西安交大的电机学课件
3 U1 2 I p cos ( p ) h( p ) 3
2( p )
P2( p )
P2(2 p )
2
3
1.1547
（3） 输出转矩关系 倍极数时的 T2(2p)=P2(2p)/W(2p)
少极数时的 T2(p)=P2(p)/W(p)
T2(2 p ) T2( p )
P2(2 p ) W( p ) W(2 P ) P2( p )
10
三、软起动 简介
1、定义 采用自动控制电路构成的启动器来实现笼 型异步电动无级平滑起动的方法，被称为异步电动机 的软起动。 2、类型 （1）磁控式软起动器 主要利用了磁性控制元件：磁放大器或饱和电 抗器。 （2）电子式软起动器（较先进，对起动性能要求 较高 时采用的方法）极大程度地改善了起动性能。而 且兼有保护的功能。
14-5 异步电动机的调速方法综述
在实际应用中，许多机械需要调速，如车床、电力机车、风机、水泵等。 常用闸阀控制。 为了节能，则要求设法从电机本身出发进行电气调速。 异步电动机过去被认为调速性能不好。随着电子电力技术的发展，异步 电动机的调速问题已经基本解决。异步电动机的调速性能甚至可以做到优 于直流电动机。 剩余的问题是降低成本、实际应用。 60 f 异步电动机的速度公式 n n1 1 s 1 s p 异步电动机调速方法有： (1)变极调速； (2)变频调速； (3)变滑差调速。 (1)(2)适合于鼠笼式异步电动机，(3)用于绕线式异步电动机。
Ip U Z
U
Y接法的启动电流
D接法的启动电流
8
二、 鼠笼式异步电动机降压启动 （续） 3、定子绕组串电阻或者电抗器启动
UN
K1 R M
UN K1
X M
K2 3
K2 3
图 定子串电阻降压启动
图 定子串电抗器降压启动
9
在定子绕组的电路中串入一个三相电阻器或者电抗器来产生一定的 电压降，设降压比为 K ，使得达到降低启动电流的目的。 电动机定子绕组的外施电压降低到 K 倍， 而 Tst
32 1.7321 2 1
21
n
不考虑 cos 和 h 的变化 时：
2n1
YY
P2 p
P2 2 p
1.1547
n1
T
A2 X 1
0
U
X 2 A1
TYY
T TmYY Tm
•结论： •D-YY接法转速变化一倍时，功率 只变化了15.47%，接近恒功率调速 ；低速时的转矩比高速时转矩大到 1.732倍。
13
二、转子绕组外串频敏变阻器启动
BP实质上是一台只有初级绕组而且铁心损耗较大的三 相变压器。BP的铁耗大就相当于Rm大。而铁耗与磁通 的频率（等于转子频率f2=sf1）的1.3次方成正比。开始 启动时，s较大，故f2较大，Rm也较大；随着启动过程的 进行，s逐渐变小，所以f2变小，所以Rm变小。
图 三相异步电动机直接启动
5
二、 鼠笼式异步电动机降压启动
1、应用自耦变压器(启动补偿器)启动
设自耦变压器的变比为
ka
，电动机
I st
UN
定子绕组的外施电压降低到 1 k 倍。 a 电 动 机的启动电流减少到 1 ka 倍； 2 电网供给的启动电流减少到 1 ka 倍； 电 动 机的启动转矩减少到 1 k 2 倍。
4
14-2 鼠笼式异步电动机的起动方法
一、 鼠笼式异步电动机直接启动
利用闸刀或接触器把电动机直接接到额定电压的电源上。 频繁启动电动机：电动机容量/供电变压器容量<20%时，允许直 接启动； 不频繁启动电动机：电动机容量/供电变压器容量<30%允许直接 启动； 如果没有独立的供电变压器时， 则限制电网电压降不能超过5%。 K 若供电电源的变压器的容量不够大 时，就采取降压启动。由于转矩是按照 电压平方的规率而下降的，所以这种方 M 3 法适合于对转矩要求不高的场合。
1
启动过程是指电动机的转速从静止到达稳定转速的过程。 启动过程中电流一般较大，约为额定电流的4~7倍。为了避免电机在启动过程 中损坏和降低启动电流对电网的影响，一般希望启动过程越快越好。 从三相异步电动机的转子电流公式：
I2 U1 R2 2 R X X 1 1 2 s
具体情况具体分析：供电变压器与电机容量及具体应用场 合。 电动机容量相对于电网容量很小时，可以直接起动； 电动机容量/供电变压器容量<20%时，允许直接起动； 起动方法有： 笼形异步电动机的直接起动、笼形异步电动机的降压起 动（即采用自耦变压器，星角变换，串电抗器起动）； 绕线式异步电动机转子绕组回路外串电阻起动等。
U 2。
电 动 机的启动电流减少到 1 K 倍； 电网供给的启动电流减少到 1 K 倍； 电 动 机的启动转矩减少到 1 K 2 倍。 说明：串电阻器启动时，要消耗较大的功率；串电抗器启动时，当 开关 K2 短接启动电抗器时还会产生较大的短路电流，所以串电抗器适合 于启动转矩要求不大且启动不频繁的场合。
a
I st
3
M
UN ka
QJ2型自耦变压器有不同的降压抽头，
1/k = 0.73，0.64，0.55 以备选择。
图 自耦变压器降压启动
6
２、星-三角（Y-D）启动
适合于正常运行为D接法的电动机。 电路分析知道：I Y 1 T 1
I
st
3
Tst
st
UN K1 b
3
电动机定子绕组的外施电压降低到1 倍， 3 而 T U 2 。
I st
U1
R1 R2 X1 X 2
2
2
12
s
一、转子回路串电阻 分级启动
3
M
上图中：
(1)2C,3C,4C断开，1C闭合，定子绕组加额定电压，串入电阻 （R'+R''+R'''），启动点在曲线的a点，启动转矩T2<TN，电动机开始旋转 (2)转速上升到b时，T=T1，闭合2C，切除电阻R'''，则工作点从b点跳到2 的c，T=T2 (3)转速上升到d时，T=T1，闭合3C，切除电阻R''，则工作点从d点跳到1的 e，T=T2 (4)转速上升到f时，T=T1，闭合4C，切除电阻R‘，则工作点从 f 点跳到 0 的 g ，T=T2 (5)转速继续上升经h到达稳定运行点j 。 启动电阻器有金属丝电阻器、铸铁电阻器、水电阻器等，但都按短时方式 设计。
第 14 章 三相异步电动机的启动及调速
14-1 三相异步电动机的启动对启动性能的要求： (1)Tst足够大； (2)Ist不能太大。 不同的启动方法就是采取不同的措施限制启动电流。
额定运行时，转子回路电阻
R2 值的20-30倍。 s 为堵转时转子回路电阻 R2
a
K2
c
电 动 机的启动电流减少到 1 3 倍； 电网供给的启动电流减少到 1 3 倍； 电 动 机的启动转矩减少到 1 3 倍。
图 星-三角启动
7
２、星-三角（Y-D）启动（续）
参考下图
电流关系推导：
IY U I 3Z Z 1 3U 3
IY
U 3Z
Ip
U
U 3Z
I
3U Z
（2）起动后，n=const，运行时的 f2=1~3 Hz ，电抗很小，在漏阻 I上 I下 R下 R上 ，而 R下 R上，故 I下 I上 。 电流主 抗中电阻起主要作用， 要经下笼流动，运行时下笼起主要作用，因此把下笼叫运行笼 （器）。转子电阻相当于重新变小，以不影响电机的运行效率。
17
三、不同改接方法时，电动机功率及转矩的变化 1、-YY变极调速 （1 ） 接线图
低速倍极数接法，高速 少极数YY接法， 不同接法时 保持电源电压U1和每个绕组中 的电 流Ip不变。
A1 X1 A2 X2
A1 X1 A2 X2
A
A2 X 1 X2 A 1
U
B
20
C
（2） 输出功率关系 U1 I p cos ( 2 p ) h( 2 p ) 2( 2 p ) 3 低速接法时（倍极数时） P 高速YY接法时（少极数时）P 假定不考虑cos和h的变化时
二、双鼠笼型异步电动机 1、槽形结构及槽漏磁通分布 （1）结构上 定子——同普通的三相电动机； 转子——有两套分开的短路笼
I 上 Z下 I 下 Z上
上笼：电阻系数较大，截面小 下笼：电阻系数较小，截面大
16
（2）槽漏磁通分布
右图可知：
电抗 电阻
X下 X上 R下 R上
I Z
上 电路关系为： 下 I 下 Z上 2、改善起动性能的原理分析 （1）刚启动时，n =0 s =1 f2= f s=50 Hz ， X 2 f L 较大，即阻抗中电抗起主要作用， I上 I下 X 下 X 上 ，而 X 下 X 上，故I上 I下 。电流主要在上笼流， 而上笼电阻R上较大，即R2适当增加，故Ist小，Tst大，故把上笼叫起 动笼（器），则使转速 n 顺利增加。
18
14-6
一、单绕组 变极 (每相)
注：使一半导体 的电流方向改变， 即可实现变极目 的。
异步电动机的变极调速
A
图
X
A
X
19
A向变极原理 (支路数=1)
二、(每相)双(多)绕组变极
定子槽中放置两套以上的绕组，每套绕组极数不一样，通过换接工作绕组达到 调速的目的。 每套绕组本身又可以采用变极开关，所以可以得到较多的调速等级。
上
电流 密度
槽 高
h
J
X2下大 X2上小
2( p )
P2( p )
P2(2 p )
2
3
1.1547
（3） 输出转矩关系 倍极数时的 T2(2p)=P2(2p)/W(2p)
少极数时的 T2(p)=P2(p)/W(p)
T2(2 p ) T2( p )
P2(2 p ) W( p ) W(2 P ) P2( p )
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三、软起动 简介
1、定义 采用自动控制电路构成的启动器来实现笼 型异步电动无级平滑起动的方法，被称为异步电动机 的软起动。 2、类型 （1）磁控式软起动器 主要利用了磁性控制元件：磁放大器或饱和电 抗器。 （2）电子式软起动器（较先进，对起动性能要求 较高 时采用的方法）极大程度地改善了起动性能。而 且兼有保护的功能。
14-5 异步电动机的调速方法综述
在实际应用中，许多机械需要调速，如车床、电力机车、风机、水泵等。 常用闸阀控制。 为了节能，则要求设法从电机本身出发进行电气调速。 异步电动机过去被认为调速性能不好。随着电子电力技术的发展，异步 电动机的调速问题已经基本解决。异步电动机的调速性能甚至可以做到优 于直流电动机。 剩余的问题是降低成本、实际应用。 60 f 异步电动机的速度公式 n n1 1 s 1 s p 异步电动机调速方法有： (1)变极调速； (2)变频调速； (3)变滑差调速。 (1)(2)适合于鼠笼式异步电动机，(3)用于绕线式异步电动机。
Ip U Z
U
Y接法的启动电流
D接法的启动电流
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二、 鼠笼式异步电动机降压启动 （续） 3、定子绕组串电阻或者电抗器启动
UN
K1 R M
UN K1
X M
K2 3
K2 3
图 定子串电阻降压启动
图 定子串电抗器降压启动
9
在定子绕组的电路中串入一个三相电阻器或者电抗器来产生一定的 电压降，设降压比为 K ，使得达到降低启动电流的目的。 电动机定子绕组的外施电压降低到 K 倍， 而 Tst
32 1.7321 2 1
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n
不考虑 cos 和 h 的变化 时：
2n1
YY
P2 p
P2 2 p
1.1547
n1
T
A2 X 1
0
U
X 2 A1
TYY
T TmYY Tm
•结论： •D-YY接法转速变化一倍时，功率 只变化了15.47%，接近恒功率调速 ；低速时的转矩比高速时转矩大到 1.732倍。
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二、转子绕组外串频敏变阻器启动
BP实质上是一台只有初级绕组而且铁心损耗较大的三 相变压器。BP的铁耗大就相当于Rm大。而铁耗与磁通 的频率（等于转子频率f2=sf1）的1.3次方成正比。开始 启动时，s较大，故f2较大，Rm也较大；随着启动过程的 进行，s逐渐变小，所以f2变小，所以Rm变小。
图 三相异步电动机直接启动
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二、 鼠笼式异步电动机降压启动
1、应用自耦变压器(启动补偿器)启动
设自耦变压器的变比为
ka
，电动机
I st
UN
定子绕组的外施电压降低到 1 k 倍。 a 电 动 机的启动电流减少到 1 ka 倍； 2 电网供给的启动电流减少到 1 ka 倍； 电 动 机的启动转矩减少到 1 k 2 倍。
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14-2 鼠笼式异步电动机的起动方法
一、 鼠笼式异步电动机直接启动
利用闸刀或接触器把电动机直接接到额定电压的电源上。 频繁启动电动机：电动机容量/供电变压器容量<20%时，允许直 接启动； 不频繁启动电动机：电动机容量/供电变压器容量<30%允许直接 启动； 如果没有独立的供电变压器时， 则限制电网电压降不能超过5%。 K 若供电电源的变压器的容量不够大 时，就采取降压启动。由于转矩是按照 电压平方的规率而下降的，所以这种方 M 3 法适合于对转矩要求不高的场合。
1
启动过程是指电动机的转速从静止到达稳定转速的过程。 启动过程中电流一般较大，约为额定电流的4~7倍。为了避免电机在启动过程 中损坏和降低启动电流对电网的影响，一般希望启动过程越快越好。 从三相异步电动机的转子电流公式：
I2 U1 R2 2 R X X 1 1 2 s
具体情况具体分析：供电变压器与电机容量及具体应用场 合。 电动机容量相对于电网容量很小时，可以直接起动； 电动机容量/供电变压器容量<20%时，允许直接起动； 起动方法有： 笼形异步电动机的直接起动、笼形异步电动机的降压起 动（即采用自耦变压器，星角变换，串电抗器起动）； 绕线式异步电动机转子绕组回路外串电阻起动等。
U 2。
电 动 机的启动电流减少到 1 K 倍； 电网供给的启动电流减少到 1 K 倍； 电 动 机的启动转矩减少到 1 K 2 倍。 说明：串电阻器启动时，要消耗较大的功率；串电抗器启动时，当 开关 K2 短接启动电抗器时还会产生较大的短路电流，所以串电抗器适合 于启动转矩要求不大且启动不频繁的场合。
a
I st
3
M
UN ka
QJ2型自耦变压器有不同的降压抽头，
1/k = 0.73，0.64，0.55 以备选择。
图 自耦变压器降压启动
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２、星-三角（Y-D）启动
适合于正常运行为D接法的电动机。 电路分析知道：I Y 1 T 1
I
st
3
Tst
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UN K1 b
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电动机定子绕组的外施电压降低到1 倍， 3 而 T U 2 。
I st
U1
R1 R2 X1 X 2
2
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s
一、转子回路串电阻 分级启动
3
M
上图中：
(1)2C,3C,4C断开，1C闭合，定子绕组加额定电压，串入电阻 （R'+R''+R'''），启动点在曲线的a点，启动转矩T2<TN，电动机开始旋转 (2)转速上升到b时，T=T1，闭合2C，切除电阻R'''，则工作点从b点跳到2 的c，T=T2 (3)转速上升到d时，T=T1，闭合3C，切除电阻R''，则工作点从d点跳到1的 e，T=T2 (4)转速上升到f时，T=T1，闭合4C，切除电阻R‘，则工作点从 f 点跳到 0 的 g ，T=T2 (5)转速继续上升经h到达稳定运行点j 。 启动电阻器有金属丝电阻器、铸铁电阻器、水电阻器等，但都按短时方式 设计。
第 14 章 三相异步电动机的启动及调速
14-1 三相异步电动机的启动对启动性能的要求： (1)Tst足够大； (2)Ist不能太大。 不同的启动方法就是采取不同的措施限制启动电流。
额定运行时，转子回路电阻
R2 值的20-30倍。 s 为堵转时转子回路电阻 R2
a
K2
c
电 动 机的启动电流减少到 1 3 倍； 电网供给的启动电流减少到 1 3 倍； 电 动 机的启动转矩减少到 1 3 倍。
图 星-三角启动
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２、星-三角（Y-D）启动（续）
参考下图
电流关系推导：
IY U I 3Z Z 1 3U 3
IY
U 3Z
Ip
U
U 3Z
I
3U Z
（2）起动后，n=const，运行时的 f2=1~3 Hz ，电抗很小，在漏阻 I上 I下 R下 R上 ，而 R下 R上，故 I下 I上 。 电流主 抗中电阻起主要作用， 要经下笼流动，运行时下笼起主要作用，因此把下笼叫运行笼 （器）。转子电阻相当于重新变小，以不影响电机的运行效率。
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三、不同改接方法时，电动机功率及转矩的变化 1、-YY变极调速 （1 ） 接线图
低速倍极数接法，高速 少极数YY接法， 不同接法时 保持电源电压U1和每个绕组中 的电 流Ip不变。
A1 X1 A2 X2
A1 X1 A2 X2
A
A2 X 1 X2 A 1
U
B
20
C
（2） 输出功率关系 U1 I p cos ( 2 p ) h( 2 p ) 2( 2 p ) 3 低速接法时（倍极数时） P 高速YY接法时（少极数时）P 假定不考虑cos和h的变化时
二、双鼠笼型异步电动机 1、槽形结构及槽漏磁通分布 （1）结构上 定子——同普通的三相电动机； 转子——有两套分开的短路笼
I 上 Z下 I 下 Z上
上笼：电阻系数较大，截面小 下笼：电阻系数较小，截面大
16
（2）槽漏磁通分布
右图可知：
电抗 电阻
X下 X上 R下 R上
I Z
上 电路关系为： 下 I 下 Z上 2、改善起动性能的原理分析 （1）刚启动时，n =0 s =1 f2= f s=50 Hz ， X 2 f L 较大，即阻抗中电抗起主要作用， I上 I下 X 下 X 上 ，而 X 下 X 上，故I上 I下 。电流主要在上笼流， 而上笼电阻R上较大，即R2适当增加，故Ist小，Tst大，故把上笼叫起 动笼（器），则使转速 n 顺利增加。
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14-6
一、单绕组 变极 (每相)
注：使一半导体 的电流方向改变， 即可实现变极目 的。
异步电动机的变极调速
A
图
X
A
X
19
A向变极原理 (支路数=1)
二、(每相)双(多)绕组变极
定子槽中放置两套以上的绕组，每套绕组极数不一样，通过换接工作绕组达到 调速的目的。 每套绕组本身又可以采用变极开关，所以可以得到较多的调速等级。
上
电流 密度
槽 高
h
J
X2下大 X2上小
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电工电子技术(西交大版)教学课件第六章 异步电动机
没有起动转矩，只有运行转矩，只要用有辅助设备使 其起动起来，便能带动负载，进行工作。 另外，因为脉动磁场的存在，在其内部总是会有一个 与转子旋转方向相反的转矩阻值其转动，所以这种电 动机的承受负载的能力和效率都较低。
故不能直接起动
（2） TstY
1 3
Tst
=
1 3
646
215
>200（N ● m）
I stY
1 3 Ist =156
<360（A）
因为TstY>T2，且电流符合要求，因此能够用星形 —三角形换接起动。
额定输入电功率P1N
P1N
PN
N
75 83.33 （kW） 0.9
电动机的制动控制
1.能耗制动 能耗制动的原理如图所示，切断三相电源时，电动机 定子绕组脱离电源，旋转磁场也跟着立即消失，接着 迅速将开关投向直流电源，使直流电通入定子绕组中， 从而产生直流磁场，直流磁场的方向和大小固定不变， 转子则因为惯性而继续沿原方向转动，转子导条切割 磁感应线，产生了感应电流，其方向可根据右手定则 规律确定，而载有电流的旋转导条在固定磁场中又将 受到电磁转矩的作用，其方向可根据左手定则规律确 定，可知该电磁转矩的方向与转子旋转方向是相反的， 起制动作用。
第六章 异步电动机
第6章 异步电动机
6.1 三相异步电动机的结构 6.2 三相异步电动机的工作原理 6.3 三相异步电动机的电磁转矩、机械特性和运行特性 6.4 三相异步电动机的控制 6.5 三相异步电动机的铭牌和选择 6.6 三相异步电动机的使用与维护 6.7 单相异步电动机
6.1 三相异步电动机的结构
型号
Y
160M-6
特殊环境代号
规格代号
产品代号
故不能直接起动
（2） TstY
1 3
Tst
=
1 3
646
215
>200（N ● m）
I stY
1 3 Ist =156
<360（A）
因为TstY>T2，且电流符合要求，因此能够用星形 —三角形换接起动。
额定输入电功率P1N
P1N
PN
N
75 83.33 （kW） 0.9
电动机的制动控制
1.能耗制动 能耗制动的原理如图所示，切断三相电源时，电动机 定子绕组脱离电源，旋转磁场也跟着立即消失，接着 迅速将开关投向直流电源，使直流电通入定子绕组中， 从而产生直流磁场，直流磁场的方向和大小固定不变， 转子则因为惯性而继续沿原方向转动，转子导条切割 磁感应线，产生了感应电流，其方向可根据右手定则 规律确定，而载有电流的旋转导条在固定磁场中又将 受到电磁转矩的作用，其方向可根据左手定则规律确 定，可知该电磁转矩的方向与转子旋转方向是相反的， 起制动作用。
第六章 异步电动机
第6章 异步电动机
6.1 三相异步电动机的结构 6.2 三相异步电动机的工作原理 6.3 三相异步电动机的电磁转矩、机械特性和运行特性 6.4 三相异步电动机的控制 6.5 三相异步电动机的铭牌和选择 6.6 三相异步电动机的使用与维护 6.7 单相异步电动机
6.1 三相异步电动机的结构
型号
Y
160M-6
特殊环境代号
规格代号
产品代号
《电机学完整》课件
直流电机控制精度高，响应速度快，适用于需要精确控制速度的场合。
直流电机控制精度高，响应速度快，因此适用于需要精确控制速度的场合，如数控机床、机器人等。同时，直流电机也具有较好的过载能力和启动性能。
总结词
通过改变交流电机的输入电源频率、电压或相位，实现对交流电机启动、制动、调速的目的。
总结词
交流电机结构简单、价格便宜、维护方便，适用于大规模生产和应用。
交流电机是指输入交流电能，输出机械能的电机。
根据工作原理的不同，交流电机可以分为异步电机和同步电机两大类。
交流电机具有结构简单、维护方便、可靠性高等优点，因此在电力、冶金、化工等领域得到广泛应用。
电机的运行原理
直流电机的基本结构
01
直流电机由定子和转子组成，定子包括主磁极和励磁绕组，转子包括电枢绕组和换向器。
专业保养
可能是电源问题、电机内部故障或负载过大。需要检查电源、电机和负载情况，找出具体原因并解决。
启动困难
可能是电机过载、通风不良或润滑不足。需要检查电机的运行状态、通风情况以及润滑情况，找出具体原因并解决。
过热
可能是电机内部有故障、轴承损坏或机械不平衡作原理
02
当直流电流通过励磁绕组时，主磁极产生磁场；当电枢绕组中有电流通过时，受到磁场的作用而产生电磁转矩，从而使转子转动。
直流电机的调速与控制
03
通过改变输入到电枢绕组的电流大小或方向，可以调节直流电机的转速或转向。
交流电机分为异步电机和同步电机，异步电机主要由定子和转子组成，同步电机还包括励磁绕组和集电环。
详细描述
交流电机结构简单、价格便宜、维护方便，因此在大规模生产和应用中得到广泛应用。同时，交流电机也具有较高的效率和可靠性。
直流电机控制精度高，响应速度快，因此适用于需要精确控制速度的场合，如数控机床、机器人等。同时，直流电机也具有较好的过载能力和启动性能。
总结词
通过改变交流电机的输入电源频率、电压或相位，实现对交流电机启动、制动、调速的目的。
总结词
交流电机结构简单、价格便宜、维护方便，适用于大规模生产和应用。
交流电机是指输入交流电能，输出机械能的电机。
根据工作原理的不同，交流电机可以分为异步电机和同步电机两大类。
交流电机具有结构简单、维护方便、可靠性高等优点，因此在电力、冶金、化工等领域得到广泛应用。
电机的运行原理
直流电机的基本结构
01
直流电机由定子和转子组成，定子包括主磁极和励磁绕组，转子包括电枢绕组和换向器。
专业保养
可能是电源问题、电机内部故障或负载过大。需要检查电源、电机和负载情况，找出具体原因并解决。
启动困难
可能是电机过载、通风不良或润滑不足。需要检查电机的运行状态、通风情况以及润滑情况，找出具体原因并解决。
过热
可能是电机内部有故障、轴承损坏或机械不平衡作原理
02
当直流电流通过励磁绕组时，主磁极产生磁场；当电枢绕组中有电流通过时，受到磁场的作用而产生电磁转矩，从而使转子转动。
直流电机的调速与控制
03
通过改变输入到电枢绕组的电流大小或方向，可以调节直流电机的转速或转向。
交流电机分为异步电机和同步电机，异步电机主要由定子和转子组成，同步电机还包括励磁绕组和集电环。
详细描述
交流电机结构简单、价格便宜、维护方便，因此在大规模生产和应用中得到广泛应用。同时，交流电机也具有较高的效率和可靠性。
西安交大的电机学课件19第六篇、第21、22章见电工学24章第十章课件的17、18、19章
8
结论：
当电机对称运行时，则电枢电流产生的全部磁通感应的电势
如下描述
Ead Eaq E jId X ad jIq X aq j Id Iq X
jId X ad X j X aq X Iq jId X d jIq X q
Ead ad Fad Id X ad — 称直轴电枢反应电抗 Eaq aq Faq Iq X aq — 称交轴电枢反应电抗
则感应电势用电抗压降来表示：
Ead jId X ad Eaq jIq X aq 而 E jIa X j(I d I q ) X
（稳态运行时）
以上凸极机4个电抗
X d 凸极式同步电机的直轴同步电抗；
X q 凸极式同步电机的交轴同步电抗；
X ad X aq
凸极式同步电机的直轴电枢反应电抗； 凸极式同步电机的交轴电枢反应电抗 。
前述隐极机3个电抗
X a 隐极式同步电机的电枢反应电抗； X S 隐极式同步电机的同步电抗； X 同步电机的漏磁电抗 。
I f Ff n f E0
I F Fad ad Ead
a
a
Faq aq Eaq
U
Ia E
E0 Ead Eaq E U
故得电势平衡方程式：
E0 U (Ead Eaq E ) E0 U jIq X q jId X d
18
3、空载特性试验的用途
① 判断电机设计是否合理，确定磁路的 饱和程度。
② 可判断励磁系统的故障以及三相绕 组的对称性。
③ 空载特性结合短路特性（在后面介 绍 )可以求取同步电抗的不饱和值。
结论：
当电机对称运行时，则电枢电流产生的全部磁通感应的电势
如下描述
Ead Eaq E jId X ad jIq X aq j Id Iq X
jId X ad X j X aq X Iq jId X d jIq X q
Ead ad Fad Id X ad — 称直轴电枢反应电抗 Eaq aq Faq Iq X aq — 称交轴电枢反应电抗
则感应电势用电抗压降来表示：
Ead jId X ad Eaq jIq X aq 而 E jIa X j(I d I q ) X
（稳态运行时）
以上凸极机4个电抗
X d 凸极式同步电机的直轴同步电抗；
X q 凸极式同步电机的交轴同步电抗；
X ad X aq
凸极式同步电机的直轴电枢反应电抗； 凸极式同步电机的交轴电枢反应电抗 。
前述隐极机3个电抗
X a 隐极式同步电机的电枢反应电抗； X S 隐极式同步电机的同步电抗； X 同步电机的漏磁电抗 。
I f Ff n f E0
I F Fad ad Ead
a
a
Faq aq Eaq
U
Ia E
E0 Ead Eaq E U
故得电势平衡方程式：
E0 U (Ead Eaq E ) E0 U jIq X q jId X d
18
3、空载特性试验的用途
① 判断电机设计是否合理，确定磁路的 饱和程度。
② 可判断励磁系统的故障以及三相绕 组的对称性。
③ 空载特性结合短路特性（在后面介 绍 )可以求取同步电抗的不饱和值。
西安交大版电路第011章_三相电路
– N – –
& UA
+
& IB
& + & UB I C
& UC
+
& IN
=0
中线可视为短路。 ∴ N′N中线可视为短路。 中线可视为短路 & & & UA & = & = UC = αI & & = UB = α2I & IC IB 于是， 于是，IA A A Z1 + Z Z1 + Z Z1 + Z & & & 三者对称， & ∵三者对称， I N = −( I A + I B + I C ) = 0 ∴ 三相四线制电路的中线又 ∴对称Y－Y三相四线制电路的中线又可视为开路。 对称 － 三相四线制电路的中线 可视为开路。
而对星形电源（负载）而言， 而对星形电源（负载）而言，I l = I p
10
负载)： 一、对称星形电源(负载 ： 对称星形电源 负载
C N
& -UB
& U AB
30° ° A
C
+
& UA +
_ _
C A A N
& UA
& UC _
& UB
B
& UB
B + B
结论：对Y接法的对称三相电源 结论： 接法的对称三相电源 接法的 (1) 线电流等于对应的相电流 I l = I p 线电流等于对应的相电流: (2) 相电压对称，则线电压也对称; 相电压对称，则线电压也对称 (3) 线电压与相电压的大小关系 U l = 3U p . 线电压与相电压的大小关系: (4) 线电压相位超前对应相电压 °。 线电压相位超前对应相电压30° 超前对应相电压
最新西安交大《电机与拖动基础》精品课件 第 6章 永磁同步电机的原理及仿真
生足够大的磁场强度，与通电后的定子绕组相互作用 产生转矩，以驱动自身的运转。转子铁心可以做成实
心的，也可以用叠片叠压而成。
6.2
永磁同步电机的结构
转子上安装有永磁体，转子铁心上可以装电枢绕组。为 了减少电机的杂散损耗，定子绕组通常采用星形接法。
图6-1
永磁同步电机的结构示意图
6.2
永磁同步电机的结构
6.3
永磁同步电机调速系统的数学模型
每种控制策略都有其优缺点，但是针对永磁同步 电机不同控制目标下的矢量控制策略进行比较分析，
Id=0控制。Id=0控制称为
磁场定向控制，这种控制方法简单，计算量小，没有
Id=0电流控制旨在将永磁同步电机d轴电流控
制为零，是永磁同步电机最常用的控制策略。将代入 永磁同步电机转矩方程有 Ts=1.5pψ fisq
本节所研究的对象为表面式PMSM，它与普
通电励磁同步电机的定子一样有A、B、C三相对称 绕组，转子上安装有永磁体，定子和转子通过气隙
磁场存在电磁耦合关系。定子和转子之间存在相对
运动，使得这种电磁耦合关系十分复杂，给电机的 分析和控制带来了困难。为了简化永磁同步电机的 数学模型，进行如下假设：
6.3
6.2
永磁同步电机的结构
对于无刷直流电机构成的运动控制系统，通常有着成
本低廉、材料利用率高及控制方式简单等优点。但由于无
刷直流电机原理上存在固有缺陷，使得其转矩脉动较大， 铁心附加损耗较大，因此，只适用于一般精度及性能要求 的场合。交流永磁同步电机作为一种特殊的同步电机，它 能够克服无刷直流电机驱动系统的不足，具有优良的控制 性能，在交流驱动系统中的应用更为广泛。目前，永磁同 步电机已经成为高性能驱动系统的主体。
式中，uA、uB、uC为定子相电压；r为定子绕组每相电阻；iA、iB、 iC为定子相电流。
心的，也可以用叠片叠压而成。
6.2
永磁同步电机的结构
转子上安装有永磁体，转子铁心上可以装电枢绕组。为 了减少电机的杂散损耗，定子绕组通常采用星形接法。
图6-1
永磁同步电机的结构示意图
6.2
永磁同步电机的结构
6.3
永磁同步电机调速系统的数学模型
每种控制策略都有其优缺点，但是针对永磁同步 电机不同控制目标下的矢量控制策略进行比较分析，
Id=0控制。Id=0控制称为
磁场定向控制，这种控制方法简单，计算量小，没有
Id=0电流控制旨在将永磁同步电机d轴电流控
制为零，是永磁同步电机最常用的控制策略。将代入 永磁同步电机转矩方程有 Ts=1.5pψ fisq
本节所研究的对象为表面式PMSM，它与普
通电励磁同步电机的定子一样有A、B、C三相对称 绕组，转子上安装有永磁体，定子和转子通过气隙
磁场存在电磁耦合关系。定子和转子之间存在相对
运动，使得这种电磁耦合关系十分复杂，给电机的 分析和控制带来了困难。为了简化永磁同步电机的 数学模型，进行如下假设：
6.3
6.2
永磁同步电机的结构
对于无刷直流电机构成的运动控制系统，通常有着成
本低廉、材料利用率高及控制方式简单等优点。但由于无
刷直流电机原理上存在固有缺陷，使得其转矩脉动较大， 铁心附加损耗较大，因此，只适用于一般精度及性能要求 的场合。交流永磁同步电机作为一种特殊的同步电机，它 能够克服无刷直流电机驱动系统的不足，具有优良的控制 性能，在交流驱动系统中的应用更为广泛。目前，永磁同 步电机已经成为高性能驱动系统的主体。
式中，uA、uB、uC为定子相电压；r为定子绕组每相电阻；iA、iB、 iC为定子相电流。
西安交大讲义-三相异步电机
t
iA
iC
Im
iB
t
n1
n1
改变电机的旋转方向：换接其中两相。
旋转磁场的转速大小
一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°
电流频率为 f Hz，则磁场1/f秒旋转1圈，每秒旋 转f圈。每分钟旋转：
n1 = 60 f ( 转 / 分）
n1称为同步转速
f = 50 Hz , n1 = 3000转 / 分
极对数（P）的概念
C S
Z'
Y
ωt = 0
A'
ω t = 60 °
60 f (转/分） n1 = p
Im
iA i B i C
t
三相异步电动机的同步转速
n1 =
60 f (转/分） p
同步转速
极对数
每个电流周期 磁场转过的空间角度
( f = 50 Hz )
n1
p =1
p=2 p=3
360 ° 180 ° 120 °
3000 (转/分） 1500 (转/分） 1000 (转/分）
第11讲
第8章
交流电动机
西安交通大学
电机教研室
第8章 交流电动机
8.1 三相异步电动机的结构与工作原理 8.2 三相异步电动机的机械特性 8.3 三相异步电动机的使用
电动机的分类
交流电动机 异步机 同步机 鼠笼式 绕线式
电动机
直流电动机 他励、异励、串励、复励
鼠笼式异步交流电动机授课内容： 基本结构、工作原理、 机械特性、控制方法
2 2
I2 =
sE 20
Φm =
U1 4 .44 f1 N 1
T =K
sR2 ⋅U12 2 2 R2 + (sX20 )
iA
iC
Im
iB
t
n1
n1
改变电机的旋转方向：换接其中两相。
旋转磁场的转速大小
一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°
电流频率为 f Hz，则磁场1/f秒旋转1圈，每秒旋 转f圈。每分钟旋转：
n1 = 60 f ( 转 / 分）
n1称为同步转速
f = 50 Hz , n1 = 3000转 / 分
极对数（P）的概念
C S
Z'
Y
ωt = 0
A'
ω t = 60 °
60 f (转/分） n1 = p
Im
iA i B i C
t
三相异步电动机的同步转速
n1 =
60 f (转/分） p
同步转速
极对数
每个电流周期 磁场转过的空间角度
( f = 50 Hz )
n1
p =1
p=2 p=3
360 ° 180 ° 120 °
3000 (转/分） 1500 (转/分） 1000 (转/分）
第11讲
第8章
交流电动机
西安交通大学
电机教研室
第8章 交流电动机
8.1 三相异步电动机的结构与工作原理 8.2 三相异步电动机的机械特性 8.3 三相异步电动机的使用
电动机的分类
交流电动机 异步机 同步机 鼠笼式 绕线式
电动机
直流电动机 他励、异励、串励、复励
鼠笼式异步交流电动机授课内容： 基本结构、工作原理、 机械特性、控制方法
2 2
I2 =
sE 20
Φm =
U1 4 .44 f1 N 1
T =K
sR2 ⋅U12 2 2 R2 + (sX20 )
《电机学》课件 第一章
2. 本课程与电力行业的紧密联系
a 对于电力系统自动化专业的技术人员，必然要从事电力系统 稳定性的研究，则首先要了解各电气设备的特性； b 对于从事电气工程自动化专业的技术人员，要搞清楚所控 制的对象及其各类电动机的特性，才能搞好自动控制
1-1 概述
三、学习《电机学》的什么内容
• •
电机的原理、结构、特性和应用 直流电机、变压器、异步电机、 同步电机
3、电磁力定律
载流导体在磁场中要受到力的作用—电磁力
F Bli
左手定则
1-3 基本电磁定律
电机可逆性原理
如在电机轴上外施机械功率，通过电机导体在磁场中 作用产生感应电势可输出电功率；如在电机电路中从电 源输入电功率，则载流导体在磁场作用下可使电机旋转 而输出机械功率。
任何电机既可以作为发电机运行，又可以作 为电动机运行。 不论用作发电机或电动机，感应电势和电磁 力都同时作用于导体。
1-2 磁路及磁路定律
•
2、磁路的欧姆定律
H dl Hl Ni
B /A Ni F m F L /( A ) R m
H B/
1-2 磁路及磁路定律
3、磁路的基尔霍夫第一定律 定律内容: 穿出(或进入)任一闭和面的总磁通量恒 等于零(或者说，进入任一闭合面的磁通量恒等 于穿出该闭合面的磁通量)，这就是磁通连续性 定律。
1-4 铁磁材料及特性
2、铁磁材料
•
软磁材料--磁滞回线窄，HC及Br小
•
•
硬磁材料--磁滞回线宽，HC及Br大
HC及Br大，难退磁---永磁材料
1-4 铁磁材料及特性
1-4 铁磁材料及特性
1-4 铁磁材料及特性
西安交大电路精品PPT课件
电话线
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2. 电路模型
电源
Rs
Us 电 源
负载
电路图
RL 负 载
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电路图
电
Rs
源
RL
Us
负载
电路模型
反映实际电路部件的主要电磁 性质的理想电路元件及其组合。
理想电路元件
有某种确定的电磁性能的理想 元件。
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5种基本的理想电路元件： 电阻元件：表示消耗电能的元件 电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件 电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件 电压源和电流源：表示将其它形式的能量转变成
现 代 通 信 技 术 通 信 电 子 电 路 D S P 原 理 与 应 用
集 成 电 路 设 计
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电路学什么？
基本概念 基本方法 具体应用
理解概念 掌握方法 亲自动手 灵活运用
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电路分析
no
电 路 模 型
已 知 条 件
分 析 确定 的 分析 问 方案 题
进 行 分 析
最 验证 yes 后
电 路
信 号 与 系 统 模 拟 电 子 技 术 数 字 电 子 技 术 自 动 控 制 原 理 电 力 电 子 技 术 计 算 机 组 成
测 试 技 术 数 字 信 号 处 理
电 机 学 电 力 拖 动
单 片 机 原 理 与 应 用 P L C 应 用
通 信 原 理
电 力 系 统
P L D 应 用
上页 下页
3 . 大学的最终目标：锤炼人格、学会做人。 责任意识（对自己、家人、社会负责）、诚信
意识。与人友好相处，和谐共事。首先做人，其 次成才。 参考书 几点要求
《电机学课件》PPT课件
• 难点：电磁关系，磁动势，旋转磁场。
• 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电 机学》，中国电力出版社
• 参考书：汪国梁主编《电机学》
05.12.2020
.
12
《电机学》（二）课程简介
• 课程名称： 中文名称：电机学（二） • 英文名称：Electrical Machinery （Part 2） • 教学对象：电气工程类专业、本科 • 课程定位：《电机学》是本专业的一门主要技
• 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电 机学》，中国电力出版社
•
Stephen J.Chapman, Electric Machinery
Fundamentals, McGRAW-HILL International
Editions
• 参考书：汪国梁主编《电机学》 返回
05.12.2020
.
15
变压器图片、图形、动画
变压器的空载运行 变压器运行特性 三绕组变压器 三绕组变压器向量图 变压器外特性 TR三次谐波磁通路径 YYN变压器组中性点浮动 三相变压器组铁芯磁通波形 相量图
变压器参数测定 变压器暂态运行 自耦变压器 互感器 对称分量合成 变压器并联运行 T形电路 三相变压器
05.12.2020
术基础课，定位为：
* 电气工程的基础 * 电力系统的核心
• 课程特点：课程特点是概念多、理论性强，与 工程联系密切。
05.12.2020
.
13
《电机学》（二）课程简介
主要内容：本课程主要讲述：同步电机的结构， 工作原理、运行等到方面的内容。具体为：
❖同步电机的基本理论与运行特性 ❖同步发电机在大电网上运行 ❖同步发电机不对称运行 ❖同步发电机的突然短路。
• 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电 机学》，中国电力出版社
• 参考书：汪国梁主编《电机学》
05.12.2020
.
12
《电机学》（二）课程简介
• 课程名称： 中文名称：电机学（二） • 英文名称：Electrical Machinery （Part 2） • 教学对象：电气工程类专业、本科 • 课程定位：《电机学》是本专业的一门主要技
• 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电 机学》，中国电力出版社
•
Stephen J.Chapman, Electric Machinery
Fundamentals, McGRAW-HILL International
Editions
• 参考书：汪国梁主编《电机学》 返回
05.12.2020
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15
变压器图片、图形、动画
变压器的空载运行 变压器运行特性 三绕组变压器 三绕组变压器向量图 变压器外特性 TR三次谐波磁通路径 YYN变压器组中性点浮动 三相变压器组铁芯磁通波形 相量图
变压器参数测定 变压器暂态运行 自耦变压器 互感器 对称分量合成 变压器并联运行 T形电路 三相变压器
05.12.2020
术基础课，定位为：
* 电气工程的基础 * 电力系统的核心
• 课程特点：课程特点是概念多、理论性强，与 工程联系密切。
05.12.2020
.
13
《电机学》（二）课程简介
主要内容：本课程主要讲述：同步电机的结构， 工作原理、运行等到方面的内容。具体为：
❖同步电机的基本理论与运行特性 ❖同步发电机在大电网上运行 ❖同步发电机不对称运行 ❖同步发电机的突然短路。
(完整版)西安交大的电机学课件2第一篇、第2章直流电机基本理论
S
6
•设直轴线与电枢外圆的交点为0点，在距0点为x处作一闭合磁力线回路。 该闭路包围的电流数即为总磁势Fa 。 •电枢表面单位长度上的安培导体数A 称为电机的线负荷。
线负荷 A Nia 0,1
Da
距0点为x处，每个气隙的电枢反应
磁势为（忽略铁心中的磁势降）
Fa (x) Ax
( x )
2
2
Ba x
B0 x B x
9
四、补偿绕组
为了减少电枢反应的影响，在磁极表面的槽 中安装补偿绕组；
补偿绕组与电枢绕组串联； 补偿绕组导体电流的方向与其对应的极面下
的电枢电流的方向相反。
10
五、直轴电枢反应 •如果将电刷位置逆时针移动β角，则电枢磁势可分为两部分
直轴电枢磁势Fad ； 交轴电枢磁势Faq。
一、公式ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ导
单个导体中的电流为： ia
Ia 2a
N
x处导体电磁力为： fx B xlia
每个导体产生的电磁转矩为（导体有效长度为l）：
x
Tx
B xlia
D 2
Bxl
Ia 2a
2 p 2
B xlIa
p 2a
所有N个导体产生的电磁转矩为：
B(x)
Bp
p
p pN
T NBplIa 2a N l lIa 2a 2a Ia CT Ia
l
l2 p
n 60
N 2a
l
pN 60a
n
Cen
Ce为电势的结构常数。可见感应电势正比于每极磁通量和转子转速。这 一感应电势公式把电量Ea、机械量n、磁场量Φ联系起来了。
励磁绕组示意图（他励或并励）：
•直流电机的电路包括电枢支路和励磁支路。 •在分析直流电机时，最好先根据励磁方式画出电机的电路连线。