新电机及拖动基础 下册第4版 教学课件 顾绳谷 c10
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电机与拖动4ppt
三、变压器铭牌
1、变压器型号
按国家标准规定，变压器的型号由汉语拼音字母和数 字组成，表示变压器的系列和规格。
按照国家标准规定，标注在铭牌上的，代表变压器在规
定使用环境和运行条件下的主要技术数据，称为变压器的额 定值(或称为铭牌数据)，主要有：
(1) 额定容量是变压器在正常运行时的视在功率，通常
以SN来表示，单位为伏安(VA)或千伏安(kVA)。对于一般的
1）折算：使变压器一、二次侧的各量转化为同一匝数 下的量的计算过程。
折算的原则：折算前后电磁关系和功率关系不变。 （1） 电流归算
根据归算前后的磁动势保持不变，有 I2N2 I2 N2
考虑到
N2 N1 ，有
I2
I2
N2 N2'
I2
N2 N1
I2 k
（2）电动势和电压的折算 由于归算前后磁动势保持不变，因此主磁通也不会改
的电流值。原、副边的额定电流分别用I1N、I2N来表示，单
位为安(A)。
(4) 额定频率：我国以及大多数国家都规定fN=50Hz。额
定容量、额定电压和额定电流之间的关系为
单相变压器： SN U1N I1N U2N I2N
三相变压器： SN 3U1N I1N 3U2N I2N 此外，变压器的铭牌上还一般会标注效率、温升、 绝缘等级等。
图4.2 油浸式变压器外形图
1—放油阀门 2—绕组 3—铁心 4—油箱 5—分接开关 6—低压套 管7—高压套管 8—气体继 电器 9—安全气道 10— 油表 11—储油柜 12—吸 湿器 13—湿度计
1 铁心。构成变压器磁路的主要部分。为了减小交变磁通 在铁心中引起的损耗，铁心通常用厚度为0.3 mm～0.5mm、 表面具有绝缘膜的硅钢片叠装而成，分为铁心柱和铁轭两部 分。图3.3(a)、(b)所示的变压器，从外面看，线圈包围铁心 柱，称为心式结构；图3.4所示的变压器，从外面看，铁心柱 包围线圈，
1、变压器型号
按国家标准规定，变压器的型号由汉语拼音字母和数 字组成，表示变压器的系列和规格。
按照国家标准规定，标注在铭牌上的，代表变压器在规
定使用环境和运行条件下的主要技术数据，称为变压器的额 定值(或称为铭牌数据)，主要有：
(1) 额定容量是变压器在正常运行时的视在功率，通常
以SN来表示，单位为伏安(VA)或千伏安(kVA)。对于一般的
1）折算：使变压器一、二次侧的各量转化为同一匝数 下的量的计算过程。
折算的原则：折算前后电磁关系和功率关系不变。 （1） 电流归算
根据归算前后的磁动势保持不变，有 I2N2 I2 N2
考虑到
N2 N1 ，有
I2
I2
N2 N2'
I2
N2 N1
I2 k
（2）电动势和电压的折算 由于归算前后磁动势保持不变，因此主磁通也不会改
的电流值。原、副边的额定电流分别用I1N、I2N来表示，单
位为安(A)。
(4) 额定频率：我国以及大多数国家都规定fN=50Hz。额
定容量、额定电压和额定电流之间的关系为
单相变压器： SN U1N I1N U2N I2N
三相变压器： SN 3U1N I1N 3U2N I2N 此外，变压器的铭牌上还一般会标注效率、温升、 绝缘等级等。
图4.2 油浸式变压器外形图
1—放油阀门 2—绕组 3—铁心 4—油箱 5—分接开关 6—低压套 管7—高压套管 8—气体继 电器 9—安全气道 10— 油表 11—储油柜 12—吸 湿器 13—湿度计
1 铁心。构成变压器磁路的主要部分。为了减小交变磁通 在铁心中引起的损耗，铁心通常用厚度为0.3 mm～0.5mm、 表面具有绝缘膜的硅钢片叠装而成，分为铁心柱和铁轭两部 分。图3.3(a)、(b)所示的变压器，从外面看，线圈包围铁心 柱，称为心式结构；图3.4所示的变压器，从外面看，铁心柱 包围线圈，
《电机及拖动基础》(顾绳谷第4版)
《电机及拖动基础》教学大纲课程编号：161012 开课学期：4适用专业：自动化编写教师：陶曾杰学时：72 学分：4审核：杨斌文第一部分说明一、课程性质、作用本课程是自动化专业的一门专业基础课,为该专业的必修课。
它一方面研究电机与电力拖动系统的基本理论问题，另一方面又研究其学科实验与生产实际的内容。
本课程的作用是为培养自动化专业的人才打下必要的专业基础。
二、课程的任务与基本要求本课程的任务应使学生掌握常用交、直流电机、控制电机及变压器的基本结构与原理以及电力拖动的运行特性、分析计算、电机选择和实验方法，为学习《自动控制原理》、《电力电子技术》、《现代控制理论》、《运动控制系统》、《计算机控制系统》等课程准备必要的基础知识。
本课程的基本要求1、掌握常用交直流电机及变压器的基本理论(电磁关系能量转换关系等)。
2、掌握电动机的起动情况与分析电动机机械特性及各种运转状态(电动、回馈制动、反接制动,能耗制动)的基本理论。
3、掌握电力拖动系统中改变电动机参数调速的方法、基本原理和技术、经济指标。
4、理解电力拖动过渡过程的基本特性及主要分析方法。
5、掌握控制电机的工作原理、特性及用途6、掌握选择电动机的原理和方法。
7、掌握电机与电力拖动系统的基本实验方法与技能,并具备较强的应用能力。
8、了解电机及拖动今后的发展方向。
三、教学方法建议理论课教学要采用启发式，要同本地的生产实际相结合，要同自己的有关科研工作相结合，要与当前科技发展情况相结合。
讲授时要做到层次清楚，重点突出，语言精炼。
课堂上要开展问答式、讨论式互动形式。
实践教学要精讲多练。
每个实验只讲基本原理与注意事项，由学生自己动手完成实验接线、实验操作、实验测试与结果分析。
要强调通过作业巩固理论知识与通过实验掌握实际知识。
要培养学生的自学能力，给学生安排一定的自学内容，并通过考试加以检验。
四、本课程与其他课程的关系本课程的先修课程是《大学物理》、《电路理论》。
本课程内容中涉及到的课程有《电气控制技术》、《电力电子技术》、《自动控制原理》。
电机与电力拖动基础教程第4章(2)PPT课件
宁波工程学院
4章
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负载运行时基本方程式组
I1Im(I2/k)
U 1E 1I1Z1
U 2E 2I2Z2
E1 kE2 E1 ImZm
Z1=R1+jX1 原绕组漏阻抗 Z2=R2+jX2 副绕组漏阻抗
U2 I2ZL
Zm=Rm+jXm 励磁阻抗 ZL=RL+jXL 负载阻抗
宁波工程学院
Fm F1 F2
宁波工程学院
4章
返 回 上 页 下10 页
磁动势平衡方程式
Fm F1 F2
F1 Fm(F2)
I1N1 ImN1(I2N2)
将I上1 式I两m 边同( 除N N 于1 2NI2 1，) 得I：m(Ik 2)ImI1L
Ì1L= -Ì2/k 为一次侧增加的负载分量电流。
Ì1L+( -Ì2/k) =0
要维持Φm不变，一次绕组产生一个附加电流i1L→产生磁势 N1i1L=N2i2（与二次磁动势相抵消） 一次电流变为 i1=im+i1L 总磁势 F1+F2=N1i1+N2i2 →产生Φm
宁波工程学院
4章
返 回 上 页 下8 页
变压器负载运行时电磁关系
宁波工程学院
4章
返 回 上 页 下9 页
4.3.3 变压器负载运行时的磁动势平衡方程式
下2 页
本章教学基本要求
1.了解变压器的主要结构、基本工作原理及主要额定值 的意义； 2.通过变压器的负载运行分析，深入理解负载运行时变 压器各物理量之间的关系，绕组折算的物理意义及其计 算方法，掌握负载运行时的等值电路、相量图、参数测 定及求解电压变化率和效率，学会分析变压器的运行性 能； 3.熟悉三相变压器的联接组别，并能根据绕组接线图判 别其联接组别或按照已知的联接组别画出绕组的接线图。
电机及拖动第四版绪论第4版终稿课件
按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动系 统和交流电力拖动系统两大类。
3.电力拖动系统的发展过程
在交流电出现以前，只有直流电力拖动系统。
绪论
0.1
十九世纪末期，交流电动机研制出来，出现了交流电力 拖动系统。
随着生产技术的发展，对电力拖动在起动、制动、正反转以及 调速等方面提出了更新更高的要求，交流电力拖动系统在技术上 难以实现这些要求，所以，20世纪以来，在可逆、可调速与高精 度的拖动领域中，相当时期内几乎都采用直流电力拖动，而交流 电力拖动系统则主要用于恒转速系统。
ph f Bm2
绪论
0.5
4.存在涡流损耗：在交变磁通作用下，铁心产生感应 电动势并产生涡流，涡流在铁心电阻上引起的损耗。
pe f 2 Bm2 d 2 / Re
5.铁心损耗：包括磁滞和涡流损耗。
其中：
pFe f Bm2
1.2 —1.6
绪论
0.5
0.5.3 电机理论中常用的基本电磁定律 一、电路定律
变压器：作用是将一种电压等级的电能转换为另一种电压等级的 电能。
发电机：功能是将机械能转换为电能。 电动机：功能是将电能转换为机械能。 控制电机：主要用于信号的变换与传递，在各种自动化控制系统中作 为多种控制元件使用。
绪论
0.1
二是按电机结构、转速或运动方式分类，有变压器、旋转 电机和直线电机。
变压器是一种静止电机；
三、磁场强度H:为建立电流与由其产生的磁场之间的数量关 系而引入的物理量，单位为：安培/米（A/m),其与B的关系： B=μH。其中磁导率μ：表示导磁能力的物理量，单位(H/m); 真空磁导率μ0=4π×10-7H/m。根据μ大小可将材料分为： 非铁磁材料和铁磁材料。
3.电力拖动系统的发展过程
在交流电出现以前，只有直流电力拖动系统。
绪论
0.1
十九世纪末期，交流电动机研制出来，出现了交流电力 拖动系统。
随着生产技术的发展，对电力拖动在起动、制动、正反转以及 调速等方面提出了更新更高的要求，交流电力拖动系统在技术上 难以实现这些要求，所以，20世纪以来，在可逆、可调速与高精 度的拖动领域中，相当时期内几乎都采用直流电力拖动，而交流 电力拖动系统则主要用于恒转速系统。
ph f Bm2
绪论
0.5
4.存在涡流损耗：在交变磁通作用下，铁心产生感应 电动势并产生涡流，涡流在铁心电阻上引起的损耗。
pe f 2 Bm2 d 2 / Re
5.铁心损耗：包括磁滞和涡流损耗。
其中：
pFe f Bm2
1.2 —1.6
绪论
0.5
0.5.3 电机理论中常用的基本电磁定律 一、电路定律
变压器：作用是将一种电压等级的电能转换为另一种电压等级的 电能。
发电机：功能是将机械能转换为电能。 电动机：功能是将电能转换为机械能。 控制电机：主要用于信号的变换与传递，在各种自动化控制系统中作 为多种控制元件使用。
绪论
0.1
二是按电机结构、转速或运动方式分类，有变压器、旋转 电机和直线电机。
变压器是一种静止电机；
三、磁场强度H:为建立电流与由其产生的磁场之间的数量关 系而引入的物理量，单位为：安培/米（A/m),其与B的关系： B=μH。其中磁导率μ：表示导磁能力的物理量，单位(H/m); 真空磁导率μ0=4π×10-7H/m。根据μ大小可将材料分为： 非铁磁材料和铁磁材料。
电机及拖动基础(第四版)顾绳谷-最经典课件
电磁转矩也可以表示为 Te Gaf I f Ia 其中Gaf=CT Kf
31
第六节 直流电机的运行原理
一、直流电机的基本方程式
（一）电动势平衡方程式 若电机稳态运行，对于电动机
U a Gaf I f Ra Ia Ea Ra Ia
U f Rf I f
若电机稳态运行，对于发电机
P2 P1
100%
1
pFe
pmec
pCuf U (Ia
I
2 a
Ra
If )
2IaΔUc
34
（二）串励直流电动机的工作特性
电动势平衡方程式 U Ce n Ia (Ra Rfc )
电动势公式 Ea Ce n CaIan
转矩平衡方程式 Te T2 T0
Ea U IaRa 2ΔUc (750 2145 0.0161 2)V 713V
n n Ea 200 713 1 r / min 221r / min
Ea
717 0.9
37
三、直流发电机的工作特性
（一）空载运行 1 空载特性 当他励直流发电机被原动机拖 动，n=nN 时，励磁绕组端加上 励磁电压Uf ,调节励磁电流If0 , 得出空载特性曲线U0=f(I0)。
26
4个元件所产生的电枢磁动势波形
电枢反应后磁动势波形
1、有负载时气隙磁场发生了畸变 2、电枢反应呈现去磁作用
27
第五节 感应电动势和电磁转矩的计算
一、感应电动势的计算
直流电机无论作电动机运行，还是发 电机运行，电枢内部都感应产生电动势。
t
顾绳谷_电机及拖动基础_第四版下_最全课件
第八章 电力拖动系统动力学基础
第一节 电力拖动系统的运动方程 “电力拖动”：以电动机作为原动机拖动机械设备运动的一种拖动方 式，又称电气传动。 电力拖动装置可分为电动机、工作机构、控制设备及电源等四个组成 部分。 电源 控制设备 电动机 工作机构
在许多情况下，电动机与工作机构并不同轴，而在二者之间有传动机构， 它把电动机的运动经过中间变速或变换运动方式后再传给生产机械的工 作机构。
titi第第ii个部件的总摩擦转矩个部件的总摩擦转矩t0it0i第第ii个部件的空载摩擦转矩个部件的空载摩擦转矩进入第进入第ii个传动机构的转矩个传动机构的转矩第一个部件的转矩第一个部件的转矩即为电动机转矩即为电动机转矩传送到第二个部件上的转矩传送到第二个部件上的转矩01传送到第三个部件上的转矩传送到第三个部件上的转矩02传送到第四个部件上的转矩传送到第四个部件上的转矩03传送到最后第传送到最后第mm11个部件上的转矩为个部件上的转矩为工作轴的转矩为工作轴的转矩为可整理成如下的形式可整理成如下的形式与以下电动机轴上的转矩式相比较与以下电动机轴上的转矩式相比较可得可得第五节第五节生产机械的负载转矩特性生产机械的负载转矩特性负载转矩特性
1
2
2M 2 2M d 2 2 2 2 1 2 1 2
1
2
3 d
4 14 2 2M 2 2 1 2 4
M 2 2 ( 1 2 ) 2
4、长度为L，宽度为d，质量为m的长方体：
m 2 J (L d 2 ) 12
GD 2 dn T Tz 0 375 dt GD 2 dn T Tz 0 375 dt 293.269 63.25 924.6 375 786.33N m 2
第一节 电力拖动系统的运动方程 “电力拖动”：以电动机作为原动机拖动机械设备运动的一种拖动方 式，又称电气传动。 电力拖动装置可分为电动机、工作机构、控制设备及电源等四个组成 部分。 电源 控制设备 电动机 工作机构
在许多情况下，电动机与工作机构并不同轴，而在二者之间有传动机构， 它把电动机的运动经过中间变速或变换运动方式后再传给生产机械的工 作机构。
titi第第ii个部件的总摩擦转矩个部件的总摩擦转矩t0it0i第第ii个部件的空载摩擦转矩个部件的空载摩擦转矩进入第进入第ii个传动机构的转矩个传动机构的转矩第一个部件的转矩第一个部件的转矩即为电动机转矩即为电动机转矩传送到第二个部件上的转矩传送到第二个部件上的转矩01传送到第三个部件上的转矩传送到第三个部件上的转矩02传送到第四个部件上的转矩传送到第四个部件上的转矩03传送到最后第传送到最后第mm11个部件上的转矩为个部件上的转矩为工作轴的转矩为工作轴的转矩为可整理成如下的形式可整理成如下的形式与以下电动机轴上的转矩式相比较与以下电动机轴上的转矩式相比较可得可得第五节第五节生产机械的负载转矩特性生产机械的负载转矩特性负载转矩特性
1
2
2M 2 2M d 2 2 2 2 1 2 1 2
1
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4 14 2 2M 2 2 1 2 4
M 2 2 ( 1 2 ) 2
4、长度为L，宽度为d，质量为m的长方体：
m 2 J (L d 2 ) 12
GD 2 dn T Tz 0 375 dt GD 2 dn T Tz 0 375 dt 293.269 63.25 924.6 375 786.33N m 2
电机及拖动基础课件第四版全演示文稿
2-1 工作原理及结构
外电源固定极性 电流
由于通电导线的空间 位置不断变化，如何 保证旋转方向恒定不 变
第19页，共146页。
电枢 结构 示意
+
_
2-1 工作原理及结构
外电源固定 极性电流
一个电枢 绕组
电机旋转体 电枢
换向片
换向电刷
第20页，共146页。
2-1 工作原理及结构 直流电动机的能量变换途径：
Pem Tem Ω (T2 T0 )Ω P2 P0
P2 pFe pmec
电磁学（电磁效应） 运动力学（力矩，运动状态）
3. 学习内容 电动势，电势平衡，电磁转矩，相量图及其分析； 工作特性，机械特性，机械负载，功率损耗，有功功率，无功功
率；
空载运行，负载运行，电机起动，电动运行，制动运行；
第6页，共146页。
三、关 于 本 课 程
4. 学习方式
以物理 概念领先，数学描述随后；
直
导电体
流
电
源
电磁场
左手定则
产生 电磁转矩
瞬间
旋转运动
输出转矩
持续 旋转运动
换向器
第21页，共146页。
2-1 工作原理及结构
二、直流发电机的电磁感应现象（右手定则）
1. 恒定磁场，运动的导体（单方向运动）
2. 借助换向器，保证输出为直流电压
输入转矩
导电体 电磁场
右手定则
产生 感应电势
直
流
直流
电
感应电势
三、磁与电的联系
1-1 磁路的基本定律
1. 磁场与电流
安培环路定律 P 7
右手定则
绕组 N 匝
铁心平均长度 lc
顾绳谷电机及拖动基础第四版课件完整
对交流电机的各个组成部分进行了详细的描述，如定子、转子等 。
交流电机的控制
讨论了交流电机的启动、调速和制动的方法和控制策略。
同步电机
同步电机的基本原理
解释了同步电机的工作原理，包括磁场、电流和电压的同步关系 。
同步电机的结构
对同步电机的各个组成部分进行了详细的描述，如定子、转子、励 磁系统等。
同步电机的应用
介绍了同步电机在电力系统、工业驱动和风力发电等领域的应用。
异步电机
异步电机的基本原理
解释了异步电机的工作原理，包括磁场、电流和转矩的变 化。
异步电机的结构
对异步电机的各个组成部分进行了详细的描述，如定子、 转子、绕组等。
异步电机的控制
讨论了异步电机的启动、调速和制动的方法和控制策略。
03
电力拖动基础
测速发电机广泛应用于各种工业自动化 设备、发动机控制系统等领域，是实现 高精度转速测量和控制的关键设备之一
。
自整角机
自整角机是一种将输入的电信号转换为机械旋转角度的装置，常用于角度位置的测量和控制 。
自整角机通常采用三相交流电机作为驱动元件，通过控制电机的相位和电压来调节电机的旋 转角度，并将旋转角度转换为电信号输出。
交流电动机的启动
通过使用启动设备和控制技术来实现流电动机 的启动。
交流电动机的调速
通过改变电源频率、改变转差率或改变磁极对数 来实现交流电动机的调速。
交流电动机的制动
通过使用制动设备和控制技术来实现交流电动机 的制动。
电力拖动系统的稳定性
01
电力拖动系统的稳定性概念
指系统在受到扰动后，能够恢复到原来的平衡状态或达到新的平衡状态
控制电机在工业自动化、机器人、数 控机床等领域应用广泛，是实现高精 度、高效率、高可靠性运动控制的关 键设备之一。
交流电机的控制
讨论了交流电机的启动、调速和制动的方法和控制策略。
同步电机
同步电机的基本原理
解释了同步电机的工作原理，包括磁场、电流和电压的同步关系 。
同步电机的结构
对同步电机的各个组成部分进行了详细的描述，如定子、转子、励 磁系统等。
同步电机的应用
介绍了同步电机在电力系统、工业驱动和风力发电等领域的应用。
异步电机
异步电机的基本原理
解释了异步电机的工作原理，包括磁场、电流和转矩的变 化。
异步电机的结构
对异步电机的各个组成部分进行了详细的描述，如定子、 转子、绕组等。
异步电机的控制
讨论了异步电机的启动、调速和制动的方法和控制策略。
03
电力拖动基础
测速发电机广泛应用于各种工业自动化 设备、发动机控制系统等领域，是实现 高精度转速测量和控制的关键设备之一
。
自整角机
自整角机是一种将输入的电信号转换为机械旋转角度的装置，常用于角度位置的测量和控制 。
自整角机通常采用三相交流电机作为驱动元件，通过控制电机的相位和电压来调节电机的旋 转角度，并将旋转角度转换为电信号输出。
交流电动机的启动
通过使用启动设备和控制技术来实现流电动机 的启动。
交流电动机的调速
通过改变电源频率、改变转差率或改变磁极对数 来实现交流电动机的调速。
交流电动机的制动
通过使用制动设备和控制技术来实现交流电动机 的制动。
电力拖动系统的稳定性
01
电力拖动系统的稳定性概念
指系统在受到扰动后，能够恢复到原来的平衡状态或达到新的平衡状态
控制电机在工业自动化、机器人、数 控机床等领域应用广泛，是实现高精 度、高效率、高可靠性运动控制的关 键设备之一。
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)课件
05 电机拖动系统的稳定性与 控制性能
电机拖动系统的稳定性分析
稳定性定义
电机拖动系统在受到扰动 后能够恢复到原始平衡状 态的能力。
稳定性判据
根据系统动态方程的极点 位置判断稳定性，极点位 于复平面的左半部分则系 统稳定。
稳定性分析方法
时域分析法、频域分析法、 根轨迹法等。
电机拖动系统的控制性能
04 交流电机及拖动系统
交流电机的原理与结构
交流电机的原理
交流电机是利用电磁感应原理，将交流电能转换为机械能的电机。根据工作原 理的不同，交流电机可分为异步电机和同步电机两大类。
交流电机的结构
交流电机的结构主要包括定子和转子两部分。定子主要由铁芯和绕组组成，用 于产生磁场；转子主要由铁芯和转子绕组组成，用于产生感应电动势和电流。
电机及拖动系统的故障诊断技术
观察法Leabharlann 01通过观察电机的外观、听电机的声音、摸电机的温度等方式，
初步判断电机是否存在故障。
仪表检测法
02
使用各种检测仪器和工具，如万用表、示波器等，对电机的电
气参数进行检测，以确定故障的具体原因。
故障树分析法
03
通过建立故障树模型，对可能引起故障的各种因素进行分析和
排查，定位故障原因。
交流电机的运行特性
交流电机的运行特性主要包括电磁转矩、转速、功率等。这些特性与电机的工作 电压、电流、频率等因素有关，可以通过实验和计算得到。
交流电机的电磁转矩是电机旋转的驱动力，其大小与电流、磁通量等因素有关。 转速与电机的工作电压、电流、磁通量等因素有关，可以通过调节这些参数来改 变转速。
交流电机的控制与调速
06 电机及拖动系统的维护与 故障诊断