电机及拖动基础知识44页PPT
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电机与拖动基础课件
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寿命：电机的预期使用寿命
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环境适应性：电机对环境的适应能力
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安全性：电机的安全性能
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可靠性：电机的可靠性指标
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维护性：电机的维护性能
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经济性：电机的经济性能指标
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环保性：电机的环保性能指标
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智能化：电机的智能化程度
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模块化：电机的模块化程度
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标准化：电机的标准化程度
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系列化：电机的系列化程度
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通用性：电机的通用性指标
应用：广泛应用于各种工业设备和家用电器中
电动机： 广泛应用 于各种机 械设备如 电动工具、 家用电器 等
发电机： 用于发电 如风力发 电、水力 发电等
电动机： 用于驱动 各种交通 工具如电 动汽车、 电动自行 车等
电动机： 用于驱动 各种工业 设备如机 床、起重 机等
电动机： 用于驱动 各种家用 电器如电 冰箱、洗 衣机等
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目录
01.
02.
03.
04.
05.
06.
电机与拖动基础课件概述
课程目标：掌握电机与拖 动的基础知识
课程内容：包括电机原理、 拖动系统、控制技术等
教学方法：理论与实践相 结合注重实践操作
课程评价：通过考试和实 践操作进行评价
课程应用：应用于电气工 程、自动化等领域
电机与拖动专业的 学生
电机与拖动领域的 工程师
电机与拖动技术的 研究人员
对电机与拖动技术 感兴趣的人士
电机与拖动 基础概述
电机的分类 及特点
拖动系统的 组成及工作 原理
电机与拖动 系统的控制 方法
电机与拖动 系统的应用 实例
电机与拖动技术完整版课件全套ppt教学教程
第1章 绪论
1.2本课程在专业中的作用、任务及课程目标
（2）课程目标 本课程是一门用电磁理论解决复杂的、具体的、综合的实际问题的课程 。在电机运行中，电机内同时存在电、磁、力的相互作用。因此本课程的目 标是使学生牢固掌握基本概念、基本原理和主要特性，学会结合电机的具体 结构、应用电机基本理论分析电机及拖动的实际问题，应掌握一定的电磁计 算方法，培养学生运算能力。 要求学生重视在教学过程中安排的实验、实 习，包括参观电机厂等实践教学环节。 具体要求是：
我国的电机工业，从新中国成立以来的50多年间，建立了独立自主的完整 体系。早在1958年我国就研制成功当时世界上第一台1.2万kW双水内冷汽轮 发电机，显示了我国电机工业的迅速掘起。近些年来，随着对电机新材料的研 究以及计算机技术在电机设计、制造工艺中的应用，普通电机的性能得到提高 ，而控制电机的高可靠性、高精度、快速响应使控制系统完成各种人工无法完 成的快速复杂的精巧工作。
从20世纪20年代起，开始采用由一台电动机拖动一台生产机械的系 统，称为单电动机拖动系统。与成组拖动相比，它省去了大量的中间传动 机构，使机械结构大大简化，提高了传动效率，增强了灵活性。由于电机 与生产机械在结构上配合密切，因而可以更好地满足生产机械的要求。
第1章 绪论
1.1电机和电力拖动技术的发展及在经济技术领域中的作用
第1章 绪论
1.1电机和电力拖动技术的发展及在经济技术领域中的作用
电能是现代能源中应用最广的二次能源，它的生产、变换、传输、分配 、使用和控制都比较方便经济，而要实现电能的生产、变换和使用等都离不 开电机。电机就是一种将电能与机械能相互转换的电磁机械装置。因此，电 机一般有两种应用形式。第一种是把机械能转换为电能，称之为发电机，它 通过原动机先把各类一次能源蕴藏的能量转换为机械能，然后再把机械能转 换为电能，最后经输电、配电网络送往城市各工矿企业、家庭等各种用电场 合。第二种是把电能转换为机械能，称之为电动机，它用来驱动各种用途的 生产机械和其他装置，以满足不同的要求。电机是利用电磁感应原理工作， 它应用广泛，种类繁多，性能各异，分类方法也很多。常见的分类方法为： 按功能用途分，可分为常规电机和控制电机两大类。按照电机的结构或转速 分类，可分为变压器和旋转电机。根据电源的不同，旋转电机又分为直流电 机和交流电机两大类。交流电机又分为同步电机和异步电机两类。
《电机及拖动》课件
在这一部分，我们将深入了解电机工作的基本原理，包括电磁感应和电流互 动的原理。
不同类型的电机
探索不同类型的电机，如直流电机、交流电机和步进电机。了解它们的特点、 用于各个领域，如工业制造、交通运输和家用电器。在本节中，我们将详细了解电机在不同领域中 的具体应用。
拖动系统的组成
深入了解拖动系统的组成部分，如电源、控制器和传动装置。了解它们的作 用和相互关系。
拖动系统的原理
在本节中，我们将探索拖动系统的工作原理，包括转动力的传递和变速机制。
电机及拖动的发展趋势
了解电机技术的发展趋势，包括智能化、高效能和环境友好型电机的出现。探索电机技术的未来！
《电机及拖动》PPT课件
欢迎来到《电机及拖动》PPT课件！在本课程中，我们将探索电机的基础原理 和应用，以及拖动系统的组成和原理。加入我们，探索电机技术的发展趋势！
电机及拖动的介绍
在本节中，我们将对电机及拖动进行全面介绍。了解电机的基本概念和工作 原理，以及拖动系统的作用和重要性。
电机的基本原理
不同类型的电机
探索不同类型的电机，如直流电机、交流电机和步进电机。了解它们的特点、 用于各个领域，如工业制造、交通运输和家用电器。在本节中，我们将详细了解电机在不同领域中 的具体应用。
拖动系统的组成
深入了解拖动系统的组成部分，如电源、控制器和传动装置。了解它们的作 用和相互关系。
拖动系统的原理
在本节中，我们将探索拖动系统的工作原理，包括转动力的传递和变速机制。
电机及拖动的发展趋势
了解电机技术的发展趋势，包括智能化、高效能和环境友好型电机的出现。探索电机技术的未来！
《电机及拖动》PPT课件
欢迎来到《电机及拖动》PPT课件！在本课程中，我们将探索电机的基础原理 和应用，以及拖动系统的组成和原理。加入我们，探索电机技术的发展趋势！
电机及拖动的介绍
在本节中，我们将对电机及拖动进行全面介绍。了解电机的基本概念和工作 原理，以及拖动系统的作用和重要性。
电机的基本原理
(最新整理)《电机与拖动基础》PPT课件
2021/7/26
6
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。
2021/7/26
7
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：
由于电机铁芯采用软磁材料制成，其磁
滞回线瘦窄，在进行磁路计算时，为了简化 计算，不考虑磁滞现象，而用基本磁化曲线 来表示B与H之间的关系，故通常所讲的铁磁 材料的磁化曲线是指基本磁化曲线。
2021/7/26
32
0.4.3交流磁路中的铁心损耗
交流磁路中存在铁芯损耗，铁芯损耗又分为磁滞损 耗和涡流损耗。
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。
总评成绩：作业10%，实验20%，考试70%。
20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。
2021/7/26
22
2. 磁路基尔霍夫第二定律
根据麦克斯韦方程（式（5））可得出： 在闭合的磁路中，各段磁压降的代数和等于 闭合磁路中磁动势(mmf)的代数和，即有
HLIN（8）
上式中，H——磁场强度，A/m； L——各段磁路的长度，m； N——线积分线路所包围的导体数； I——每根导体所流过的电流，A。
基尔霍夫第一定律
电路中任意节点的电流的代数和等于
电机与电力拖动(伺服电机)PPT
伺服电动机
伺服电动机在自动控制系统中作为 执行元件故又称执行电动机，其功能是 把所接受的电信号转换为电动机转轴上 的角位移或角速度的变化。 伺服电动机包括异步伺服电动机和 同步伺服电动机。
异步伺服电动机
异步伺服电动机实质上是一个两相异步 电动机。 定子：励磁绕组和控制绕组（空间相差 90°） 。 运行时，励磁绕组始终加有交流励磁电 压，控制绕组则加有控Biblioteka 电压。异步伺服电动机
(1) 幅值控制，控制电压与励磁电压的相位差保持 90°不变，通过改变控制电压的大小来改变电动机 的转速。 (2)相位控制，控制电压与励磁电压的大小保持额定 值不变，通过改变它们的相位差来改变电动机的转 速。 (3)幅相控制。同时改变控制电压的大小和相位来改 变电动机的转速。
同步电动机
三相桥式整流电路
三相桥式逆变电路
同步伺服电动机
实验室伺服系统组成
Ethernet/IP
人机操作平台 PanelView 600
计算机
ControlNet
电 源 C E C P N N U B B
S E R C O S
ControlLogix系统
SERCOS
伺服驱动器
制动 模块
伺服驱动器
制动 模块
编 码 器 编 码 器
伺服驱动器
制动 模块
编 码 器
伺服电 动机
伺服电 动机
伺服电 动机
三轴精密定位平台
ControlLogix 系统
伺服驱动器Ultra3000-SE
三轴精密定位平台
创建工程Motion-control
控制器项目管理器
轴的参数设置
运动控制指令
伺服监控系统
SEW发展历史 德国SEW集团成立于1931年，坐落在德国巴登符腾堡州 的Bruchsal，是专业生产各种系列电机、减速机和变频控制 设备的跨国性国际集团。 SEW集团拥有世界上最先进的生产 设备，是世界同行业中水平最高、技术最先进的跨国公司， 产品营销全世界。目前在全世界设立10个制造中心，58个组 装厂及200多个销售服务办事处，遍布世界五大洲和几乎所 有的工业化国家，可以方便快捷地为世界各地的客户提供高 质量的产品及优质服务。 自从1995年进入中国以来，SEW公司得到了迅猛的发展， 先后在天津、苏州、广州、沈阳等地区建立制造中心和装配 基地业务涵盖多种行业和国家重点工程，为中国动力传动技 术的发展做出了巨大的贡献。
伺服电动机在自动控制系统中作为 执行元件故又称执行电动机，其功能是 把所接受的电信号转换为电动机转轴上 的角位移或角速度的变化。 伺服电动机包括异步伺服电动机和 同步伺服电动机。
异步伺服电动机
异步伺服电动机实质上是一个两相异步 电动机。 定子：励磁绕组和控制绕组（空间相差 90°） 。 运行时，励磁绕组始终加有交流励磁电 压，控制绕组则加有控Biblioteka 电压。异步伺服电动机
(1) 幅值控制，控制电压与励磁电压的相位差保持 90°不变，通过改变控制电压的大小来改变电动机 的转速。 (2)相位控制，控制电压与励磁电压的大小保持额定 值不变，通过改变它们的相位差来改变电动机的转 速。 (3)幅相控制。同时改变控制电压的大小和相位来改 变电动机的转速。
同步电动机
三相桥式整流电路
三相桥式逆变电路
同步伺服电动机
实验室伺服系统组成
Ethernet/IP
人机操作平台 PanelView 600
计算机
ControlNet
电 源 C E C P N N U B B
S E R C O S
ControlLogix系统
SERCOS
伺服驱动器
制动 模块
伺服驱动器
制动 模块
编 码 器 编 码 器
伺服驱动器
制动 模块
编 码 器
伺服电 动机
伺服电 动机
伺服电 动机
三轴精密定位平台
ControlLogix 系统
伺服驱动器Ultra3000-SE
三轴精密定位平台
创建工程Motion-control
控制器项目管理器
轴的参数设置
运动控制指令
伺服监控系统
SEW发展历史 德国SEW集团成立于1931年，坐落在德国巴登符腾堡州 的Bruchsal，是专业生产各种系列电机、减速机和变频控制 设备的跨国性国际集团。 SEW集团拥有世界上最先进的生产 设备，是世界同行业中水平最高、技术最先进的跨国公司， 产品营销全世界。目前在全世界设立10个制造中心，58个组 装厂及200多个销售服务办事处，遍布世界五大洲和几乎所 有的工业化国家，可以方便快捷地为世界各地的客户提供高 质量的产品及优质服务。 自从1995年进入中国以来，SEW公司得到了迅猛的发展， 先后在天津、苏州、广州、沈阳等地区建立制造中心和装配 基地业务涵盖多种行业和国家重点工程，为中国动力传动技 术的发展做出了巨大的贡献。
电机与电力拖动基础 (全)课件
智能家居领域
在智能家居领域，电机控制技 术主要用于智能家电、智能照 明、智能安防等系统中，提高 家居生活的便利性和舒适性。
电动汽车领域
在电动汽车领域，电机控制技 术是实现车辆稳定运行和高效 驱动的关键技术之一，对于提 高电动汽车的性能和降低能耗 具有重要意义。
04
电机与电力拖动系统的维护与检修
维护与检修概述
电机与电力拖动基础 (全)课件
目
CONTENCT
录
• 电机学基础 • 电力拖动基础 • 电机控制技术 • 电机与电力拖动系统的维护与检修 • 电机与电力拖动系统的设计
01
电机学基础
电机概述
电机是利用电磁感应原理实现电能与机械能转换的 装置。
电机广泛应用于工业、农业、交通运输、国防等领 域。
电机主要由定子和转子组成，通过磁场相互作用产 生旋转运动。
工作机
被拖动的机械设备，如机床、 泵等。
电力拖动系统的特性
80%
调速性能
通过改变电动机的输入电压或电 流，可以方便地调节电动机的转 速，从而实现对工作机的速度控 制。
100%
启动和制动性能
通过控制装置可以实现对电动机 的启动和制动控制，以满足工作 机在各种工况下的运动需求。
80%
负载特性
工作机的负载特性对电力拖动系 统的性能有很大影响，不同的负 载特性需要选择不同类型的电动 机和控制装置。
THANK YOU
感谢聆听
状态监测
通过各种传感器和检测 设备实时监测设备的运 行状态，及时发现异常
。
故障诊断
根据设备运行数据和故 障现象，分析故障原因
，确定维修方案。
修复性维修
对已经发生的故障进行 修复，恢复设备性能。
电机拖动系统的力学基础课件
CATALOGUE
电机拖动系统的静力学分析
静力学的基本概念
力的概念
力的三要素
力矩的概念
静力学的基本公理
力的平行四边形法则
加减平衡公理
两个力等效于它们的合力和一个分力， 即力的合成满足平行四边形法则。
如果一个力平衡，那么它加上或减去 另一个力时，仍保持平衡状态。
二力平衡公理
作用在刚体上的两个力等效于它们的 合力为零的情况，即二力平衡公理。
达朗贝尔原理
总结词
详细描述
CATALOGUE
电机拖动系统的动力学分析
刚体的平移运动
总结词 详细描述
刚体的旋转运动
总结词
详细描述
刚体的复合运动
总结词
刚体的复合运动是指刚体同时进行平移和旋转的运动。
详细描述
刚体的复合运动可以通过牛顿第二定律和角动量定理的组合进行描述。在分析刚 体的复合运动时，需要考虑力和扭矩的合成与分解，以及转动惯量和质量的关系。
THANKS
感谢观看
直流电机拖动系统
交流电机拖动系统 步进电机拖动系统
电机拖动系统的应用场景
01
02
工业生产
交通运输
03 家用电器
CATALOGUE
电机拖动系统的力学基础
牛顿第二定律
总结词
描述物体运动状态变化与作用力之间关系的定律
详细描述
牛顿第二定律指出，物体运动状态的变化与作用在物体上的力成正比。具体公式为F=ma，其中F表示作用力，m 表示物体的质量，a表示物体的加速度。该定律是经典力学中的基本定律之一，广泛应用于电机拖动系统中分析 物体的运动状态和受力情况。
动量定理和动量矩定理
要点一
电机及拖动基础优秀PPT完整PPT
电机及拖动基础
iax I m
转子绕组作“两并一串”联接， 并且通入直流后所建立的磁动 势和磁场的基波分布图
iby
1 2
Im
icz
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Im
绕线转子异步电动机的转子绕组通入直流电流 后，就成为一个电磁铁。
不论旋转磁极与电磁铁在起始时的相对位置如 何，结果总是旋转磁极的N极和S极分别与电磁铁 的S极和N极相吸。旋转磁极以同步转速旋转，则 必然拉着电磁铁也以同步转速旋转。这时异步电 动机就作同步运行。
恒功率、变励磁、不 计凸极效应时同步电 动机的电动势相量图
（二）转速特性及起动步骤
无平均电磁 转矩的情况
(s)t0
Te(t)
m UE0
Xds
sins
t
0
m U2
2s
1 Xq
1 Xd
sin2s
t
0
T
平均电磁转矩 Teav 0 Te(t)dt 0
第二节 无换向器电动机——自控式同步电动机 一、分类
串并联式
涡轮式
永磁同步电动机的转子结构图
2、磁路与参数问题 永磁体为横向结构的永磁同步电动机磁路示意图
3、起动问题
永磁同步电动机起动特性
1——异步转矩 2——发电机制动转矩 3——磁阻转矩 4——合成转矩
三、步进电动机
三相反应式步进电动机示意图
位置一
位置二
位置三
三相反应式步进电动 机的典型结构示意图
有最大电 磁转矩
无电磁转矩
有最大电 磁转矩
三、特点
1、维护简便 2、调速范围宽 3、控制方便 4、电动机能够使用于条件较恶劣的场合 5、快速性好
第三节 其他同步电动机
一、磁阻同步电动机
iax I m
转子绕组作“两并一串”联接， 并且通入直流后所建立的磁动 势和磁场的基波分布图
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绕线转子异步电动机的转子绕组通入直流电流 后，就成为一个电磁铁。
不论旋转磁极与电磁铁在起始时的相对位置如 何，结果总是旋转磁极的N极和S极分别与电磁铁 的S极和N极相吸。旋转磁极以同步转速旋转，则 必然拉着电磁铁也以同步转速旋转。这时异步电 动机就作同步运行。
恒功率、变励磁、不 计凸极效应时同步电 动机的电动势相量图
（二）转速特性及起动步骤
无平均电磁 转矩的情况
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1 Xq
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平均电磁转矩 Teav 0 Te(t)dt 0
第二节 无换向器电动机——自控式同步电动机 一、分类
串并联式
涡轮式
永磁同步电动机的转子结构图
2、磁路与参数问题 永磁体为横向结构的永磁同步电动机磁路示意图
3、起动问题
永磁同步电动机起动特性
1——异步转矩 2——发电机制动转矩 3——磁阻转矩 4——合成转矩
三、步进电动机
三相反应式步进电动机示意图
位置一
位置二
位置三
三相反应式步进电动 机的典型结构示意图
有最大电 磁转矩
无电磁转矩
有最大电 磁转矩
三、特点
1、维护简便 2、调速范围宽 3、控制方便 4、电动机能够使用于条件较恶劣的场合 5、快速性好
第三节 其他同步电动机
一、磁阻同步电动机
电机与电力拖动基础 (全)PPT教学课件
电枢反应为交轴电枢反应。 电机合成磁场Bδx= B0x+Bax
正方向规定：磁力线进入转子 为负,出来为正.
n
n
n
m
⊕N ⊙ ⊙ S ⊕
所以,主磁极磁通密度在N极 下为负,在S极下为正. 可知:磁场波形发生了畸变.
(1)发电机:前极尖增磁,后极 尖去磁.
⊕⊙⊙⊙ ⊙⊙⊙ ⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊙
发电机
物几 理何 中中
三、直流电机的基本工作原理 1.直流发电机的基本工作原理
为了说明方便,作下列规定:
(1)N导体和S导体:在N极下的导体称为N导体;在S极
下的
导体称为S导体.
(2)符号 和符号 :导体中电势(电流)的方向进入
纸面时用 表示;导体中电势(电流)的方向由纸面出来
时用 表示.
S
a n
S b n
b
N
b2
b1
故电刷b1的极性恒为正;同理电刷b2的极性恒为负.
e
0
t
2.直流电动机的基本工作原理
S na
b N
a、b导体中电流方向如左所示 ，由左手定则可知S导体和N导 体受力均为逆时针方向,因而使 电枢逆时针方向旋转.
通过换向器的作用，使与 电源负极相接的电刷仅能 接通S导体，故S导体中的 电流方向恒为流出纸面， 而与电源正极相接电刷仅 能接通N导体，电流流入 纸面。故电机恒逆转。
a
N
b2
b1
基本原理: 由于导体切割了磁力线,因而在导体内将产生
感应电动势.根据右手定则,N导体中电势方向为 ;而S 导体中电势方向为 ;即二者方向相反.
N导体和S导体在交换(a和b位置),但是,b 1和b2极 性是恒定的,即b1恒为正,b2恒为负,故在电刷两端输出 脉动的直流电压.
《电机与拖动》PPT课件
在A点满足：
TA TLA
dTA dn
dTLA dn
A
A1
B B1 TL TL1 B点为不稳定运行点
B点稳定性分析：
负载受到干扰TL增大为TL1
TL T TL1 n T T0,n0 堵 转 干扰消失，恢复到TL T TL 电动机不能起动 在B点满足：
2.2 多轴电力拖动系统的简化
问题：全面分析多轴系统，必须列出每根轴的运动 方程式及各轴相互联系的方程式，分析复杂。
方法：通常把负载转矩与系统飞轮矩折算到电动机 轴上来，变多轴系统为单轴系统。
பைடு நூலகம் 折算的原则是：保持系统的功率传递关系及系统的 贮存动能不变。
电动机
工作机构
2.2.1 工作机构为转动情况时的折算
第二章 电力拖动系统动力学
2.1 电力拖动系统转动方程式 2.2 多轴电力拖动系统的简化 2.3 负载的转矩特性与电力拖动系统稳定运行的 条件
2.1电力拖动系统转动方程式
一. 典型生产机械的运动形式 1. 单轴旋转系统
电动机
工作机构
2. 多轴旋转系统
电动机
工作机构
3. 多轴旋转运动加平移运动系统
又由：
J m 2 GD 2 ; 2n
4g
60
m：系统转动部分的质量，kg
G：系统转动部分的重力，N
ρ ：系统转动部分的转动惯性半径，m
D：系统转动部分的转动惯性直径，m
g：重力加速度，m/s2
d GD 2 2 dn GD 2 dn
T TL J
dt
4g
60 dt
0.6
267.38r / min s