清华大学电机原理及拖动(彭鸿才版)PPT课件
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电机原理及拖动 第4版 绪论
电源
电动机
传动机构
生产负载
控制设备
电机拖动
电机拖动的分类
具有良好的起、制动 性能，平滑调速。 直流电机拖动
交流电机拖动
国内外电力拖动研究 的中心。逐渐取代直
流拖动
电能的生产传输过程
电能的生产、传输和分配
直流输电系统
电能驱动生产机械和装备
拖动生产机械如金属切削、矿山机械、交通运输机 械、起重机械、化工机械、农用机械、电动工具、家 用电器等。
磁滞损耗
B B＝f（H）
pn f Bm , 2
涡流损耗
pe f 2 Bm2
0
铁损
pFe f Bm2 , 1.2 ~ 1.6
＝f（H）
H
原始磁化曲线
磁路与电路区别
（1）电路中有电流，就有功率损耗； 而直流磁路中，维持一定的磁通量，铁心中没有功率损耗。
（2）在电路中电流全部在导线中流动，导线外没有电流； 在磁路中，没有绝对的磁绝缘体，除了铁心中，总有一部
▪ 电机是能量转换装置，是利用电磁感应原理工作的机 械，是实现电能的生产、变换、传输、分配、使用和控制 的电磁机械装置。
▪ 按照功能对电机进行分类可分为：发电机、电动机、 变压器和控制电机四大类；按电机结构或旋转静止可分为： 变压器和旋转电机。
电机拖动的分类
电机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。
分漏磁通散布在周围空气中。 （3）电阻率在一定温度下是不变的；
n
Hk Lk I NI
1
电流方向与 积分方向符 合右手螺旋 定则为正
4.电、磁和力的关系
B
e
v
导体在磁场中运动产生电势.
《电机及拖动基础》课件第1章
图1-14 直流电动机的气隙磁场分布示意图 (a) 主极磁场 ；(b) 电枢磁场；(c) 气隙磁场
1.4 直流电机的基本公式
直流电机的电枢是实现机电能量转换的核心，一台直流电 机运行时，无论是作为发电机还是作为电动机，电枢绕组中都 要因切割磁感应线而产生感应电动势，同时载流的电枢导体与 气隙磁场相互作用产生电磁转矩。
f=Bxli
(1-2)
图1-2 直流电动机的工作原理图 (a) ab边在N极下、cd边在S极下的电流方向；(b) 转子转过180°后的电流方向
例1.2 电动机拖动的生产设备常常需要作正转和反转的 运动，例如龙门刨床工作台的往复运动、电力机车的前行和倒 退等，那么图1-2所示的直流电动机怎样才能顺时针旋转呢？
3) 额定电流IN 额定电流是指额定电压和额定负载时，允许电机电刷两端 长期输出(发电机)或输入(电动机)的电流，单位为A。 对发电机，有
对电动机，有
PN=UNIN
PN=UNINηN
式中：ηN——额定效率。
4) 额定转速nN 额定转速是指电机在额定运行条件下的旋转速度，单位为 r/min。 此外，铭牌上还标有励磁方式、工作方式、绝缘等级、重 量等参数。还有一些额定值，如额定效率ηN、额定转矩TN、额 定温升τN，一般不标注在铭牌上。
定律告诉我们，在均匀磁场中，当导体切割磁感应线时，导体 中就有感应电动势产生。若磁感应线、导体及其运动方向三者 相互垂直，则导体中产生的感应电动势e的大小为
e=Bxlv
(1-1)
图 1-1 直流发电机的工作原理图 (a) ab边在N极下、cd边在S极下的电动势方向；(b) 转子转过180°后的电动势方向
2. 转子部分 1) 电枢铁芯 电枢铁芯由硅钢片叠成。为了减小涡流损耗，电枢铁芯 通常采用 0.35～0.5 mm厚且两面涂有绝缘漆的硅钢冲片叠压 而成。有时为了加强电机冷却，在电枢铁芯上冲制轴向通风孔， 在较大型电机的电枢铁芯上还设有径向通风道，用通风道将铁 芯沿轴向分成数段。整个铁芯固定在转轴上，与转轴一起旋转。 电枢铁芯及冲片形状如图1-9所示，电枢边缘的槽供安放电枢 绕组用。
《电机拖动》PPT课件
工作过程：将开关Q2投向“Y”位置，再 合上开关Q1，定子接成星形，电动机降压 起动，待电动机转速接近额定转速时，将 开关Q2迅速投向“三角形”位置，使定子 绕组接成三角形工作，起动过程结束。
注意：停机后，应该将Q2断开，使其处在 中间位置，以避免下次起动构成直接起动。
特点： （1）只适用于正常运转时定子为三 角形联结的电动机。
❖ 起动电流倍数I1st/I1N; ❖起动转矩倍数Tst/TN; ❖起动时间； ❖起动时消耗的能量； ❖起动设备的简单和可靠； ❖起动的过渡时间
精选ppt
第一节 三相异步电动机的起动方法
精选ppt
三相异步电动机的起动方法
三相笼型异步电动机的起动方法有：
➢ 直接起动 ➢ 减压起动 ➢ 软起动
三相绕线转子异步电动机的起动方法：
5
8
1
76
4 28
9
（2）体积小、运行可靠，检修方便。
（3）起动电压只能降低 1 / 3 。
（4）起动电流降低为1/3，起动转矩也降低 为1/3，适用于空载起动或轻载起动。
精选ppt
（4）延边三角形起动
利用电动机引出的9个出线端（即每相定子绕组多引出一个出线 端）的一种联结法，能达到减压起动的目的。
7 16 9
4
3
2
特点：
自耦减压起动 的原理线路图
（1）起动电流降低为：
I1
N2 N1
2 I st
(2)起动转矩降低为
Tst
N2 N1
2 Tst
(3)适用于容量较大的电压 电动机，应用广泛。
(4)优点：自耦变压器可做 成多个抽头，可供不同 负载起动。
（二次绕组一般有三个 抽头，分别为电源电压 的40%，
清华大学电机原理及拖动彭鸿才版课件
(4)端盖:附有轴承的端盖安装在机座上以支持电枢,它可以 保持电枢表面和极掌表面相隔一个气隙,使电枢可 以自由旋转.
(5)电刷装置:电刷是由石墨做成的导电块,将它套入刷握内, 用弹簧以一定压力将电刷压在换向器的表面 上.在电枢旋转时可以保持电刷固定不动.电刷 的作用是使电枢绕组和外电路接通,同时通过 换向器进行电流的换向.
(1)转轴和轴承:转子必须有转轴,以便电机 和生产机械 或原动机进行联接传递转矩和功率.中小型电机 一 般采用滚动轴承,大容量电机 ,采用支架式滑动轴承.
4.其他部分
(2).通风装置:作用是冷却电机.
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.
(2)电枢绕组:电枢绕组是电机产生感应电势和电磁转矩以 实现机电能量转换的重要部件.绕组是由绝 缘的圆形或矩形铜线绕成,嵌放于电枢铁心 的槽中.必须采用层间绝缘和绕组与铁心槽避 之间的槽绝缘.
综上所述:线圈中的交变电势已变成刷间直流电压.通过换向器使电刷b1仅能接通S导体,而S导体的电势方向恒为 故电刷b1的极性恒为正;同理电刷b2的极性恒为负.
2.直流电动机的基本工作原理
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。
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(5)电刷装置:电刷是由石墨做成的导电块,将它套入刷握内, 用弹簧以一定压力将电刷压在换向器的表面 上.在电枢旋转时可以保持电刷固定不动.电刷 的作用是使电枢绕组和外电路接通,同时通过 换向器进行电流的换向.
(1)转轴和轴承:转子必须有转轴,以便电机 和生产机械 或原动机进行联接传递转矩和功率.中小型电机 一 般采用滚动轴承,大容量电机 ,采用支架式滑动轴承.
4.其他部分
(2).通风装置:作用是冷却电机.
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.
(2)电枢绕组:电枢绕组是电机产生感应电势和电磁转矩以 实现机电能量转换的重要部件.绕组是由绝 缘的圆形或矩形铜线绕成,嵌放于电枢铁心 的槽中.必须采用层间绝缘和绕组与铁心槽避 之间的槽绝缘.
综上所述:线圈中的交变电势已变成刷间直流电压.通过换向器使电刷b1仅能接通S导体,而S导体的电势方向恒为 故电刷b1的极性恒为正;同理电刷b2的极性恒为负.
2.直流电动机的基本工作原理
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。
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电机原理及拖动第二章课件
T
TL
J
d dt
2 n / 60
J m 2 G ( D )2 GD 2
g 2 4g
动态转矩Td＝
T
TL
J
d dt
GD2 375
dn dt
g： 重力加速度， 9.8米/秒2；GD2：系统的飞轮矩（牛·米2）； n： 转速（转/分）； T、TL ：转矩（牛·米）
6
2、转动惯量与飞轮力矩
对于电动机来说，提升负
载与下降负载转矩之差： 2T
T Gm R ( 1 1)
j c
25
四、负载的机械特性
生产机械负载特性是指生产机械负载转矩与转速 之间的函数关系. 涉及转矩：Tm—Tmeq—△T—TL—T0
负载轴： Tm f (n) 折算后： Tmeq f (n) 考虑T0： TL f (n)
n △T
将负载转矩折算到电动机轴
上＝ Tm （绿色虚线） j
Tm/j
Tmeq T
如果还考虑电机的空载损耗T0： TL＝Tmeq＋T0（红实线）
27
（二）位能性恒负载转矩
nm Tm T
考虑传动机构的损耗： Tmeq＝ Tm/j ＋△T（黑实线）
n △T
Tm/j
将负载转矩折算到电动机轴
上＝ Tm （绿色虚线） j
=2n/60
Tmeq =9.55
FmVm
n
考虑传动损耗 Tmeq =9.55
FmVm
nC
16
2、平移部件质量的折算
电机与拖动
折算原则：系统动能不变 折算前运动部件动能为：
1
mv
2 m
1
Gm vm2
2
2g
折算后运动部件动能为：
(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
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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。
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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
电机拖动(动力学).课件
电机拖动系统的智能控制
要点一
总结词
智能控制是一种新兴的控制方式，通过人工智能技术实现 对电机拖动系统的自动控制。
要点二
详细描述
智能控制系统结合了传统控制理论和人工智能技术，如模 糊控制、神经网络等，能够实现对电机拖动系统的自适应、 自学习和自调整控制。智能控制系统能够处理不确定性和 非线性问题，提高系统的鲁棒性和适应性。但智能控制系 统的实现需要较高的技术支持和成本投入，且在某些情况 下可能存在稳定性和可靠性问题。
调速控制的基本原理
通过改变电机的输入电压或电流，调节电机的输入功率，从而实 现调速控制。
调速控制的方法
包括变极调速、变频调速和变转差率调速等。
调速控制的实现
需要使用电力电子器件，如可控硅整流器、晶体管逆变器和直流 无换向器电机等。
05
电机拖动系统的设计与优化
电机拖动系统的设计原则与流程
满足工艺要求
需求分析
明确系统的工艺要求、负载特性和环 境条件，进行初步的方案设计。
方案设计
根据需求分析结果，选择合适的电机 类型、规格和传动方式，进行系统配置。
电机拖动系统的设计原则与流程
详细设计
根据方案设计结果，进行零部件设计和组装，完成整体设计。
测试与优化
对设计完成的电机拖动系统进行性能测试和优化，确保系统 性能达到预期要求。
的特性和应用场景。
直流电机的拖动特性
直流电机的机械特性
描述了电机的输出转矩与转速之间的关系， 包括硬机械特性和软机械特性。
直流电机的调速特性
通过改变输入到电机的电压或电流，可以 调节电机的转速，从而实现调速控制。
直流电机的制动特性
在电机停止运行时，可以通过改变电机的 输入电流或反接电机来使电机快速停止。
电机及拖动ppt课件
4. 只由n <n0 旋转磁场和转子导体有相对运动，转子才受到电磁转矩。 如果磁极极对数是p，整个圆周有p个完整正弦波，相当于p × 360°。
磁极下所占槽数来表示， Z为总数，P极为对数
Z 2p
节距 y (跨距) • 跨越的槽数表示。
y
电角度
电角度＝p×机械角度
三相单层集中整距绕组
三相：A、B、C 单层：每槽中只放一个线圈边 集中：每一相只有一个线圈 整距：线圈的节距等于一个极距
三相绕组结构特点 三相绕组展开图 三相绕组的Y连接 三相绕组的轴线
单层分布绕组的展开图
7-2 分析绕组时常用的几个量
极距τ P0= m1I02r1 +PFe+Pm（忽略转子铜耗及附加损耗Pcu2+Ps）
N
如果用一原动机或其它
T
转矩去拖动异步电动机，
使它的转速超过同步转速，
n >n0 ,S<0,旋转磁场切割转
n0
子导体的
n
方向相反，导体中的电动势与电流方向都反向。由左手 定则知电磁力与旋转磁场和转子的旋转方向相反，这是制动 转矩。这时原动机对异步电动机输入机械功率，而通过电磁 感应由定子向电网输送电功率，电动机处在发电机状态。
可以用短路实验方法求参数。
气隙磁场，转子绕组导体切 电磁转矩指转子电流I2与主磁通φm相互作用产生的电磁力形成的总力矩。
间距离，可以用所跨槽数表示，也可
已知总槽割数Z该、极磁对数场p：α产=（P生×36感0）/Z应电势。由
定子铁心core——磁路部分，放置定子绕组。
于转子绕组处于短路状态会 如果异步电动机的外转矩使转子逆着旋转磁场的方向旋转，即n<0,S>1,此时转子导体中的电动势和电流反向仍和电动机一样，电磁转矩
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(5)电刷装置:电刷是由石墨做成的导电块,将它套入刷握内, 用弹簧以一定压力将电刷压在换向器的表面 上.在电枢旋转时可以保持电刷固定不动.电刷 的作用是使电枢绕组和外电路接通,同时通过 换向器进行电流的换向.
.
电机原理及拖动5
2.转动部分
(1)电枢铁心:电枢铁心由0.5毫米厚且冲有齿和槽的硅钢 片迭成.铁心钢片沿轴向迭装,以降低电枢铁 心在磁场中旋转时所产生的磁滞和涡流损 耗,从而提高电机的效率.电枢铁心一方面作 为电机磁路的一部分,另一方面便于将电枢 绕组安装在电枢铁心的槽内,起着固定电枢 绕组的作用.
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。
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电机原理及拖1动0
1.2 直流电机的空载磁场
发电机:由主磁极产生的气隙磁通与电枢绕组切割而产生电势. 电动机:电枢电流与气隙磁通相互作用而产生电磁转矩.
3、学习方法：要注意它既有基础理论的学习， 又有结合工程实际综合应用的性质。要逐渐地培 养学员的工程观点，掌握工程问题的处理方法。
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电机原理及拖动2
目录
❖ 第一章 直流电机原理
❖ 第二章 电力拖动系统的动力学基础
❖ 第三章 直流电动机的电力拖动
❖ 第四章 变压器
❖ 第五章 三相异步电动机原理
❖ 第六章 三相异步电动机的电力拖动
国家规 划教材
茂名学院自动化系
东北大学
彭鸿才 主编
叶伟
机. 工板
电机原理及拖动1
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。
❖ 第七章 同步电动机
❖ 第八章 控制电机
❖ 第九章 电力拖动系统中电动机的选择
.
ห้องสมุดไป่ตู้
电机原理及拖动3
第一章 直流电机原理
1.1 直流电机的用途、结构及工作原理
一、直流电机的用途
1.直流电动机的用途:在工业生产中,利用电动机的 轴上转矩拖动生产机械,对产品进行加工.
2.直流发电机的用途:作为电源设备 二、直流电机的结构
(3)机座:一般把厚钢板弯成圆筒形,然后再焊成机座,也可采 用铸钢件.其作用一方面是作为各磁极间的磁路,故 又称为磁轭,另一方面机座作为电机的机械支架,主 磁极和换向极就固定在磁轭上.
(4)端盖:附有轴承的端盖安装在机座上以支持电枢,它可以 保持电枢表面和极掌表面相隔一个气隙,使电枢可 以自由旋转.
b
N
b2
b1
.
a
N
b2
b1
电机原理及拖动8
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.
综上所述:线圈中的交变电势已变成刷间直流电压.通过 换向器使电刷b1仅能接通S导体,而S导体的电势方向恒 为
故电刷b1的极性恒为正;同理电刷b2的极性恒为负.
e
0
t
.
电机原理及拖动9
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.
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电机原理及拖动7
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
分析电机磁场是分析电机运行状态的必要步骤.
空载磁场:电枢无电流时的磁场.它是电机中最基本的
磁场.
一、电机的磁化曲线
主磁通(通过气隙进入电枢)
激磁磁势所产生的磁通
漏磁通(不经过电枢)
漏磁通不能在电枢中产生电势也不产生电磁转矩,但它
存
在却增加了磁极和磁轭的饱和程度.
主磁通是实现机电能量转换所必需的.
.
电机原理及拖1动1
主磁通Φ所经磁路:两个气隙、两个电枢齿、一个电枢轭、 两个主磁极铁心和一个 主磁极轭等五段。 由磁路中的欧姆定律：
wf If = ΣФRm
wf —— 一个主磁极上激磁绕组的匝数；
1
If —— 激磁绕组中的激磁电流； Rm —— 该段的磁组； Ф—— 磁通量
Φ
说明:当I较小时磁路的磁阻为气隙
2
磁阻且为常数,故If与Φ是线性的 If较大时铁心饱和,磁阻加大Φ增
3.气隙 在极掌和电枢之间有一空气隙.气隙是电机的重要 组成部分,它的大小和形状对电机 性能有很大的影响.
4.其他部分
(1)转轴和轴承:转子必须有转轴,以便电机 和生产机械 或原动机进行联接传递转矩和功率.中小型电机 一 般采用滚动轴承,大容量电机 ,采用支架式滑动轴承.
(2).通风装置:作用是冷却电机.
(2)电枢绕组:电枢绕组是电机产生感应电势和电磁转矩以 实现机电能量转换的重要部件.绕组是由绝 缘的圆形或矩形铜线绕成,嵌放于电枢铁心 的槽中.必须采用层间绝缘和绕组与铁心槽避 之间的槽绝缘.
.
电机原理及拖动6
(3)换向器:其作用是使电枢绕组的绕组元件中的电流 进行 方向的交换,起着电流换向作用.电枢绕组元件 的引线就焊在换向片上.
1.静止部分 (1)主磁极:由极身和极掌组成,固定在磁轭
(机座)上.在磁极上套入激磁绕
组(线圈).主磁极总是偶数,且N
磁轭
极和S极相间出现.极掌对激磁
极掌极身
线圈 绕组起支撑作用,且使磁通在气
隙中有较好的分布波形.
.
电机原理及拖动4
(2)换向极:它位于相邻两主磁极之间,构造与主磁极相似,其 作用是为了消除在运行过程中换向器产生的火花.
加变慢If与Φ为非线性关系. 电机的饱和程度对电机的性能有很
0
大的影响.
If
.
电机原理及拖1动2
二、主磁极磁势产生的气隙磁密在空间的分布
气隙磁密的概念：
是指穿过气隙进入电枢表面或由电枢表面出来的磁通。
因而气隙磁密实际上是指电枢表面的磁通密度。
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电机原理及拖动5
2.转动部分
(1)电枢铁心:电枢铁心由0.5毫米厚且冲有齿和槽的硅钢 片迭成.铁心钢片沿轴向迭装,以降低电枢铁 心在磁场中旋转时所产生的磁滞和涡流损 耗,从而提高电机的效率.电枢铁心一方面作 为电机磁路的一部分,另一方面便于将电枢 绕组安装在电枢铁心的槽内,起着固定电枢 绕组的作用.
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。
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电机原理及拖1动0
1.2 直流电机的空载磁场
发电机:由主磁极产生的气隙磁通与电枢绕组切割而产生电势. 电动机:电枢电流与气隙磁通相互作用而产生电磁转矩.
3、学习方法：要注意它既有基础理论的学习， 又有结合工程实际综合应用的性质。要逐渐地培 养学员的工程观点，掌握工程问题的处理方法。
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电机原理及拖动2
目录
❖ 第一章 直流电机原理
❖ 第二章 电力拖动系统的动力学基础
❖ 第三章 直流电动机的电力拖动
❖ 第四章 变压器
❖ 第五章 三相异步电动机原理
❖ 第六章 三相异步电动机的电力拖动
国家规 划教材
茂名学院自动化系
东北大学
彭鸿才 主编
叶伟
机. 工板
电机原理及拖动1
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。
❖ 第七章 同步电动机
❖ 第八章 控制电机
❖ 第九章 电力拖动系统中电动机的选择
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ห้องสมุดไป่ตู้
电机原理及拖动3
第一章 直流电机原理
1.1 直流电机的用途、结构及工作原理
一、直流电机的用途
1.直流电动机的用途:在工业生产中,利用电动机的 轴上转矩拖动生产机械,对产品进行加工.
2.直流发电机的用途:作为电源设备 二、直流电机的结构
(3)机座:一般把厚钢板弯成圆筒形,然后再焊成机座,也可采 用铸钢件.其作用一方面是作为各磁极间的磁路,故 又称为磁轭,另一方面机座作为电机的机械支架,主 磁极和换向极就固定在磁轭上.
(4)端盖:附有轴承的端盖安装在机座上以支持电枢,它可以 保持电枢表面和极掌表面相隔一个气隙,使电枢可 以自由旋转.
b
N
b2
b1
.
a
N
b2
b1
电机原理及拖动8
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.
综上所述:线圈中的交变电势已变成刷间直流电压.通过 换向器使电刷b1仅能接通S导体,而S导体的电势方向恒 为
故电刷b1的极性恒为正;同理电刷b2的极性恒为负.
e
0
t
.
电机原理及拖动9
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.
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电机原理及拖动7
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
分析电机磁场是分析电机运行状态的必要步骤.
空载磁场:电枢无电流时的磁场.它是电机中最基本的
磁场.
一、电机的磁化曲线
主磁通(通过气隙进入电枢)
激磁磁势所产生的磁通
漏磁通(不经过电枢)
漏磁通不能在电枢中产生电势也不产生电磁转矩,但它
存
在却增加了磁极和磁轭的饱和程度.
主磁通是实现机电能量转换所必需的.
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电机原理及拖1动1
主磁通Φ所经磁路:两个气隙、两个电枢齿、一个电枢轭、 两个主磁极铁心和一个 主磁极轭等五段。 由磁路中的欧姆定律：
wf If = ΣФRm
wf —— 一个主磁极上激磁绕组的匝数；
1
If —— 激磁绕组中的激磁电流； Rm —— 该段的磁组； Ф—— 磁通量
Φ
说明:当I较小时磁路的磁阻为气隙
2
磁阻且为常数,故If与Φ是线性的 If较大时铁心饱和,磁阻加大Φ增
3.气隙 在极掌和电枢之间有一空气隙.气隙是电机的重要 组成部分,它的大小和形状对电机 性能有很大的影响.
4.其他部分
(1)转轴和轴承:转子必须有转轴,以便电机 和生产机械 或原动机进行联接传递转矩和功率.中小型电机 一 般采用滚动轴承,大容量电机 ,采用支架式滑动轴承.
(2).通风装置:作用是冷却电机.
(2)电枢绕组:电枢绕组是电机产生感应电势和电磁转矩以 实现机电能量转换的重要部件.绕组是由绝 缘的圆形或矩形铜线绕成,嵌放于电枢铁心 的槽中.必须采用层间绝缘和绕组与铁心槽避 之间的槽绝缘.
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电机原理及拖动6
(3)换向器:其作用是使电枢绕组的绕组元件中的电流 进行 方向的交换,起着电流换向作用.电枢绕组元件 的引线就焊在换向片上.
1.静止部分 (1)主磁极:由极身和极掌组成,固定在磁轭
(机座)上.在磁极上套入激磁绕
组(线圈).主磁极总是偶数,且N
磁轭
极和S极相间出现.极掌对激磁
极掌极身
线圈 绕组起支撑作用,且使磁通在气
隙中有较好的分布波形.
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电机原理及拖动4
(2)换向极:它位于相邻两主磁极之间,构造与主磁极相似,其 作用是为了消除在运行过程中换向器产生的火花.
加变慢If与Φ为非线性关系. 电机的饱和程度对电机的性能有很
0
大的影响.
If
.
电机原理及拖1动2
二、主磁极磁势产生的气隙磁密在空间的分布
气隙磁密的概念：
是指穿过气隙进入电枢表面或由电枢表面出来的磁通。
因而气隙磁密实际上是指电枢表面的磁通密度。