电机及驱动技术概要
电机驱动总结
电机驱动总结引言电机驱动是电动机工作的关键，它将电源提供的电能转化为机械能，实现电动机的正常运转。
在工业、农业和家庭生活中，电机驱动广泛应用于各种设备和系统中。
本文将就电机驱动的分类、原理和应用进行总结。
一、电机驱动分类1. 直流驱动直流驱动主要由直流电源、电机和电子驱动器组成。
直流驱动具有启动快、转矩大、调速范围广等特点。
常见的直流驱动器有直流电机控制器和直流功率模块。
直流驱动广泛应用于机床、输送设备、电梯等需要快速启动和调速的场合。
2. 交流驱动交流驱动主要由交流电源、电机和变频器组成。
交流驱动具有结构简单、可靠性高的特点。
常见的交流驱动器有变频器和交流电机控制器。
交流驱动广泛应用于空调、水泵、风扇等对精确控制要求不高的场合。
3. 步进驱动步进驱动主要由脉冲信号发生器、驱动电路和步进电机组成。
步进驱动具有定位精度高、转矩大的特点。
常见的步进驱动器有步进电机控制器和步进电源。
步进驱动广泛应用于打印机、数控机床、纺织机械等需要高精度定位的场合。
二、电机驱动原理电机驱动原理涉及电机的工作原理和驱动方法。
电机工作原理根据不同类型电机的工作特点而异，常见的电机包括直流电机、交流感应电机和步进电机。
常见的驱动方法有直接驱动、间接驱动和传感器驱动。
1. 直流电机驱动原理直流电机根据电流和永磁场之间的相互作用，实现电能转换为机械能。
直流电机驱动原理可分为直流电枢电流控制和直流电枢电压控制两种方式。
直流电枢电流控制通过改变电枢电流来改变电机转矩和转速；直流电枢电压控制通过改变电枢电压来改变电机转矩和转速。
2. 交流感应电机驱动原理交流感应电机通过旋转磁场的作用，将电能转换为机械能。
交流感应电机驱动原理可分为电流频率控制和电压频率控制两种方式。
电流频率控制通过改变电流频率来改变电机转速；电压频率控制通过改变电压频率来改变电机转速。
3. 步进电机驱动原理步进电机根据输入的脉冲信号转动一定角度，实现机械运动。
步进电机驱动原理可分为全步进驱动和半步进驱动两种方式。
新能源汽车电动机驱动及控制技术分析
新能源汽车电动机驱动及控制技术分析新能源汽车的快速发展成为汽车行业的重要趋势，其中电动汽车作为最具发展潜力的领域之一备受关注。
作为电动汽车的核心部件，电动机及其驱动及控制技术的研究与应用至关重要。
本文将从技术角度对新能源汽车电动机驱动及控制技术进行分析，以便普通用户更好地了解其原理和特点。
1.电动机驱动技术电动机驱动是新能源汽车中的核心技术之一。
一方面，驱动技术的成熟度直接影响着电动汽车的性能和可靠性；另一方面，驱动技术的创新也带来了更高效、更环保的驱动方案。
目前，主要的电动机驱动技术有直流电机驱动、异步电机驱动和同步电机驱动。
1.1直流电机驱动技术直流电机驱动技术是电动汽车最早采用的驱动方案之一。
它具有结构简单、控制方便、启动转矩大的优点，适用于小型和中型电动车辆。
然而，直流电机驱动技术由于其故障率较高、效率较低以及难以满足高速运行的需求而逐渐被其他驱动技术所取代。
1.2异步电机驱动技术异步电机驱动技术是近年来较为流行的一种驱动方案。
它具有结构简单、成本低、维护方便等优势。
与直流电机相比，异步电机在能效和性能方面有了显著的提升。
然而，异步电机驱动技术仍然存在能效不高、启动转矩小等问题，特别是在高速运行和精密控制方面还有待进一步改进。
1.3同步电机驱动技术同步电机驱动技术是目前电动汽车中发展最迅猛的一种驱动方案。
同步电机具有高效、高扭矩、高精度控制的特点，适用于中型和大型电动车辆。
随着磁体材料和控制技术的不断进步，同步电机驱动技术在新能源汽车领域有着广阔的应用前景。
2.电动机控制技术电动机控制技术是电动汽车中另一个关键技术，它直接影响着电动机的性能和驱动效果。
目前，主要的电动机控制技术有开环控制和闭环控制。
2.1开环控制技术开环控制技术是一种基本的电动机控制技术，它通过设定电动机的输入电流或电压来控制转速和输出扭矩。
开环控制技术具有实现简单、调试容易等优点，适用于一些对控制精度要求不高的场景，如低速运行和恒速运行。
电机及驱动系统 ppt课件
4)电力电子器件。向全控型电力电子控制器件发展。
5)控制策略。由低效有级控制；过渡到低效无级控制；向着高效 无级控制及智能控制的高性能系统发展。而控制方法有最优控制、 滑模控制、鲁棒控制、模糊控制、自适应控制、神经网络控制等。
限制，通常在低于基速前采用降压恒转矩调速，高于基速后采用弱磁 恒功率调速来增大nmax，而弱磁调速与电机类型相关:永磁电机因弱磁 较难使转速因子x=2、而交流异步电机x=4、开关磁阻电机x=6。
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第一节 概 述
3）静差率。电动机从理想空载(T=0)加到额定负载(T=Te)时， 由理想空载转速n0降为额定转速ne的转速降Δ ne与n0之比，即表示为：
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8、可兼作发电机使用
由于HEV结构的不同，有的HEV既有电动机，又有发电机，如97年款的Prius。 由于采用了混联式结构，电动机和发电机二者兼有，并且通过行星齿轮机构耦合在 一起。
为减少汽车的自重和节省空间，绝大部分HEV的电动机均可兼作发电机使用， 以回收汽车制动和减速时的能量。
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3、转矩密度和功率密度大、质量轻、体积小
转矩密度、功率密度分别是指最大转矩体积比和最大功率体积比
采用铝合金外壳等降低电动机的质量；各种控制装置和冷却系统的材料等也应 尽可能选用轻质材料。
TOYOTA HEV的电动机功率密度的变化
电动机的转矩重量比的比较
可以看出，SUV的转矩重量比与Prius相比增加了9%。
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五、电动机类型的选择
项目 过载能力
效率 寿命 转速范围 功率范围 可靠性 转矩/电流比 结构坚固性 电动机外形尺寸 电动机质量 电动机成本 驱动控制成本 转矩/惯量比
电机与驱动技术 教案
电机与驱动技术教案一、教学目标1. 了解电机的基本概念、分类和特性2. 掌握直流电机、交流电机的工作原理及结构特点3. 熟悉电机的主要参数和性能指标4. 理解电机驱动系统的运行原理及应用范围5. 学会分析电机故障并进行维修与保养二、教学内容1. 电机的基本概念与分类1.1 电机的定义1.2 电机的分类1.3 电机的作用与地位2. 直流电机2.1 直流电机的基本原理2.2 直流电机的结构与特点2.3 直流电机的电磁转矩与电枢电流的关系2.4 直流电机的运行特性3. 交流电机3.1 交流电机的基本原理3.2 交流电机的结构与特点3.3 交流电机的运行特性3.4 交流电机的主要类型及应用4. 电机的主要参数与性能指标4.1 电机的主要参数4.2 电机的性能指标4.3 电机参数的选择与计算5. 电机驱动系统5.1 电机驱动系统的基本原理5.2 电机驱动系统的结构与特点5.3 电机驱动系统的应用范围5.4 电机驱动技术的发展趋势三、教学方法1. 讲授法：讲解电机的基本概念、原理、结构和性能，以及电机驱动系统的运行原理和应用。
2. 案例分析法：分析实际电机驱动系统的应用案例，加深学生对电机与驱动技术的理解。
3. 实验操作法：安排实验室实践环节，让学生动手操作电机，培养实际操作能力。
4. 讨论法：组织学生就电机与驱动技术的相关问题进行课堂讨论，提高学生的思考与分析能力。
四、教学资源1. 教材：电机与驱动技术相关教材2. 实验室设备：直流电机、交流电机等实验设备3. 多媒体教学设备：PPT、视频等教学资源4. 网络资源：电机与驱动技术的相关论文、案例、新闻等五、教学评价1. 平时成绩：课堂表现、作业完成情况、参与讨论的表现等2. 考试成绩：期末笔试成绩3. 实践操作成绩：实验室实践环节的操作表现4. 综合评价：结合平时成绩、考试成绩和实践操作成绩，对学生的学习情况进行全面评价。
六、教学安排1. 课时：共计32课时，每课时45分钟2. 授课方式：课堂讲授与实验操作相结合3. 教学进程：第1-8课时：电机的基本概念与分类、直流电机第9-16课时：交流电机、电机的主要参数与性能指标第17-24课时：电机驱动系统、案例分析第25-32课时：电机故障分析与维修、综合练习与实验七、教学重点与难点1. 教学重点：1.1 电机的基本概念、分类和特性1.2 直流电机和交流电机的工作原理及结构特点1.3 电机的主要参数和性能指标1.4 电机驱动系统的运行原理及应用范围2. 教学难点：2.1 电机内部的电磁场分析2.2 电机驱动技术的选择与应用2.3 电机故障诊断与维修方法八、教学进度计划1. 第1-4课时：电机的基本概念与分类、直流电机的基本原理与结构2. 第5-8课时：直流电机的电磁转矩与电枢电流的关系、直流电机的运行特性3. 第9-12课时：交流电机的基本原理与结构、交流电机的运行特性4. 第13-16课时：交流电机的主要类型及应用、电机的主要参数与性能指标5. 第17-20课时：电机驱动系统的基本原理与结构、电机驱动系统的应用范围6. 第21-24课时：案例分析、电机故障分析与维修7. 第25-28课时：综合练习与实验、电机驱动技术的实际应用8. 第29-32课时：期末复习、考试九、教学措施1. 结合实际案例，让学生更好地理解电机与驱动技术的应用2. 开展课堂讨论，激发学生的思考与分析能力3. 加强实验室实践环节，培养学生的动手操作能力4. 定期进行自学指导，提高学生的自主学习能力5. 组织期末考试，检验学生的学习效果十、教学反思1. 课后及时了解学生的学习反馈，调整教学内容和方法2. 关注学生的学习进度，针对性地进行辅导3. 加强与学生的沟通交流，提高课堂氛围4. 不断更新教学资源，保持教学内容的先进性5. 注重培养学生解决实际问题的能力，提高学生的综合素质十一、教学评价方式1. 平时成绩：通过课堂提问、作业和课堂讨论等方式评估学生的学习态度和理解能力，占总成绩的30%。
电机驱动相关知识点
电机驱动相关知识点
电机驱动是指通过控制电机的旋转来实现机械运动的技术。
以下是一些关于电机驱动的基本知识点：
1. 电机类型：常见的电机类型包括直流电机、交流异步电机、交流同步电机和步进电机等。
每种类型的电机都有其独特的特性和应用领域。
2. 驱动方式：电机可以通过不同的方式进行驱动，如直流电驱动、交流电驱动、脉宽调制（PWM）驱动等。
驱动方式的选择取决于电机类型和具体应用需求。
3. 控制方法：电机的控制方法包括开环控制和闭环控制。
开环控制是指根据预设的控制信号来控制电机的运行，而闭环控制则通过反馈机制对电机的运行进行实时调整，以实现更精确的控制。
4. 速度控制：电机的速度控制可以通过调整供电电压、频率或脉宽来实现。
常用的速度控制方法包括调压调速、变频调速和PWM 调速等。
5. 转矩控制：除了速度控制，电机还可以进行转矩控制，即控制电机输出的转矩大小。
转矩控制在一些应用中非常重要，如工业机器人、电动工具等。
6. 保护功能：为了保护电机和相关设备，电机驱动系统通常具备过流保护、过压保护、过热保护等功能，以防止电机在异常情况下受到损坏。
7. 驱动器：电机驱动器是实现电机驱动控制的关键设备，它将控制信号转换为适合电机运行的电信号，并提供必要的保护和调节功能。
电气工程中的电机控制与驱动技术
电气工程中的电机控制与驱动技术摘要：电机控制与驱动技术在电气工程领域扮演着至关重要的角色。
本文摘要将探讨电机控制的基本概念、电机控制基础、电机驱动技术以及与自动化系统的集成。
电机作为各种工业设备和自动化系统的核心组件，其精确控制对于提高效率、精度和可靠性至关重要。
通过深入了解电机控制与驱动技术，我们可以更好地理解其在电气工程中的应用，促进工业自动化和生产过程的改进。
关键词：电气工程；电机控制；驱动技术引言电机控制与驱动技术在电气工程领域占据着核心地位，它们为各种工业和自动化应用提供了动力和精确控制。
本文的引言将介绍电机控制与驱动技术的基本概念和重要性。
电机是现代社会不可或缺的设备，它们用于驱动制造过程、交通运输、能源转换和家庭设备等各个领域。
为了实现高效、可靠和精确的电机运行，控制和驱动技术变得至关重要。
通过本文的深入研究，读者将更好地理解不同类型电机的工作原理、控制方法、速度和位置控制技术，以及它们如何融入自动化系统中，从而为电气工程领域的专业人士和学生提供有价值的信息和见解。
一、电机控制与驱动技术概述电机控制与驱动技术是电气工程领域中的关键组成部分，它涉及到对电机的精确控制和高效驱动，广泛应用于工业、交通、家居等各个领域。
以下是电机控制与驱动技术的概述：（一）电机控制与驱动的定义和背电机控制是指通过调节电机的电流、电压或频率，以实现电机的速度、位置和转矩等参数的精确控制。
电机驱动是将电能转化为机械能，使电机能够驱动各种机械设备工作。
这两者共同构成了电机系统，是现代工程的重要组成部分。
（二）电机控制与驱动的重要性和应用领域电机控制与驱动技术在工业自动化、交通运输、家庭电器、医疗设备、航空航天等领域中具有广泛应用。
它能够提高生产效率、降低能源消耗、提高设备精度，并且改善了生活质量。
（三）电机控制与驱动技术的发展趋势：随着科技的不断进步，电机控制与驱动技术也在不断发展。
未来的趋势包括智能化控制：电机系统将更加智能化，能够自主感知和适应环境，提高响应速度和准确性。
驱动电机的技术参数
驱动电机的技术参数包括以下内容：
1. 电机类型：交流异步电机、永磁同步电机、直流电机等。
2. 额定功率：电机在额定条件下能够输出的功率。
3. 额定电压：电机在额定条件下的电压。
4. 额定电流：电机在额定条件下的电流。
5. 额定转速：电机在额定条件下的转速。
6. 最大转矩：电机能够输出的最大转矩。
7. 效率：电机在额定条件下的效率。
8. 功率因数：电机在额定条件下的功率因数。
9. 绝缘等级：电机的绝缘等级，表示电机能够承受的最高温度。
10. 防护等级：电机的防护等级，表示电机对外部环境的防护能力。
11. 噪声等级：电机的噪声等级，表示电机在运行时产生的噪声大小。
12. 重量：电机的重量。
这些技术参数是选择和使用驱动电机时需要考虑的重要因素，不同的应用场景需要不同的技术参数。
电机与电力电子掌握电动机的控制与驱动技术
电机与电力电子掌握电动机的控制与驱动技术电机是现代工业与生活中不可或缺的重要设备，而电力电子作为电机的控制与驱动核心技术，对电机的性能表现和应用提出了更高的要求。
本文将介绍电机的控制与驱动技术，并探讨它们在各个领域的应用。
1. 电机的基本原理电机是将电能转化为机械能的设备。
电机的基本原理是利用电流通过导线产生的磁场与永磁体或电磁体之间相互作用来产生力矩。
根据电机的不同工作原理，可以将其分为直流电机和交流电机。
2. 电机控制技术电机的控制技术是指通过改变电流或电压来控制电机的运行状态。
常见的电机控制技术包括调速、转向、定位等。
其中，电机的调速控制技术是电机控制中最常用的技术之一。
2.1 直流电机控制技术直流电机采用的控制技术主要包括电阻切换控制、PWM控制和矢量控制三种。
2.1.1 电阻切换控制电阻切换控制是通过改变电阻来改变电机的转速。
这种控制技术简单、成本低，但效果较差，不适用于对电机性能要求较高的应用场合。
2.1.2 PWM控制PWM控制是通过改变脉宽来改变电机的转速。
脉宽越大，电机的转速越快。
这种控制技术简单、效果较好，被广泛应用于各种直流电机控制系统中。
2.1.3 矢量控制矢量控制是将直流电机模型转换为交流电机模型进行控制，通过控制电流和电压的相位和幅值来实现电机的精确控制。
矢量控制技术具有高效性能和较高的响应速度，适用于对电机精确度要求较高的应用场合。
2.2 交流电机控制技术交流电机的控制技术主要包括感应电机矢量控制、同步电机矢量控制和直接转矩控制三种。
2.2.1 感应电机矢量控制感应电机矢量控制是通过控制电流和电压的相位和幅值来实现对感应电机的精确控制。
这种控制技术具有较高的效率和较好的响应性能，被广泛应用于传动系统、工业控制等领域。
2.2.2 同步电机矢量控制同步电机矢量控制是通过控制电流和电压的相位和幅值来实现对同步电机的精确控制。
同步电机矢量控制技术具有较高的效率和较好的动态性能，适用于对电机稳定性要求较高的应用场合。
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N：线圈匝数
e N d dt
第二章 直流电机的电力拖动
主要内容：直流电动机的结构，特性，启动，制动，调速 第一节 直流电机的结构与工作原理 2.1 结构 直流电动机工作具有可逆性，即可作为电动机使用，也可作 为发电机使用，两者结构上相同。
2.3 直流电动机的励磁方式
根据励磁方式的不同，直流电动机分为如下几种方式： a、他励直流电机 b、并励直流电机 c、串励直流电机 d、复励直流电机
2.4 直流电动机
φ N
a
d
φ
B
S
b i
ic
F
电动机模型
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注意 ：当电动机在电枢电流的作用下旋转时，其电枢线圈会 切割磁力线这一运动会在电枢中产生感生电动势，该电动势 产生的电流方向与外加电源的方向相反，对外加电流有抵消 作用，而且这一感生电动势与转速有关，与转速成正比。
同时参考网络学堂使用情况
答疑时间、地点
• 时间：每周日上午10：00--11：00 • 地点：实验楼203
网络学堂网址：
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第一章 预备知识
• 1.1 有关磁场的几个物理量 • 1.1.1 磁感应强度（磁通密度）B • 用来描述磁场强弱及方向的物理量，单位
为T（特斯拉）。
• 1.1.2 磁通量Φ • 简称磁通，指穿过某一截面S的磁感应强度B的通量。
常用穿过截面S的磁感线的数量表示。
B • dS S
• 对垂直于截面的均匀磁场有：
Φ=B*S 或B= Φ/S Φ的单位为Wb（韦伯）。1T=1Wb/m2
• 1.1.3 磁场强度H
是为建立电流与由其产生的磁场之间的数量关系而引入的 物理量，方向与B相同，大小： B=μ*H 或 H=B/ μ μ ：导磁率。反映导磁介质导磁性能的物理量。 μ大表示导 磁性能好。单位H/m 真空中的导磁率μ0=4π×10-7 H/m 其他材料导磁率为μ0的倍数： μ= μr μ0 μr= μ/ μ0 为相对导磁率。 非铁磁材料的相对导磁率μr= 1，为常数 铁磁材料的相对导磁率μr= 2,000—6,000，为非常数。 H的单位为A/m（安培/米）
• 1.2 常用基本定律
• 1.2.1 电磁感应定律 一、切割电动势
由导体或导线切割磁感应线而感应的电动势。B、l、v三者相 互垂直时有： e=Blv
e—感应电动势，方向可由右手定则确定 B—磁感应强度 l—导体的有效长度 v—导体相对于磁场的运动速度
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•1.2.2 电磁力定律
载流导体在磁场中会受到电磁力的作用，当磁感线和导体方 向互相垂直时，载流导体所受电磁力为：
f BlI
f—载流导体所受的电磁力 B—载流导体所在处的磁感应强度 l—载流导体在磁场中的有效长度 I—载流导体中流过的电流 电磁力的方向可由左手电动机定则确定
•二、变压器电动势
与线圈交链的磁通发生变化时，线圈中将感应出电动势，方向 可由楞次定律确定。
楞次定律：闭合导体回路中的感应电流，其流向总是企图使感 应电流自己激发的穿过回路面积的磁通量，能够抵消或补偿引 起感应电流的磁通量的增加或减少。
In (A)
4、额定转速
nN (r/min)
5、励磁方式和额定励磁电流 IfN (A)
PN U N I NN
ηN—直流电动机的额定效率；为直流电动机额定运行时 输出机械功率与电源输入电功率的比。
电动机轴上输出的额定转矩T2N
T2 N
(N
•
m)
PN N
PN
2nN
9.55 PN (W ) nN (r / min)
– 电机的选择 • 电机的发热与冷却。 • 电机的容量选择 • 电机种类、类型、电压、转速选择。
二、参考书
1、电机驱动技术 王淑芳编 科学出版社
2、电机与电力拖动 朱耀忠主编
北京航空航天大学出版社
3、电机及拖动
许晓峰主编
高等教育出版社
本课程的考核形式及记分
• 考查 • 随堂测验 • 总成绩=0.6*考查成绩+0.4*平时成绩 • 平时成绩=0.4*课堂作业+0.3*考勤+0.3*实验；
60
9550 PN (kW) nN (r / min)
型号 额定功率 额定电压 额定电流 额定转速 标准编号 产品编号
直流电动机
Z2-92
励磁方式
30kW
励磁电压
220V
工作方式
160.5A
绝缘等级
750r/min 效 率
重量
出厂日期
xxxx电机厂
并励 220V 连续 B级 85% 685kg X年x月
外力使转子转动，则会在电枢上感应出电压，这时的电机就 成为发电机。
3、换向器（整流子）的作用是将外加的直流电转换为电动 机电枢所需的交流电，或是将发电机电枢绕组中的交流电 变为直流电输出。
4、电刷：外部给电枢施加的直流电压或电枢产生的电压， 通过整流子与电刷的接触进行传输。
5、换向极：用来改善换向特性，减少换向火花。
电机驱动及控制
一、课程的目的
课程要求
• 1、握直流电机以及交流三相电机的工作原理、特性以及 电机的选择应考虑的因素。
• 2、了解电机调速的基本知识。
• 本课程的主要内容包括：
– 直流电机
• 直流电机的原理与结构。
• 直流电机的机械特性。
• 直流电机的换向。
• 他励直流电机的制动与调速。
– 交流异步电机 • 三相异步电动机的基本工作原理。 • 异步电机的机械特性。 • 异步电机的启动、制动与调速。
直流电机的结构简单的说可以有如下几个部分组成：
定子 转子
主磁极，励磁绕组 换向磁极及绕组 电刷装置 机座 端盖 电枢铁心
电枢绕组 换向器 转轴 轴承
其他还包括机壳、风扇等。
1、励磁绕组的作用是在主磁极上产生磁通（主磁通）。该 磁通是使电机工作的前提。
2、电枢绕组是转子的一部分，有了主磁通之后，若在电枢 上加入电压，形成电枢电流，这时电机转子就会在主磁通与 电枢磁场的作用下产生旋转运动。
• 思考题
1、直流电动机和直流发电机在结构上是否相 同？
2、在什么条件下直流电动机可以作为直流发 电机使用？
3、直流电动机电枢中的电流是直流的还是交 流的？为什么？
2.2 直流电动机的铭牌数据
国家标注规定直流电动机的额定数据有：
1、额定容量（功率） Pn (kW)
2、额定电压
Un (V)
3、额定电流