电机与拖动第1章直流电机解读
电机与拖动基础知识
电机与拖动基础知识一、引言电机是现代生活中不可或缺的重要设备，广泛应用于各个领域，如工业生产、交通运输、家用电器等。
而拖动作为电机的一项重要功能，使得电机能够实现对其他设备或物体的运动控制。
本文将介绍电机的基本概念、工作原理以及与拖动相关的知识。
二、电机的基本概念电机是一种将电能转化为机械能的设备，其工作原理基于电磁感应和电磁力。
根据不同的工作原理和结构形式，电机可以分为直流电机和交流电机两大类。
直流电机是利用直流电源产生的磁场与电流之间的相互作用来产生转矩，从而实现机械运动。
而交流电机则是利用交流电源的频率和相位差来产生旋转磁场，进而驱动电机转动。
三、电机的工作原理1. 直流电机的工作原理直流电机主要由电枢、磁场和换向器构成。
电枢是电机中的转子，由导电材料绕制而成，可在磁场中旋转。
磁场则是电机中的定子，由磁铁或电磁铁制成，产生恒定的磁场。
换向器则用于改变电枢电流的方向，使得电流的方向与磁场的方向交替，从而产生连续的转矩。
2. 交流电机的工作原理交流电机主要由定子和转子构成。
定子是电机的固定部分，由绕组和铁心组成。
绕组接通交流电源后，产生旋转磁场。
转子则是电机的旋转部分，通过与旋转磁场的相互作用，实现转动。
交流电机的转子可以是感应式转子、异步转子或同步转子，具体取决于电机的设计和应用需求。
四、拖动的基本概念拖动是指利用电机的旋转运动，驱动其他设备或物体进行运动。
通过连接电机和被拖动设备的轴，将电机的转动动力传递给被拖动设备，实现对其运动的控制。
拖动通常需要使用传动装置，如齿轮、皮带、链条等，将电机的高速旋转转换为被拖动设备所需的合适转速和转矩。
五、拖动的应用领域拖动广泛应用于各个领域，如工业生产、交通运输、家用电器等。
在工业生产中，电机的拖动功能常用于驱动机械设备，如输送带、风机、泵等，实现物料的输送、通风、供水等功能。
在交通运输领域，电机的拖动被广泛应用于汽车、火车、电动自行车等交通工具中，实现车辆的驱动和控制。
《电机原理及拖动(第3版)》彭鸿才(习题与思考题解答)
第一篇 思考与习题解答第一章 直流电机原理1-1说明直流电机电刷和换向器的作用，在发电机中它们是怎样把电枢绕组中的交流电动势变成刷间直流电动势的?在电动机中，刷间电压本来就是直流电压，为什么仍需要电刷和换向器？答：直流电机的电刷是连接内电路和外电路的装置，换向器可以实现交、直流电势电流的转换。
在直流发电机中换向器连接的电枢元件在不同磁极下产生不同方向的交变电势，而电刷位置是固定的，每个旋转到该位置的换向片输出电势极性是一致的，通过静止的电刷可以得到极性固定的电枢电势。
在电动机中刷间电压是直流，根据电磁力定律（左手定则）在旋转的电枢元件中，只有不断改变电流方向才能保证每根导体在任意时刻受到相同方向的电磁力，因此需要电刷和换向器将刷间的直流电转换成旋转元件中的交变电流，电枢才能连续旋转，保证电机正常运行。
1-2 判断直流电机在下列情况下电刷两端电压的性质： （1）磁极固定，电刷与电枢同向同速旋转。
（2）电枢固定，电刷与磁极同向同速旋转。
答：（1）交流；（2）直流。
1-3 他励直流发电机，额定容量N P =14kW ，额定电压N U =230V ，额定转速N n =1450r/min ，额定效率=85.5%，试求电机的额定电流N I 及额定状态下的输入功率1P 。
解：(1) 求电机额定电流1400060.87230N N N P I A U === (2) 额定状态下的输入功率11416.370.855NNP P kW η=== 1-4 他励直流电动机， N P =1.1 kW ，N U =110V, N I =13A, N n =1500r/min, 试求电动机的额定效率N η及额定状态下的总损耗功率p ∑。
解：(1) 求电动机额定效率1110076.92%13110N N N N N P P P I U η====⨯ (2) 额定状态下总的损耗功率1131101100330N N N N p P P I U P W ∑=-=-=⨯-=1-5 直流电机的主磁路包括那几部分? 磁路未饱和时，励磁磁动势主要消耗在此路的哪一部分？答：直流电机主磁路包括N 极铁芯－气隙－电枢齿－电枢轭－相邻S 极电枢齿－气隙－ S 极铁芯－定子轭－回到N 极。
电机与拖动复习笔记
第0章 绪论：1、电机：利用电磁感应原理实现能量转换的机械2、电力拖动系统包括：电动机、传动机构、生产机械、控制设备和电源。
第1章 直流电机1.2绕组1、单叠绕组：ε±=p Z y 21，即][pZy 21=（向下取整）；1=k y ，k y y y -=12。
p 为磁极对数，Z 为槽数，1y 为第一节距（同一个元件的两个边跨过的距离），k y 为换向器节距。
画图步骤：1）计算1y ；2）根据Z 的数目画线（等间距），线的数目和Z 相同。
（Z=16，1y =4）（实线、虚线都画）3）根据1y 的值连接绕组，即编号为1的实线，需要跟编号为5（1+1y ）的虚线相连。
4）将编号为1的实线连接到编号为1换向片（位置自己定，换向片宽度和实线间宽度一样），（换向器编号和实线编号一致），将编号为5的虚线连接到编号为2的换向片。
5）平移将其他的画出来6）画磁极，磁极宽度约为PZ270.倍的实线间宽度，极性交替放在线中，磁极平移距离为PZ2倍的实线宽度；在磁极中心下方画出电刷（N 极下为+，S 极下为—） 单叠绕组特点：1）并联支路对数等于磁极对数，即p a =；2）电刷数等于主磁极数，电刷间电动势等于并联支路电动势，电刷位置应使支路感应电动势最大（即电刷位置对准磁极中心）；3）电枢绕组闭合回路中，感应电动势之和为0，内部无换流4）正负电刷引出的电枢电流a I 为各支路电流之和，a a ai I 2=。
a 为支路对数 5）元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上，即1=k y 。
2、单波绕组：ε±=p Z y 21，即][p Z y 21=（向下取整）；pK y k 1±=（向下取整），12y y y k -=。
画图与单叠类似。
特点：1）并联支路数=2，与磁极对数无关，即1=a 。
2）电刷数等于主磁极数，电刷间电动势等于并联支路电动势，电刷位置应使支路感应电动势最大（即电刷位置对准磁极中心）；（理论上电刷用2个就够了，但为了可靠换向，采用全额电刷）3）正负电刷引出的电枢电流a I 为各支路电流之和，a a i I 2=。
电机与拖动技术直流电机的基本知识(1)
定子
转子
这是一台直流电机的结构装配图和结构 剖面图。旋转电机都是由定子和 转子两大部分组成，每一部分也都由 电磁部分和机械部分组成，以便满足 电磁作用的条件，换向极用来改善换向 。
定子：
主磁极、机座、换向极、端盖和电刷装置等部件组成 。
主磁极 主磁极的作用是建立主磁场。绝大多
数直流电机的主磁极不是用永久磁铁而是由励 磁绕组通以直流电流来建立磁场。主磁极由主 磁极铁心和套装在铁心上的励磁绕组构成。主 磁极铁心靠近转子一端的扩大的部分称为极靴， 它的作用是使气隙磁阻减小，改善主磁极磁场 分布，并使励磁绕组容易固定。为了减少转子 转动时由于齿槽移动引起的铁耗，主磁极铁心 采用1～1.5mm的低碳钢板冲压一定形状叠装固 定而成。主磁极上装有励磁绕组，整个主磁极 用螺杆固定在机座上。主磁极的个数一定是偶 数，励磁绕组的连接必须使得相邻主磁极的极 性按 N，S 极交替出现。
电机运用与训练
电气工程系自动化教研室
李靖
项目1：直流电机的运行与维护
项目目标
熟悉直流电机的基本工作原理与结构 掌握直流电机的运行原理和运行特性 掌握直流电动机电力拖动技术 具备直流电机拆装与维修能力 具备直流电机故障检测和排查的能力
单元1：直流电机的基本知识(1)
概述
与异步电动机相比，直流电动机的结构复杂，使 用和维护不如异步机方便，而且要使用直流电源。
二 直流电机的电枢绕组简介
1 直流枢绕组基本知识
电枢绕组是直流电机的一个重要部分，电机中机电能量的转换就是通过 电枢绕组而实现的，所以直流电机的转子也称为电枢。
元件：构成绕组的线圈称为绕组元件，分单匝和多匝两种。
所谓单匝元件，就是每个元件的元件边（一个元件 有两个元件边）里仅有一根导体。对多匝元件来说， 一个元件边里就不止一根导体了，左图就是一个多 匝元件。
电机与拖动技术(基础篇)习题解答
第1章 思考题与习题1-1直流电机由哪些主要部件构成?各部分的主要作用是什么? 答：（一）定子1．主磁极：建立主磁通，包括： 铁心：由低碳钢片叠成绕组：由铜线绕成2．换向磁极：改善换向，包括： 铁心： 型由低碳钢片叠成。
小型由整块锻钢制成。
绕组：由铜线绕成。
3．机座和端盖：固定、支撑、保护，同时构成主磁路的一部分，用铸铁、铸钢或钢板卷成。
4．电刷装置：与换向器配合，引出（或引入）电流，电刷由石墨等材料制成。
（二）转子1． 电枢铁心：构成主磁路，嵌放电枢绕组。
由硅钢片叠成。
2． 电枢绕组：产生感应电动势和电磁转矩，实现机—电能量转换。
由铜线绕成。
3． 换向器：与电刷配合，引入、引出电流，由换向片围叠而成。
4． 转轴和轴承：使电枢和换向器灵活转动。
1-2简述直流发电机的工作原理答：直流发电机主磁极通电产生主磁场，电枢绕组被原动机拖动旋转切割主磁场感应电动势实为交变电动势(如图示瞬间以导体a 为例), 电枢绕组的a 导体处于N 极底下, 由“右手发电机”定则判得电动势方向为⊙，转半圈后，a 处于S 极下，电动势方向变为⊕，再转半圈，又回到原来位置，电动势又为⊙……,它通过电刷和换向器，把电枢绕组的交流变为外电路的直流。
这就是直流发电机的工作原理。
1-3简述直流电动机的工作原理答：直流电动机主磁极通电产生主磁场，电枢绕组通过电刷引入直流电，（如图示瞬间以导体a 为例），电枢绕组的a 导体处于N 极底下，电流方向为⊙，由“电磁生力”定则判得产生电磁转矩势方向为逆时针，转半圈后，a 处于S 极下，电流方向变为⊕，产生电磁转矩势方向仍为逆时针，再转半圈，又回到原来位置……,它通过电刷和换向器，把外电路的直流电变为电枢绕组部的交流电，从而产生恒定方向的电磁转矩，使直流电动机沿着一个方向旋转。
这就是直流电动机的工作原理。
1-4在直流电机中，为什么要用电刷和换向器，它们各自起什么作用？答：在直流电机中，用电刷和换向器配合，把发电机电枢绕组部的交流电流引出到外电路变为直流电。
电机拖动精简版讲解
20012-2013《电机与拖动》复习精简版提纲第一部分直流电机及直流电动机的电力拖动一、填空题：4、直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_________ 直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向______ 。
（相反；相同）6、直流电机的电磁转矩是由_______ 和_______ 同作用产生的。
（每极气隙磁通量；电枢电流）8直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是 ___________ 。
（交流的。
）9、并励直流电动机，当电源反接时，其中l a的方向 _________ ，转速方向_________ 。
（反向，不变。
）10、直流发电机的电磁转矩是转矩________ ，直流电动机的电磁转矩是转矩_________ O （制动，驱动。
）11、电枢反应对并励电动机转速特性和转矩特性有一定的影响，当电枢电流la增加时，转速n将 _________ ，转矩Te将 __________ O（下降，增加）13、直流电动机调速时，在励磁回路中增加调节电阻，可使转速_______ ，而在电枢回路中增加调节电阻，可使转速__________ 。
（升高，降低。
）14、电磁功率与输入功率之差，对于直流发电机包括___________ 损耗；对于直流电动机包括损耗。
（空载损耗功率，绕组铜损耗。
）15、串励直流电动机在电源反接时，电枢电流方向________ ，磁通方向_______ ，转速n的方向___________ 。
（反向，反向，不变）16、当保持并励直流电动机的负载转矩不变，在电枢回路中串入电阻后，则电机的转速将_________ 。
（下降）17、并励直流发电机的励磁回路电阻和转速同时增大一倍，贝U其空载电压 _____ 。
（不变）18、直流电机若想实现机电能量转换，靠_________ 电枢磁势的作用。
（交轴）20、他励直流电动机的固有机械特性是指在________ 件下，_________ 和 _______ 的关系。
电机与拖动技术大连理工大学课件和答案第1章
第四步：排列、连接绕组。根据各节距按规律排列连接。
第五步：放置主磁极。主磁极应N、S极交替地、均匀地放置在各槽之上， 每个磁极的宽度约为0.7倍的极距。
y1
Z 2p
8 2
4
合成节距 ： y=yk=1
按照上述步骤绘制单叠绕组的展开图，如图所示。
单叠绕组的并联支路图
画出元件的连接及有关的换向片和电刷，就成 了绕组的并联支路图。并联支路图，就是绕组 的电路简图
单叠绕组的特点
（1）y=yk=1 （2）2a=2p （3）同一个主磁极下的元件串联在一起组成一个支路， 有几个主磁极就有几条支路； （4）电刷数等于主磁极数，电刷位置应使支路感应电 动势最大，电刷间电动势等于并联支路电动势； （5）电枢电流等于各并联支路电流之和
组 10．电枢铁芯 11．底脚
图1-3 换向极结构 1．换向极铁芯 2．换向极绕组
图1-4 电刷盒装配 1．刷盒 2．电刷 3．铜丝辫 4．压紧弹簧
图1-5 电枢铁芯冲片
图1-6 直流电机换向器
图1-6 直流电机换向器
1.1.2 直流电机的基本原理
1、直流发电机工作原理
右图为直流发电机的物理模型， N、S为定子磁极，abcd是固定在 可旋转导磁圆柱体上的线圈，线圈 连同导磁圆柱体称为电机的转子或 电枢。线圈的首末端a、d连接到 两个相互绝缘并可随线圈一同旋转 的换向片上。转子线圈与外电路的 连接是通过放置在换向片上固定不 动的电刷进行的。
把电刷A、B接到直流电源上， 电刷A接正极，电刷B接负极。此时 电枢线圈中将电流流过。如右图。
电机与拖动技术(基础篇)习题解答
第1章 思考题与习题1-1直流电机由哪些主要部件构成?各部分的主要作用是什么? 答：（一）定子1．主磁极：建立主磁通，包括： 铁心：由低碳钢片叠成绕组：由铜线绕成2．换向磁极：改善换向，包括： 铁心： 中大型由低碳钢片叠成。
小型由整块锻钢制成。
绕组：由铜线绕成。
3．机座和端盖：固定、支撑、保护，同时构成主磁路的一部分，用铸铁、铸钢或钢板卷成。
4．电刷装置：与换向器配合，引出（或引入）电流，电刷由石墨等材料制成。
（二）转子1． 电枢铁心：构成主磁路，嵌放电枢绕组。
由硅钢片叠成。
2． 电枢绕组：产生感应电动势和电磁转矩，实现机—电能量转换。
由铜线绕成。
3． 换向器：与电刷配合，引入、引出电流，由换向片围叠而成。
4． 转轴和轴承：使电枢和换向器灵活转动。
1-2简述直流发电机的工作原理答：直流发电机主磁极通电产生主磁场，电枢绕组被原动机拖动旋转切割主磁场感应电动势实为交变电动势(如图示瞬间以导体a 为例), 电枢绕组的a 导体处于N 极底下, 由“右手发电机”定则判得电动势方向为⊙，转半圈后，a 处于S 极下，电动势方向变为⊕，再转半圈，又回到原来位置，电动势又为⊙……,它通过电刷和换向器，把电枢绕组的交流变为外电路的直流。
这就是直流发电机的工作原理。
1-3简述直流电动机的工作原理答：直流电动机主磁极通电产生主磁场，电枢绕组通过电刷引入直流电，（如图示瞬间以导体a 为例），电枢绕组的a 导体处于N 极底下，电流方向为⊙，由“电磁生力”定则判得产生电磁转矩势方向为逆时针，转半圈后，a 处于S 极下，电流方向变为⊕，产生电磁转矩势方向仍为逆时针，再转半圈，又回到原来位置……,它通过电刷和换向器，把外电路的直流电变为电枢绕组内部的交流电，从而产生恒定方向的电磁转矩，使直流电动机沿着一个方向旋转。
这就是直流电动机的工作原理。
1-4在直流电机中，为什么要用电刷和换向器，它们各自起什么作用？答：在直流电机中，用电刷和换向器配合，把发电机电枢绕组内部的交流电流引出到外电路变为直流电。