电机原理及拖动ppt课件
合集下载
《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。
电机及拖动PPT课件
A、增大励磁电流
B、减小励磁电流
C、保持励磁电流不变 D、使励磁电流为零
答案： C
2.2.2 反接制动
*电压反接制动 电压反接制动时接线如图所示。
开关S投向“电动”侧时，电枢接正极
电压，电机处于电动状态。进行制动时，开
关投向“制动”侧，电枢回路串入制动电R阻B 后，接上极性相反的电源电压，电枢回路内
定义：当 U 、U N I f时，I fN n f(I a )
由方程式可得
n
UN CeΦ
Ra CeΦ
Ia
Tn
Tem
n
T2
T0
0
Ia
)。 A、n=(U-IaRa)/Ceφ B、n=(U+IaRa)/Ceφ C、n=Ceφ/(U-IaRa) D、n=Ceφ/(U+IaRa) 答案： A
第二章直流电动机的电力拖动
电机及拖动
绪论 第一章 直流电机 第二章 直流电动机的电力拖动 第三章 三相异步电动机 第四章 三相异步电动机的电力拖动
为什么要学电机？
请同学们就电机的相关应用举例。
绪论
电机是利用电磁感应原理工作的机械。 电机常用的分类是按功能分，有发电机、电动机、变压器和 控制电机四大类；
归纳如下：
电机
变压器 直流电机
把电刷A、B接到直流电源 力形成逆时针方向的电磁转矩。
上，电刷A接正极，电刷B接负 当电磁转矩大于阻转矩时，电机
极。此时电枢线圈中将电流流过。转子逆时针方向旋转。
当电枢旋转到右图所示位置时
原N极性下导体ab转到S极下， 受力方向从左向右，原S 极下 导体cd转到N极下，受力方向 从右向左。该电磁力形成逆时 针方向的电磁转矩。线圈在该 电磁力形成的电磁转矩作用下 继续逆时针方向旋转。
电机及拖动课件PPT
已知总槽数Z、极对数p和相数m为，则
电机绕组： 产生感应电势、产生磁势
电角度表示，定义为360°空间电角度。
每一相绕组都有首端，又有末端，以A相为例，则三相绕组A-X、B-Y、C-Z、在空间上分布为A-Z-B-X-C-Y共有六部分，即总的绕组应
分为六部分，分属AZBXCY，每一部分在每极下占有的电角度称为相带，一般用600相带
定义（ n0- n ）为转差，把转差与同步转速n0 之比的百分值 叫做转差率S。即：
S= （ n0 -n ）/ n0 *100%
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。
• 每个极面下每相占有的槽数。已知总槽数Z、 极对数p和相数m为，则
q Z 2 pm
q>1——分布绕组 整数槽绕组——q为整数 分数槽绕组——q为分数
槽距角
• 相邻两槽之间的电角度
已知总槽数Z、极对数p：α=（P×360）/Z
N
S
N
S
α
A Z B X C Y A ZB X C Y
槽电动势星形图
E E 0
所以该电机被称为异步机q1，也叫感y应1 电机。
E y1
E y1(q
1)
Eq1 qEy1kq1
一个线圈组电动势的有效值为 9异步电动机的参数测定
绘出短路特性曲线IK =f(UK)和PK = f(UK)。
电机拖动-09-1PPT课件
电机短路或断路
04
检查电机接线是否正确，排除短路或断路故障， 保证电机正常运行。
电机拖动系统的维修与更换
维修
对于出现故障的电机，应根据故障类 型和程度进行相应的维修，如更换轴 承、修理绕组等。
更换
对于无法维修或维修成本过高的电机， 应及时更换。在更换时，应选择与原 电机型号、规格相符合的电机，以确 保系统的正常运行。
组成
电机拖动系统通常由电机、传动 装置、生产机械或设备以及控制 系统等部分组成。
电机拖动系统的分类
按电机类型分类
直流电机拖动系统和交流电机拖动系统是两种主要的分类方式。直流电机拖动系统包括直流电动机和直流发电机， 交流电机拖动系统包括交流电动机和交流发电机。
按控制方式分类
电机拖动系统可以分为开环控制和闭环控制两大类。开环控制是指系统中没有反馈环节，控制信号从控制系统发 出后，不返回控制系统进行比较和修正；闭环控制则是指系统中存在反馈环节，控制信号在系统中循环，通过反 馈环节与设定值进行比较和修正，以达到更好的控制效果。
确保电机接线盒内的接线端子无 松动、无氧化，保证电机安全运
行。
电机拖动系统的常见故障与排除方法
电机无法启动
01
电机过热
02
检查电源是否正常，电机接线是否牢固，排除 故障后重新启动电机。
检查电机散热片是否清洁，润滑油是否充足， 如有问题及时处理。
电机运行异常
03
检查电机是否有异常声音或振动，如有异常及 时停机检查。
电机正常工作时的
电压和电流值。
02
功率与效率
电机的输出功率和 能量转换效率。
04
工作温度与环境
电机正常工作允许
03
的温度范围和适应
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：
《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
电机原理与拖动课件
二、电磁理论的基本定律
1.全电流定律 在电机中通常都是由线圈通电来建立磁场，电流大小和方向决定 着它所产生磁场的强弱和方向。 （1）右手螺旋定则 电流与它所产生的磁场，两者的方向关系用右手螺旋定则来判 定。判定通电直导线所产生磁场的方向时，用大拇指代表电流方 向，其他四指所指的环绕方向则为磁力线方向（见图（a））。 判定通电线圈所产生磁场的方向时，用四指环绕方向代表线圈中 电流方向，则大拇指所指方向即线圈内部的磁场方向（见图 （b）），图（c）是图（b）的一种示意图。
在上式中，若 0 t 则
ev N dx N v x dt x
eb 称为变压器电势。
ev 称为速度电势，在电机理论中，也
称为旋转电势。 3.电磁力定律 通电导体在磁场中将受到力的作用， 这种力称作电磁力。 当电流方向与磁场方向互相垂直时， 如图1-7（a）所示，电磁力的大小 为 f Bxli 式中， i —导体中电流。 电磁力的方向用左手定则来判定： 手心迎着磁场方向，四指代表电流 方向，则大拇指所指方向为电磁力 方向，如图1-7（b）所示。同样， 要求 Bx 、 i 和 f 三者空间方向应相 互垂直。
电机原理
内容介绍
绪论 电磁理论基础知识 变压器
交流电机基础及三相异步电动机
三相异步电动机的电力拖动
内容介绍
同步电机 直流电机 直流电动机的电力拖动
特种电机
电力拖动系统中电动机的选择
绪论
一、电机发展简况
1.初期发展时期： 电磁感应定律的发现：1821年电动机作用原理，1831年电磁感应 定律 直流电动机的发展：电磁铁－>永久磁铁，发电机－>化学电池 单相交流电的应用：交流电用于照明，闭合磁路的变压器制成 三相交流电的应用：二相交流电动机，三相交流电动机，三相变 压器 2.近代发展时期： 1920年用于家用电器的单相交流电机诞生，各种主要电机有成型 设计，开始了电动机的近代发展时期。
概述电机及其拖动PPT课件
（1—3）
磁场强度单位为安/米（A/m）。
第14页/共26页
(4)磁动势F
F I W （1—4）
磁动势的方向由产生它的线圈电流按右手螺旋定则确定。磁动势的单位是安匝或 安。
(5)磁阻Rm 磁阻与磁路的平均长l，磁路截面S及磁路的磁导率μ有关，即
（1—5）
R
l
S
第15页/共26页
2.磁性材料 可分为磁性材料与非磁性材料两大类。
描述磁场强弱及方向的物理量是 磁感应强度B。
第13页/共26页
（2）磁通
用Φ表示 Φ=BS 及 B=Φ/S （1—1）
当截面S与不垂直，S的法线与B的夹角
为α，则 BS cos
（1—2）
磁通的单位为韦伯（Wb） 1T=1Wb/m2
（3）磁场强度H
导介率质μ中之某比点。H的磁感B应强/ 度B与介质磁
律
m
F
i f
（1—11）
式中：Rm为l段的磁阻，单位为1/H；
Rm l / S, m 1/ Rm
为l段的磁导，单位为H。
第21页/共26页
m
6．电磁感应定律 当感应电动势的正方向与产生它的磁通正方向符合右手螺旋定则时，见图1-6（a）及
图1-7。感应电动势e可用下式表示： （1—12）
e W d dt
或
式中，将1穿入闭合面的2 磁
3
通取正号，穿出闭合面的
磁通取负号。
1 2 3 0
（1—8）
称为磁路基尔霍夫第一定
律 。 0
第20页/共26页
(2)磁路基尔霍夫第二定律
（1—9）
称为磁路基尔霍夫第二定律。
F
Hl
5．磁路的欧姆定律
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(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. (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. (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
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 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 绕组起支撑作用,且使磁通在气 极身 线圈 极掌 隙中有较好的分布波形. 电机原理及拖动
n
a
n
b
b2
b N
b1
b2
N
a
b1
电机原理及拖动
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
电机原理及拖动
1.2 直流Leabharlann 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. 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. 电机原理及拖动
2 If
0
电机原理及拖动
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。 气隙磁密=主磁极作用产生部分+电枢磁势作用部分 主磁极磁势单独作用（电枢电流为零时）： 气隙在极掌下大致 是均匀的。但在极 δ 尖以外时，主磁通所 经气隙加大，磁密减 小，并在两主磁极中 Bδ 间的几何中线上下降 为零。 τ 电机原理及拖动
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. (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
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； If —— 激磁绕组中的激磁电流； Rm —— 该段的磁组； Ф—— 磁通量 1 说明:当I较小时磁路的磁阻为气隙 Φ 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 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 大的影响.
电机原理及拖 动
电机原理及拖动
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。 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。
电机原理及拖动
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 S
电机原理及拖动
目
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
录
第七章
第八章 第九章
直流电机原理 电力拖动系统的动力学基础 直流电动机的电力拖动 变压器 三相异步电动机原理 三相异步电动机的电力拖动 同步电动机 控制电机 电力拖动系统中电动机的选择
电机原理及拖动
(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. 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.
0
t
电机原理及拖动
2.直流电动机的基本工作原理
n
S a
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。