电动机的机械特性教案
人教版九年级物理《第二十章：电与磁 第四节：电动机》教案
教案：人教版九年级物理《第二十章：电与磁第四节：电动机》一、教学内容本节课的教学内容为人教版九年级物理第二十章第四节：电动机。
本节内容主要介绍了电动机的工作原理、分类和特点。
具体内容包括：1. 电动机的工作原理：通电线圈在磁场中受力转动。
2. 电动机的分类：直流电动机和交流电动机。
3. 电动机的特点：电动机可以将电能转化为机械能，具有高效率、方便控制等特点。
二、教学目标1. 了解电动机的工作原理、分类和特点，能解释实际生活中的电动机应用。
2. 能通过实验观察电动机的转动现象，提高观察和分析问题的能力。
3. 通过对电动机的了解，培养学生的学习兴趣，提高学生的科学素养。
三、教学难点与重点重点：电动机的工作原理、分类和特点。
难点：电动机工作原理的微观解释。
四、教具与学具准备教具：电动机模型、电源、开关、导线等。
学具：笔记本、笔、实验报告表格等。
五、教学过程1. 实践情景引入：展示生活中常见的电动机应用，如电动车、电风扇等，引导学生关注电动机的作用和原理。
2. 知识讲解：介绍电动机的工作原理、分类和特点，通过电动机模型进行演示，让学生直观地理解电动机的工作过程。
3. 实验观察：让学生分组进行实验，观察电动机的转动现象，引导学生通过实验现象分析电动机的工作原理。
4. 例题讲解：选取典型例题，讲解电动机的工作原理在实际问题中的应用，提高学生的解决问题的能力。
5. 随堂练习：布置随堂练习题，让学生巩固所学知识，培养学生的应用能力。
7. 布置作业：布置作业题，让学生进一步巩固电动机的相关知识。
六、板书设计电动机1. 工作原理：通电线圈在磁场中受力转动。
2. 分类：直流电动机、交流电动机。
3. 特点：高效率、方便控制。
七、作业设计1. 作业题目：（1）电动机的工作原理是什么？请用文字和图示说明。
（2）直流电动机和交流电动机有什么区别？（3）电动机在生活中的应用有哪些？2. 作业答案：（1）电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动。
【精品】《电动机》教案
【精品】《电动机》教案一、教学内容二、教学目标1. 让学生了解电动机的定义，理解电动机的工作原理。
2. 让学生掌握不同类型的电动机及其特点，了解电动机在实际应用中的作用。
3. 培养学生的实验操作能力和解决问题的能力。
三、教学难点与重点教学难点：电动机的工作原理及其应用。
教学重点：不同类型的电动机的特点及其在实际应用中的选择。
四、教具与学具准备1. 教具：各种类型的电动机、演示实验器材。
2. 学具：学生分组实验器材、记录表格、画图工具。
五、教学过程1. 导入：通过展示生活中常见的电动机，引发学生思考电动机的作用和应用。
2. 新课导入：介绍电动机的定义，引导学生学习其工作原理。
3. 实践情景引入：进行演示实验，让学生观察电动机的工作过程，理解其工作原理。
4. 例题讲解：讲解不同类型的电动机的特点，结合实际应用进行讲解。
5. 随堂练习：让学生完成分组实验，观察并记录实验结果，分析不同类型电动机的特点。
7. 课堂小结：对本节课的内容进行回顾，强调重点知识。
六、板书设计1. 板书《电动机》2. 板书内容：（1）电动机的定义（2）电动机的工作原理（3）不同类型的电动机特点（4）电动机的应用七、作业设计1. 作业题目：（1）简述电动机的定义和工作原理。
（2）列举三种不同类型的电动机，并说明它们的特点。
（3）举例说明电动机在生活中的应用。
2. 答案：八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课学生对电动机的工作原理和应用掌握程度，以及实验操作能力。
2. 拓展延伸：引导学生进一步了解电动机的发展历程，探索新型电动机的研究与应用。
重点和难点解析1. 教学难点：电动机的工作原理及其应用。
2. 教学重点：不同类型的电动机的特点及其在实际应用中的选择。
3. 实践情景引入：通过演示实验让学生观察电动机的工作过程，理解其工作原理。
4. 作业设计：确保作业题目能够有效检验学生对电动机知识点的掌握。
一、电动机的工作原理及其应用1. 工作原理：电动机的工作原理是利用电磁感应现象，将电能转化为机械能。
电机机械特性的测定(精)
第五章电机机械特性的测定实验一三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性一．实验目的了解三相绕线式异步电动机在各种运行状态下的机械特性。
二．预习要点1．如何利用现有设备测定三相绕线式异步电动机的机械2．测定各种运行状态下的机械特性应注意哪些问题。
3．如何根据所测得的数据计算被试电机在各种运行状态下的机械特性。
三．实验项目1．测定三相绕线式异步电动机在电动运行状态和再生发电制功状态下机械特性。
2．测定三相绕线式异步电动机在反接制动运行状态下的机械特性。
四．实验设备及仪器1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏。
2．电机导轨及测速表（MEL-13、MEL-14）3．直流电压、电流、毫安表4．三相可调电阻器900Ω（MEL-03）5．三相可调电阻器900Ω（MEL-04）6．波形测试及开关板（MEL-05）五．实验方法及步骤按实验线路图5-5接线M为三相绕线式异步电动机M09，额定电压U N=220伏，Y接法；G为直流并励电动机M03（作他励接法），其U N=220伏，P N=185WR S选用三组90Ω电阻（每组为MEL-04，90Ω电阻）R1选用675Ω电阻（MEL-03中，450Ω电阻和225Ω电阻相串联）。
R f选用3000Ω电阻（电机起动箱中，磁场调节电阻）V2、A2、mA分别为直流电压、电流、毫安表，采用MEL-06或直流在主控制屏上V1、A1、W1、W2为交流、电压、电流、功率表，含在主控制屏上S1选用MEL-05中的双刀双掷开关1．测定三相绕线式异步电机电动及再发电制动机械特性仪表量程及开关、电阻的选择：（1）V2的量程为300V档，mA的量程为200mA档，A2的量程为2A档。
实验步骤：（1）接下绿色“闭合”按钮，接通三相交流电源，调节三相交流电压输出为180V（注意观察电机转向是否符合要求），并在以后的实验中保持不变。
（2）接通直流电机励磁电源，调节R f阻值使I f=95mA并保持不变。
【精品】《电动机》教案
【精品】《电动机》教案一、教学内容本节课选自《物理》教材第九章第四节，主题为“电动机”。
详细内容包括：电动机的原理与构造，电动机的种类与特点，以及电动机在日常生活中的应用。
二、教学目标1. 知识与技能：使学生理解电动机的工作原理，掌握电动机的主要构造及分类，了解电动机在日常生活中的应用。
2. 过程与方法：培养学生通过观察、实践、分析解决问题的能力，提高学生的动手操作能力。
3. 情感态度与价值观：激发学生对电动机及物理学科的兴趣，培养学生珍惜能源、爱护环境的意识。
三、教学难点与重点教学难点：电动机的工作原理及构造。
教学重点：电动机的分类及其应用。
四、教具与学具准备教具：电动机模型、实验器材（导线、电池、开关等）。
学具：每组一套实验器材，每组一份电动机结构图。
五、教学过程1. 导入：通过展示一个简单的电动机实验，引发学生的好奇心，激发学习兴趣。
2. 新课导入：讲解电动机的原理、构造、分类及应用。
（1）原理：介绍电磁感应原理，引导学生理解电动机的工作原理。
（2）构造：结合电动机模型，讲解电动机的主要构造及其作用。
（3）分类：介绍直流电动机、交流电动机、步进电动机等常见类型，分析各自特点。
（4）应用：展示电动机在日常生活中的应用，如家用电器、交通工具等。
3. 实践操作：分组进行实验，让学生亲自动手制作一个简单的电动机，加深对电动机原理及构造的理解。
4. 例题讲解：针对本节课的重点内容，讲解典型例题，巩固所学知识。
5. 随堂练习：布置一些有关电动机的选择题、填空题，检验学生的学习效果。
六、板书设计1. 电动机原理2. 电动机构造定子转子磁场3. 电动机分类直流电动机交流电动机步进电动机4. 电动机应用七、作业设计1. 作业题目：（1）简述电动机的工作原理。
（2）列举三种常见的电动机类型，并说明各自的特点。
（3）结合生活实际，举例说明电动机在哪些领域有应用。
2. 答案：八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课通过实验、讲解、实践等多种教学手段，使学生掌握了电动机的基本知识。
三相异步电动机的机械特性教学设计方案(精)
重点、难点
重点：三相异步电动机的固有机械特性。
难点：
教学目标
专业能力
使学生掌握三相异步电动机的机械特性。
方法能力
通过表象分析事物本质的能力。
社会能力
学生情况分析
教学环境要求
有多媒体的专业实训室
教学方法
讲授
教学手段
多媒体
教学过程设计
教学步骤
教学内容
学生活动
时间分配
小结
1、验收、打分
2、优秀作品展示
3、总结在操作过程中出现的问题
1、演示自己的作品
2、观察优秀作品，查找自己的不足
20分钟
作业
1、查找三相异步电动机能耗制动控制在生产中的应用实例
2、总结电动机能耗制动控制的常见故障及检修
3、完成课后练习题
教学参考资料、网站
教学后记
三相异步电动机能耗制动控制教学设计方案
教师：序号：
教学项目（任务）名称
三相异步电动机的机械特性
课时数
4
教学内容
主要知识点
1、三相异步电动机的固有机械特性。
2、降低定子电压u1的人为机械特性。
3、定子回路串接三相对称电阻的人为特性。
4、定子回路串接三相对称电抗的人为特性。
5、绕线转子回路串入三相对称电阻的人为特性。
讲授+演示
1、三相异步电动机的固有机械特性。
2、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ低定子电压u1的人为机械特性。
3、定子回路串接三相对称电阻的人为特性。
4、定子回路串接三相对称电抗的人为特性。
5、绕线转子回路串入三相对称电阻的人为特性。
6、绕线转子回路串入并联阻抗的人为特性。
三相异步电动机原理及特性教案
第五章 三相异步电动机的电力拖动运行5.1 三相异步的电动机的机械特性)(s f T em = (转矩-转差率曲线)一、机械特性表达式)(s f T em =(一)物理表达式: Tem 2'2'2cos ψI C I C T a T Φ=Φ=；222222σx r E I '+''=' 1．转矩与转子电流的关系 2．最大转矩Tm (二)参数表达式：⎥⎦⎤⎢⎣⎡'++'+'±=22012211221)()(23em x x s r r f sr pU T σπ“ +”对应于电动状态；“-”对应于发电机状态。
1.转矩特性： )(s f T em =分析：异步电动机转差率s 在0～1之间，但实际上s 在0～s m （临界转差率）时，0〉ds dT em 稳定；s 在1～s m 之间，0〈ds dT em 不稳定；0=dsdTem ，s=sm ，处于临界状态。
2.三个特征转矩①额定转矩T N ：额定负载时)(1055.93m N n PP T NN N N N ⋅⨯⋅=Ω=**注：N P 的单位为kW 。
②最大电磁转矩Tm ： )(4])([42112112212111211e '+±≈'+++±±=x x f pU m x x r r f pU m T m ππ'+'±≈'++'±=212221212)(x x r x x r r s m特点：⑴Tm 与21U 成正比；而S m 与21U 无关；⑵Tm 与转子电阻无关；而S m 与转子电阻有关； ⑶f 1一定时，'+21x x 越大， Tm 越小。
⑷过载能力（或最大转矩倍数）Nm T Tk =T 一般为1.6～2.5，越大，过载能力越强。
③起动转矩:T stn=0, S=1，得])()[(222122112211'++'+'=x x r r f r pU m T st π当转子回路电阻为：'+='+'212x x r r st 时，起动转矩达到最大电磁转矩。
电动机的机械特性教案
电动机的机械特性教案 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT第一章电力拖动系统的动力学基础【引入】用电动机作原动机的拖动方式，称为电力拖动。
现代化矿井使用着大量的生产机械，几乎全部是采用电力拖动的。
第一节机械特性一、电力拖动装置的组成通常，一套电力拖动装置由工作机构（生产机械）、电动机、传动机构和控制设备四部分组成。
如图1.1.1所示。
图 1.1.1电力拖动系统示意图1、工作机构工作机构是生产机械执行工作的机械部分，如提升机的卷筒、钢丝绳及提升容器，采煤机的滚筒与截齿等。
电力拖动过程中，负荷的变化往往来自工作机构。
2、电动机电动机是电力拖动装置的原动机，它的作用是把电源提供的电能转变为机械能用以拖动生产机械运转。
电动机分交流电动机和直流电动机两大类。
3、传动机构大多数情况下，电动机与工作机构并不直接连接，而是中间还有一套传动机构用来变速或改变运行方式，如联轴器、皮带、链条及减速器等。
4、控制设备控制设备是控制电动机运转的设备，由各种控制电器和控制电机组成，用以控制电动机的起动、调速、制动和反转等。
除了上述四部分外，还有电源装置，如各种开关柜，上面配有继电保护装置和指示仪表，用以向电动机和控制设备供电。
二、拖动系统的类型单轴系统：电动机的转轴直接与工作机构的转轴相连接的拖动系统；多轴系统：电动机和工作机构之间通过若干传动机构相连接的拖动系统。
1、电动运行状态（第一三象限）其特点是电动机转矩M的方向与旋转方向(转速n的方向)相同，M为拖动转矩。
电动机从电网取得电能并变为机械能带动负载运转。
2、制动运转状态（第二四象限）电动机的转矩M与转速的方向相反，M为制动转矩。
此时生产机械带动电动机旋转，电动机吸收机械能并变成电能送回电网或消耗在电阻上。
关于制动运转状态的分析将在后面有关章节中讨论。
三、机械特性1、生产机械的负载特性生产机械在运转中受到阻转矩的作用。
电机与电气控制技术 第2版 电子教案与教学设计 3.4-三相异步电动机的机械特性、起动调速制动
2.回答问题的成绩；
3.分析问题的情况；
4.教学检测完成的情况；
5.实训中分析问题解决问题的能力
学生反馈
教学后记
本课程依据高职院校学生的特点和电气自动化专业的人才培养目标，遵循以学生为中心，少讲多练的原则，借助一个个小的控制任务的解决来学习电机及电气控制的应用技能，教学中不能求快，要根据每个学生的学习能力，分层次、分进度的实施教学任务。教学中每个环节要注意引导学生积极思考分析问题，培养学生动手能力及精益求精的工匠精神。
2.鼓励学生自主解决问题的意识，养成主动思考独立思考，培养理论联系实际的学习方法。学会电动机的机械特性分析电动机运行中出现的实际问题。
考核评价
考核方法与工具
采用过程考核和绩效考核两种方法。
过程考核分为两个部分，任务完成的过程中学习态度和方法；帮助其他同学的情况；
绩效考核依据的是制定任务完成的成绩。
考核主要内容
素质目标：促使学生养成自主的学习习惯；学会用理论指导实践，在实践中寻找理论支持
主要教学内容
1.三相异步电动机的机械特性
2.三相异步电动机的启动
3.三相异步电动机的调速
4.三相异步电动机的制动
4.实训：测量电动机的绝缘电阻、空载电流、转速及运行温度技能训练
重点与难点
重点：
1.三相异步电动机的机械特性
2.三相异步电动机的启动、调速、制动方法
教学情境类型
1.教师主导的任务驱动式的教学，在解决具体任务中学习实用技能；
2.小组合作互动探究学习；
3.教师提出问题、学生回答问题，教师答疑，师生角色互换。
教学情境描述
环节1：教师讲解三相异步电动机的机械特性，做好学习笔记
交流电动机的机械特性PPT教案
机械功率为
PMEC
m1 I 2 2
1 s
s
R2
0
电磁功率为
Pem
m1 I 2 2
R2 s
0
机械功率为负，说明电机从轴上输入机械功率；电磁功率为 正说明电机从电源输入电功率，并轴定子向转子传递功率。
而 PMEC
Pem
m1
I
2
2
s
s
1
R2
m1
I
2
2
R2 s
m1
I
2
2
R2
表明，轴上输入的机械功率转变成电功率后，连同定子传递给 转子的电磁功率一起消耗在转子回路电阻上，所反接制动的能 量损耗较大。
第16页/共33页
二、倒拉反转的反接制动 条件: 适用于绕线式异步电动机带位能性负载情况。 实现：在转子回路串联适当大电阻RB。
电机工作点由A→B →C，n=0，制动过 程开始，电机反转子 ，直到D点。在第四 象限才是制动状态。
由于电机反向旋转， n<0，所以s>1。
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反接制动时，s>1，所以有
同理可以分析，正串Y-反串Y联结方式的变极调速属恒功率 调速。
第25页/共33页
四、变极调速时的机械特性 1. Y-YY联结方式
2. -YY联结方式 △
smYY smY TmYY 2TmY TstYY 2TstY
smYY sm
TmYY
2 3 Tm
2 TstYY 3 Tst
变极调速时,转速几乎是成倍变化的,调速的平滑性较差,但 具有较硬的机械特性,稳定性好, 可用于恒功率和恒转矩负载.
频率改变将影响磁路的饱和程度、励磁电流、功率因数、铁
《电机技术》教学讲义 2.2.4 异步电动机的机械特性任务手册
三相异步电动机的机械特性【任务要求】【任务清单】三相异步电动机的转矩-转差率特性2120()m R s X X '≈±'+21111204()m m pU T πf X X ≈±'+(1) 异步电动机的电磁转矩与定子每相电压1U 的平方成正比；(2) 若不考虑1U 、1f 及参数变化时，电磁转矩仅与转差率s 、或转速n有关。
任务3：起动转矩和最大转矩T m 是异步电动机可能产生的最大转矩。
若T L > T m ，电动机停转。
为保证电动机不会因短时过载而停转，电动机需有一定过载倍数K T ：N mT T T K =一般异步电动机的K T =1.8~3.0，对于起重冶金机械用的电动机，K T 可达3.5。
T st 是异步机接至电源开始起动时的起动转矩（s ＝1，n ＝0）：2'112'2'21121202()()st m pU R T f R R X X π=⎡⎤+++⎣⎦起动转矩倍数（电动机的起动能力）：Nstst T T K =任务4：转矩-转差率特性的实用表达式22m m M M m mm T TT T ss s s s s =⇒=+利用产品目录可以估算T m 、s m 和T MNT m T K T =NNN n PT 9550=)1(2-+=TT N m K K s s 2mM mT T s s =三相异步电动机的机械特性（2）转子回路串电阻：只适用于绕线式异步电动机，↑↑st m m T s T n 不变，、1在一定范围内增加电阻，可以增加T st 。
当s m =1时T st =T m ，若再增加电阻，T st 则减小。
绕线型异步电动机转子电路串电阻，可以改变转速而应用于调速，也可以改变起动转矩应用于改善异步电动机的起动性能，还可以提高功率因数。
（3）定子回路串电阻或电抗：一般用于鼠笼型异步电动机的降压起动，用来限制起动电流。
电动机的机械特性教案
第一章电力拖动系统的动力学基础【引入】用电动机作原动机的拖动方式，称为电力拖动。
现代化矿井使用着大量的生产机械，几乎全部是采用电力拖动的。
第一节机械特性一、电力拖动装置的组成通常，一套电力拖动装置由工作机构（生产机械）、电动机、传动机构和控制设备四部分组成。
如图1.1.1所示。
图1.1.1电力拖动系统示意图1、工作机构工作机构是生产机械执行工作的机械部分，如提升机的卷筒、钢丝绳及提升容器，采煤机的滚筒与截齿等。
电力拖动过程中，负荷的变化往往来自工作机构。
2、电动机电动机是电力拖动装置的原动机，它的作用是把电源提供的电能转变为机械能用以拖动生产机械运转。
电动机分交流电动机和直流电动机两大类。
3、传动机构大多数情况下，电动机与工作机构并不直接连接，而是中间还有一套传动机构用来变速或改变运行方式，如联轴器、皮带、链条及减速器等。
4、控制设备控制设备是控制电动机运转的设备，由各种控制电器和控制电机组成，用以控制电动机的起动、调速、制动和反转等。
除了上述四部分外，还有电源装置，如各种开关柜，上面配有继电保护装置和指示仪表，用以向电动机和控制设备供电。
二、拖动系统的类型单轴系统：电动机的转轴直接与工作机构的转轴相连接的拖动系统；多轴系统：电动机和工作机构之间通过若干传动机构相连接的拖动系统。
1、电动运行状态（第一三象限）其特点是电动机转矩M的方向与旋转方向(转速n的方向)相同，M为拖动转矩。
电动机从电网取得电能并变为机械能带动负载运转。
2、制动运转状态（第二四象限）电动机的转矩M与转速的方向相反，M为制动转矩。
此时生产机械带动电动机旋转，电动机吸收机械能并变成电能送回电网或消耗在电阻上。
关于制动运转状态的分析将在后面有关章节中讨论。
三、机械特性1、生产机械的负载特性生产机械在运转中受到阻转矩的作用。
此转矩叫负载转矩ḾL反映到电动机轴上即为M L。
生产机械的负载特性指其转速n L与负载转矩M L'的关系反映到电动机轴上便是n=ƒ（M L）大多数生产机械的负载特性可归纳为以下三种类型：1) 恒转矩特性恒转矩特性的特点是负载转矩与转速无关，如图1.1.3所示。
【电机教案】8课题八 电动机的机械特性
电机与变压器
课 题
课题八电动机的机械特性分析
课次
授时间
年月日（星 期 ）
授课时数
教 具
三相异步电动机
授课班级
教学目标
知识目标：机械特性分析及主要参数
能力目标：提高分析能力
情感目标：激发学生学习兴趣
审
批
教学重点
三相异步电动机的机械特性分析
教学难点
电动机的机械特性分析
教 学 后 记
教 学 内 容
教学方法
【组织教学】
1、清点人数，填写教学日志。
2、稳定课程秩序。
【复习回顾】
1.电动机的日常检查步骤
2.电动机的常见故障及检修方法
课题八 电动机的机械特性分析
一、三相异步电动机的机械特性
1、三相异步电动机的电磁转矩
1）物理表达式：
T=CmФmI2cosф2(充分体现了T是电磁关系的产物)
2）实用表达式：
T=CSr2U12/f1[r22+（Sx02）2]
电磁转矩T与转差率S之间的关系。可以把转速n代替转差率S作为纵坐标，就可以得到电动机机械特性曲线变换坐标系，建立纵坐标为n，横坐标为T的新坐标系，如下图：
说明：
1）起动点A，TS为起动转矩（堵转转矩），TS> TL，电动机才能起动，
起动系数KT= TS/ TN，反映电机的起动性能；
2）临界点B在S=Sm时，T= Tm
过载系数λ= Tm/ TN
额定转矩不能太接近与最大转矩
【课堂小结】
【作业布置】
P98思考与练习5、6、7、8
通过推倒得出：当S=Sm（临界转差率）时，T=Tm（最大电磁转矩）
一般电动机的值在0.04-0.14之间。
直流电动机的机械特性教案
教案设计表学校：湛江师范学院授课老师：课题机电传动控制授课班级：授课时间：章节名称：他励电动机的机械特性计划学时1-2学时教学目标通过本节课的学习，让学生了解掌握他励电动机的固有机械特性和人为机械特性。
教学内容课程标准：1.回顾上节直流电动机的分类和工作原理；2.进入课题：直流电动机的机械特性，并主要讲解运用较为广泛的他励电动机的机械特性；3.他励电动机的固有机械特性；4.他励电动机的人为机械特性：电枢串电阻，改变电压时（U），改变磁通；5.简要介绍串励电动机的机械特性、复励电动机的机械特性。
教学重点难点及解决措施重点难点分析：固有机械特性和人为机械特性的区别、原理，人为机械特性的图解及实际应用。
措施:反复讲解、强调，适当时候举实例配合原理电路图和机械特性图进行图解。
教学过程设计复习：回顾上节内容，用提问讲解来巩固上节课的知识点，从而引出新的内容。
新课导入：直接进入主题《直流电动机的机械特性》教学过程:1、回顾直流电动机的分类和工作原理；2、讲解本节课题：直流电动机的机械特性；3、以运用较为广泛的他励电动机为例，讲解固有机械特性；4、与固有机械特性作对比，讲解人为机械特性；5、电枢串电阻时的人为机械特性；6、改变电压时的人为机械特性；7、改变磁通时的人为机械特性；8、与他励电动机作比较，介绍串励电动机的机械特性和复励电动机的机械特性；9、总结回顾整节课，针对固有机械特性和3种情况下的人为机械特性进行重点解析作业：下课后，仔细阅读理解直流电动机的固有机械特性和3种情况下的人为机械特性，并能熟悉其特性图，同时熟练掌握和应用相关的公式和计算教学反思。
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第一章电力拖动系统的动力学基础
【引入】用电动机作原动机的拖动方式，称为电力拖动。
现代化矿井使用着大量的生产机械，几乎全部是采用电力拖动的。
第一节机械特性
一、电力拖动装置的组成
通常，一套电力拖动装置由工作机构（生产机械）、电动机、传动机构和控制设备四部分组成。
如图1.1.1所示。
图 1.1.1电力拖动系统示意图
1、工作机构
工作机构是生产机械执行工作的机械部分，如提升机的卷筒、钢丝绳及提升容器，采煤机的滚筒与截齿等。
电力拖动过程中，负荷的变化往往来自工作机构。
2、电动机
电动机是电力拖动装置的原动机，它的作用是把电源提供的电能转变为机械能用以拖动生产机械运转。
电动机分交流电动机和直流电动机两大类。
3、传动机构
大多数情况下，电动机与工作机构并不直接连接，而是中间还有一套传动机构用来变速或改变运行方式，如联轴器、皮带、链条及减速器等。
4、控制设备
控制设备是控制电动机运转的设备，由各种控制电器和控制电机组成，用以控制电动机的起动、调速、制动和反转等。
除了上述四部分外，还有电源装置，如各种开关柜，上面配有继电保护装置和指示仪表，用以向电动机和控制设备供电。
二、拖动系统的类型
单轴系统：电动机的转轴直接与工作机构的转轴相连接的拖动系统；
多轴系统：电动机和工作机构之间通过若干传动机构相连接的拖动系统。
1、电动运行状态（第一三象限）
其特点是电动机转矩M的方向与
旋转方向(转速n的方向)相同，M为拖
动转矩。
电动机从电网取得电能并变为
机械能带动负载运转。
2、制动运转状态（第二四象限）
电动机的转矩M与转速的方向相反，M为制动转矩。
此时生产机械带动电动机旋转，电动机吸收机械能并变成电能送回电网或消耗在电阻上。
关于制动运转状态的分析将在后面有关章节中讨论。
三、机械特性
1、生产机械的负载特性
生产机械在运转中受到阻转矩的作用。
此转矩叫负载转矩ḾL反映到电动机轴上即为M L。
生产机械的负载特性指其转速n L与负载转矩M L'的关系反映到电动机轴上便是
n=ƒ（M L）
大多数生产机械的负载特性可归纳为以下三种类型：
1) 恒转矩特性
恒转矩特性的特点是负载转矩与转速无关，如图1.1.3所示。
矿井提升机、带式输送机等机械具有这种特性。
图1.1.3 恒转矩负载特性
a一位能负载特性；b一反作用负载特性
恒转矩负载又分两类：位能负载和反作用负载。
2) 通风机类负载特性
此类负载转矩的大小与转速平方成正比，如图 1.1.4所示。
在低速下转矩很小，随着转速的升高，负载逐渐加大，加大的速率逐渐减小。
通风机、水泵具有这种特性。
这类负载低速阻转矩很小，故起动容易。
图1.1.4 通风机类负载特性图1.1.5 恒功率负载特性
3) 恒功率负载特性
恒功率负载，转矩与转速成反比，即
P L一定时，M L与n成反比。
恒功率负载特性如图1.1.5所示。
2、电动机的机械特性
电动机的机械特性指电动机的转速n与其电磁转矩的关系
n=ƒ(M)
如图1.1.6所示。
图中1、2、3、4分别为同步电动机、异步电动机、他励式直流电动机和串励式直流电动机的机械特性。
所谓“硬度”系指电动机转矩的改变引起转速
变化的程度，通常用硬度系数α表示。
特性曲线上
任一点的硬度系数定义为该点转矩变化的百分数与
转速变化的百分数之比，即
不同类型的电动机，在相同的△M下△n不同因此α也不同。
根据硬度系数α的大小，电动机的机械特性可分为三种类型：
1、绝对硬特性
当转矩变化时电动机的转速恒定不变，△n=0，硬度系数α=∞。
同步电动机具有这种机械特性。
2、硬特性
当转矩变化时，电动机的转速变化不大，△n较小，硬度系数较大，α=-（40—10)。
异步电动机特性曲线的稳定工作部分和他励式直流电动机具有此类特性。
3、软特性
当转矩变化时，电动机转速变化很大，△n很大，硬度系数小，α为-(5—1) 左右直流串励电动机具有这种机械特性。
课后小结：1、电力拖动系统的组成；
2、电力拖动系统各物理量的方向；
3、电力拖动系统的机械特性。
课后作业：习题一
第二节拖动系统的运动学方程式
【复习】生产机械的机械特性及其特点。
【引入】电力拖动系统是一个整体，电动机通过传动装置带动生产机械运转。
电动机的电磁转矩一方面要克服生产机械的负载转矩和系统的摩擦阻转矩，另一方面还要平衡系统变速所需要的惯性转矩。
一、运动方程式
根据动力学的原理，电力拖动系统的运动方程式可写为
式中M——电动机的电磁转矩，即拖动转矩；
M L——系统的静阻转矩，包括生产机械的负载转矩和系统的摩擦转矩；
GD2——系统的飞轮惯量，它反映了一个旋转体的转动惯性，与旋转体的重量、形状和轴的位置有关；
dn/dt——电动机转速的变化率。
从上式看出
(1) 匀速转动时，dn/dt=0，M=M L，电动机的拖动转矩只用来平衡系统的静阻转矩、电力拖动系统处于稳定运行状态。
(2) 加速运动时，dn/dt>0，M>M L，电动机的拖动转速大于静阻转矩，多余部分用于系统加速。
(3) 减速运行时，dn/dt <0，M<M L，电动机的拖动转矩小于静阻转矩，惯性转矩平衡
了一部分静阻转矩。
二、多轴系统的折算
由于中间传动装置的变速作用，实际拖动系统各部分的转速往往是不同的，转矩也不同。
下面以图1.1.2的提升绞车为例加以讨论。
图 1.1.2 提升绞车传动系统示意图
1、功率的传递
电力拖动中，电动机把电网提供的电能变成机械能，通过传动机构再把机械能传给生产机械。
若忽略传动中的损失，那么
式中P M——电动机的电磁功率；
P¹L——工作机械的机械功率。
实际上，在传动中由于齿轮间、轴与轴承间的摩擦等阻力的作用传动机构要损失一部分功率，变成了热能。
假设损失的这部分功率为P0，则
ηt叫传动装置的传动效率，它的值小于1。
考虑到传动损失，在电动机拖
动生产机械运转时，电动机的拖动功率略大于生产机械的机械功率。
2、力和转矩的传递
一对齿轮啮合时，在轮齿接触处，主动轮给从动轮的作用力等于从动轮给主动轮的反作用力。
由于齿轮的直径不同，传动的转矩便不相等。
对于减速传动，小齿轮带动大齿轮，转速变低，转矩变大。
如图1.1.2所示，Z2与Z3固定在同一轴上，这两个齿轮上的转矩相等。
Z3
与Z4啮合，使大轴上的转矩又大于中间轴上的转矩。
根据功率传递关系得出
式中M L——负载反映到电动机轴上的转矩；
ḾL——工作机械的静阻转矩；
j——电动机轴与工作机械轴的传动比；
ηt——传动效率。
对于减速传动，由于j大于1，生产机械反映到电动机轴上的转矩小于生产机械轴上的转矩。
在一个传动系统中，转矩与各轴的转速成反比，转速越低的轴，工作转矩越大，因此轴的直径也越大。
课后小结：1、电力拖动系统的运动学方程式；
2、多轴系统的折算；
课后作业：习题一
第三节拖动系统的静态工作点
【复习】运用运动学方程式进行多轴系统的计算方法。
【引入】电动机拖动生产机械运行时，负载转矩通过传动机构作用于电动机轴上，所以在系统运行中电动机的机械特性与生产机械的负载特性是同时存在的。
要使电动机稳定运行，须具有下述条件：
一、必要条件
从运动学方程式可知，当拖动转矩M和负载转矩M L大小相等、方向相反互相平衡时，转速为某一稳定值，系统处于稳定状态，所以两条特性曲线有交点是稳定运行的必要条件。
交点对应的转速即为系统的稳定运转速度。
如图1.1.7所示，图中A点为直流他励电动机带恒转矩负载的一个稳定工作点。
如果
负载转矩由M L1增加到M L2，则工作点从A移到B，电动机的转矩也相应地增加，转速从n A降到n B，又稳定运行于B点。
二、充分条件
如果拖动系统原来在交点处运行，由于某种原因(如电源电压波动、负载冲击等)使转速稍有变化，离开了原工作点，当干扰消除后，拖动系统有能力恢复到原工作点，则系统运行就是稳定的。
现以异步电动机拖动恒转矩负载为例进行分析。
图1.1.7 他励电动机带恒转矩负载稳定工作点图1.1.8拖动系统稳定运行条件分析
课后小结：3、拖动系统的静态工作点；
4、拖动系统的稳定性。
课后作业：习题一。