直流电机 《电机与拖动基础》 第三版 林瑞光 主编(精选)
《电机及拖动基础》课件第1章
图1-14 直流电动机的气隙磁场分布示意图 (a) 主极磁场 ；(b) 电枢磁场；(c) 气隙磁场
1.4 直流电机的基本公式
直流电机的电枢是实现机电能量转换的核心，一台直流电 机运行时，无论是作为发电机还是作为电动机，电枢绕组中都 要因切割磁感应线而产生感应电动势，同时载流的电枢导体与 气隙磁场相互作用产生电磁转矩。
f=Bxli
(1-2)
图1-2 直流电动机的工作原理图 (a) ab边在N极下、cd边在S极下的电流方向；(b) 转子转过180°后的电流方向
例1.2 电动机拖动的生产设备常常需要作正转和反转的 运动，例如龙门刨床工作台的往复运动、电力机车的前行和倒 退等，那么图1-2所示的直流电动机怎样才能顺时针旋转呢？
3) 额定电流IN 额定电流是指额定电压和额定负载时，允许电机电刷两端 长期输出(发电机)或输入(电动机)的电流，单位为A。 对发电机，有
对电动机，有
PN=UNIN
PN=UNINηN
式中：ηN——额定效率。
4) 额定转速nN 额定转速是指电机在额定运行条件下的旋转速度，单位为 r/min。 此外，铭牌上还标有励磁方式、工作方式、绝缘等级、重 量等参数。还有一些额定值，如额定效率ηN、额定转矩TN、额 定温升τN，一般不标注在铭牌上。
定律告诉我们，在均匀磁场中，当导体切割磁感应线时，导体 中就有感应电动势产生。若磁感应线、导体及其运动方向三者 相互垂直，则导体中产生的感应电动势e的大小为
e=Bxlv
(1-1)
图 1-1 直流发电机的工作原理图 (a) ab边在N极下、cd边在S极下的电动势方向；(b) 转子转过180°后的电动势方向
2. 转子部分 1) 电枢铁芯 电枢铁芯由硅钢片叠成。为了减小涡流损耗，电枢铁芯 通常采用 0.35～0.5 mm厚且两面涂有绝缘漆的硅钢冲片叠压 而成。有时为了加强电机冷却，在电枢铁芯上冲制轴向通风孔， 在较大型电机的电枢铁芯上还设有径向通风道，用通风道将铁 芯沿轴向分成数段。整个铁芯固定在转轴上，与转轴一起旋转。 电枢铁芯及冲片形状如图1-9所示，电枢边缘的槽供安放电枢 绕组用。
电机及拖动基础教程第三版下册课程设计 (2)
电机及拖动基础教程第三版下册课程设计1. 课程简介《电机及拖动基础教程》是一本以工程应用为导向的电机及拖动领域基础教材，分上下两册。
本课程设计为下册，主要涵盖了直流电机、交流电机、步进电机和拖动控制等内容。
通过本课程的学习，学生将了解电机运行的基本原理、掌握电机的基本参数、能够进行电路结构设计和系统控制等。
2. 教学目标通过本课程的学习，学生应达到以下目标：•掌握直流电机的原理和基本参数；•了解交流电机的原理和调速方法；•熟悉步进电机的特点和驱动方式；•理解拖动控制的基本原理和实现方法；•能够进行电机控制系统设计和调试。
3. 教学内容本课程内容主要包括以下几个方面：3.1 直流电机•直流电机的原理和基本参数；•直流电机的特性曲线和控制方式；•直流电机的电路控制和实现方法。
3.2 交流电机•三相异步电机的原理和基本参数；•交流电机的原理和控制系统；•交流电机的调速方法和控制。
3.3 步进电机•步进电机的特点和驱动方式；•步进电机的控制系统和实现方法；•步进电机在精密位置和速度控制领域的应用。
3.4 拖动控制•拖动控制的基本原理和实现方法；•拖动控制系统的控制方式和算法；•拖动控制系统的应用案例分析。
4. 教学方法本课程采用“理论与实践相结合”的教学方法，将理论知识与实际应用相结合，注重培养学生的实际动手能力和解决问题的能力。
具体教学方法包括：•理论课堂授课：通过讲授相关理论知识，让学生掌握电机的原理和基本参数。
•实验教学：通过实验操作，让学生学习电机的控制系统设计和调试技能。
•课程论文：要求学生以自己所学的知识，编写有关电机控制系统设计和实现的论文，提高学生的文献检索和分析能力。
•团队项目：让学生组成小组，设计实现一个电机控制系统，以提高学生团队协作和解决问题的能力。
5. 教学评估本课程的评估将分为两个方面：•学生平时成绩占40%，包括参加课堂讨论、实验报告、课程论文和团队项目等。
•期末考试占60%，主要考察学生成果达到的实际学习效果。
电机与拖动基础第三版林瑞光答案
电机与拖动基础第三版林瑞光答案【篇一：10《电机与电力拖动基础》教学大纲】txt>electric machinery and drive课程代码： d1081060总学时〔理论＋实践〕： 51+0 学分：3 课程性质：学科基础课课程类别：必修课先修课程：《高等数学》、《大学物理》、《电路分析基础》面向专业：电气工程及其自动化专业开课学科：检测技术及自动化装置开课二级学院：机电工程学院执笔：陈卫民审校：钱晓耀一、课程的地位与任务本课程是电气工程及其自动化专业的专业基础课，其主要任务是学生通过本课程的学习获得电机与拖动的基本理论知识，使学生掌握常用的交直流电机、变压器、控制电机等的基本结构，工作原理和运行特性；电机拖动系统的静态、动态特性；初步掌握不同电动机的调速方法和技术指标；并能了解一些电机及拖动系统的发展方向。
二、课程主要内容与基本要求了解电力拖动系统的组成及发展过程；电力拖动系统的应用领域；电机、电机拖动的基本概念；了解本课程的专业地位和特点。
掌握直流电机的基本工作原理和结构；了解电枢绕组的最基本形式；理解直流电机的磁场及电枢反应；掌握直流电机的电枢电动势、电磁转矩和电磁功率的三个基本方程式及他〔并〕励直流电动机的工作特性。
掌握电力拖动系统的运动方程式；掌握生产机械的转矩特性、他励直流电动机机械特性、电力拖动系统的稳定运行条件；理解他励直流电动机的起动方法、制动及制动方式的选择；掌握他励直流电动机的调速方法；了解评价调速方法的主要指标、调速方法与负载性质的配合；了解他励直流电动机过渡过程的一般分析方法。
了解变压器的应用、分类；掌握变压器的基本工作原理、额定值；掌握单相变压器的空载运行时的物理状况、变化、空载电流；掌握空载运行时的电势平衡方程、空载运行是的等效电路和向量图；掌握单相变压器负载运行时的物理状况、基本方程、折算法、等效电路和向量图；理解变压器参数的空载实验、短路实验；理解变压器的工作特性；理解三相变压器及其它用途的变压器。
电机与拖动技术基础篇第三版课程设计
电机与拖动技术基础篇第三版课程设计课程背景电机和拖动技术是机械、电气等领域必不可少的基础技术之一。
随着科技进步和各行业的发展，对电机和拖动技术的需求越来越高，掌握该技术将有助于学生在就业市场上获得更广阔的发展空间。
本课程拟帮助学生了解电机和拖动技术的基本原理，掌握电机的分类、特性以及调速、制动等方面的应用，培养学生的实际应用能力。
课程目标•了解电机的工作原理；•掌握电机的分类、特性以及调速、制动等方面的应用；•学会对电机进行检修、维修和故障排除；•熟悉拖动技术的基本原理；•学会拖动技术的控制；•锻炼学生的实际操作能力和应用能力。
教学内容章节内容第一章电机概述第二章电机的分类第三章电机的特性第四章电机的调速章节内容第五章电机的制动第六章电机的检修与维修第七章拖动技术概述第八章拖动技术的控制第九章案例分析教学方法•理论课程：通过讲述基本原理、应用技巧和经验的方法，教会学生掌握基本理论知识和应用技能；•实践课程：通过实验、模拟等实际操作，让学生在实践中掌握技能，提高操作技能和应用能力；•课程辅导：给予同学们必要的课后辅导。
对于理解不透彻、技能操作不熟练等问题，提供及时的指导和帮助。
课程要求•理论课程的考核方式：闭卷笔试；•实践课程的考核方式：开放式操作考试；•每个同学必须参加所有的课堂和实验；•勤奋认真学习，提高研究与应用能力；•遵守课堂纪律，行为规范。
教材和参考书目•电机与拖动技术基础篇，第三版，李华山主编•电机原理与应用，裘德·哈齐文，高道明著•电机技术，蔡诚华主编•电机控制技术，贺亚平主编实验设备和材料编号实验设备数量1 单相感应电机实验装置1台2 三相异步电动机实验装置1台3 直流电动机实验台1台4 电机综合性能测试仪1台5 变频调速实验装置1台6 电机故障模拟排除实验装置1台7 拖动控制实验台1台8 实验用电器元件若干课程进度安排•第一周：电机概述、电机的分类、电机的特性；•第二周：电机的调速、电机的制动、电机的检修与维修；•第三周：拖动技术概述、拖动技术的控制；•第四周：案例分析与答疑。
《电机与拖动基础》直流电机的工作原理和基本结构 ppt课件
例1-2 电动机拖动的生产设备常需要作正转或反转运动， 如电力机车的前行和倒退，就要求牵引电动机能正、反 转。分析前图中的直流电动机如何能反转(顺时针旋转)?
解：图中的电动机模型要顺时针旋 转需获得一个顺时针方向的电磁转 矩，由左手定则可知：电磁力的方 向取决于磁场极性或导体中电流的 方向，所以直流电动机获得反转的 方法有两个：一是改变磁场极性， 二是改变电源电压极性使流过导体 的电流方向改变。
T 2N9
5P N 59 051 53 08.7 2N 7•m
nN
1500
《电机及拖动基础》直流电机
1、电机型号
Z 2—7 2
1号为短铁心，2 号为长铁心
一第 般二 用次 途改 直型 流设 电计 机
电枢铁心长度 机座号
1号最小，12 号最大
型号表明电机所属的系列及主要 特性。知道了型号，可从相关手 册中查出电机的许多技术数据。
注意：两者只能改变其一，否 则，直流电动机的转向不变。
改变电源极性（导体电 流方向）而反转示意图
f
-
n
f+
三、电机的可逆原理（补充）
任何一台电机既可作发电机运行，也可作 电动机运行，这一性质称为电机的可逆原 理。 电机的实际运行方式由外施条件决定：
如果电机转子输入机械能，而电枢绕 组输出电能，电机作为发电机运行； 如 果在电枢绕组中输入电能，转子输出机 械能，则电机作为电动机运行。
1-刷握 2-铜丝辫 3-压紧弹簧 4-电刷块（石墨材料）
二、转子
1.电枢铁心
作用：通过磁通和嵌放 电枢绕组。
铁心冲片
材料：为减小磁滞损耗和涡流损耗，电枢铁心 用0.35mm或0.5mm厚的硅钢片叠成，表面有绝 缘层。
《电机与拖动学习指导与实验教程》教学课件—02直流电机精选全文
2.2 直流电机的铭牌与励磁方式 2.2.1直流电机的铭牌
对发电机额定功率为： PN U N I N
对发电机额定功率为： PN U N I NN
2.2 直流电机的铭牌与励磁方式
例2-1：已知某直流电动机铭牌数据如下： PN =75kW，UN =220V，nN =1500r/min，ηN =88.5%， 试求：该电机的输入功率及额定电流各是多少？
K S Qu
2.3.1电枢绕组的基本概念
4极（ p 2 ）直流电机结构示意图：
主极轴线：磁极的中心线 几何中性线：磁极之间的平分线
主极轴线
N 几何中性线
极距 ：在电枢铁心表面上， S
S
一个极所占的距离。用虚槽数表
示为：
Qu (虚槽)
2p
N
极距τ
2.3.2直流电枢绕组的节距
电枢绕组的连接规律是通过绕 组的节距来表征。
串励、复励三种电机。
U
U
U
U
Ia M
If
Uf
F
I M
Ia
If F
I
If F
M Ia
I
M Ia
If F
（a）他励 （b）并励 （c）串励 （d）复励
图中：I为电源电流，If为励磁电流，Ia为电枢电流。
2.2.2直流电机励磁方式
1）他励式 他励式是指励磁绕组由其他电源供电，励磁绕
组与电枢绕组不相连。永磁直流电机也属于他励 直流电机，因励磁磁场与电枢电流无关。
（2）直流发电机的工作原理
b N
c N
ina A
c
i nd A
b
d
B S
a B
电机与拖动基础(第3版 - 习题解答)
电机与拖动基础第一章电机的基本原理 (1)第二章电力拖动系统的动力学基础 (6)第三章直流电机原理 (12)第四章直流电机拖动基础 (15)第五章变压器 (30)第六章交流电机的旋转磁场理论 (41)第七章异步电机原理 (43)第八章同步电机原理 (50)第九章交流电机拖动基础 (60)第十章电力拖动系统电动机的选择 (72)第一章 电机的基本原理1-1 请说明电与磁存在哪些基本关系，并列出其基本物理规律与数学公式。
答：电与磁存在三个基本关系，分别是（1）电磁感应定律：如果在闭合磁路中磁通随时间而变化，那么将在线圈中感应出电动势。
感应电动势的大小与磁通的变化率成正比，即tΦN e d d -= 感应电动势的方向由右手螺旋定则确定，式中的负号表示感应电动势试图阻止闭合磁路中磁通的变化。
（2）导体在磁场中的感应电动势：如果磁场固定不变，而让导体在磁场中运动，这时相对于导体来说，磁场仍是变化的，同样会在导体中产生感应电动势。
这种导体在磁场中运动产生的感应电动势的大小由下式给出Blv e =而感应电动势的方向由右手定则确定。
（3）载流导体在磁场中的电磁力：如果在固定磁场中放置一个通有电流的导体，则会在载流导体上产生一个电磁力。
载流导体受力的大小与导体在磁场中的位置有关，当导体与磁力线方向垂直时，所受的力最大，这时电磁力F 与磁通密度B 、导体长度l以及通电电流i 成正比，即Bli F =电磁力的方向可由左手定则确定。
1-2 通过电路与磁路的比较，总结两者之间哪些物理量具有相似的对应关系（如电阻与磁阻），请列表说明。
答：磁路是指在电工设备中，用磁性材料做成一定形状的铁心，铁心的磁导率比其他物质的磁导率高得多，铁心线圈中的电流所产生的磁通绝大部分将经过铁心闭合，这种人为造成的磁通闭合路径就称为磁路。
而电路是由金属导线和电气或电子部件组成的导电回路，也可以说电路是电流所流经的路径。
磁路与电路之间有许多相似性，两者所遵循的基本定律相似，即KCL：在任一节点处都遵守基尔霍夫第一定律约束；KVL：在任一回路中都遵守基尔霍夫第二定律；另外，磁路与电路都有各自的欧姆定律。
直流电机拖动--《电机与拖动基础》-第三版-林瑞光-主编
CeN n Ra Rz
制动瞬间 工作点
B
n n0
制动过程 工作段
电动机电动状 态工作点
A Ra
Ra RZ
电动机拖动反抗性 负载，电机停转。
0
TL
T
C
若电动机 带位能性 负载,稳定
工作点
改变制动电阻R 的Z 大小可以改变能耗制动特性曲线的斜率,从 而可以改变制动转矩及下放负载的稳定速度。 R越Z小,特性曲线的 斜率越小,起始制动转矩越大,而下放负载的速度越小。
1、电枢串电阻时的人为特性
保持UUN,Φ 不 变Φ ,N 只在电枢回路中串入电阻 的人为R特 性
nCU eΦ NNC Rea C M R Φ 2 NT
n
n0 特点：1）n 0 不变，β 变大；
2） 越β 大，特性越软。
Ra
Ra R
T
2、降低电枢电压时的人为特性
保持RRa,Φ 不变Φ ，N只改变电枢电压时的人为特性：
375 dt
(TTZ) 称为动负载转矩,把
TZ
称为静负载转矩.
二、运动方程式中转矩正、负号的规定
首先确定电动机处于电动状态时的旋转方向为转速的正方 向，然后规定：
（1）电磁转矩 T与转速 的n正方向相同时为正，相反时为负。
（2）负载转矩
T
与转速
Z
的n正方向相同时为负，相反时为正。
(3)惯性转矩
GD 2 375
n U Ra T
CeΦN CeCMΦ2 N
n
n0
n 01
特点：1)n 随0 U变化, 不β 变; 2) 不U同,曲线是一组平行线。
U1 UN
UN U1
T em
3、减弱励磁磁通时的人为特性
电机与拖动(第3版)(附微课视频)第4章教学提纲
电机与拖动(第3版)(附微课视频)第4章第4章思考题与习题答案1．三相笼形异步电动机由哪些部件组成？各部分的作用是什么？答：三相笼形异步电动机由定子和转子两部分组成。
定子产生旋转磁场，转子产生电磁转矩2．为什么三相异步电动机定子铁芯和转子铁芯均用硅钢片叠压而成？能否用钢板或整块钢制作？为什么？答：用硅钢片叠压而成是为了减小铁损。
铁心不能用钢板或整块钢制作，因为铁心损耗较大。
3．什么是旋转磁场？旋转磁场是如何产生的？答：三相定子绕组通入三相交流电，则在定子、转子与空气隙中产生一个沿定子内圆旋转的磁场，该磁场称为旋转磁场。
它是三相对称的定子绕组通入三相对称的交流电而产生的。
4．如何改变旋转磁场的转速和转向？答：改变电源频率、磁极对数均可改变旋转磁场的转速。
将I A—I B—I C中的任意两相A、B互换，均可改变旋转磁场的转向。
5．说明三相异步电动机的工作原理，为什么电动机的转速总是小于旋转磁场的转速？答：三相异步电动机的工作原理：当定子本相绕组通人三相电流后，定子绕组产生旋转磁场。
该磁场以同步转速在空间顺时针方向旋转，静止的转子绕组被旋转磁场的磁力线所切割，产生感应电动势，在感应电动势的作用下，闭合的转子导体中就有电流转子电流与旋转磁场相互作用的结果便在转子导体上产生电磁作用力F ，电磁作用力F 对转轴产生电磁转矩M ，使转子转动。
当定子绕组接通三相交流电时，转子便逐步转动起来，但其转速不可能达到同步转速。
如果转子转速达到同步转速，则转子导体与旋转磁场之间就不再存在相互切割运动。
就没有感应电动势和感应电流，也没有电磁转矩，转子转速就会变慢。
因此在电动机运转状态下，转子转速总是低于其同步转速。
6．一台三相异步电动机，型号为Y2-160M2-2，额定转速为n =2 930r/min ，f 1=50Hz ，求转差率s 。
解：由Y2-160M2-2可知p=1，另外n 1=60f/p=60×50/1=3000 r/min而 S=（n 1- n 2）/ n 1=（3000-2930）/3000=0.023。
电机与拖动基础(第3版 - 授课教案)
电机与拖动基础（授课教案）2017年10月课程基本信息注：课程类别分为公共基础课、学科基础课、专业必修课、专业选修课和实践教学环节。
授课教案授课时间第周，星期，第节；第1次课章节名称绪论、第一章电机的基本原理（第1节）授课方式课堂讲授（√）；实验课（）；习题课（）；讨论课（）；其他（）教学时数 2授课方法和手段多媒体讲解、举例讲解、模型讲解教学目的要求1）了解电机与拖动的历史、现状与发展情况。
2）了解本课程的性质、任务和学习要求、学习方法。
3）深入理解电磁感应原理以及相关的电磁感应定律。
4）掌握电机中常用的基本定律以及铁磁材料的分类、特性。
教学内容纲要绪论第1节电磁感应原理教学重点难点重点：安培环路定律和磁路的欧姆定律难点：铁磁材料的磁化曲线教学过程设计先介绍电机与拖动的历史，通过引用应用实例，说明电机拖动系统的作用，提高学生的学习兴趣。
再结合中学物理学电与磁的基本知识，介绍电磁感应原理，以及“电生磁，磁生电，电磁生力”的基本规律。
作业、讨论及辅导思考题：1-1、1-2课后小结了解电机与拖动的历史、现状与发展情况。
了解本教材内容、课程性质、学习目的和学习方法。
掌握电机中常用的基本定律，以及铁磁材料的分类、特点。
注意磁路与电路的区别与联系。
章节名称第一章电机的基本原理（第2、3、4节）授课方式课堂讲授（√）；实验课（）；习题课（）；讨论课（）；其他（）教学时数 2授课方法和手段多媒体讲解、举例讲解、模型讲解、视频讲解教学目的要求1）掌握机电能量转换基本原理。
2）了解电机的基本结构与工作原理。
3）深入理解电磁感应原理以及相关的电磁感应定律。
教学内容纲要第2节机电能量转换基本原理第3节电机的基本结构与工作原理第4节电机的能量损耗与发热教学重点难点重点：电机的结构和共性问题难点：电磁转矩一般表达式的推导教学过程设计首先通过一个简单的电磁装置，介绍机电能量转换的基本原理。
然后通过网络视频，介绍一种电机的结构，引申出电机结构的共同特点及工作原理。
电机与电力拖动(第三版)习题参考答案
《电机与电力拖动》（第三版）习题参考答案第1章思考题和习题一、填空题1．直流电动机主磁极的作用是产生，它由和两大部分组成。
气隙磁场、主磁极铁心和主磁极绕组2．直流电动机的电刷装置主要由、、、和等部件组成。
电刷、刷握、刷杆、刷杆架、弹簧、铜辫3．电枢绕组的作用是产生或流过而产生电磁转矩实现机电能量转换。
感应电动势、电枢电流4．电动机按励磁方式分类，有、、和等。
他励、并励、串励、复励5．在直流电动机中产生的电枢电动势Ea方向与外加电源电压及电流方向，称为，用来与外加电压相平衡。
相反、反电势6．直流电动机吸取电能在电动机内部产生的电磁转矩，一小部分用来克服摩擦及铁耗所引起的转矩，主要部分就是轴上的有效转矩，它们之间的平衡关系可用表示。
输出、电磁转矩=损耗转矩+输出转矩二、判断题(在括号内打“√”或打“×”)1．直流发电机和直流电动机作用不同，所以其基本结构也不同。
（×）2．直流电动机励磁绕组和电枢绕组中流过的都是直流电流。
（×）3．串励直流电动机和并励直流电动机都具有很大的启动转矩，所以它们具有相似的机械特性曲线。
（×）4．电枢反应不仅使合成磁场发生畸变，还使得合成磁场减小。
（√）5．直流电机的电枢电动势的大小与电机结构、磁场强弱、转速有关。
（×）6．直流电动机的换向是指电枢绕组中电流方向的改变。
（√）三、选择题(将正确答案的序号填入括号内)1．直流电动机在旋转一周的过程中，某一个绕组元件(线圈)中通过的电流是( B )。
A．直流电流B．交流电流C．互相抵消，正好为零2．在并励直流电动机中，为改善电动机换向而装设的换向极，其换向绕组( B )。
A．应与主极绕组串联B．应与电枢绕组串联C．应由两组绕组组成，一组与电枢绕组串联，另一组与电枢绕组并联3．直流电动机的额定功率P N是指电动机在额定工况下长期运行所允许的( A )。
A．从转轴上输出的机械功率B．输入电功率C．电磁功率4．直流电动机铭牌上的额定电流是。
直流电机电机与拖动基础-第三版林瑞光主编
极身
极靴
几何中性线
（a）气隙形状
第1章 直流电机
空载时的气隙磁通密度为 一平顶波，如下图(b) 所示。空载时主磁极磁来自的分 布情况，如右图(c) 所示。
第1章 直流电机
为了感应电动势或产生电磁转
矩，直流电机气隙中需要有一定量 的每极磁通 0，空载时，气隙磁通
0
与空 载0 磁动势 或空F载f 0 励磁电流
第1章 直流电机
空载时，励磁磁动势主要消耗在气隙上。当忽略铁磁材 料的磁阻时，主磁极下气隙磁通密度的分布就取决于气隙的 大小和形状。
磁极中心及附近的气 隙小且均匀，磁通密度较 大且基本为常数，靠近极 尖处，气隙逐渐变大，磁 通密度减小；极尖以外， 气隙明显增大，磁通密度 显著减少，在磁极之间的 几何中性线处，气隙磁通 密度为零。
第1章 直流电机
１.２.３ 单波绕组
单波绕组的特点是合成节距与换向节距相等，展开图如下 图所示。
两个串联元件放在 同极磁极下，空间位置 相距约两个极距；沿圆 周向一个方向绕一周后， 其末尾所边的换向片落 在与起始的换向片相邻 的位置。
第1章 直流电机
单波绕组的并联支路图: 单波绕组的特点
1）同极下各元件串联 起来组成一条支路，支 路对数为1，与磁极对 数无关；
换向器：与电刷装置配合,完成直流与交流的互换 转轴 轴承
第1章 直流电机
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。
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。
驱动和控制微电机电机与拖动基础第三林瑞光主编PPT课件
为使电动机能自行起动和改善运行性能，除工作绕组（又 称主绕组）外，在定子上还安装一个辅助的起动绕组（又称副 绕组）。两个绕组在空间相距900或一定的电角度。
继续
第2页/共67页
按使用要求来分：用于解算装置的旋转变压器和用于 随动系统的旋转变压器。
7.7.1 旋转变压器的结构与工作原理 一、正余弦旋转变压器的工作原理
第43页/共67页
1.正弦绕组
z
N
4 i 1
Nci
2Ncm[co s Z
cos3
Z
cos(2Z 4
1)
Z
]
第44页/共67页
2.正余弦旋转变压器的工作原理 定子上放置两套互差90空间角度的匝数、型式完全相
第25页/共67页
7.5 测速发电机 分类：直流测速发电机和交流伺服电动机
7.5 直流测速发电机
分永磁式和电磁式两种。
一、直流测速发电机的输出特性
输出电压与转速之间的关系，称为输出特性，如图所示。
U2
Ea 1 Ra
Cn
RL
第26页/共67页
二、直流测速发电机的误差及减少误差的方法
电枢反应
产生误差的 原因
（1）正余弦旋转变压器的空载运行
第45页/共67页
将Фd分解为两个分量： 与正弦绕组轴线方向一致的磁通Фr1和与正弦绕组轴线相垂 直的磁通Фr2。
r1 d sin r2 d cos
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正余弦旋转变压器输出绕组的开路输出电压分别为：
Ur10 Er1 4.44 fNrkwrr1 4.44 fNrkwrd sin Ur20 Er2 4.44 fNrkwrr2 4.44 fNrkwrd cos
《电机与拖动》实验指导书(现用)
《电机与拖动》实验指导书课程编号：课程名称：电机与拖动实验适应专业：自动化、电气工程及其自动化课程类别：必修、限选实验教学种类：课程总学时：46+12实验学时：12执笔人：王卫东西安电子科技大学机电工程学院2006年9月实验一直流电动机的机械特性测定实验一、实验目的和要求1．掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性2．掌握直流并励电动机的调速方法。
预习要求：1．直流电动机的工作特性和机械特性的定义2．直流电动机调速原理二、实验内容1．工作特性和机械特性保持U=U N和I f=I fN不变，测取n、T2、n=f(I a)及n=f(T2)。
2．调速特性（1）改变电枢电压调速保持U=U N、I f=I fN=常数，T2=常数，测取n=f(Ua)。
（2）改变励磁电流调速保持U=U N，T2 =常数，R1 =0，测取n=f(I f)。
三、实验仪器、设备（软、硬件）及仪器使用说明1．MEL系列电机教学实验台的主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）。
2．电机导轨及涡流测功机、转矩转速测量（MEL-13）或电机导轨及编码器、转速表。
3．可调直流稳压电源（含直流电压、电流、毫安表）4．直流电压、毫安、安培表（MEL-06）。
5．直流并励电动机。
6．波形测试及开关板（MEL-05）。
7．三相可调电阻900Ω（MEL-03）。
四、实验原理并励电动机实验线路，如图1-1所示。
R1、R f：电枢调节电阻和磁场调节电阻，位于MEL-09mA、A、V2：直流毫安、电流、电压表（MEL-06）G：涡流测功机I S：涡流测功机励磁电流调节，位于MEL-13。
五、实验方法与步骤1．并励电动机的工作特性和机械特性按如图1-1所示将仪器设备与电动机相连接，然后按如下步骤进行实验：a．将R1调至最大，R f调至最小，毫安表量程为200mA，电流表量程为2A档，电压表量程为300V档，检查涡流测功机与MEL-13是否相连，将MEL-13“转速控制”和“转矩控制”选择开关板向“转矩控制”，“转矩设定”电位器逆时针旋到底，开启控制屏的总电源控制钥匙开关至“开”位置，按次序按下绿色“闭合”按钮开关，打开励磁电源船形开关和可调直流电源船形开关，按下复位按钮，此时，直流电源的绿色工作发光二极管亮，指示直流电压已建立，旋转电压调节电位器，使可调直流稳压电源输出220V电压，使电机旋转，并调整电机的旋转方向，使电机正转。
电机与拖动(第3版)(附微课视频)第7章
第7章思考题与习题答案1．电力拖动系统中电动机的选择主要包括哪些内容？答：电力拖动系统中电动机选择的主要内容包括电动机的系列、结构形式、电动机的额定参数以及电动机的质量性能等。
2．电动机的温升、温度以及环境之间的温度之间是什么关系？电机铭牌上温升值是指什么？答：电动机的温升与铜耗,铁耗和机械损耗有关。
电动机铭牌上的温升值其含义是电动机绝缘许可的最高温度。
电动机的温升、温度以及环境温度三者之间是刚工作时电动机的温度与周围介质的温度之差很小，热量的发散是随温度差递增的，少量被发散法到空气中，大量被空气吸收。
因而温度升高的较快，随着电动机温度逐渐升高，被电动机吸收的减少,而发散到空气中的热量增加。
3．Y2系列三相异步电动机采用的绝缘材料容许的温升是多少？若使用B级绝缘材料时电动机的额定功率为P N，则改用F级绝缘材料时该电动机的额定功率将怎么变化？答：Y2系列三相异步电动机采用的绝缘材料容许的温升是90℃；若使用B级绝缘材料时电动机的额定功率为P N，则改用F级绝缘材料时该电动机的额定功率将降低。
4．电动机的发热有什么规律？答：电动机工作过程中，各部分产生的损耗转变成热能，其中一部分被电动机本身吸收，使电动机温度升高，其余部分通过电动机的表面散发到周围介质中。
5．电动机的额定功率主要由什么决定？对于功率较大的电动机，应使用高的还是比较低的电压等级？答：电动机额定功率主要由电动机的允许温升、电动机的过载能力和电动机的起动能力等质量性能指标决定。
对于功率较大的电动机，应使用高电压等级。
6．电动机的三种工作制是如何划分的？负载持续率FC%表示什么含义？答：电动机的三种工作制是根据负载持续时间的不同来划分的，有连续工作制、短时工作制和断续周期工作制三种。
负载持续率FC%表示在断续周期工作制中，负载工作时间与整个周期之比。
7．将一台额定功率为P N的短时工作制电动机改为连续运行，其允许输出功率是否变化？为什么？答：将短时工作制电动机改为连续运行时，其允许输出功率将小于原设计的额定功率P N。
电机与拖动基础(第3版 - 习题解答)
电机与拖动基础第一章电机的基本原理 (1)第二章电力拖动系统的动力学基础 (6)第三章直流电机原理 (12)第四章直流电机拖动基础 (15)第五章变压器 (30)第六章交流电机的旋转磁场理论 (41)第七章异步电机原理 (43)第八章同步电机原理 (50)第九章交流电机拖动基础 (60)第十章电力拖动系统电动机的选择 (72)第一章 电机的基本原理1-1 请说明电与磁存在哪些基本关系，并列出其基本物理规律与数学公式。
答：电与磁存在三个基本关系，分别是（1）电磁感应定律：如果在闭合磁路中磁通随时间而变化，那么将在线圈中感应出电动势。
感应电动势的大小与磁通的变化率成正比，即tΦN e d d -= 感应电动势的方向由右手螺旋定则确定，式中的负号表示感应电动势试图阻止闭合磁路中磁通的变化。
（2）导体在磁场中的感应电动势：如果磁场固定不变，而让导体在磁场中运动，这时相对于导体来说，磁场仍是变化的，同样会在导体中产生感应电动势。
这种导体在磁场中运动产生的感应电动势的大小由下式给出Blv e =而感应电动势的方向由右手定则确定。
（3）载流导体在磁场中的电磁力：如果在固定磁场中放置一个通有电流的导体，则会在载流导体上产生一个电磁力。
载流导体受力的大小与导体在磁场中的位置有关，当导体与磁力线方向垂直时，所受的力最大，这时电磁力F 与磁通密度B 、导体长度l以及通电电流i 成正比，即Bli F =电磁力的方向可由左手定则确定。
1-2 通过电路与磁路的比较，总结两者之间哪些物理量具有相似的对应关系（如电阻与磁阻），请列表说明。
答：磁路是指在电工设备中，用磁性材料做成一定形状的铁心，铁心的磁导率比其他物质的磁导率高得多，铁心线圈中的电流所产生的磁通绝大部分将经过铁心闭合，这种人为造成的磁通闭合路径就称为磁路。
而电路是由金属导线和电气或电子部件组成的导电回路，也可以说电路是电流所流经的路径。
磁路与电路之间有许多相似性，两者所遵循的基本定律相似，即KCL：在任一节点处都遵守基尔霍夫第一定律约束；KVL：在任一回路中都遵守基尔霍夫第二定律；另外，磁路与电路都有各自的欧姆定律。
电机与拖动基础(第3版 - 教学大纲)
《电机与拖动基础》课程教学大纲一、课程名称1. 中文名称：电机与拖动基础2. 英文名称：Electrical Machine and Drive Foundation3. 课程号：二、学时总学时56 学时，其中：理论46 学时，实验10 学时三、考核方式考试四、适用专业自动化专业、电气工程及其自动化专业五、课程简介本课程主要介绍电磁感应基本原理、直流电机、异步电动机和同步电动机的基本结构和工作原理，各类电动机的工作特性、机械特性，以及电动机的四象限运行特性，电动机的起动、调速和制动的方法；变压器的基本结构和工作原理，变压器的空载运行、负载运行，变压器的等效电路和运行特性；电力拖动系统电动机的选择和特种电机等。
六、本门课程在教学计划中的地位、作用和任务本课程是自动化专业和电气工程及其自动化专业的专业必修课，只有在学好本课程的前提上才能修好以后的控制电机、电力拖动控制系统、运动控制系统和电力系统等专业课程。
本课程在理论学习与工程实践两方面并重。
七、课程内容、学生分配和教学要求1. 内容和学时分配：绪论（1学时）第一章电机的基本原理（3学时）第一节电磁感应原理第二节机电能量转换基本原理第三节电机的基本结构与工作原理第四节电机的能量损耗与发热第二章电力拖动系统的动力学基础（3学时）第一节电力拖动系统的运动方程第二节生产机械的负载转矩特性第三节电力拖动系统的稳态分析——稳定运行的条件第三章直流电机原理（5学时）第一节直流电机的基本原理和结构第二节直流电机的电枢绕组和磁场第三节电枢绕组的感应电动势和电磁转矩第四节直流电机的基本方程和工作特性第四章直流电机拖动基础（5学时）第一节他励直流电动机的机械特性第二节他励直流电动机的起动第三节他励直流电动机的调速第四节他励直流电动机的制动第五章变压器（6学时）第一节变压器的工作原理和结构第二节变压器的运行方式第三节变压器的等效电路第四节变压器的参数测定第五节变压器的运行特性第六节三相变压器第六章交流电机的旋转磁场理论（3学时）第一节电枢绕组的磁动势第二节旋转磁场的形成和特点第三节交流电机的主磁通和漏磁通第七章异步电机原理（5学时）第一节异步电机的结构和运行方式第二节异步电动机的电磁关系第三节异步电动机的功率与转矩第四节异步电动机的工作特性第八章同步电机原理（4学时）第一节同步电机的结构和运行方式第二节同步电动机的电压方程和相量图第三节同步电动机的功率方程和功角特性第四节同步电动机的功率因数调节第九章交流电机拖动基础（7学时）第一节异步电动机的机械特性第二节异步电动机的起动第三节异步电动机的调速第四节异步电动机的制动第五节同步电动机的电力拖动第十章电力拖动系统电动机的选择（2学时）第一节电动机的型号和铭牌参数第二节电动机的绝缘等级与工作制分类第三节不同工作制下电动机的功率选择第四节电动机额定数据的选择课程复习：本学期主要课堂内容（2学时）2. 要求：1）第1部分电机及拖动的基础理论：掌握电磁感应、机电能量转换基本原理，电机的基本结构与工作原理，了解电机的能量损耗与发热情况。
异步电动机《电机与拖动基础》第三版林瑞光主编
4.7三相异步电动机的等效电路和相量图. 4.8三相异步电动机的功率平衡、转矩平衡
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。
Fy1
4
2 2
IN
y
0.9IN y
整距绕组基波磁动势在空间按余弦分布，幅值位于绕组轴 线，空间每一点的磁动势大小按正弦规律变化——仍然为脉动磁 动势。
二、单相脉动磁动势
1、整距分布绕组的磁动势
每个绕组由q 个线圈串联构成，依次在定子圆周空间错开
槽距角α,绕组的基波磁动势为q个线圈基波磁动势的空间矢量
U1
V1
W1
W2 U 2
V2
Y联结
U1
V1
W1
W2
U2
V2
D联结
4.2交流电机的绕组
4.2.1 交流绕组的基本知识
一、基本要求和分类
1）三相绕组对称； 2）力求获得最大的电动势和磁动势； 3）绕组的电动势和磁动势的波形力求接近正弦； 4）节省用铜量； 5）绕组的绝缘和机械强度可靠，散热条件好；
6）工艺简单、便于制造、安装和检修。
额定运行时，转差率一般在0.01～0.06之间，即电机转速
接近同步速。
三、异步电机的三种运行状态 根据转差率的大小和正负,异步电机有三种运行状态
状态
实现
转速 转差率 电磁转矩 能量关系
电动机
定子绕组接对 称电源
0 < n < n1