性点），而由三个首端U 1、V 1、W 1分别引出三条导线向外供电的连接形式，称为星形（Y）连接。

发电机基础(基本原理及同步交流发电机内部构造介绍)

一、直线电流的磁场通电直导体周围存在着磁场，其分布是以通电导体为中心的许多同心圆。磁场方向可以用安培定则（或右手螺旋定则）来判定。安培定则是指：右手握住通电直导线，使拇指指向电流方向，那么四指指的就是磁场方向（或磁力线方向）。如下图：
2、环行电流产生的磁场通电螺线管产生的磁场，其方向也可以用安培定则判定：右手握住螺线管，使四指指向电流方向，则拇指所指的就是螺以下步骤：
1、判定原磁通方向 2、判定原磁通变化（增大或减小） 3、用楞茨定律判定感应电流产生的磁通方向 4、再用安培定则判定感应电流或感应电动势的方向
3、自感和互感由于电路本身电流的变化引起穿过本身线圈的磁通发生变化，这就是自感。如下页图示，其大小为： E自=-L(di/dt) 自感系数 L的单位是：亨利互感则是其它线圈中的磁通发生变化导致本身线圈的磁通发生变化的现象，其大小为： E互=-M(di/dt) 互感系数M的单位是：亨利自感和互感都可以有楞茨定律判定。在实际电工操作中，会遇到不少利用自感和互感原理的电器，如电流互感器。
n=60f/p 由此式可看出，频率f一定时，发电机转速n 与极对数p成反比。我们国家标准规定工业交流电频率为５０Ｈz，那么在选用发电机的时候，发电机转速和极对数就是一一对应。如：两极电机（一对极）为３０００转／分，四极电机（两对极）为１５００转／分等等。
２－３同步电机的基本结构
一、同步电机的基本结构型式同步电机按其结构型式可分为旋转电枢式和旋转磁极式两种。电枢即产生交流电的绕组部分，旋转电枢，即电枢部分是转子，这种型式由于发出的高压、大电流从电刷和滑环的滑动接触送出，很不可靠，所以大多采用选择旋转磁极式。１ＦＣ６主机为旋转磁极式同步发电机，而其励磁机则是旋转电枢式同步发电机。

三相交流电动机传动基础要点

Tz=Kn2 式中-----K为比例常数
通风机负载是反抗性的, 具有第一, 第三象限特性。
3. 恒功率型特性
一些机床, 如车床, 在粗加工时, 切削量大, 切削阻力大, 此时开低速；在精加工时, 切削量小, 切削力小, 往往开高速。在不同转速下, 负载转矩基本上与速度成反比, 即
Tz=K/n Pz=TzΩ=Tz×2πn/60=Tz*n/9 .55=K 式中 K=1/9.55 为常数 Pz --- 负载（切削）功率.8Un
Un
0 1
0.25Tm
0.64Tm
Tm
T
异步电动机降低Ux时的人为特性
转子回路串接对称电阻: n0不变；Tm也不变；Sm随R的增大
而增大；TQ之值将改变, 一开始随R的增大而增加, 一直增大到RQ时, TQ=Tm, 如R继续增大, TQ将开始减小。
转子电路串接对称电阻可用于起动, 也可用于调速。
三相电动机的工作特性是指在额定电压和额定频率运行的情况下，电动机的转速n、定子电流I1.功率因数conφ、电磁转矩 T 、效率η等与输出功率 P2的关系。
1．转速特性
当电动机空载时，输出功率P2≈0，此时I2≈0，转速接近同步转速即n=n0。负载增大时，转速略有下降，转子电势增大，所以转子电流增大，以产生更大一点电磁转矩与负载转矩平衡。
-n0
j
i -n 回馈制动下放中物时的机械特性及负载转矩特性
谢谢
Thanks
for your attention
n, η I1, T
COSφ
η
COSφ
I1
n T
P2
2 定子电流特性
定子电流的方程式 I1=Im+（-I2）

机电传动控制复习

一. 三相异步电动机的基本结构
机电传动控制
三相异步电动机
铁心:由导磁性能很好的硅钢片叠成(导磁部分)。定绕组:放在定子铁心内圆槽内(导电部分)。子机座:固定定子铁心及端盖。静止部分铁心:由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。绕组: ① 鼠笼式：转子铁心的每个槽内插入一根裸导条，转形成一个多相对称短路绕组。子 ② 绕线式：转子绕组为三相对称绕组，旋转嵌放在转子铁心槽内。部分转轴、轴承、风扇
机电传动控制
电磁转矩T 为拖动转矩，方向与n 相同 (定子) 励磁电动势E为反电势，它与外加电压回路产生的电流Ia方向相反。 U＝E＋IaRa
(3)电压平衡方程式
外加电枢电压为电枢的反电势和电阻压降所平衡。
3
第1章直流电机 1-1 直流电机的基本结构与工作原理
三、直流电机的励磁方式 (a)他励 (b)并励 (转子)电枢回路 (定子)励磁回路 (c)串励 (d)复励
0° 120°
机电传动控制
㈠旋转磁场的产生
240° 360°
0°
120°
240°
360°
高速
0° 60° 120° 180° 低速
两极与四极旋转磁场的比较
14
第2章交流电动机 2-1 三相异步电动机的基本结构与工作原理
二. 三相异步电动机的工作原理
㈡转动原理 1.电生磁 (右手定则)
机电传动控制
“自转”现象的消除要求交流伺服电动机的转子电阻值设计得很大，使电机在失去控制信号而单相运行时，正转矩或负转矩的最大值均出现在sm＞1的地方。交流伺服电动机的转速控制方式 ① 幅值控制 ② 相位控制 ③ 幅相控制

电机学教学大纲

电机学教学大纲（一）正文一、本课程的教学内容及教学时数分配（理论课共74 学时）第一章导论（2 学时）1、基本内容1.1 电机的发热与温升1.2 电机常用绝缘材料1.3 电机冷却及机壳防护1.4 电机的额定值与定额1.5 导磁材料与铁磁材料1.6 磁路计算的原理与方法1.7 电机学的性质、任务2、基本要求2.1 了解电机的发热的原因、温升的定义及测量方法2.2 认识绝缘材料的六个等级2.3 了解电机冷却介质、冷却方式及机壳防护形式2.4 掌握电机的额定值与定额2.5 了解导磁材料与铁磁材料2.6 掌握磁路计算的原理与方法3、重点掌握电机的额定值与定额、磁路计算的原理与方法4、难点磁路计算的原理与方法第二章直流电机（共12 学时）1、基本内容1.1 直流电机的工作原理、基本结构、额定值1.2 电枢绕组--- 单叠绕组1.3 直流电机的磁场--- 直流电机空载时的磁场及磁化曲线、电枢磁动势和磁场、电枢反应、感应电动势、电磁转矩1.4 直流电动机的基本特性--- 基本（电势、功率和转矩）方程、工作特性、机械特性1.5 直流电力传动-- 起动、调速、制动1.6 直流电机的换相（简述）1.7 特殊用途直流电机--- 直流伺服电动机、直流测速发电机、其它直流电机1.8 电机的发热与冷却2、基本要求2.1 了解直流电机的分类、掌握直流电机的工作原理、基本结构、额定值2.2 了解电枢绕组的基本特点、能绘制单叠绕组展开图2.3 掌握电枢反应的分类及性质、会进行感应电动势、电磁转矩的计算2.4 掌握电势、功率和转矩平衡方程式2.5 懂得直流电动机的工作特性2.6 掌握起动、调速、制动方法2.7 了解直流伺服电动机、直流测速发电机的结构、原理、应用3、重点3.1 直流电机分类、直流电机的工作原理、基本结构、额定值3.2 电枢反应、感应电动势、电磁转矩3.3 电势、功率和转矩平衡方程式3.4 直流电动机的工作特性3.5 起动、调速、制动方法4、难点4.1 基本结构4.2 直流绕组的构成4.3 电枢磁动势和磁场，电枢反应及其影响4.4 起动、调速、制动物理过程4.5 换相第三章变压器（16 学时）1、基本内容1.1 变压器的分类、基本结构、额定值1.2 变压器空载运行--- 电磁过程与正向惯例、平衡方程、等效电路1.3 负载运行分析--- 磁动势及电压平衡方程、绕组折算、相量图1.4 等效电路1.5 参数测定1.6 标么值1.7 运行特性1.8 三相变压器的磁路系统、电路系统与联接组、电动势波形1.9 并联运行1.10 不对称运行（简述）--- 对称分量法、单相负载运行与中点移动1.11 变压器的瞬变过程--- 空载合闸时的瞬变过程、二次侧突然短路时的瞬变过程1.12 三绕组变压器1.13 自耦变压器1.14 互感器2、基本要求2.1 掌握变压器的分类、基本工作原理及结构、额定值的定义（额定电压及额定电流均指线值）2.2 懂得变压器运行的电磁过程与正向惯例相关知识2.3掌握空载和负载运行分析方法2.4掌握其等效电路2.5掌握利用空载、短路试验进行参数测定的基本方法2.6学会用标么值表示各物理量2.7掌握其运行特性、电压调整率的概念及计算2.8掌握三相变压器两类磁路系统、电路系统与联接组2.9学会分析不同绕组联结和磁路系统对电动势波形的影响2.10空载合闸电流及突然短路电流最大值的大小2.11掌握变压器理想并联运行的条件及非理想条件下并联运行的有关计算2.12掌握Y/Y o联结三相变压器单相负载运行等效电路、相关计算及中点移动的产生原因和大小2.13掌握三绕组变压器的绕组排列、基本方程、等效电路及折算法、了解自耦变压器有关知识3、重点3.1工作原理、主要结构、额定值3.2空载和负载运行分析---等效电路、参数测定、标么值3.3运行特性3.4三相变压器两电路系统与联接组3.5不同绕组联结和磁路系统对电动势波形的影响3.6变压器理想并联运行的条件及非理想条件下并联运行的有关计算3.7 Y/Y o联结三相变压器单相负载运行等效电路、相关计算及中点移动的产生原因和大小3.8三绕组变压器的绕组排列、基本方程、等效电路及折算法4、难点4.1工作原理、主要结构4.2负载运行分析时各电磁物理量之间的关系，磁势平衡的概念4.3 一二次侧之间的折算4.4不同绕组联结和磁路系统对电动势波形的影响、非理想条件下并联运行有关计算4.5Y/Y o联结三相变压器单相负载运行等效电路、零序阻抗分析4.6三绕组变压器的基本方程、等效电路及折算法第四章交流绕组及其电动势（6学时）1、基本内容1.1交流绕组的基本要求和分类、槽电势星形图1.2三相双层（叠）绕组1.3绕组电动势---节距系数、分布系数和绕组系数1.4电动势谐波及其削弱方法1.5单相绕组的脉振磁动势---脉振磁动势1.6三相绕组的基波合成磁动势---旋转磁动势1.7圆形和椭圆形旋转磁动势1.8 谐波磁动势1.9 交流电机的主磁场、漏磁场2、基本要求2.1 了解交流绕组的基本要求和分类、能绘制槽电势星形图2.2 学会绘制三相双层叠绕组的绕组展开图2.3 掌握节距系数、分布系数和绕组系数的物理意义，会计算绕组电动势2.4 了解交流绕组电动势谐波及其削弱方法2.5 掌握单相绕组脉振磁动势的性质及大小2.6 掌握三相绕组的旋转磁动势的性质及大小2.7 了解三相绕组合成磁动势高次谐波的特点2.8 会判别交流绕组产生的磁动势性质--- 脉振、圆形、椭圆形中哪一种3、重点3.1 槽电势星形图3.2 三相双层叠绕组3.3 节距系数、分布系数和绕组系数3.4 电动势谐波及其削弱方法3.5 单相绕组的脉振磁动势3.6 三相绕组的旋转磁动势3.7 圆形和椭圆形旋转磁动势4、难点4.1 槽电势星形图、电动势谐波及其削弱方法4.2 单相绕组的脉振磁动势4.3 推导电势、磁势的计算公式，绘制并解释磁势波形图4.4 三相绕组合成磁动势的高次谐波、圆形和椭圆形旋转磁动势第五章异步电机（16 学时）1、基本内容1.1 异步电机的类型、基本结构1.2 基本工作原理1.3 额定值1.4 转子静止时的异步电机--- 磁场与电抗1.5 转子旋转时的异步电机及等效电路、参数计算1.6 等效电路的简化1.7 参数测定1.8 感应电动机的功率、功率和转矩平衡方程式1.9 电磁转矩1.10 工作特性1.11 异步电动机的起动--- 起动过程、起动方法、深槽式和双笼感应电动机1.12 异步电动机制动1.13 异步电动机调速1.14 感应电动机在不对称电压下的运行分析及单相感应电动机1.15 特种异步电机--- 交流伺服电动机、交流测速发电机2、基本要求2.1 了解其主要结构、掌握感应电机的基本原理、额定值了解其主要结构2.2 掌握感应电动机转子不动与转子旋转时绕组的相电势和平衡方程2.3 掌握负载运行时的等效电路2.4 掌握感应电动机的功率分布及功率和转矩平衡方程式2.5 掌握感应电动机的T=f(s) 曲线，会求取起动电磁转矩、最大电磁转矩2.6 学习其工作特性2.7 掌握感应电动机参数测定方法2.8 掌握感应电动机的起动过程、起动方法、掌握深槽式和双笼感应电动机的起动性能2.9 了解其制动方法2.10 掌握调速方法2.11 了解感应电动机在不对称电压下的运行分析方法2.12 掌握单相感应电动机的种类及起动方法2.13 掌握交流伺服电动机、交流测速发电机的结构及工作原理3、重点3.1 感应电机的基本原理、额定值3.2 感应电动机转子不动与转子旋转时运行分析方法、等效电路3.3 感应电动机的功率、功率和转矩平衡方程式3.4 电磁转矩3.5 工作特性3.6 感应电动机的起动过程、起动方法3.7 电动机调速方法3.8 单相感应电动机的种类及起动方法4、难点4.1 主要结构4.2 频率折算、等值电路及其参数4.3 电磁转矩计算4.4 附加转矩及其对起动的影响4.5 感应电动机在不对称电压下的运行分析方法第六章同步电机( 20 学时)1、基本内容1.1 概述--- 基本结构、励磁方式、冷却方式、额定值1.2 运行原理--- 空载运行分析、电枢反应、负载运行、平衡方程式、等效电路、矢量图1.3 运行特性--- 空载特性、短路特性、零功率因素特性、外特性、稳态参数测定1.4 并联运行--- 并联运行条件和方法、并联运行时有功功率调节和静态稳定、无功功率的调节和V 形曲线、两台容量相近的同步发电机的并联运行1.5 同步电动机和调相机--- 同步电动机的相量图、基本方程、功角特性、无功功率的调节、起动方法、同步调相机1.6 同步发电机不对称运行--- 稳定短路、参数测量、电机的影响1.7 突然短路--- 突然短路电流的特点、计算、对电机的影响1.8 特殊同步电机-- 磁阻同步电动机、步进电动机2、基本要求2.1 认识其基本结构、掌握其基本工作原理2.2 学习其主要额定值2.3 掌握保梯电抗、直轴饱和电抗2.4 掌握电压调整率、调整特性2.5 掌握稳态参数测定方法2.6 掌握同步发电机的空载运行时的磁场、电动势及空载特性2.7 掌握对称负载时的电枢反应性质2.8 掌握隐极同步发电机的不饱和及饱和负载运行时的相量图、等效电路图2.9 掌握凸极同步发电机磁动势换算方法、波形系数、电枢反应系数的定义2.10 掌握凸极同步发电机的负载运行的相量图2.11 掌握同步发电机的空载特性、短路特性、直轴不饱和电抗的计算、短路比的定义2.12 掌握由零功率因数特性、空载特性确定定子相漏抗及直轴电枢磁动势的方法2.13 懂得电压调整率的计算方法2.14 学会用转差法进行同步发电机稳态参数测定2.15 掌握同步发电机的功率和转矩平衡方程式2.16 掌握同步发电机功角特性2.17 学会其投入并联运行的条件和方法2.18 掌握并联运行时有功功率的调节方法、静态稳定条件及静态过载倍数的定义2.19 无功功率的调节和V 形曲线2.20 了解两台容量相近发电机并联运行的功率调节方法2.21 掌握同步电机发电机、调相机、电动机三种运行状态2.22 了解同步电动机的相量图、基本方程、功角特性、调节同步电动机功率因数的方法、懂得其起动方法2.23 了解同步调相机的用途2.24 掌握不同稳定短路情况下短路电流的大小关系2.25 了解负序、零序参数的测量方法、了解不对称运行对电机的影响2.26 会计算突然短路时最大冲击电流了解突然短路对电机的影响2.27 了解磁阻同步电动机的原理及结构、掌握步进电动机的原理、结构3、重点3.1 基本结构及额定值3.2 同步发电机的空载运行分析电动势及空载特性3.3 对称负载时的电枢反应性质3.4 隐极同步发电机的负载运行分析相量图、等效电路图3.5 电枢反应系数的定义3.6 凸极同步发电机的负载运行相量图3.7 同步发电机的空载特性、短路特性、直轴不饱和电抗3.8 零功率因素特性、保梯电抗、直轴饱和电抗3.9 电压调整率的定义及计算3.10 同步发电机的功率和转矩平衡方程式3.11 同步发电机的电磁功率和功角特性3.12 投入并联运行的条件和方法、并联运行时有功功率的调节和静态稳定3.13 无功功率的调节和V 形曲线3.14 同步电机的三种运行状态、同步电动机无功功率的调节、同步调相机用途3.15 不同稳定短路情况下短路电流的大小关系3.16 突然短路时最大冲击电流的计算3.17 步进电动机4、难点4.1 基本结构4.2 凸极同步发电机的双反应理论，用方程式、相量图进行复数计算4.3 直轴饱和电抗的求取、用转差法进行同步发电机稳态参数测4.4 并联运行时有功功率的调节和静态稳定、无功功率的调节和V 形曲线、4.5 同步电机的三种运行状态4.6 负序、零序参数的测量方法4.6 突然短路时的物理过程分析教材外的补充内容：异步电机变频调速系统；异步电机矢量变换控制等4学时）、本课程的实验及实物模型参观（14 学时）实验一并励直流电动机的工作特性和调速特性（2 学时）实验二单相变压器的空载、短路与负载特性（2 学时）实验三三相变压器的极性和联结组（2 学时）实验四三相异步电动机的起动和调速（2 学时）实验五三相同步发电机的运行特性（3 学时）实验六三相同步发电机的并联运行（3 学时）三、实习及作业由于专业课时压缩，教师可组织利用课余时间到工厂进行短时实习；作业以教科书上为主。

永磁同步电机基础知识

(一) PMSM 的数学模型交流电机是一个非线性、强耦合的多变量系统。

永磁同步电机的三相绕组分布在定子上，永磁体安装在转子上。

在永磁同步电机运行过程中，定子与转子始终处于相对运动状态，永磁体与绕组，绕组与绕组之间相互影响，电磁关系十分复杂，再加上磁路饱和等非线性因素，要建立永磁同步电机精确的数学模型是很困难的。

为了简化永磁同步电机的数学模型，我们通常做如下假设：1) 忽略电机的磁路饱和，认为磁路是线性的；2) 不考虑涡流和磁滞损耗；3) 当定子绕组加上三相对称正弦电流时，气隙中只产生正弦分布的磁势，忽略气隙中的高次谐波；4) 驱动开关管和续流二极管为理想元件；5) 忽略齿槽、换向过程和电枢反应等影响。

永磁同步电机的数学模型由电压方程、磁链方程、转矩方程和机械运动方程组成，在两相旋转坐标系下的数学模型如下：(l)电机在两相旋转坐标系中的电压方程如下式所示:d d s d d c q q q s q q c d di u R i L dt di u R i L dt ωψωψ⎧=+-⎪⎪⎨⎪=++⎪⎩其中，Rs 为定子电阻；ud 、uq 分别为d 、q 轴上的两相电压；id 、iq 分别为d 、q 轴上对应的两相电流；Ld 、Lq 分别为直轴电感和交轴电感；ωc 为电角速度；ψd 、ψq 分别为直轴磁链和交轴磁链。

若要获得三相静止坐标系下的电压方程，则需做两相同步旋转坐标系到三相静止坐标系的变换，如下式所示。

cos sin 22cos()sin()3322cos()sin()33a d b q c u u u u u θθθπθπθπθπ⎛⎫ ⎪-⎛⎫⎪⎛⎫ ⎪⎪=--- ⎪ ⎪⎪⎝⎭ ⎪⎪⎝⎭ ⎪+-+⎝⎭(2)d/q 轴磁链方程： d d d f q q qL i L i ψψψ=+⎧⎪⎨=⎪⎩ 其中，ψf 为永磁体产生的磁链，为常数，0f r e ωψ=，而c r p ωω=是机械角速度，p 为同步电机的极对数，ωc 为电角速度，e0为空载反电动势，其值为每项倍。

交流电机基础理论

交流电机基础理论常用的交流电动机有三相异步电机（感应电机）和同步电机。

异步电机可用于一般场所和无特殊性能要求的各种机械设备；同步电机既可作发电机使用，也可作电动机使用。

Y 系列三相异步电机三相稀土永磁同步电机4.1 交流电机基础理论电磁场理论4.1.1 交流电机的基本工作原理原理：基于定子旋转磁场（定子绕组内三相电流所产生的合成磁场）和转子电流（转子绕组内的感应电流）的相互作用。

工作原理定子绕组与电源的连接4.1.2 交流电机的基本电路分析由于转子转速不等于同步转速，把转速差（n0－n）与同步转速n0的比值称为异步电动机的转差率，用S表示，即三相异步电动机的结构按结构分类：鼠笼式异步电动机：结构简单，坚固，成本低。

绕线式异步电动机：通过外串电阻改善电机的起动，调速等性能。

4.2.1 三相异步电动机的基本结构定子定子由铁心、绕组与机座三部分组成。

定子铁心是电动机磁路的一部分，它是由0.5mm的硅钢片叠压而成，片与片之间是绝缘的。

定子绕组是电动机的电路部分由许多线圈连接而成，每个线圈有两个有效边分别放在两个槽里。

三相对称绕组AX，BY，CZ可连接成星型或三角形。

机座主要用于固定与支撑定子的铁心。

转子转子有铁心与绕组组成。

异步电动机的转子绕组有鼠笼式、线绕式。

4.3.1 定子电路分析定子由铁心、绕组与机座三部分组成；定子铁心是电动机磁路的一部分，它是由0.5mm的硅钢片叠压而成，片与片之间是绝缘的。

定子绕组是电动机的电路部分，由许多线圈连接而成，每个线圈有两个有效边分别放在两个槽里。

三相对称绕组AX，BY，CZ可连接成星型或三角形。

定子每相绕组中产生的感应电动势为：有效值为：定子电动势或电流的频率：漏磁电动势：定子每相绕组上的电压为：式中，R1和X1（X1＝2πf1LL1）——定子每相绕组的电阻和漏磁感抗。

4.4.1 三相异步电动机的电磁转矩三相异步电动机的转矩:三相异步电动机的转矩是由旋转磁场的每极磁通Φ与转子电流I2相互作用而生成的。

第2章交流发电机的检测与维修

发动机转速低于额定转速n1 n1时发电机不向外 1、发动机转速低于额定转速n1时发电机不向外供电 2、发电机达到额定功率时的转速定为额定转速额定电流一般定为最大输出电流的2 n2，额定电流一般定为最大输出电流的2／3。当转速达到一定值时， 3、当转速达到一定值时，无论转速增加多少电流都不再增加，即一定结构的发电机输出最大流都不再增加，电流Imax Imax有一定限制电流Imax有一定限制
②定子电流增加时，电枢反应增强，感应电动势也会下降。电枢反应是指发电机内部除磁极磁场外，还有电枢电流产生的磁场，即存在磁极磁场和电枢磁场。电枢磁场对磁极磁场大多影响称为电枢反应。综上述，当发电机转速升高，使负载电流增加到一定数值后，如再提高转速，尽管定子绕组中的感应电动势增加，但因定子绕组阻抗增大，内部电压降增加，再加上电枢反应引起的感应电动势下降，两者共同作用的结果，使发电机的输出电流不再增加，因而交流发电机具有自身限制输出电流的作用。
1
2
3
4
5
1——产品代号，交流发电机的产品代号有 JF、JFZ、JFB、JFW四种，分别表示交流发电机、整体式交流发电机，带泵交流发电机和无刷交流发电机。
2——电压等级代号，用一位阿拉伯数字表示。（1-12V、2-24V、6-6V) 3——电流等级代号，用一位阿拉伯数字表示。 4——设计序号，按产品的先后顺序，用阿拉伯数字表示。 5——变形代号，交流发电机是以调整臂的位置作为变形代号。从驱动端看，Y表示调整臂位于右边；Z表示调整臂位于左边；调整臂在中间的不标记。
JFT151型集成电路调节器
JFT151型集成电路调节器为薄膜混合集成电路调节器。其外形尺寸为38mm×34mm×10.5mm。

《电工技术与电子技术》教案

《电工技术与电子技术》教案第一章：电工技术基础1.1 电流、电压和电阻的概念电流：电荷的定向移动形成电流，单位是安培（A）。

电压：电路两点间的电势差，单位是伏特（V）。

电阻：阻碍电流流动的性质，单位是欧姆（Ω）。

1.2 电路的基本元件电源：提供电能的设备，如电池、发电机。

负载：消耗电能的设备，如灯泡、电动机。

导线：连接电源和负载，传输电能。

开关：控制电路通断的设备。

1.3 电路的两种状态通路：电流能够顺畅流动的状态。

开路：电流无法流动的状态，即电路中断。

第二章：电子技术基础2.1 电子和原子电子：原子核外的负电荷粒子。

原子：由原子核和核外电子组成，原子核由质子和中子组成。

2.2 半导体的性质导电性能：介于导体和绝缘体之间。

掺杂：向半导体中加入微量杂质，改变其导电性能。

PN结：P型半导体和N型半导体接触形成的结。

2.3 简单的电子电路放大电路：放大微弱信号的电路，如放大器。

整流电路：将交流电转换为直流电的电路，如整流器。

稳压电路：保持输出电压稳定的电路，如稳压器。

第三章：交流电路3.1 交流电的基本概念交流电：电流方向和大小周期性变化的电流。

频率：交流电周期性变化的次数，单位是赫兹（Hz）。

电压和电流的相位差：电压和电流波形之间的相位差。

3.2 交流电路的功率有功功率：电路中实际做功的功率，如灯泡发光产生的功率。

无功功率：电路中不做功的功率，如电容器和电感器消耗的功率。

视在功率：电路中总的功率，等于有功功率和无功功率的平方和的开方。

3.3 交流电路的测量和保护电压表和电流表：测量交流电路的电压和电流。

保护装置：如熔断器、漏电保护器，用于保护电路和人身安全。

第四章：磁路与变压器4.1 磁路的概念磁路：磁力线所通过的路径。

磁通量：磁场穿过磁路的磁力线数量。

磁阻：磁力线通过磁路时的阻碍程度。

4.2 变压器的基本原理变压器：通过电磁感应原理，改变交流电压的设备。

一次绕组和二次绕组：变压器的两个互相绝缘的绕组。

电机与拖动基础课后习题答案

第二章2 . 1 变压器能改变交流电的电压和电流,能不能改变直流电的电压和电流?为什么?答: 变压器能改变交流电的电压和电流,但不能改变直流电的电压和电流。

因为变压器是应用电磁感应原理而工作的,只有当一次绕组接交流电源时, 一次绕组才会流过交流电流,在铁心中产生变化的磁通,从而在二次绕组中产生感应电动势;如果一次绕组接直流电源,则一次绕组流过的是直流电流, 在铁心中产生的磁通是恒定不变的,不能在二次绕组中产生感应电动势,所以变压器只能改变交流电的电压和电流,不能改变直流电的电压和电流。

2 . 2 变压器的铁心为什么要用硅钢片叠成而不用整块钢制成?答: 变压器的绕组流过交流电流时会在铁心中产生磁滞损耗和涡流损耗,统称为铁损耗。

磁滞损耗与铁磁材料的磁滞回线面积有关, 硅钢片的磁滞回线较窄, 磁滞损耗较小。

涡流损耗与铁磁材料的电阻成反比,与钢片厚度的平方成正比, 硅钢片是在电工钢中加入少量的硅而制成, 电阻率较大, 用硅钢片叠成的铁心, 铁损耗较小,所以变压器的铁心要用硅钢片叠成而不用整块钢制成。

2 .3 一台变压器额定电压为220 /110 V ,若把二次绕组( 110 V )接在220 V交流电源上,主磁通和励磁电流将如何变化?答:若忽略变压器绕组漏阻抗压降,则绕组的端电压与感应电动势相等。

正常工作时铁心磁路处于饱和状态。

若把额定电压为110 V的二次绕组接在220 V交流电源上, 二次绕组感应电动势将增大一倍, 感应电动势与铁心磁通成正比,所以铁心磁通也将增大一倍,由于铁心磁路处于饱和状态, 励磁电流将不只是增大一倍,而将增大许多倍。

2 . 4 一台变压器一次绕组额定电压为220 V ,不小心把一次绕组接在220 V的直流电源上,会出现什么情况?答: 若把额定电压为交流220 V 的变压器一次绕组接在220 V 直流电源上时, 铁心中产生的磁通将是恒定不变的,不会在一次绕组中产生感应电动势, 一次绕组电流11R UI =,由于绕组电阻1R 比较小,则一次绕组电流会很大,大大超过其额定电流,很快会将变压器烧坏。

交流电机结构

交流电机结构
交流电机是一种常见的电动机类型，其结构设计对于电机的性能和使用寿命至关重要。

一般来说，交流电机的结构主要由定子和转子两部分组成。

定子是交流电机的固定部分，通常由硅钢片叠压而成。

在定子中，有三个相互120度偏移的绕组，分别称为A相、B相和C相。

这些绕组通过定子铁芯的槽槽绕组方式布置在定子铁芯上。

定子绕组中流过的电流会在定子铁芯中产生磁场，这个磁场会与转子上的磁场相互作用，从而产生电磁力，驱动转子转动。

转子是交流电机的旋转部分，通常由铁芯和绕组构成。

转子的绕组一般为螺旋绕组或者波形绕组，其目的是为了减小电机的转矩脉动和噪音。

在转子上有一个永磁体或者感应磁极，通过与定子磁场的相互作用，产生电磁力，从而带动转子旋转。

除了定子和转子之外，交流电机的结构中还包括了端盖、轴承、风扇等部件。

端盖起到封闭电机的作用，保护电机内部零部件不受外界环境的影响。

轴承支撑转子转动，使其在运转中保持稳定。

风扇则用于散热，保持电机在运转过程中的温度恒定。

在交流电机的结构设计中，需要考虑到许多因素，如电机的功率大小、转速要求、运行环境等。

不同的应用场景需要不同的电机结构设计，以满足其性能需求。

此外，电机结构的优化设计也能够提高
电机的效率和稳定性，延长电机的使用寿命。

总的来说，交流电机的结构设计是一个复杂而重要的工程问题。

只有通过精心设计和优化，才能确保电机具有良好的性能和可靠性，从而满足各种工业和民用领域的需求。

电机及拖动基础知识要点复习

电机及拖动基础知识要点复习电机复提纲第一章：概念：主磁通、漏磁通、磁滞损耗、涡流损耗。

磁路的基本定律：安培环路定律：XXX。

磁路的欧姆定律：作用在磁路上的磁动势F等于磁路内的磁通量Φ乘以磁阻Rm。

磁路与电路的类比：与电路中的欧姆定律在形式上十分相似。

E=IR。

磁路的基尔霍夫定律：1）磁路的基尔霍夫电流定律：穿出或进入任何一闭合面的总磁通恒等于零。

2）磁路的基尔霍夫电压定律：沿任何闭合磁路的总磁动势恒等于各段磁路磁位差的代数和。

第二节常用铁磁材料及其特性铁磁材料：1、软磁材料：磁滞回线较窄。

剩磁和矫顽力都小的材料。

软磁材料磁导率较高，可用来制造电机、变压器的铁心。

2、硬磁材料：磁滞回线较宽。

剩磁和矫顽力都大的铁磁材料称为硬磁材料，可用来制成永久磁铁。

铁心损耗：1、磁滞损耗——材料被交流磁场反复磁化，磁畴相互摩擦而消耗的能量。

2、涡流损耗——铁心内部由于涡流在铁心电阻上产生的热能损耗。

3、铁心损耗——磁滞损耗和涡流损耗之和。

第二章：一、换向：尽管电枢在转动，但处于同一磁极下的线圈边中电流方向应始终不变，即进行所谓的“换向”。

二、直流电机的应用：作为电动机运行——在直流电机的两电刷端上加上直流电压，电枢旋转，拖动生产机械旋转，输出机械能；作为发动机运行——用原动机拖动直流电机的电枢，电刷端引出直流电动势，作为直流电源，输出电能。

三、直流电机的主要结构：定子的主要作用是产生磁场，转子又称为“电枢”，作用是产生电磁转矩和感应电动势。

要实现机电能量转换，电路和磁路之间必须在相对运动，所以旋转电机必须具备静止的和转动的两大部分，且静止和转动部分之间要有一定的间隙（称为：气隙）。

四、直流电机的铭牌数据：直流电机的额定值有：1、额定功率PN(kW)；2、额定电压UN(V)；3、额定电流IN(A)；4、额定转速nN(r/min)；5、额定励磁电压UfN(V)。

五、直流电机电枢绕组的基本形式：直流电机电枢绕组的基本形式有两种：一种叫单叠绕组，另一种叫单波绕组。

《机电传动控制》复习

GD dn TM TL 375 dt
2
习题与思考 2.3 试列出以下几种情况下（见图2.3）系统的运动方程式，并针对各系统说明： (1) T,TL的性质和符号，并带入运动方程。 (2) 运动状态是加速，减速还是匀速？
T
n
TL T
n
TL T
n
TL
T=TL
T <T L
T>TL
T
n
TL
T
n
TL
T

1、下图中，曲线1和2分别为电动机和负载的机械特性，试判断哪些是系统的稳定平衡点？哪些不是？
（a)、c）、 (b)、(e)符合条件，为稳定平衡点；（ (d)不符合条件，不是稳定平衡点
2、试列出以下几种情况下系统的运动方程式，并说明系统的运动状态是加速、减速还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际作用方向）
第3章直流电机的工作原理及特性
习题与思考
3.19 有一台他励直流电动机： PN=10kW,UN=220V,IN=53.8A，n N=1500r/min,Ra=0.29Ω ，试计算：（1）直接启动瞬间的堵转电流Iu；（2）若限制起动电流不超过2IN，采用电枢串电阻启动时，应串入启动电阻的最小值是多少？若用降压启动，最低电压应为多少？

一是降压启动，即在启动的瞬间，降低供电电源电压，随着转速n
的升高，反电势E增大，再逐步提高供电电压，最后达到额定电压UN时，电动机达到所要求的转速。二是在电枢回路内串接外加电阻启动，此时启动电流Ist=UN/(Ra+Rst)将受到外加启动电阻Rst的限制，随着电动机转速n的升高，反电势E增大，再逐步切除外加电阻一直到全部切除，电动机达到所要求的转速。

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。

电机的基础知识和详细介绍

电机的根底知识和详细介绍电机泛指能使机械能转化为电能、电能转化为机械能的一切机器。

特指发电机、电能机、电动机。

电机及电机学概念电机定义：是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。

电动机也称电机〔俗称马达〕，在电路中用字母“M〞〔旧标准用“D〞〕表示。

它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。

发电机在电路中用字母“G〞表示。

它的主要作用是利用机械能转化为电能，目前最常用的是，利用热能、水能等推动发电机转子来发电，随着风力发电技术的日趋成熟，风电也慢慢走进我们的生活。

变压器，在有的书上称之为静止的电机。

从电机的定义发现，这么说也有它的道理的。

电动机的种类1．按工作电源分类根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。

其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。

2．按构造及工作原理分类根据电动机按构造及工作原理的不同，可分为直流电动机，异步电动机和同步电动机。

同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。

异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。

感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。

交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。

直流电动机按构造及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。

有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。

电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。

永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。

3．按起动及运行方式分类根据电动机按起动及运行方式不同，可分为电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。

4．按用途分类可分为驱动用电动机和控制用电动机。

驱动用电动机又分为电开工具〔包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具〕用电动机、家电〔包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等〕用电动机及其它通用小型机械设备〔包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等〕用电动机。

交流感应电动机149页PPT

异步电机
单相感应电动机
按定子绕组供电电源相数三相感应电动机
结构简单，坚固，成本低，运行性能
不如绕线式
两相感应电动机
按转子绕组的结构鼠笼式异步电动机
绕线式异步电动机
通过外串电阻改善电机的起动，调速等性能
三相感应电动机的结构
三相感应电动机的结构
定子铁心
定子冲片
定子线圈
铁心和机座
鼠笼转子
星形接法，线电势＝ 3相电势
三相绕组电势总结
• 正弦分布的以转速n旋转的旋转磁场，在三相对成交流绕组中会感应出三相对称交流电势；
• 感应电势的波形同磁场波形，为正弦波；
• 感应电势的频率为 f=(pn/60)Hz ；
• 相电势的大小为 E 4 .4f4 1 N 1 k y 1 k q 1 4 .4f4 1 N 1 k w 1
短距线圈中的感应电势
• 线圈的两个有效边在磁场中相距为y1,其感应电势相位差是180-β电角度。
• 短距角：
y1 1800
• 短距线圈的感应电势：E y2E n1co 2s 4.4f4N y1ky1
• 短距系数： ky1短整距距＝线线 2E n 2 1E c 圈圈 n 1o 2 s电电 co 2 势势 ssiy n 19 (0)0
• 磁场转过一对极，导体中的感应电势变化一个周期； • 磁场旋转一周，转过p（电机的极对数）对磁极； • 转速为n（r/min)的电机，每秒钟转过(pn/60)对极； • 导体中感应电势的频率f=(pn/60)Hz. • 问题：四极电机，要使得导体中的感应电势为50Hz, 转速应为多少？
感应电势的大小
• 导体感应电势
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