电机拖动与控制
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《电机及拖动基础》 Fundamentals of Electric Machinery and Electric Drives
绪论Introduce
自 动 化 系 陈 亚 爱
主要内容
直流电机原理 电力拖动系统的动力学基础 直流电动机的电力拖动 变压器 三相异步电动机原理 三相异步电动机的电力拖动 同步电动机 电力拖动系统中电动机的选择
0.2.5课程有关事项及纪律要求
不迟到，上课认真听讲，做好重点内容的笔记。 课前预习，课后复习，及时掌握每次课的要点。
按时完成作业，不抄作业，每章结束后交一次作业。
课上不做与课程无关的事，不懂可及时举手提问。 有疑难，应及时答疑。
答疑时间：每周 午00：00-00：00 地点：四教西913，电话：88802861 实验前做好预习报告，实验时注意安全，实验 后完成实验报告。
教材与参考书
教材： 电机原理及拖动.彭鸿才主编.机械工业出 版社，1996年10月 参考书： 1电机与拖动基础（第3版）.李发海、王岩编著.清 华大学出版社，2005年8月 2电机及拖动基础上、下册（第3版）.顾绳谷主编. 机械工业出版社，2004年4月 3Electric Machinery(Sixth Edition).清华大学出版社， 2003年7月
0.2.2课程性质
本课程属专业技术基础课， 学习过程中要用到《高等数 学》、《大学物理课程虽是基础课，但又具有专业性质， 讲授的内容是电机方面非常具体、实际的问题。 在实际运行着的电机中，电、磁、力、热 等物理定律同时起作用，互相制约，分析解决 这种复杂问题时，往往需忽略一些次要因数， 抓住主要矛盾加以解决，只要所得结果正确， 引起的误差在允许的范围内，这在工程上是允 许的，这与以前所学课程中解决问题理想化、 单一化有很大区别，学习时需有足够的认识。
U I ，直流电路 （1） R U I ，交流电路 Z
2.基尔霍夫定律
基尔霍夫第一定律 电路中任意节点的电流的代数和等于 零，即有 I 0，直流电路 （ 2 ） I 0 ，交流电路 基尔霍夫第二定律 对电路中任一回路，电压降的代数和等 于电动势(emf)的代数和，即有 (3) U E，直流电路
d e N dt
0.3.3全电流定律
1.注意共性问题 电机种类繁多，各具特性，但就其内部 电磁关系耦合过程和机电能量转换关系，仍 有其内在联系。他们的基本工作原理都是建 立在电磁感应定律和电磁力定律基础上的； 他们的能量转换都是以磁场为媒介，其电磁 关系可抽象为电路参数，得出基本方程式和 等值电路，这是共性方面。
0.2.4学习方法
0.1电机的应用和分类
0.1.1电机的分类
由于电能易于转换、传输、分配和控制，现代能 源的主要形式是电能，所以，与电能密切关联的电机 广泛应用于社会生产各个部门和社会生活各个方面。 电机按不同的功能可分为：作为动力设备用的和 作为控制元件用的两大类，如电机分类图所示
普通电机的主要任务是能量转换，主要问题是如 何提高能量转换的效率。 另一类广泛应用于各种自动控制系统中的控制电 机，其主要任务是完成控制信号的传递和转换，而能 量转换是次要的，控制电机应具有高可靠性、高精度 和快速响应等性能。
降为所需低电压，供给用电设备；
生产机械的拖动——由各种电动机实现；
控制系统中的信号转换——由各种控制电 机完成。
0.2本教材内容、课程性质和教学目的
0.2.1教材内容
《电机基础》课程是以电力拖 动系统中应用最广泛的电机为重点， 从使用的角度介绍交、直流电机、 变压器等的基本结构、工作原理、 主要工作特性以及运行特性等。
总评成绩：作业10%，实验20%，考试70%。
0.3本课程中常用的基本电磁定律
学习本课程中常要用到的基本电 磁定律有： 全电流定律、 磁路欧姆定律、 电磁力定律、 电磁感应定律、 基尔霍夫电流定律和电压定律等。
注：课后要自己复习上述定律。
0.3.1电路定律
1.电路欧姆定律 流过电阻R(resistance)的电流I(current) 大小与电阻两端的电压U(voltage)成正比，与 电阻R的大小成反比，即有
0.2.3教学目的
通过本课程的学习，使学生掌握常 用交、直流电机及变压器的基本结构、工 作原理、运行性能和实验方法；掌握电动 机的特性分析的方法。 为后续专业基础课和专业课的学习准 备必要的基础知识，提高分析问题、解决 问题的能力，也为今后从事自动化工程技 术工作和科学研究奠定初步基础。
0.2.4学习方法
电机分类图
直流发电机
直流
直流电动机 动力设备类 异步电动机 旋转电机 同步电动机 电机 交流 同步电机 同步发电机 变压器 调相机 控制电机 电机分类图
0.1.2电机的应用
电能生产——由同步发电机生产；
高压输电——由升压变压器将发电机发出的
电压升高到输电电压再输送；
降压用电——由降压变压器将输来的高压电
，交流电路 U E
0.3.2电磁感应定律
一匝数（turn）为N的线圈(winding)，在 变化的磁场中产生的感应电动势e(induce electromotive force)的大小与线圈匝数N和线圈所交 链的磁通（the magntic flux）对时间的变化率dF/dt 成正比，当感应电动势正方向与产生他的磁通正方 向符合右手螺旋定则时，则有 （ 4）
2.注意课程主线 在学习中应将变压器、交流电机、直流 电机的相似性有机地统一起来，注意课程内 容的内在联系，形成学习本课程鲜明的主 线，只要学好了变压器，对交流机和直流机 的内容就比较容易掌握了。
0.2.4学习方法
3.注意理论联系实际 理论联系实际，注重做好本课程开设的 相关实验，立足于学会使用各类电机，在实 验中学习解决实际问题的方法，注意培养解 决工程实际问题的能力。
绪论Introduce
自 动 化 系 陈 亚 爱
主要内容
直流电机原理 电力拖动系统的动力学基础 直流电动机的电力拖动 变压器 三相异步电动机原理 三相异步电动机的电力拖动 同步电动机 电力拖动系统中电动机的选择
0.2.5课程有关事项及纪律要求
不迟到，上课认真听讲，做好重点内容的笔记。 课前预习，课后复习，及时掌握每次课的要点。
按时完成作业，不抄作业，每章结束后交一次作业。
课上不做与课程无关的事，不懂可及时举手提问。 有疑难，应及时答疑。
答疑时间：每周 午00：00-00：00 地点：四教西913，电话：88802861 实验前做好预习报告，实验时注意安全，实验 后完成实验报告。
教材与参考书
教材： 电机原理及拖动.彭鸿才主编.机械工业出 版社，1996年10月 参考书： 1电机与拖动基础（第3版）.李发海、王岩编著.清 华大学出版社，2005年8月 2电机及拖动基础上、下册（第3版）.顾绳谷主编. 机械工业出版社，2004年4月 3Electric Machinery(Sixth Edition).清华大学出版社， 2003年7月
0.2.2课程性质
本课程属专业技术基础课， 学习过程中要用到《高等数 学》、《大学物理课程虽是基础课，但又具有专业性质， 讲授的内容是电机方面非常具体、实际的问题。 在实际运行着的电机中，电、磁、力、热 等物理定律同时起作用，互相制约，分析解决 这种复杂问题时，往往需忽略一些次要因数， 抓住主要矛盾加以解决，只要所得结果正确， 引起的误差在允许的范围内，这在工程上是允 许的，这与以前所学课程中解决问题理想化、 单一化有很大区别，学习时需有足够的认识。
U I ，直流电路 （1） R U I ，交流电路 Z
2.基尔霍夫定律
基尔霍夫第一定律 电路中任意节点的电流的代数和等于 零，即有 I 0，直流电路 （ 2 ） I 0 ，交流电路 基尔霍夫第二定律 对电路中任一回路，电压降的代数和等 于电动势(emf)的代数和，即有 (3) U E，直流电路
d e N dt
0.3.3全电流定律
1.注意共性问题 电机种类繁多，各具特性，但就其内部 电磁关系耦合过程和机电能量转换关系，仍 有其内在联系。他们的基本工作原理都是建 立在电磁感应定律和电磁力定律基础上的； 他们的能量转换都是以磁场为媒介，其电磁 关系可抽象为电路参数，得出基本方程式和 等值电路，这是共性方面。
0.2.4学习方法
0.1电机的应用和分类
0.1.1电机的分类
由于电能易于转换、传输、分配和控制，现代能 源的主要形式是电能，所以，与电能密切关联的电机 广泛应用于社会生产各个部门和社会生活各个方面。 电机按不同的功能可分为：作为动力设备用的和 作为控制元件用的两大类，如电机分类图所示
普通电机的主要任务是能量转换，主要问题是如 何提高能量转换的效率。 另一类广泛应用于各种自动控制系统中的控制电 机，其主要任务是完成控制信号的传递和转换，而能 量转换是次要的，控制电机应具有高可靠性、高精度 和快速响应等性能。
降为所需低电压，供给用电设备；
生产机械的拖动——由各种电动机实现；
控制系统中的信号转换——由各种控制电 机完成。
0.2本教材内容、课程性质和教学目的
0.2.1教材内容
《电机基础》课程是以电力拖 动系统中应用最广泛的电机为重点， 从使用的角度介绍交、直流电机、 变压器等的基本结构、工作原理、 主要工作特性以及运行特性等。
总评成绩：作业10%，实验20%，考试70%。
0.3本课程中常用的基本电磁定律
学习本课程中常要用到的基本电 磁定律有： 全电流定律、 磁路欧姆定律、 电磁力定律、 电磁感应定律、 基尔霍夫电流定律和电压定律等。
注：课后要自己复习上述定律。
0.3.1电路定律
1.电路欧姆定律 流过电阻R(resistance)的电流I(current) 大小与电阻两端的电压U(voltage)成正比，与 电阻R的大小成反比，即有
0.2.3教学目的
通过本课程的学习，使学生掌握常 用交、直流电机及变压器的基本结构、工 作原理、运行性能和实验方法；掌握电动 机的特性分析的方法。 为后续专业基础课和专业课的学习准 备必要的基础知识，提高分析问题、解决 问题的能力，也为今后从事自动化工程技 术工作和科学研究奠定初步基础。
0.2.4学习方法
电机分类图
直流发电机
直流
直流电动机 动力设备类 异步电动机 旋转电机 同步电动机 电机 交流 同步电机 同步发电机 变压器 调相机 控制电机 电机分类图
0.1.2电机的应用
电能生产——由同步发电机生产；
高压输电——由升压变压器将发电机发出的
电压升高到输电电压再输送；
降压用电——由降压变压器将输来的高压电
，交流电路 U E
0.3.2电磁感应定律
一匝数（turn）为N的线圈(winding)，在 变化的磁场中产生的感应电动势e(induce electromotive force)的大小与线圈匝数N和线圈所交 链的磁通（the magntic flux）对时间的变化率dF/dt 成正比，当感应电动势正方向与产生他的磁通正方 向符合右手螺旋定则时，则有 （ 4）
2.注意课程主线 在学习中应将变压器、交流电机、直流 电机的相似性有机地统一起来，注意课程内 容的内在联系，形成学习本课程鲜明的主 线，只要学好了变压器，对交流机和直流机 的内容就比较容易掌握了。
0.2.4学习方法
3.注意理论联系实际 理论联系实际，注重做好本课程开设的 相关实验，立足于学会使用各类电机，在实 验中学习解决实际问题的方法，注意培养解 决工程实际问题的能力。