电动机运行特性
《电机原理与维修》课件第13章
关系特性，即η=f(P2)的关系曲线。
P2
P2
P1 P2 pCu1 pCu2 pFe pm ps
(13-1)
上式中，铁芯损耗pFe和机械损耗pm为不变损耗；定子铜耗
pCu1、转子铜耗pCu2和附加损耗ps均为可变损耗。异步电动机空载
图13-1 异步电动机工作特性曲线
13.2 转矩特性
三相异步电动机的转矩特性是指在电源电压和频率为额定值，
并且电动机固有参数不变的情况下，电磁转矩与输出功率的关系
特性，即T=f(P2)的关系曲线。 电动机稳定运行时，电磁转矩应与负载制动转矩相平衡，即
T=TL，由转矩平衡方程式T=T2+T0可知，T=TL=T2+T0。电动机空载 运行时，电动机轴端输出功率P2=0，则输出转矩T2=0，电磁转矩T 等于空载制动转矩T0。随着负载的增加，电动机轴端输出功率P2 亦将增大，根据电动机的转速特性可以看出，从空载到额定负载
负载附近，功率因数达到最大值。如果负载继续增大并超过额定
负载，因转速下降过多，转差率s增大，转子功率因数下降较多， 导致定子电流中与之平衡的无功分量也增加，电动机的功率因数
cosφ1反而下降，如图13-1所示。因此，电动机应在接近额定负载 状况下工作较为经济。
13.5 效率特性
三相异步电动机的效率特性是指在电源电压和频率为额定值，
空载时，输出功率P2=0，转子转速n接近于同步转速n1，转差 率很小，使转子电动势很小，转子电流I2≈0。此时，定子电流仅 为空载电流I0。随着负载的增大，P2也将增大，转子转速下降， 导致转子转速n与旋转磁场的同步转速n1的差值增大，从而使转子 电动势增大，转子电流也增大，根据异步电动机磁动势平衡关系，
无刷直流电动机的运行特性
无刷直流电动机的运行特性2009年10月14日无刷直流电动机的运行特性为简单起见，以表面式永磁体转子结构的两相导通三相星形六状态的无刷直流电动机为例进行分析，并进行如下假定：(1)气隙磁密在空间呈梯形波(或近似方波)分布。
（2）三相绕组对称，其对应的电路单元也完全一致。
（3）忽略电枢齿槽效应、电枢反应和换向过程等的影响。
对于表面式永磁体转子结构[见图6 2(a)或图6—8(a)]转子各方向磁路的磁阻基本上不随转子位置的变化而变化，所以定子相绕组的自感L和互感M均为常数。
这样，定字三相绕组的电压平衡方程为式中：p为微分算子，p—d／di ua ub uc 为定子相绕组电压；ia ib ic 为定子相绕组电流；ea eb ec 为定子相绕组感应电动势。
当三相绕组为Y连接且没有中线时，有根据式(6 5)，可以得到如图6—9所示的无刷直流电动机的等效电路。
无刷直流电动机气隙磁密的波形如图6 10(a)所示。
当转子旋转速度为恒值时．定子每相绕组感应电动势的波形应该与气隙磁密波形一致，为简化分析．可将它近似为梯形波，如图6 10(b)所示。
为了减小转矩脉动，感应电动势波形的平顶宽度应大于120。
电角度，通常就把各相绕组的感应电动势看成是平顶宽度为120。
电角度的梯形波，并且各相感应电动单根导体在气隙磁场中的感应电动势为式中：la为电枢导体的有效长度；μ为导体的线速度，。
一等茅一等手；D为电枢内径；p为电机极对数；τ为极距设电枢绕组每相串联匝数为Nφ，每相绕组的感应电动势为梯形波气隙磁密的每极磁通为式中：“ai为计算极弧系数。
计算极弧系数a．是为了便于磁路的计算而引入的系数．定义为计算极弧宽度与极距的比值(或气隙磁密平均值与最大值的比值)。
比较式(6—6)与式(6 8)，可得把式(6 9)代人式(6—7)，可得从直流端看，任何时刻两相导通三相星形六状态的无刷直流电动机的感应电动势E都是两相绕组感应电动势的串联．所以有式中：ce为电动势系数，2．电枢电流不考虑开关器件动作的过渡过程，并忽略电枢绕组的电感，无刷直流电动机的电压平衡方程式可以简化为式中：U为直流电源电压；△U，为开关器件的管压降；J。
同步电机的基本原理与运行特性
磁极旋转式同步电机
定子、转子、气隙
定子——定子铁心的内圆均匀分布着定子槽，槽内嵌 放着按一定规律排列的三相对称交流绕组。这种同步 电机的定子又称为电枢，定子铁心和绕组又称为电枢 铁心和电枢绕组 转子——转子铁心上装有制成一定形状的成对磁极， 磁极上绕有励磁绕组，通以直流电流时，将会在电机 的气隙中形成极性相间的分布磁场，称为励磁磁场(也 称主磁场、转子磁场)。 气隙——气隙处于电枢内圆和转子磁极之间，气隙层 的厚度和形状对电机内部磁场的分布和同步电机的性 能有重大影响。
对励磁系统的要求
当电机内部发生短路故障时， 能快速灭磁和 减磁，以减小故障的损坏程度。 对两台以上并列运行发电机， 能成组调节无 功功率，使无功合理分配。 其他：反映迅速，运行可靠，结构简单，损耗 小，成本低，体积小等
强励指标
励磁电流增长幅度
强励时顶值电压 强励倍数K = 正常工作电压
励磁电流增长速度
发电机原理示意
主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁 场，即建立起主磁场。 载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感 应电流的载体。 切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能），极性相间的励 磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向 切割励磁磁场）。 交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢 绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过 引出线，即可提供交流电源。 感应电势 频率： 感应电势的频率决定于同步电机的转速n 和极对数 pn p ，即
发电机的转速必须为某些固定值——同步转速。例如 2极电机的同步转速为3000r/min，4极电机的同步转 速为1500r/min，依次类推。只有运行于同步转速，同 步电机才能正常运行。
3.2步进电动机的运行特性与使用(精)
3:单步运行特性
单步运行：加一个控制脉冲改变一次通电状态，这个工作状态 称为单步运行。
运行区域：包括静稳定区和动稳定区（见P102 图3.18） 单步运行特性：转子空间转角随时间做减幅振荡衰减运动（见 P103 图3.19）
4：连续脉冲运行特性
（1）极低频条件下运行 T>tb 控制脉冲周期T大于转子单步运行振荡衰减时间tb，当第二个 脉冲到来之前，第一个脉冲使得转子运行已经结束。电机处 于欠阻尼状态，产生振荡，不会失步和越步。见图3.20
（3）脉冲频率f>4f0条件下运行
转子的运行特点：在第一个脉冲作用下，转子产生的振荡还 没达到最大振幅，第二个脉冲已经到来，改变通电状态。见 图3.22。电机往往会超出稳定区而失步。
5：脉冲信号的频率对电机运行的影响
当脉冲信号频率很低时，控制脉冲以 矩形波输入，电流波形比较接近于理 想的矩形波； 随着脉冲信号频率增高，由于电动机 绕组中的电感有阻止电流变化的作用， 因此电流波形发生畸变，频率越高， 畸变越严重。如图所示， 如果脉冲频率过高，电流还来不及 上升到稳定值I 就开始下降，于是， 电流的幅值降低(由I下降到I’)，因而 产生的转矩减小，致使带负载的能力 下降。故频率过高会使步进电动机启 动不了或运行时失步而停下。因此， 对脉冲信号频率是有限制的。
2：使用步进电动机时应注意的几个问题 （1）驱动电源的优劣对步进电动机控制系统的运行影响极大， 使用时要特别注意，需根据运行要求，尽量采用先进的驱动电 源，以满足步进电动机的运行性能。 （2）若所带负载转动惯量较大，则应在低频下启动，然后再 上升到工作频率，停车时也应从工作频率下降到适当频率再停 车。 （3）在工作过程中，应尽量避免由于负载突变而引起误差。 （4）若在工作中发生失步现象，首先，应检查负载是否过大， 电源电压是否正常，再检查驱动电源输出波形是否正常，在处 理问题时不应随意变换组件。
电机的工作原理及特性
电机的工作原理及特性电机是将电能转化为机械能的装置，广泛应用于各个领域，如工业、交通、家用电器等。
本文将详细介绍电机的工作原理及其特性。
电机是基于电磁感应原理和洛伦兹力原理工作的。
电机内部包含一个旋转的部件，称为转子或转子。
转子通常由导体制成，并与电源电路相连。
此外，电机还包括一个外部的固定部件，称为定子或定子。
定子的主要工作是产生与转子上的电流相互作用的磁场。
当电流通过定子的线圈时，产生一个磁场，将转子吸引到一个特定的位置。
当转子到达此位置时，导线被切割磁场，导致导线上出现感应电动势。
这个感应电动势会导致电流在导线中流动，从而在导线和固定部件之间产生洛伦兹力，使转子继续旋转。
这样，电能就会被转化为机械能来驱动电机。
电机的特性：1.电机接受输入电能，并产生机械输出。
电机的效率是指输入电能与输出机械能之间的比率，表征了电机的能量转化效率。
电机的效率通常在80％至95％之间，取决于电机的设计和质量。
2.电机在不同负载下的转矩特性是电机的另一个重要特性。
转矩是电机提供的扭矩，用于克服负载的阻力，驱动机械运动。
转矩与电机的输出功率有关，通常以牛顿米（Nm）为单位。
3.电机的速度特性指的是电机的旋转速度。
转速取决于电源的电压和频率，以及电机的设计和负载。
电机的速度通常以转/分钟（RPM）为单位。
电机的速度特性也可以受到制动器和调速器的控制。
4.电机的起动特性是指电机启动时的表现。
电机启动时需要较高的起动电流，以克服静摩擦和惯性力。
在起动过程中，电机的扭矩和速度都会发生变化，需要考虑到这些特性以确保电机的正常运行。
5.电机的振动和噪音是电机的另一个特性，噪音和振动可能会对电机的性能和寿命产生不良影响。
电机制造商通常会采取措施来减少这些噪音和振动，如使用减振材料和设计平衡的旋转部件。
总之，电机是将电能转化为机械能的关键装置，通过磁场的相互作用和电流感应来完成。
电机的特性包括效率、转矩特性、速度特性、起动特性和振动噪音等。
感应电机参数测定和运行特性课件
随着转子电路的电阻减小，启动 电流逐渐增大，转速也逐渐增大 。
在启动过程中，感应电机的启动 转矩逐渐增大，直到达到最大值 。
电机负载特性
01
感应电机在不同负载下的转速、电流、功率等 的变化情况称为负载特性。
03
在负载转矩达到最大值时，感应电机的电流和功率 也达到最大值。
感。
极对数的测定
通过使用转速计等测量 仪器，测量电机的转速
，以确定极对数。
电机参数的实验设备
01 02 03
万用表：用于测量绕组电阻。 LCR测量仪：用于测量电感。 转速计：用于测量电机转速。
02
感应电机运行特性分析
电机运行特性概述
负载特性是指电机在不同负载下 的转速、电流、功率等的变化情 况。
在调速过程中，感应电机的电流可能 会增加，这取决于负载的情况。
03
感应电机优化设计
电机优化设计概述
优化设计的目的
提高电机的效率、功率因数、起动转 矩等性能指标，同时降低谐波损耗和 噪声。
优化设计的主要内容
确定电机的主要尺寸和参数，选择合 适的材料和制造工艺，进行电磁设计 和结构设计等。
电机结构优化设计
绕组电阻
绕组电阻是指电机绕组之间的电 阻值，它与电机的热性能和能耗 密切相关。
极对数
极对数是指电机转子与定子磁场 之间的夹角，它与电机的转速和 扭矩密切相关。
电机参数的测定方法
绕组电阻的测定
通过使用万用表等测量 仪器，测量电机绕组的 电阻值，以确定绕组电
阻。
电感的测定
通过使用LCR测量仪等 测量仪器，测量电机绕 组的电感值，以确定电
感应电机的运行特性包括启动特 性、负载特性和调速特性等。
电动机的性能分析与运行特性评估
电动机的性能分析与运行特性评估电动机是现代工业中最重要的动力装置之一，广泛应用于各个领域。
为了确保电动机的正常运行和高效工作，必须对其性能进行全面的分析和评估。
本文将从电动机的运行特性、性能指标以及评估方法等方面展开论述。
一、电动机的运行特性电动机的运行特性是指在不同运行状态下，电动机的输入功率、输出功率、效率以及转速等性能参数的变化规律。
了解电动机的运行特性对于设计和选择合适的电动机具有重要意义。
二、电动机的性能指标1. 功率电动机的功率是指电动机在单位时间内转换或输出的能量或功率。
根据功率的不同定义方法，电动机的功率分为输入功率和输出功率。
2. 效率电动机的效率是指电机输出的有效功率与其输入的总功率之比。
电动机的效率是衡量其能源利用率和能量转换效率的重要指标。
3. 转矩电动机的转矩是指电机在运行时产生的力矩，也是电动机输出力的量度。
转矩大小与电机所提供的机械功率有直接关系。
4. 转速电动机的转速是指电机转子旋转的圈数或每分钟旋转的圈数，通常用转/分来表示。
电动机的转速对于运动控制和运动平衡具有重要意义。
三、电动机性能分析与评估方法电动机性能的分析和评估是为了确定电动机的运行状态和性能表现，并对其进行合理应用和改进提供参考依据。
以下是常用的电动机性能分析与评估方法。
1. 负载试验法负载试验法是通过在电动机的轴上加装负载，通过测量电机的转速、电流、功率等参数，来评估电动机的性能。
该方法可以直观地反映电机的工作状态和性能指标。
2. 开路试验法开路试验法是在电机的转子上不加载，通过施加额定电压并测量额定电流和相应的功率来评估电动机的性能指标，如输入功率、输出功率和效率等。
3. 短路试验法短路试验法是在电动机的转子上短路电枢绕组，通过施加额定电压并测量相应的电流、功率和转矩等参数，来评估电机的性能指标。
4. 动态试验法动态试验法是通过对电机施加不同的载荷、工作制动等条件，测量电机在不同工作状态下的性能指标，来评估电动机的性能。
同步电机的三种运行状态及特点
同步电机的三种运行状态及特点
同步电机是一种电动机，具有与交流电源同步运行的特性。
同步电机的运行状态可以分为三种：同步运行状态、失步运行状态和过励磁运行状态。
同步运行状态是指电机的转速与交流电源的频率相等，这时电机的转速和电源频率之间的比值就是同步速度。
同步电机运行时转矩稳定，性能稳定可靠，但是启动时需要外部助力。
失步运行状态是指电机的转速低于同步速度，这时电机的转矩会减小，性能不稳定。
失步运行常常发生在电机负载过重或者启动阻力较大的情况下。
过励磁运行状态是指电机的励磁电流超过额定值，会导致电机过热甚至烧毁。
过励磁运行常常发生在电机负载突然减小或者电源电压波动较大的情况下。
综上所述，同步电机的三种运行状态各具特点，需要根据不同的使用情况进行选择和控制，以保证电机的正常工作和安全运行。
- 1 -。
上海交大电机学实验+同步发电机运行特性
电机学实验报告实验四同步发电机运行特性一、实验目的1．掌握用实验方法测取三相同步发电机对称运行特性的方法；2．掌握用实验数据获取同步发电机稳态参数的方法。
二、实验内容1．测取发电机的空载特性；2．测取发电机的短路特性；3．测取额定电流条件下发电机的零功率因数负载特性。
三、实验接线图测取三相同步发电机对称运行特性的实验线路图如图4-1所示。
其中发电机G的转子与直流电动机M的转子机械连接，转子励磁绕组接励磁电源，电枢绕组为Y形连接。
图4-1 三相同步发电机运行特性接线图实验过程中，测定三相同步发电机空载特性的时候，将开关S2打开，这样同步发电机处于空载状态。
测定三相同步发电机短路特性的时候，将开关S2的右侧的三个端口短接，这样同步发电机处于短路运行状态。
测定额定电流条件下三相同步发电机零功率因数负载特性的时候，将开关S2闭合，X L 为一个三相饱和电抗器，忽略电阻，则它的功率因数为零，这样来测定零功率因数负载特性。
四、实验设备1．G同步发电机P N=2kW、U N=400V、I N=3.6A、n N=1500r/min；2．M直流电动机P N=2.2kW、U N=220V、I N=12.4A、U fN=220V、n N=1500r/min；3．变阻器R1：0/204Ω、0/17A，励磁变阻器R f1：0/500Ω、1A；4．X L三相饱和电抗器；5．直流电流表30A(电枢)；6．直流电流表4A(励磁)；7．直流电压表400V；8．交流电压表500V；9．交流电流表10A；10．功率表500V 10A。
五、实验数据1．测定发电机的空载特性：0AB AB CA2．测定发电机的短路特性：表4-2 发电机的短路特性实验数据n=nk A B C3．测定发电机的零功率因数负载特性：表4-3 发电机的零功率因数负载特性实验数据n=nAB AB CA六、特性曲线、参数计算及问题分析1．根据实验数据作出同步发电机的空载运行特性曲线U0=f(I f)，如下图4-2所示：图4-2 发电机空载运行特性曲线2．根据实验数据作出同步发电机的短路运行特性曲线I k=f(I f)，如下图4-3所示：图4-3 发电机短路运行特性曲线3．根据实验数据作出同步发电机的零功率因数负载特性曲线U=f(I f)，如下图4-4所示图4-4 发电机零功率因数负载特性曲线4．利用空载特性和短路特性确定同步电机的直轴同步电抗X d（不饱和值）以及短路比：计算直轴同步电抗X d需要在取同一个I f值的情况下，计算空载电压U0和短路电流I k 的比值。
三相异步电动机的工作特性
三相异步电动机的工作特性三相异步电动机是一种常见的电机类型，广泛应用于工业、农业、交通运输等领域。
其工作特性主要包括以下几个方面：1.转速特性三相异步电动机的转速与电源频率、电机极数、转差率等因素有关。
在额定负载范围内，电机转速与电源频率成正比，极数越多转速越低。
此外，转差率的变化也会影响电机的转速。
一般来说，电机的转差率在0.01-0.05之间。
2.转矩特性三相异步电动机的转矩与电源电压、电流、磁通量等因素有关。
在额定电压和电流下，电机的转矩与磁通量成正比。
随着负载的增加，电流也会增加，进而导致转矩增大。
但是，当负载超过额定负载时，电机会过载，电流和转矩会超出额定范围，导致电机受损。
3.功率因数特性三相异步电动机的功率因数与负载性质、电源电压、电流等因素有关。
在空载时，电机的功率因数较低；随着负载的增加，功率因数也会逐渐提高。
当负载达到某一值时，电机的功率因数达到最大值；当负载继续增加时，功率因数会逐渐降低。
4.效率特性三相异步电动机的效率与负载性质、电源电压、电流等因素有关。
在空载时，电机的效率较低；随着负载的增加，效率也会逐渐提高。
当负载达到某一值时，电机的效率达到最大值；当负载继续增加时，效率会逐渐降低。
5.温升特性三相异步电动机的温升与负载性质、环境温度、散热条件等因素有关。
在额定负载范围内，电机的温升与工作时间成正比；超过额定负载时，电机的温升会急剧上升，导致电机受损。
因此，使用时要注意控制负载和工作时间，保证电机在安全范围内运行。
6.启动特性三相异步电动机的启动方式有多种，如直接启动、降压启动等。
直接启动时，启动电流较大，会对电网造成一定冲击；降压启动时，启动电流较小，可以减少对电网的冲击。
但是，降压启动时需要使用启动设备或其他辅助设备，增加了使用成本和维护工作量。
7.调速特性三相异步电动机的调速可以通过改变电源频率、电压等方法来实现。
但是，这些方法都存在一定的局限性，如变频调速虽然可以方便地实现调速，但成本较高且对电网有一定的影响。
电动机的运行特性与性能分析
电动机的运行特性与性能分析电动机作为重要的动力设备，在现代社会的各个领域中发挥着关键的作用。
了解电动机的运行特性与性能分析对于科学使用和维护电动机至关重要。
本文将从电动机的运行特性和性能两个方面进行探讨，并给出相关的案例分析和实践经验。
一、电动机的运行特性分析1.1 转速特性分析电动机的转速特性是指在不同负载下，电动机输出转速与负载之间的关系。
一般来说，电动机的转速与负载呈反比关系，即负载越大，转速越慢。
但是在实际应用中，由于电动机存在一定的失速现象，转速和负载之间的关系并非简单的线性关系。
在分析转速特性时，需要考虑电动机的额定转速、负载扭矩和电动机的负载特性曲线等因素。
例如，对于某种型号的电动机，在额定转速下，其承载能力和效率达到最佳状态。
而超过额定负载将导致电动机的过热和损坏，因此在实际应用中，需要根据电动机的转速特性选择合适的负载。
1.2 效率特性分析电动机的效率特性是指在不同负载下，电动机的输出功率与输入功率之间的关系。
电动机的效率是衡量其能源利用率的重要指标，对于提高能源利用效率和减少能源浪费具有重要意义。
在分析效率特性时，需要考虑电动机的额定效率和负载功率因数等因素。
例如，在额定负载下，电动机的效率通常能达到最高点。
而在低负载和高负载情况下，电动机的效率则会降低。
因此，在实际应用中，需要根据电动机的效率特性选择合适的负载，以实现最佳的能源利用效率。
二、电动机的性能分析2.1 起动特性分析电动机的起动特性是指在启动过程中，电动机所需的起动电流和起动时间等方面的特性。
合理的起动特性对于电动机的正常运行和长寿命具有重要意义。
在分析起动特性时，主要考虑电动机的起动电流、起动时间和起动方式等因素。
例如，在直流电动机的起动过程中，起动电流通常较大，因此需要根据实际需求选择合适的起动方式，如直接起动、自耦启动或星三角启动等。
2.2 负载特性分析电动机的负载特性是指在不同负载下，电动机的输出扭矩与负载之间的关系。
同步电机功率的及运行特性(34页)
-E′-E₀
-E₀” d
( 3)V形曲线 同步电动机的V形曲线I=fI):同步电动机在有功功率恒定、
励磁电流变化时，电枢电流随励磁电流变 化 的 曲线
V形曲线的几个特点 1.每一功率(负载)对应一条V形曲线 2.从欠励到正常励磁到过励I有最小值 3.每条曲线的最低点：cosφ=1,
连线向右倾斜。
Pm>P=>Pm Pm=Pm Pm=Pm Pm=Pm Pm=0
功角θ是转子磁极轴 线和定子合成磁极轴 线的空间夹角
忽略同步电动机定子电阻R。上的损耗
Pm≈P=3UIcosφ
从相量图中可知，
φ=y-θ
y为E₀与I之间的夹角，0为U与E₀之间的夹角
P=3UIcosφ=3UIcos(y-θ)
E₀
=3UI cos y cosθ+3UI siny sinθ
ji.X
I₄=1siny I₄=Icosy
Pm= ” k , sinO= mU1 cowp= 常 数 X,≈C
Esinθ=常数=Icosφ=常数
rco sp= 常数c
E₀sinθ=常数!B
jix
(
U
L
jI"X
E
j jmd I
E
D
0
|A
(2)特点
同步电动机输出有功功率P2恒定， 改变励磁电流可以调节其无功功率
E₀ sinθ=常数 B
jiX t
①正常励磁 当I=1m时，i₁ 与U₁同相，λ=1,电机呈电阻性。
②欠励磁 当I₁<Im时，i₁ ( i₁ )滞后于U,电 机 呈 电 感 性 。
I↓→ φ个，感性程度个。 ③过励磁
当I>Im时，I₁ (₁ ”)超前于U₁,
几种不同电动机运行原理及特点
电动机原理和特点的比较本文主要介绍了三种直流电机：普通直流电机、无刷电机、步进电机，两种交流电机：三相异步电动机、伺服电机的原理、特点及调速方法。
1、普通直流电机普通直流电机便是我们最熟悉的一种电动机，它的转子在内部，由线圈组成,定子则在外部，由永磁体组成。
在工作时，而把它的电刷A、B接在电压为U的直流电源上，电刷A是正电位，B是负电位，在N极范围内的导体ab中的电流是从a流向b,在S极范围内的导体Cd中的电流是从C流向d。
载流导体在磁场中要受到电磁力的作用，因此,ab和Cd两导体都要受到电磁力的作用。
根据磁场方向和导体中的电流方向，利用电动机左手定则判断，ab 边受力的方向是向左，而Cd边则是向右。
由于磁场是均匀的，导体中流过的又是相同的电流，所以，ab边和Cd边所受电磁力的大小相等。
这样，线圈上就受到了电磁力的作用而按逆时针方向转动了。
当线圈转到磁极的中性面上时，线圈中的电流等于零，电磁力等于零，但是由于惯性的作用，线圈继续转动。
线圈转过半周之后，虽然ab与Cd的位置调换了，ab边转到S极范围内，Cd边转到N极范围内，但是，由于换向片和电刷的作用，转到N极下的Cd边中电流方向也变了，是从d流向c,在S极下的ab边中的电流则是从b流向a.因此，电磁力FdC的方向仍然不变，线圈仍然受力按逆时针方向转动。
可见，分别处在N、S极范围内的导体中的电流方向总是不变的，因此，线圈两个边的受力方向也不变，这样，线圈就可以按照受力方向不停的旋转了。
从以上的分析可以看到，要使线圈按照一定的方向旋转，关键问题是当导体从一个磁极范围内转到另一个异性磁极范围内时（也就是导体经过中性面后），导体中电流的方向也要同时改变。
换向器和电刷就是完成这个任务的装置。
当然,在实际的直流电动机中，也不只有一个线圈，而是有许多个线圈牢固地嵌在转子铁芯槽中，当导体中通过电流、在磁场中因受力而转动，就带动整个转子旋转。
直流电机具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能，但直流电机的优点也正是它的缺点，因为直流电机要产生额定负载下恒定转矩的性能，则电枢磁场与转子磁场须恒维持90°,这就要藉由碳刷及整流子。
三相同步发电机的运行特性实验报告
三相同步发电机的运行特性实验报告一、实验目的1、掌握三相同步电动机的异步起动方法。
2、测取三相同步电动机的V形曲线。
3、测取三相同步电动机的工作特性。
二、预习要点1、三相同步电动机异步起动的原理及操作步骤。
2、三相同步电动机的V形曲线是怎样的？怎样作为无功发电机（调相机）使用？3、三相同步电动机的工作特性怎样？怎样测取？三、实验项目1、三相同步电动机的异步起动。
2、测取三相同步电动机输出功率P处0时的V形曲线。
4、测取三相同步电动机的工作特性。
3、测取三相同步电动机输出功率P=0∙5倍额定功率时的V形曲线。
四、实验方法1、实验设备2、屏上挂件排列顺序D31、D42、D33、D32、D34-3、D41、D52、D51、D31 3、三相同步电动机的异步起动图8-1三相同步电动机实验接线图1）按图8T 接线。
其中R 的阻值为同步电动机MS 励磁绕组电阻的 10倍（约90Q ）,选用D41上90。
固定电阻。
R 选用D41上90。
串联90。
加上90 Q 并联90。
共225 Q 阻值。
R 选用D42上900。
串联 900。
共1800。
阻值并调至最小。
R 选用D42上900。
串联900。
加同步电机A 3~ Z∣zD52∣∣ij 步电力L 励磁电源 O 24V 0彩⅛奥畏出医箕111I0αα上900 Q并联900。
共2250。
阻值并调至最大。
MS为DJ18（Y接法,额定电压U=220V）02）用导线把功率表电流线圈及交流电流表短接，开关S闭合于励磁电源一侧（图8-1中为上端）。
3）将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转至零位。
接通电源总开关，并按下“开”按钮。
调节D52同步电机励磁电源调压旋钮及R阻值，使同步电机励磁电流I约0.7A左右。
4）把开关S闭合于R电阻一侧（图8-1中为下端），向顺时针方向调节调压器旋钮，使升压至同步电动机额定电压220伏，观察电机旋转方向，若不符合则应调整相序使电机旋转方向符合要求。
电动机的性能分析与运行特性评估方法
电动机的性能分析与运行特性评估方法电动机是现代社会中不可或缺的设备，在各个领域都有广泛的应用。
为了确保电动机的高效运行和可靠性，进行性能分析和运行特性评估就显得非常重要。
本文将介绍电动机性能分析的基本原理和常用的评估方法。
一、电动机性能分析的基本原理电动机性能分析是指通过实验和测试来评估电动机的各项性能参数，包括额定功率、效率、功率因数、转矩特性等。
这些性能参数对于电机的运行和选择具有重要的指导作用。
在进行性能分析时，需要借助专业仪器和测试设备，如功率分析仪、电流表、电压表等。
二、电动机性能分析的几种常用方法1. 额定功率测试额定功率是指电动机在额定电压和额定频率下所能输出的额定功率。
通过测试，可以准确了解电动机是否能够满足实际工作需求，并为后续的性能分析提供基准数据。
2. 效率测试电动机的效率是指电能转化为机械能的比率。
通过测量输入功率和输出功率，可以计算出电动机的效率。
效率测试可以评估电机的运行效率，提高能源利用率。
3. 功率因数测试功率因数是指电动机所需要的实际有功功率与视在功率之比。
功率因数测试可以了解电动机的功率因数情况，及时发现并解决功率因数过低的问题，避免功率损耗和能源浪费。
4. 转矩特性测试转矩特性是指电动机输出扭矩与电机转速之间的关系。
通过测试不同负载下的转矩和转速，可以绘制出电动机的转矩特性曲线，评估电机的输出能力和工作范围。
三、电动机运行特性评估的方法除了性能分析，还需要对电动机的运行特性进行评估，以确保其在实际工作环境中的可靠性和安全性。
1. 温升测试电动机长时间工作会产生一定的热量，温升测试可以评估电动机的散热效果和温升情况。
通过测量电机运行一段时间后的温度变化，可以判断其是否存在过热问题，及时进行修理和维护。
2. 振动测试振动测试可以评估电动机在运行过程中产生的振动情况。
过高的振动会导致电机零部件的损坏和故障，因此振动测试可以帮助及早发现问题并采取措施进行修复。
3. 噪音测试电动机在运行时会产生一定的噪音，通过噪音测试可以评估电机的噪音水平是否符合要求。
常用电动机的性能特点
采 用单相 电源或 低压直 流电源 供电。
特点
结 构简单 、体积 小、质 量小、 价格低 、震动 和噪声 小、安 全性好 。
任务一 动力源 二、常用电动机性能特点
工 作 原 理 、结 构、性 能、作 用、使 用条件 和运动 方式与 常规电 机不同 ，以及 体积， 输出功 率很大 或很小 的电动 机都属 于微特 电机。
特性
缺 点是运 行时从 电网吸 收无功 励磁功 率，使 电网的 功率因 数降低
任务一 动力源 二、常用电动机性能特点
小 功 率 电 动机 是指电 动机转 速折算 在1500r/min时 ， 最大 连续功 率不超 过1.1kw的 电 动 机。
4.小功率电动机
主 要用于 专用用 途或特 殊用途 的机电 设备上 。 电 动机适 宜自动 化和大 批量生 产。
任务一 动力源 二、常用电动机性能特点
1.直流电动机
直 流电动 机范围 大，速 度变化 较平滑 ，可以 做到精 确调速 ，而且 调速方 法比较 简单， 具有优 良的调 速性能 。
直 流电动 机过载 能力大 ，可承 受频繁 的冲击 负载， 能实现 频繁的 无级快 速起动 、制动 和反转 ，以满 足 生产过 程中各 种不同 的特殊 运行要 求。
同步电动机同步电动机是一种交流电动机其转速与旋转磁场的转速同步即转子转速n与电网频率f之间有恒定的比例关系n60fpp为电动机的极对转速恒定功率因数可调功率高运行稳定性高性能特点二常用电动机性能特点任务一动力源异步电动机也是一种交流电动机其转子转速与旋转磁场的转速不同步存在着转差即这种电动机负载时的转速与所接电网频率之比不是恒定关系
适合于调速范围宽且需要精确调速 的场合，以及对运行有特殊要求的 自动控制系统。但因直流电动机有 机械换向器，需要经常维护，在不 允许中断工作或维修环境恶劣的地 方不宜使用。又由于电刷和换向器 之间会产生火花，在易燃易爆或高 粉尘、高腐蚀的环境中，直流电动 机的使用受到限制。
直流电动机的运行特性
三、直流电动机的换向 直流电动机的换向是指直流电动机的转子绕组元件从一条支 路经过电刷进入另一条支路，该元件电流从一个方向变换为另一 方向。换向是靠换向器和电刷的配合将直流电动机外部直流电流 (或电动势)变成内部的交流电流(或电动势)。 1.换向过程 换向过程如图3-25所示。
2.换向火花 (1)换向火花的产生 主磁极几何中性线处的气隙磁场不再为零时，直流电动机换 向时，电刷与换向片之间易产生火花。 换向时产生电磁火花的主要原因是线圈换向元件在换向过程 中产生了换向电动势。 (2)电火花等级与危害 电火花等级及电火花程度对换向器和电刷的影响见表3.5。
2.功率及效率 (1)直流电动机的功率 功率平衡方程为
式中，Pem＝P0＋P2；P2为直流电动机输出的机械功率；P0为直流 电动机的空载损耗，即P0＝PFe＋Pmec＋Pad， 其中，PFe为铁损耗； Pmec为机械损耗；Pad为附加损耗。 对他励、并励直流电动机，P1＝P2＋P0＋Pacu＋Pfcu 式中，P1为电源给电动机提供的总功率，即输入功率P1＝P1a＋ P1f＝UI，I＝Ia＋If为电源给电动机提供的输入电流； Pfcu为励磁 回路内部消耗的功率，即励磁回路的铜损耗。
减弱磁通的人为机械特性曲线如图3-19所示。
2.串励直流电动机的机械特性 (1)固有机械特性 固有机械特性方程为
串励电动机在磁路不饱和时的机械特性为 一条双曲线，如图3-24中的曲线1所示，说明 负载转矩增大时，转速下降很快，特性很软。 (2)人为机械特性 串励直流电动机同样可以采用转子串电阻、 改变电源电压和改变磁通的方法来获得各种人为 特性，如图3-24中的曲线2、3所示是电枢回路串 入不同电阻后的人为机械特性。 应注意：串励电动机绝不允许空载启动和空载运行，因为空载或轻 载时，转速很高，往往超过机械强度的允许限度，将损坏电动机。 通常要求所带负载TL不得小于1/4额定转矩TN，且电动机与生产机 械之间不得用皮带或链条连接，以免打滑或断裂，造成空载运行， 转速过高而发生“飞车”的危险，这在生产中应特别注意。
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1.1.3
三相交流异步电动机的主要系列
1．Y系列 Y系列是一般用途的小型笼型电动机系列，Y系列取代 了原先的JO2系列，原来的老系列JO系列和J02系列已被淘 汰。Y系列的额定电压为380V，额定频率为50Hz，功率范 围为（0.55～90）KW，同步转速为（750～3000）r/min， 外壳防护型式为IP44和IP23两种，B级绝缘。Y系列的技术 条件已符合国际电工委员会（IEC）的有关标准。 2．JDO2系列 该系列是小型三相多速异步电动机系列。它主要用于 各式机床以及起重传动设备等需要多种速度的传动装置。 3．JR系列 该系列是中型防护式三相绕线式转子异步电动机系列， 容量为（45～410）KW。 4．YR系列 是一种大型三相绕线转子异步电动机系列，容量为 （250～2500）KW，主要用于冶金工业和矿山中。
1.1 三相交流异步电动机的基本特性
1.1.1 三相交流异步电动机的运行原理 如同所有的旋转电机，三相交流异步电动机在结构上 分成固定不动的定子和旋转的转子两大部件，两者之间还 存在气隙。三相交流异步电动机的定子上嵌有三相对称绕 组，而转子绕组则是一个自成回路的三相或多相绕组。 当绕组与三相对称电源接通后，三相对称电流所形成 的合成磁场将是一个单方向的旋转磁场。 由于转子导条与定子旋转磁场之间存在相对切割速度 时，转子导体就会切割磁力线而感应电动势。因为转子绕 组自成封闭回路，所以转子导条中会有电流出现，该载流 导体在定子磁场中将受到电磁力的作用,形成与定子磁场 旋转方向相同的电磁转矩，电磁转矩推动转子旋转，从而 将输入的电功率转变为机械能输出，这就是异步电动机的 基本工作原理。
三相异步电动机的铭牌
2.电动机的型号和绝缘等级
异步电动机的型号是由汉语拼音的大写字母与阿拉 伯数字组成，其中汉语拼音字母是根据电机全名称选择有 代表意义的汉字，用该汉字的第一字母组成。
三相交流异步电动机的绝缘等级 三相交流异步电动机的绝缘等级是指三相交流异步电 动机所采用的绝缘材料的耐热能力，它表明三相交流异步 电动机允许的最高工作温度。 三相交流异步电动机的绝缘等级和最高允许温度见表 1-1。
4. 三相交流异步电动机的工作方式
三相交流异步电动机的工作方式也叫定额，是指三相 交流异步电动机承受负载情况的说明，即允许连续使用的 时间，分为连续、短时、周期断续工作方式三种。 连续工作方式是指电动机带额定负载运行时，运行时 间很长，电动机的温升可以达到的稳态温升的工作方式。 [电动机本身的温度与标准环境温度（40℃）的差值称为 温升] 短时工作方式是指电动机带额定负载运行时，运行时 间很短，使电动机的温升达不到稳态温升；停机时间很长， 使电动机的温升可以降到零的工作方式。 周期断续工作方式是指电动机带额定负载运行时，运 行时间很短，使电动机的温升达不到稳态温升；停止时间 也很短，使电动机的温升降不到零，工作周期小于10分钟 的工作方式。
1.2 三相交流异步电动机的运行原理
1.2.1 三相交流异步电动机的空载运行 三相交流异步电动机的三相定子绕组与三相对称电源 接通，轴上不带任何机械负载，转子空转时的运行状态， 称为空载运行。 三相交流异步电动机空载运行时，轴上没有任何机械 负载，电机所受阻转矩很小，其转子转速n接近同步转速 n1，即，转子与气隙磁场的相对运动转速Δ n就接近零， 即。这时三相交流异步电动机内只有定子绕组上的电流形 成气隙磁场，该电流称为空载励磁电流。 显然，对于结构固定的三相交流异步电动机，当电 源频率一定时，主磁通。若外加电压U1一定，主磁通大体 上也为一定值。由于三相交流异步电动机有气隙，空载电 流则较大，一般为额定电流的30%～50%，在小型三相交流 异步电动机中，甚至可以达到额定电流的60%。
三相交流异步电动机的运行原理
1.1.2
三相异步电动机的铭牌数据
铭牌注明电动机型号及主要技术数据（额定值），这 些数据是正确选择、安装、使用和维修三相交流异步电动 机的重要依据。 1.三相交流异步电动机的额定值 （1）额定功率 在满载运行时三相交流异步电动机 轴上所输出的机械功率，以千瓦（KW）或瓦（W）为单位。 （2）额定电压 电动机额定运行时定子绕组上所加 的线电压。单位 V或KV。 （3）额定电流 三相交流异步电动机在额定电源电 压下，输出额定功率时，流入定子绕组的线电流，以安 （A）为单位。 （4）额定转速 三相交流异步电动机额定运行状态 时电动机每分钟的转速，单位为r/min或转/分。 （5）额定功率因数 电动机在额定状态运行时，定 子侧的功率因数。 （6）额定频率 三相交流异步电动机额定运行时所 接的交流电源每秒种内周期变化的次数。我国规定标准电 源频率为50Hz。
5. 三相交流异步电动机的接法
三相交流异步 电动机定子绕组的连 接方法有星形（Y） 和三角形能任意改变接法， 否则会损坏三相电动 机。
6. 三相交流异步电动机的防护等级
三相交流异步电动机的防护等级表示三相交 流异步电动机外壳防止异物和水进入电机内部的 等级。 其中，IP是防护等级标志符号，其后面的两 位数字分别表示电机防固体和防水能力。数字越 大，防护能力越强，如IP44中第一位数字“4”表 示电机能防止直径或厚度大于1毫米的固体进入电 机内壳。第二位数字“4”表示能承受任何方向的 溅水。
电气控制与PLC应用
1.电动机的运行特性
第1章 三相交流异步电动机的运行特性
三相交流异步电动机是目前生产、生活中应用最广 泛的一种电机。据统计，在供电系统的动力负载中，约有 85%的负载是由异步电动机驱动。 与其他电动机相比较, 三相交流异步电动机具有结构 简单、制造方便、坚固耐用、运行可靠、价格低廉、检修 维护方便等一系列优点；还具有较高的运行效率和令人满 意的工作特性，能满足各行各业大多数生产机械的传动要 求。 以交流电动机为原动机的电力拖动系统为交流电力拖 动系统。三相交流异步电动机由于结构简单，价格便宜， 且性能良好，运行可靠，故广泛应用在各种拖动系统中。