电机及电力拖动
电机与电力拖动
电机与电力拖动1. 引言电机是一种将电能转化为机械能的设备，广泛应用于各个领域中。
电力拖动则指的是利用电动机驱动机械设备或系统进行运动或操作的过程。
本文将介绍电机的基本原理以及电力拖动的应用。
2. 电机的基本原理电机是通过电磁感应原理将电能转化为机械能的设备。
其基本原理为根据施加在导体上的电流产生的磁场与外部磁场之间的相互作用，进而产生力或转矩。
电机根据其工作原理的不同可以分为直流电机和交流电机。
直流电机是利用直流电源供电，通过直流电源的正反极性变化来产生旋转运动。
交流电机则是利用交流电源供电，通过交流电源的频率来产生旋转运动。
电机的主要构成部分包括定子和转子。
定子是固定不动的部分，其中包含了产生磁场的线圈。
转子则是可以转动的部分，通过与定子的磁场相互作用来产生力或转矩。
3. 电力拖动的应用电力拖动广泛应用于各个领域，例如工业自动化、交通运输以及家用电器等。
以下列举了几个常见的电力拖动应用：3.1 工业自动化在工业自动化中，电力拖动被广泛应用于各种生产设备和机械系统。
通过电动机驱动，可以实现自动化生产线的运行，提高生产效率和质量。
例如，自动化生产线中的输送带系统就是通过电动机驱动的。
电动机的转动产生的转矩传递给输送带，使其能够带动物料或产品在生产线上移动。
3.2 交通运输电力拖动在交通运输领域中起到了重要作用。
例如，电动汽车就是利用电动机作为动力源来驱动车辆运行。
电动汽车相比传统的内燃机汽车具有环保、高效等优势。
此外，电力拖动还被应用于电动火车、电动船舶等交通工具中，实现了对传统燃油动力的替代。
3.3 家用电器家用电器中的电机和电力拖动也是不可或缺的。
例如，洗衣机、空调、冰箱等家电产品都需要电机来驱动其工作。
电机驱动使得家用电器能够实现自动化、智能化的功能，提高生活质量和舒适度。
4. 总结电机作为将电能转化为机械能的设备，通过电磁感应原理实现了这一转化过程。
电力拖动则是利用电动机驱动机械设备或系统进行运动或操作的过程。
电机及拖动讲解
第八章电力拖动系统动力学基础内容提要研究电力拖动系统动力学的目的是为介绍电力花动的机械特性与过渡过程等内容准备必要的理论基拙。
第一节及第二节分析运动方程式，对方程式中各参数(力、转拒、质量和飞轮惯量等)的折算方法进行分析研究;第三节介绍了电动机和工作机构!'}速比可变系统的有关问题;第四节中讨论考虑传动机构损耗的简化折算方法与较准确的折其方法;最后，在第五节中将介绍几种典型生产机械的负载转矩特性。
第一节电力拖动系统的运动方程式“拖动”就是应用各种原动机使生产机械产生运动，以完成一定的生产任务。
而用各种电动机作为原动机的拖动方式称为“电力拖动”。
一般情况下，电力拖动装置可分为电动机、工作机构、控制设备及电源四个组成部分，如图8-1所示。
电动机把电能转换成机械动力，用以拖动生产机械的某一工作机构。
工作机构是生产机械为执行某一任务的机械部分。
控制设备是由各种控制电机、电器、自动化元件及工业控制计算机等组成的，用以控制电动机的运动，从而对工作机构的运动实现自动控制。
为了向电动机及一些电气控制设备供电，在电力拖动系统中必须设有电源部分。
需要指出的是，在许多情况下，电动机与工作机构并不同轴，而是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。
下面研究电力拖动系统中电动机带动负载的力学问题。
一、运动方程式电动机在电力拖动系统中作直线运动(如直线电动机)或旋转运动时，由力学定律可知，必须遵循下列两个基本的运动方程式:对于直线运动，方程式为式中F—拖动力(N);—阻力(N);惯性力如果质量m的单位为kg，速度v的单位为m/s，时间t的单位为S，则惯性力的单位F .相同，为N。
与直线运动时相似，旋转运动的方程式为式中 T 电动机产生的拖动转矩T 阻转矩(或称负载转矩)d 惯性转矩(或称加速转矩)。
转动惯量J 可用下式表示:kg·m 2 式中m 与G 旋转部分的质量(kg)与重量(N);ρ与D 惯性半径与惯性直径(m};g 重力加速度，g=9. 81 m/s这样，由式(8-3)可见，转动惯量J 的单位为kg·m 2运动方程式(8一2)的形式不够实用，在实际计算中常把它化为另一种形式。
电机和拖动基础共32页文档
—电机与拖动—
电机与拖动基础
（李发海 王岩 清华大学出版社）
顾春雷
Tel:0515-3103939 E_mail:guclycit
盐城工学院电气与信息工程学院 电气工程系
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电机与拖动
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第1章 绪 论
1.1 课程性质
一、电机及电力拖动技术的发展概况
—电机与拖动—
电能是现代大量应用的一种能量形式。 电能的优点：生产和变换比较经济；传输和分配比较 容易；使用和控制比较方便等等。 效率高
❖ 在中小型电机和控制电机方而，亦自行设计和生产了 不少新系列电机。
❖ 由于生产上的需要，电机的新原理、新结构、新工艺、 新材料、新的运行方式和调试方面亦进行许多摸索、 研究和试验工作，取得了不少成就。
❖ 电机在制造上也向着大型、巨型发展。
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电机与拖动
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电力拖动系统：
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—电机与拖动—
基本磁化曲线
基本磁化曲线与起始磁化曲线的差别很小，磁路计算 时所用的磁化曲线都是基本磁化曲线
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❖ 与此同时由于电力电子学等学科的渗透，使电机这一 较为成熟的学科得到新的发展。
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电机与拖动
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我国电机工业的发展概况
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❖ 我国的电机制造工业在新中国成立后发生了巨大的变 化。
❖ 不仅建成了独立自主和完整的体系，而且有一些产品 已经达到或接近世界先进水平，就各种拖动系统中的 主要设备——电动机而言，近年来已生产了不少大型 的直流电动机、异步电动机和同步电动机；
电机与拖动
10
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三、参考书
电机与电力拖动
5.5三相异步电动机的功率平衡和转矩特性
5.5.1功率关系 5.5.2转矩关系
6.1三相异步电动 机的机械特性
学习目标
6.2三相异步电动 机的启动
01
6.3绕线式 三相异步电 动机的启动
02
6.4三相异 步电动机的 调速
03
6.5三相异 步电动机的 制动
04
本章小结
06
自测题六
05
思考题与习 题六
8.4步进电动机
8.4.1矩角特性及稳定平衡点 8.4.2步进运行状态 8.4.3连续运行状态 8.4.4通电方式和电机转速
学习目标
9.1电动机选择的主 要内容
9.2电动机的发热、 冷却与工作制
9.3电动机额定功率 的选择
思考题与习题九
本章小结
自测题九
9.1电动机选择的主要内容
9.1.1电动机种类的选择 9.1.2电动机结构类型的选择 9.1.3电动机额定参数的选择
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5.3三相异步电动机 的空载运行
01
5.4三相异 步电动机的 负载运行
02
5.5三相异 步电动机的 功率平衡和 转矩特性
03
5.6三相异 步电动机的 工作特性
04
本章小结
06
自测题五
05
思考题与习 题五
5.1三相异步电动机的基本结构和基本工作原理
5.1.1异步电动机的主要用途与分类 5.1.2基本结构 5.1.3三相异步电动机的基本工作原理 5.1.4三相异步电动机的型号和额定值
电机和电力拖动
电机与电力拖动【出现的是单选题，出现的是多选题。
请注意区分！】一、单选题(共20题，100.0分)1、一台他励电动机，装拆不慎，以致负载增大时转速越来越高，其原因是（）。
1.电刷从几何中性线逆着电枢转向移动了β角2.电刷从几何中性线顺着电枢转向移动了β角3.励磁回路电阻太大4.源电压越来越高标准答案：A2、有两个尺寸相同的铁芯线圈，导线粗细和匝数也相同，一个用硅钢片做铁芯，另一个用铸铁做铁芯，接到同一个交流电源上时，两个铁芯中磁通的大小关系为（）1.Ф硅>Ф铁2.Ф硅=Ф铁3.Ф硅<Ф铁4.不能确定标准答案：B3、直流电机中主磁极的作用是（）。
1.改善换向2.产生主磁场3.产生感应电动势4.减少损耗标准答案：B4、在直流发电机中，将交流电动势变换成直流电动势的部件是（）1.电枢绕组2.换向器与电刷3.换向极4.主磁极绕组标准答案：B5、在电力系统中我们常常采用的变压器的等效电路为（）。
1.T型等值电路2.г型等值电路3.一字型等值电路4.任意选择标准答案：B6、变压器带容性载运行时，电压调整率为下列各选项的（）。
1.一定为负值2.一定为正值3.一定为零4.有可能为零标准答案：A7、同步电动机的功角θ=0表示它处于（）1.调相机状态2.发电机状态3.电动机状态4.停止工作标准答案：A8、直流电机在电刷处于几何中性线位置时，由于磁路饱和的缘故，电枢反应对直流电机的每极磁通量的影响是（）。
1.保持不变2.略有增加3.略有减少4.减少很多标准答案：C9、异步电动机外施三相交流电，空载运行时，气隙中每极磁通的大小主要取决于（）1.气隙的大小2.电源电压的大小3.磁路的饱和程度4.定子漏阻抗的大小标准答案：B10、对于自耦变压器，其实际绕组的个数为（）1.02. 13. 44.不确定标准答案：B11、下列变压器的部件是由硅钢片叠压而成的是（）1.铁心2.绕组3.散热器4.油箱标准答案：A12、同步电机主要用作（）。
电机及电力拖动课程《教案》
电机及电力拖动课程《教案》第一章：电机的基本概念与分类1.1 电机的定义与作用解释电机的概念阐述电机在电力系统中的重要性1.2 电机的分类交流电机和直流电机的区别同步电机、异步电机、变压器等的主要特点1.3 电机的基本原理电磁感应原理电机的能量转换过程1.4 电机的主要性能参数功率、电压、电流、转速等参数的定义及计算效率、转矩、功率因数等性能指标的含义第二章：直流电机2.1 直流电机的基本结构与工作原理分析直流电机的主要组成部分解释直流电机的工作原理2.2 直流电机的类型及特点直流发电机、直流电动机的区别与联系串励直流电机、并励直流电机、复励直流电机的特点2.3 直流电机的换向与实现方法换向的概念及换向过程换向装置的类型及作用2.4 直流电机的调速方法串电阻调速、电枢电流调速、脉冲宽度调速等方法的原理及特点第三章：交流电机3.1 交流电机的基本结构与工作原理分析交流电机的主要组成部分解释交流电机的工作原理3.2 交流电机的类型及特点异步电机、同步电机、变压器等的主要特点及应用领域3.3 交流电机的运行特性启动、制动、调速等运行特性的定义及分类交流电机在不同运行状态下的性能表现3.4 交流电机的控制方法磁场控制、电压控制、频率控制等方法的原理及应用第四章：电力拖动系统4.1 电力拖动系统的组成及分类电动机、传动装置、控制器等组成部分的作用电动机拖动系统、液压拖动系统、气压拖动系统的特点4.2 电动机的基本控制电路启动、制动、调速等基本控制电路的原理及应用4.3 电力拖动系统的设计与选择电动机选型、传动装置选型、控制器选型的依据及方法4.4 电力拖动系统的运行与维护系统运行中的监测与故障诊断系统维护与保养的重要性及方法第五章：电机及电力拖动的保护与节能5.1 电机保护的原理与措施过载保护、短路保护、过电压保护等保护方式的原理及应用5.2 电机故障诊断与维修故障诊断的方法及步骤维修技术及注意事项5.3 电力拖动系统的节能措施优化控制策略、改进传动装置、提高电动机效率等节能方法5.4 电机及电力拖动技术的最新发展趋势高效节能电机、智能电机、电动汽车等领域的研发动态第六章：电机及电力拖动的应用案例分析6.1 电机在工业生产中的应用案例电机在机械制造、冶金、化工等行业中的应用实例6.2 电机在交通运输领域的应用案例电机在汽车、电车、船舶等交通工具中的应用实例6.3 电机在生活中的应用案例电机在家用电器、医疗器械等日常用品中的应用实例6.4 电机在新能源领域的应用案例电机在风力发电、太阳能发电、电动汽车等新能源领域的应用实例第七章：电机及电力拖动的试验与检测7.1 电机试验的目的与方法阐述电机试验的重要性介绍电机试验的常用方法及设备7.2 电机性能检测功率、效率、转速等性能指标的检测方法及设备7.3 电机故障检测与诊断介绍电机故障检测与诊断的方法及设备7.4 电力拖动系统的试验与检测电力拖动系统的性能试验、适应性试验等方法及设备第八章：电机及电力拖动的仿真与优化8.1 电机及电力拖动仿真的意义与方法解释电机及电力拖动仿真的作用介绍电机及电力拖动仿真的常用方法及软件8.2 电机参数的优化与设计优化电机参数的方法及目的8.3 电力拖动系统的优化与控制优化电力拖动系统控制策略的方法及目的8.4 电机及电力拖动系统的计算机辅助设计介绍计算机辅助设计在电机及电力拖动领域的应用第九章：电机及电力拖动的实训操作9.1 电机的基本操作与维护电机的安装、调试、运行、停机等基本操作电机维护与保养的方法及注意事项9.2 电力拖动系统的实训操作电力拖动系统的接线、调试、运行等实训操作9.3 电机及电力拖动的故障排除与维修分析电机及电力拖动系统的常见故障介绍故障排除与维修的方法及技巧9.4 电机及电力拖动的实训项目案例分析电机及电力拖动实训项目案例，提高实际操作能力第十章：电机及电力拖动的评价与展望10.1 电机及电力拖动的评价指标阐述评价电机及电力拖动性能的指标及方法10.2 电机及电力拖动技术的展望分析电机及电力拖动技术的发展趋势10.3 电机及电力拖动技术的市场前景分析电机及电力拖动技术在各个领域的市场需求10.4 电机及电力拖动教育的改革与发展探讨电机及电力拖动教育在人才培养、课程设置等方面的改革与发展方向重点和难点解析一、电机的基本概念与分类：理解电机的工作原理和电机分类是学习电机及电力拖动的基础。
电机及电力拖动教学大纲
《电机及电力拖动》课程教学大纲一课程简介课程编号：课程名称：电机及电力拖动力英文名称：Fundamental of Electrical Machines and Drives 课程类型：本课程是高等工科院校电类专业的一门专业基础课程。
学时数：68（理论58+实验10）学分数：开课对象：10电气工程及自动化先修课程：物理、电路参考教材：唐介电机与拖动高等教育出版社2007.12二、课程的性质、任务和目的本课程主要介绍交直流电机、变压器和控制电机的基本结构和工作原理和特性，以及电力拖动系统的运行性能、分析计算、电机选择及实验方法，通过该课程的学习，使学生能够掌握交直流电机的基本原理及控制方法，为后续课程“电力拖动自动控制系统”、“变频调速”等专业课程准备必要的基础知识，同时也培养学生在电机及电力拖动方面分析和解决问题的能力。
三、教学课程基本内容和要求第1章变压器的原理及特性理解变压器的主要结构、工作原理，掌握变压器的空载运行特性、负载运行特性的分析与计算，了解三相变压器的电路系统、磁路系统及其对电动势波形的影响。
了解自耦变压器与互感器的基本概念。
变压器的等效电路及相量图。
第2章三相异步电动机的理论基础理解三相异步电动机有关概念及工作原理，了解三相异步电动机的基本结构，掌握三相异步电动机的运动方程式和等效电路分析法，会计算其功率和转矩，理解三相异步电动机的各种机械特性。
第3章三相异步电动机的电力拖动理解对三相异步电动机的启、制动要求，掌握三相异步电动机各种启、制动方法和优缺点及其能量传输关系，掌握三相异步电动机的各种调速方法和特点。
了解三相异步电动机的各种运行状态。
第4章同步电动机的基本理论了解三相同步电动机、发电机的基本原理及结构，理解同步电机的物理模型和电枢反应，理解三相同步电动机的运行特性、功率及转矩。
理解同步电机的基本应用。
第5章同步电动机的电力拖动了解同步电机的启动及调速方法。
第6章直流电动机的基本理论掌握直流电机基本工作原理，会分析其电路系统和磁路系统，掌握单叠绕组的基本分布规律，正确理解电刷、换向器在直流电机中的作用，会计算直流电机的感应电动势和电磁转矩。
电机与电力拖动基础 (全)
何中性线处的导体上. 2.绕组只画一层,都在电枢表面上. 3.电流方向以电刷为分界线. 4.电枢磁场以电刷为极轴线,电刷 处磁势最强,主磁极的极轴线处
⊕⊙⊕⊙⊕⊙S⊕⊙⊕⊙⊕⊙⊕⊙⊕N⊙⊕⊕⊙⊙
电枢磁势为零.电枢磁势与主磁极
磁势正交,称交轴电枢磁势 .
把电枢圆周从电刷处切开展成 直线并以主磁极轴线与电枢表面 的交点为空间坐标的起点,这点的 电枢磁动势为零. 电枢磁动势沿空间的分布: 电枢线负荷--- 电枢圆周表面单位
一、直流电机的电枢电动势
电枢电势是指电机正常工作时电枢绕组切割气隙磁通 产生的刷间电动势 。
刷间电动势等于其中一条支路的电动势。 推导过程: 设绕组为整距元件,电刷在几何中线上.
如电枢绕组总导体数为N, 并联电路数为2a 则绕组每条支路的导体数为N/(2a). 如每根导体的平均电动势eav,则支路电动势即刷间电动势,
本课程的性质、任务及学习方法
1、性质：在工业电气自动化专业中，《电机原 理及拖动》是一门十分重要的专业基础课或称 技术基础课。
2、任务：我们所从事的专业决定了我们是从使 用的角度来研究电机的。因此，我们着重分析 各种电机的工作原理和运行特性，而对电机设 计和制造工艺涉及得不多。但对电机的结构还 要有一定深度的了解。
长度上的安培导体数.
A=
N ia πD
应用全电流定律,有ΣHl=2Ax
认为总磁势全部降在两段气隙上
2Fax=2Ax 即 Fax=Ax 磁密 Bax=μ0Hax=µ0Fax /δ
n
N
S
⊙⊙⊙⊙ ⊕⊕⊕⊕
xx xx Fax
0x
Bax
x n
二、电刷位于几何中性线上时的电枢反应
此时电枢磁动势刚好与主磁极磁动势正交，故称这
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二、本课程的性质、任务和内容
本课程是工业电气自动化专业和电气技术专业的一门专业基 础课。
本课程的任务是让学生掌握常用交、直流电机、控制电机及 变压器的基本结构和工作原理，以及电力拖动系统的运行性能、 分析计算、电机选择及试验方法，培养在电机及电力拖动方面分 析和解决问题的能力，为今后学习和工作打下坚实的基础。
电机及电力拖动
绪论
电机是以电磁感应原理和电磁力定律为基本 工作原理制成的一种旋转电器，能将电能转换 成机械能或将机械能转换成电能。
一、电机及电力拖动技术的发展概况
社会生产力的进步，由原始的手工小作坊发展为具有一定机 械化程度的规模生产，主要由蒸汽机来拖动生产机械。电机是随 着生产的发展而发展的，电机及电力拖动技术的发展加速了工业 电气自动化的进程。
我们必须在失败中寻找胜利，在绝望中寻求希望
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9、
。上 午6时37 分16秒 上午6 时37分0 6:37:16 20.11.2 0
• 10、一个人的梦想也许不值钱，但一个人的努力很值 钱。11/20/2020 6:37:16 AM06:37:162020/11/20
• 11、在真实的生命里，每桩伟业都由信心开始，并由 信心跨出第一步。11/20/2020 6:37 AM11/20/2020 6:37
宁愿辛苦一阵子，不要辛苦一辈子
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4、
。06:3 7:1606: 37:160 6:37Friday, November 20, 2020
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积极向上的心态，是成功者的最基本要素 5、
。20.1 1.2020. 11.200 6:37:16 06:37:1 6November 20, 2020
生活总会给你谢另一个谢机会，大这个机家会叫明天 6、
。2 020年1 1月20 日星期 五上午6 时37分 16秒06: 37:162 0.11.20
人生就像骑单车，想保持平衡就得往前走 时37分 20.11.2 006:37N ovember 20, 2020
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8、业余生活要有意义，不要越轨。20 20年11 月20日 星期五 6时37 分16秒0 6:37:16 20 November 2020
本课程的内容有直流电机及拖动、变压器、感应电动机及 拖动、同步电机、控制电机及拖动系统电动机的选择等六个部 分。
三、本课程的特点及学习方法
电机及拖动是一门理论性很强的技术基础课，同时又具有专 业课的性质，涉及的基础理论和实际知识面广，是电磁学、动力 学、热力学等学科知识的综合。用理论分析电机及拖动的实际问 题时，必须结合电机的具体结构，采用工程观点和分析方法。掌 握基本理论的同时，还要注意培养实验操作技能和计算方法。
为了学好本门课程，必须做到以下几点：
1、抓主要矛盾，有条件地略去一些次要因素；
2、抓住重点，牢固掌握基本概念、基本原理和主要特性；
3、要有良好的学习方法，运用对比或比较的方法，分析电机的 共性和特点，加深对原理和性能的理解； 4、理论联系实际，重视科学实验和工程实践； 5、充分预习和复习。
每一个成功者都有一个开始。勇于开始，才能找到成
AM20.11.2020.11.20
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1、
功的路 。20.11.2020.11.20Friday, November 20, 2020
成功源于不懈的努力，人生最大的敌人是自己怯懦
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2、
。0 6:37:16 06:37:1 606:371 1/20/2 020 6:37:16 AM
每天只看目标，别老想障碍
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3、
。20.1 1.2006: 37:160 6:37Nov -2020-Nov-20
两种方法归纳如下：
变压器 直流电机 电机 交流电机 控制电机
直流发电机
直流电动机 同步发电机 同步电机
同步电动机
异步电机
异步发电机 异步电动机
电力拖动系统是用电动机来拖动机械运行的系统。包括： 电动机、传动机构、生产机械、控制设备和电源五个部分。
它们之间的关系如下： 电源
控制设备
电动机
传动机构
生产机械
1、电动机是一种将电能转变为机械能的电机，而电能具有许多 区别于其他形式能的优点。
2、电动机的种类和型式很多，可以充分满足各种不同类型的生 产机械对原动机的要求。
3、电动机的控制方法简便，并可实现遥控和自动控制。
电机常用的分类方式有两种：一是按功能分，有发电机、 电动机、变压器和控制电机四大类；二是按电机结构或转速分， 有变压器和旋转电机。