第四章 交流电动机的工作原理及特性
第四章 交流电动机调速控制系统
r12
(X1
c1 X
' 20
)2
]
（4-8）
因 r12
(X1
c1
X
' 20
)
2
，近似得：
Mm
1 2c1
2f1[r1
m1PU12
(X1
c1 X
' 20
)]
（4-9）
2. 生产机械的转矩特性
摩擦类 特性曲线见图（a） 负载： ，位于1、3象限。
生产机械
恒转矩负载：它的负载转矩是一 个恒值，不随转速 而改变。
——定子极对数
（4-3）
4)．传给转子的功率（又称电磁功率）与机械功率、转子铜耗之间有如下
关系式 ： PMX PM PM 2 (1 S)PM
（4-4）
式中：
PM ——传给转子的功率（又称电磁功率）
PMX ——机械功率
PM 2 ——转子铜耗
5)．电机的平均转矩为：
M CP
PMX
M0 Mn 否则电机无法进入正常运转工作区。
交流机的起动电流一般为额定电流的4~6倍 ,起动时 一般要考虑以下几个问题：
图4-7 机械特性曲线
1. 应有足够大的起动力矩和适当的机械特性曲线。 2. 尽可能小的起动电流。 3．起动的操作应尽可能简单、经济。 4．起动过程中的功率损耗应尽可能小。
普通交流电机在起动过程中为了限制起动电流，常用的起动方法有三种。即：
图6-1的等效电路，经化简后得到能耗制动的等效电路如图4-10所示。
图4-10 能耗制动的等效电路
图中：
•
I1 ——直流励磁电流的等效交流电流
交流电动机工作原理及特性
n=0 即转差率S=1时转子切割磁力线最剧烈 f 2=f 1， 即转差率S=1时转子切割磁力线最剧烈 n=n0 即S=0时转子不切割磁力线f 2=0， S=0时转子不切割磁力线 =0， 时转子不切割磁力线f 额定工况下S=1.5~6%， =50Hz时 额定工况下S=1.5~6%，f1=50Hz时，f2=0.75~3Hz
交流 电动机
三相异步电动机的结构和工作原理 §4.1 三相异步电动机的结构和工作原理 一. 结构 1.定子 三相绕组 A ----X ----X B ----Y ----Y C---- Z
鼠笼式：如铸铝形成转子绕组 鼠笼式： 2.转子 绕线式 鼠笼转子
二. 工作原理 1.旋转磁场的产生（1对磁极） 旋转磁场的产生（ 对磁极） 定子三相绕组通入 三相交流电
2.旋转磁场的旋转方向 . 任意调换两根电源进 线就使磁场反转。 线就使磁场反转。
Im Im
0 o
i i A
iB iC
ωt
A A
iA
A Z X Y C B
B A A
S
Z
Y Z C
Y
iB
iC
S
N
B X
C
N
X
ωt = 0
ω t = 60°
3.磁极对数P与磁场转速n0 3.磁极对数 与磁场转速n 磁极对数P 若定子每相绕组由两个线圈串联 ，绕组的始端之间互 差60°，将形成两对磁极（P=2，即4极）旋转磁场。 60° 将形成两对磁极（P=2， 两对磁极 旋转磁场。
R2与X2对电机影响均大
4. 转子电流 I2
R2 + (SX20 )2 2 E 20 s = 1(n = 0) → I2max = 2 2 R 2+ X 20 s = 0(n = n0 ) → I2 = 0 n ↓→S ↑→I2 ↑ ϕ 5. 转子电路的功率因数 cosϕ2 R2 R2 cosϕ2 = = 2 2 2 2 R2 + X2 R2 + (SX20 )
交流伺服电机
交流伺服电机交流伺服电机是一种广泛应用于工业自动化领域的电机类型，在现代生产中发挥着重要作用。
交流伺服电机通过内置的编码器反馈系统，可以实现精确的位置控制和速度控制，从而提高了生产效率和产品质量。
本文将介绍交流伺服电机的工作原理、应用领域以及优势特点。
工作原理交流伺服电机通过电子控制系统控制电流的大小和方向，从而控制电机转子的位置和速度。
其工作原理包括位置控制回路、速度控制回路和电流控制回路。
位置控制回路接收编码器反馈信号，比较目标位置和当前位置之间的差异，通过控制电流大小和方向来驱动电机转子转动至目标位置。
速度控制回路根据编码器反馈信号和设定速度值之间的差异，控制电机的转速。
电流控制回路则根据速度控制回路的输出，控制电机的电流大小和方向，以实现精确的速度控制。
应用领域交流伺服电机广泛应用于各种自动化设备和机械领域，如工业机器人、数控机床、包装设备、印刷设备等。
在这些领域，交流伺服电机可以提供精确的位置控制和速度控制，满足高效生产的需求。
同时，在医疗设备、航空航天等领域也有着重要应用，用于控制精密的运动系统。
优势特点交流伺服电机相比其他类型的电机具有以下优势特点：•高精度：交流伺服电机具有较高的控制精度，可以实现微米级的定位精度，适用于需要高精度控制的应用。
•高效率：交流伺服电机运行稳定，能够提供较高的效率，降低能源消耗，节省生产成本。
•响应速度快：交流伺服电机响应速度快，可以在短时间内实现从静止到目标速度的转变，提高生产效率。
•可编程控制：交流伺服电机可以通过程序控制实现各种运动模式和轨迹规划，满足不同应用的需求。
总体而言，交流伺服电机在工业自动化领域具有重要地位，通过其高精度、高效率和快速的特点，为生产提供了稳定可靠的动力支持。
本文简要介绍了交流伺服电机的工作原理、应用领域以及优势特点，希望能够帮助读者更好地了解交流伺服电机的基本知识。
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。
直流电动机与交流电动机
直流电动机与交流电动机直流电动机与交流电动机是常见的电动机类型，它们在我们的日常生活和工业生产中都占据了重要地位。
本文将介绍直流电动机和交流电动机的工作原理、特点以及应用领域。
直流电动机是利用直流电源供电的电动机。
它的工作原理基于电荷在磁场中受到力的作用而产生转动。
直流电动机通常由一个转子和一个固定在轴上的永磁体构成。
当通电时，通过电磁感应作用，电流在转子上产生磁场，这个磁场会与永磁体的磁场相互作用，使得转子开始旋转。
直流电动机的转速与输入电压和电流成正比，因此它可以通过调节电源电压或者外加电阻来实现转速的调节。
直流电动机具有启动扭矩大、转速调节范围宽、反转性能好的特点。
直流电动机广泛应用于各个领域。
在家庭和商业领域，直流电动机被用于风扇、洗衣机、冰箱等家电产品中。
在工业生产中，直流电动机被广泛应用于机械、造纸、化工、纺织等行业。
此外，直流电动机还被应用于电动车辆和无人机等先进技术领域。
交流电动机是利用交流电源供电的电动机。
它的工作原理基于电流在交变电场中产生力矩而产生转动。
交流电动机分为异步电动机和同步电动机两种类型。
异步电动机是最常见的交流电动机类型，它通过感应转子上的涡流而实现转动。
异步电动机通常由一个转子和一个固定在轴上的定子构成。
当定子通电时，产生的磁场会导致转子中感应出涡流，涡流与定子的磁场相互作用产生力矩，使得转子开始旋转。
同步电动机则是通过与电源提供的交流电同步运行的。
交流电动机具有启动扭矩小、结构简单、维护成本低等特点。
它们广泛应用于工业生产、交通运输以及可再生能源等领域。
在工业生产中，交流电动机被用于泵、风机、压缩机、传送带等机械设备上。
在交通运输中，交流电动机被用于电动火车、电动汽车等交通工具的驱动系统。
此外，随着可再生能源的发展，交流电动机也被广泛应用于风力发电和太阳能光伏领域。
综上所述，直流电动机和交流电动机是两种常用的电动机类型。
直流电动机适用于需要启动扭矩大、转速范围宽的场合，而交流电动机适用于结构简单、维护成本低的场合。
《中级电工工艺学》教案 第四章 交流电机的修理
第四章交流电机的修理1、交流电机的地位：在实际应用中，交流电机约占全部使用电机的85％以上，因此，掌握交流电机的修理工艺及试验方法，对于维修电工来说，有着十分重要的意义。
2、交流电机分类：交流电机有同步电机和异步电机两大类。
它们的定子结构完全相同，但转子区别很大。
第一节交流电机的绕组及其展开图一、概述1、三相交流电机的绕组指哪些绕组：三相同步电机定子绕组及三相异步电机的定子绕组和三相异步电机的转子绕组都称为三相交流电机的绕组。
2、电枢绕组指哪些绕组：由于三相电机的定子绕组或直流电机的转子绕组为是能量转换的“枢钮”，所以又称为电枢绕组。
（一）三相交流电机绕组构成的原则交流电机绕组的构成原则有以下三点。
1、三相交流电机的绕组必须是对称分布的。
对称的三相绕组应符合以下的条件①各相绕组的导体数、并联支路数相等，导体的规格一样。
②每相绕组在定子内圆周上均匀地分布，三相绕组在空间位置上各相差一个相同的角度。
2、绕组所建立的磁场在气隙中的分布接近正弦以使电机具有良好的性能3、要有一定的经济指标，即在相同的功率情况下体积小，材料省、紧固耐用。
（二）交流电机绕组的分类交流电机绕组的种类很多1、按相数分：有单相和三相绕组；2、按槽内层数分：⑪单层绕组：同心式、交叉式和链式；⑫双层绕组：有叠绕组和波绕组；3、按每极每相所占的槽数是整数还是分数：又有整数槽和分数槽两种本节仅以三相单层和双层绕组为例说明绕组的排列和连接。
（三）绕组的几个基本术语组元件。
线圈单元可以由一匝或互相绝缘的多匝导体组成，如图4—1所示。
有效部分：线圈单元有两个线圈边，每个线圈边嵌放在槽内直线部分的叫有效部分；端部：槽外部分叫端部。
首端和末端：线圈单元有两个引出线，一个叫首端，另一个叫末端。
2、极对数p 电机的主磁场沿气隙按N 、S 、N 、S ……交替分布，一对磁极形成一个周期。
如果沿气隙有户 个周期，则极对数为声。
图4—2是极对数p=4的电机的磁场分布情况。
机电传动考试复习资料总结
第一章概述1.机电传动控制的目的与任务1.1 机电系统的组成1)电气控制系统2)电力拖动或机电传动3)机械运动部件1.2 机电传动控制的任务将电能转换为机械能实现生产机械的启动、停止以及速度的调节完成各种生产工艺过程的要求保证生产过程的正常进行2.机电传动控制的发展2.1电力拖动的发展1）成组拖动2）单电机拖动3）多电机拖动2.2机电传动控制系统的发展伴随控制器件的发展而发展。
有弱电控制和强电控制第二章机电传动系统的运动学基础1.单轴拖动系统的运动方程式1.1单轴拖动系统组成电机与工作机构的轴直接连接的系统称为单轴拖动系统。
1.2单轴拖动系统的运动方程式T M−T L=J ⅆωⅆt=GD2375ⅆnⅆt1.3利用运动方程式确定运动系统的运动状态GD2是一个整体物理量—飞轮矩1.4转矩、速度的符号转矩正方向的确定：设电动机某一转动方向的转速n为正；电动机转矩TM与n一致的方向为正向；负载转矩TL与n相反的方向为正向。
TM与TL的性质判定：✧若TM与n符号相同，TM为拖动转矩；✧若TM与n符号相反，TM为制动转矩；✧若TL与n符号相同，TL为制动转矩；✧若TL与n符号相反，TL为拖动转矩。
2.几种常见的负载特性同一转轴上负载转矩和转速之间的函数关系，称为机电传动系统的负载特性。
⏹恒转矩负载特性：①反抗性恒转矩负载(摩擦转矩)②位能性恒转矩负载（重力卷扬机）⏹恒功率负载特性：3.机电系统稳定运行的条件和判定方法稳定运行包含的含义：①系统能以一定速度匀速运转；②系统受某种外部干扰作用(如电压波动、负载转矩波动等)而使运行速度稍有变化时，应保证在干扰消除后系统能恢复到原来的运行速度。
机电传动系统稳定运行的必要充分条件：(1)电动机的机械特性曲线n=f(TM) 和生产机械的特性曲线n=f(TL)有交点(即拖动系统的平衡点)；(2)当转速大于平衡点所对应的转速时，TM<TL即若干扰使转速上升，当干扰消除后应有TM- TL <0；而当转速小于平衡点所对应的转速时，TM>TL ，即若干扰使转速下降；当干扰消除后应有TM- TL >0。
机电传动考试复习资料总结
机电传动考试复习资料总结第⼀章概述1.机电传动控制的⽬的与任务1.1 机电系统的组成1)电⽓控制系统2)电⼒拖动或机电传动3)机械运动部件1.2 机电传动控制的任务将电能转换为机械能实现⽣产机械的启动、停⽌以及速度的调节完成各种⽣产⼯艺过程的要求保证⽣产过程的正常进⾏2.机电传动控制的发展2.1电⼒拖动的发展1）成组拖动2）单电机拖动3）多电机拖动2.2机电传动控制系统的发展伴随控制器件的发展⽽发展。
有弱电控制和强电控制第⼆章机电传动系统的运动学基础1.单轴拖动系统的运动⽅程式1.1单轴拖动系统组成电机与⼯作机构的轴直接连接的系统称为单轴拖动系统。
1.2单轴拖动系统的运动⽅程式T M?T L=J ?ωt=GD2375nt1.3利⽤运动⽅程式确定运动系统的运动状态GD2是⼀个整体物理量—飞轮矩1.4转矩、速度的符号转矩正⽅向的确定：设电动机某⼀转动⽅向的转速n为正；电动机转矩TM与n⼀致的⽅向为正向；负载转矩TL与n相反的⽅向为正向。
TM与TL的性质判定：若TM与n符号相同，TM为拖动转矩；若TM与n符号相反，TM为制动转矩；若TL与n符号相同，TL为制动转矩；若TL与n符号相反，TL为拖动转矩。
2.⼏种常见的负载特性同⼀转轴上负载转矩和转速之间的函数关系，称为机电传动系统的负载特性。
恒转矩负载特性：①反抗性恒转矩负载(摩擦转矩)②位能性恒转矩负载（重⼒卷扬机）恒功率负载特性：3.机电系统稳定运⾏的条件和判定⽅法稳定运⾏包含的含义：①系统能以⼀定速度匀速运转；②系统受某种外部⼲扰作⽤(如电压波动、负载转矩波动等)⽽使运⾏速度稍有变化时，应保证在⼲扰消除后系统能恢复到原来的运⾏速度。
机电传动系统稳定运⾏的必要充分条件：(1)电动机的机械特性曲线n=f(TM) 和⽣产机械的特性曲线n=f(TL)有交点(即拖动系统的平衡点)；(2)当转速⼤于平衡点所对应的转速时，TMTL ，即若⼲扰使转速下降；当⼲扰消除后应有TM- TL >0。
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A相绕组的电流超B相绕组的电流２ ，B相绕组的电流超C相绕组的电流２ ，
３
３
旋转磁场的旋转方向为顺时针方向A B C，与三相电流的相序一致。
将电源B、C两根线对调，电源B接绕组C，电源C接绕组B，
电源A相绕组的电流超C相绕组的电流２ ，C相绕组的电流超B相绕组的电流２ ，
３
３
旋转磁场的旋转方向为逆时针方向A C B。
2
，
t
T
一对NS磁极时，电流变化T，旋转磁场旋转一周。
3
一对NS磁极时，旋转磁场的转速为n 0
60
f
周, (
f
电流频率，n
每分钟转多少转）
0
二对NS磁极时，旋转磁场的转速为n 0
60 f ２
周,
(
f
电流频率，n
每分钟转多少转）
0
p对NS磁极时，旋转磁场的转速为n 0
60 f p
周, ( f电流频率，n0每分钟转多少转）t
９、三相异步电动机的额定值
SN
n0 nN n0
10、三相异步电动机的能流图
P1：异步电动机的输入功率，P1 3U1I1 cos1，
（U1、I1定子绕组的线电压、线电流
cos 1电动机的功率因数）。
PCu1 : 定子绕组的铜耗
PFe1 : 定子铁芯的铁耗
Pe : 旋转磁场从定子电路传递到转子电路的电磁功率。
,（T2电动机轴上的输出转矩）
11、三相异步电动机的定子电路
定子绕组接上三相电源后，三相电流产生旋转磁场，磁力线通过定子
与转子铁芯闭合，在定子每相绕组中产生感应电动势e 1
,
每相的匝数为N1，
1＝ sin wt,1表示通过定子每相绕组的磁通随时间按正弦规律变化，
旋转磁场的每极磁通，磁感强度的平均值与每极面积的乘积。
安培定则，也叫右手螺旋定则，通电直 导线中的安培定则 ：用右手握住通电直 导线，让大拇指指向电流的方向，那么 四指的指向就是磁感线的环绕方向；
漆包线是绕组线的一个主要品种，由导 体和绝缘层两部组成
３、三相电流的波形
将三相绕组的末端X、Y、Z相连，首端A、B、C接三相交流电源。
定子绕组中电流的正方向规定从首端流端，以A相绕组的电流i A
做为参考正弦量，即i 的初相位为０，则三相绕组中A、B、C A
电流（相序为A B C）瞬时值为
iA Im sin w
iB
Im
sin(wt
2 3
)＝Im
sin(wt
120o)
iC
Im
sin(wt
4 3
)＝Im
sin(wt
240o)
旋转磁场的产生
w 2 n
T 2
iA Im sin wt
iB
第五章：三相异步电动机的结构和工作原理
２、转子 转子铁芯由硅钢片叠压成一个整体装在转轴上，转子铁 芯的外圆有转子槽，槽中放线圈。 绕线异步电动机的转子绕组采用绕线式，三相绕组放入转子铁芯槽 中，转子绕组通过轴上的滑环与电刷在转子回路中接外加电阻，改 善启动性能和调节转速。 笼型异步电动机的转子绕组采用鼠笼式， 在转子铁芯槽里插入铜 条，再将铜条两端焊在两个铜端环上。
8、定子绕组的连接方式 定子三相绕组出线端的首端U1、V1、W1，末端U2、V2、W2。 三角形接法：电源的线电压等于电动机额定相电压（每相绕组的额定电压） 星形接法：电源的线电压等于电动机额定相电压的 ３倍
电动机铭牌上标有符号/Y，数字220/380. 前者表示定子绕组的接法，后者表示不同接法加的线电压
t
T 3
,t
T
3
2
3
,
iA为正；iB＝0，iC
为负，合成磁场为c.合成磁场顺时针旋转了
2
３
.
t
T ,t
2
T2,iA0；iB为正，iC为负；合成磁场为d.合成磁场顺时针旋转了 .
w 2 n
T 2
iA Im sin w
iB
Im
sin(wt
2 3
)＝Im
iC
Im
sin(wt
4 3
)＝I
m
5、旋转磁场的旋转方向
2
2
,
转子电流i 与旋转磁场 2
相互作用产生电磁力F，电磁力F在转子轴上形成电磁转矩，方向与旋转磁场的方向相同，
转子在转矩作用下，按旋转磁场相同的方向旋转，转子速度n小于旋转磁场速度n ，如果 0
相同，没有相对运动，转子不能切割磁通，也就没有感应电动势，感应电流，电磁转矩。
异步电动机的转差率S n0 n ,转子转速不等于旋转磁场转速称为异步电动机。 n0
旋转磁场的旋转方向改变，电动机的旋转方向改变。将定子绕组接到三相电源中
的任意两根对调，即可改变电动机的旋转方向。
t 0
f 1 T
tT 6
6、旋转磁场的极数与旋转速度 将定子铁芯槽数增加１倍，共１２个，每相绕组由两个部分串联，再将三相
绕组接到三相电源，产生两对NS磁级的旋转磁场。电流变化
T 2
，旋转磁场转
第五章：三相异步电动机的结构和工作原理
１、定子 定子铁芯由0.5mm厚的硅钢片叠压而成为一个整体固 定在机座上，片与片之间是绝缘的。定子铁芯的内圆有定子槽，槽 中放线圈。定子绕组分三个部分对称地分布在定子铁芯上，称为三 相绕组，用AX、BY、CZ表示，A、B、C称为首端，X、Y、Z称为 末端。三相绕组的首端接入三相交流电源，三相绕组中的电流在定 子铁芯中产生旋转磁场。 机座固定和支撑定子铁芯。
Im
sin(wt
2 3
)＝I
iC
Im
sin(wt
4 3
)＝I
４、定子旋转磁
t 0,iA 0；iB为负，电流实际方向与正方向相反，从Y端流到B端；
iC为正，电流实际方向与正方向一致，从C端流到Z端；合成磁场为a.
t
T 6
,t
T
6
3
, iA为正，电流从A端流到X端；iB为负，电流从Y 端流到B端；
iC＝０；合成磁场为b.合成磁场顺时针旋转了３ .
T 2
7、三相异步电动机的工作原理 定子三相绕组接到三相电源，三相绕组内通过三相电流，产生顺时针方向的旋转磁场，
相当于转子绕组逆时针方向旋转切割磁通，转子绕组将产生感应电动势e ，右手定则， 2
N极下感应电动势的方向朝外，S极感应电动势的方向朝内。
由于电动势e 的存在，转子绕组中将产生方向相同转子电流i
感应电动势e ＝－N
1
1
d1 ，有效值E ＝
dt
Pm : 机械功率，电磁功率减去转子绕组中的
铜耗PCu
，转子铁芯铁耗忽略
2
P2 : 输出功率，机械功率减去机械损失功率Pm
：电动机的效率， P2 P1 P
P1
P1
P：电动机的总功率损耗
忽略转子绕组铜耗PCu 2和机械损失功率Pm P2 T2 Pe T, (电磁转矩）
T2
P2
9.55 P2 n