电机与拖动教案第六章2
电机及拖动第四版第6章同步电机及同步电动机的电力拖动
教学目的与要求：
1 2 3 掌握同步发电机的基本工作原理和分类 了解同步电机的主要结构 掌握同步电机的额定值,了解励磁方式
第６章 同步电机及同步电动机的电力拖动
６.1.1 同步电机的基本工作原理与分类
Operating principle and classify of synchronous generator
第６章 同步电机及同步电动机的电力拖动
６.1同步电机的基本工作原理与结构 Basic operating principle and structure of synchronous generator
教学内容：
6.1.1 同步电机的基本工作原理和分类 6.1.2 同步电机的基本结构 6.1.3 同步电机的额定值及励磁方式
6.1 同步电机的基本工作原理与结构 6.2 同步发电机的空载运行 6.3 同步发电机的电枢反应与机电能量转换 6.4 同步发电机的负载运行 6.5 同步发电机的并联运行 6.6 同步电动机和同步调相机 6.7 同步电动机的电力拖动 思考题与习题
第６章 同步电机及同步电动机的电力拖动
基本要求： 1.掌握同步电机的基本工作原理，了解凸极机和隐极机的基本 结构特点并熟悉同步电机的额定值； 2.掌握对称负载运行时的电枢反应和机—电能量转换关系； 3.了解同步电机中各种电抗的物理意义及大小关系； 4.了解同步电机的电动势方程式、相量图和等效电路； 5. 掌握三相同步发电机的功率、转矩和运行特性； 6. 掌握三相同步发电机的并联运行的条件与方法，有功功角特 性及有功功率的调节，无功功率的调节及V形曲线； 7. 掌握三相同步电动机的功角特性、矩角特性与V形曲线； 8. 对同步调相机作一般了解； 9. 了解同步电动机的起动、调速。
6-B三相异步电动机运行 电机及其拖动基础课件
（3）阻抗折算 根据折算前后转子铜耗不变的条件，可 得
（6—55）
根据折算前后无功功率不变的条件，可得 2
m1 I 2 X 2 mI 2 X 2
电机与拖 动基础
（6—60）
综上所述，经 过频率折算和 绕组折算以后 异步电动机负 载运行的基本 方程式为
（6—61）
电机与拖 动基础
从上述异步电动机的五个方程中解出 Ù1/İ1 来，即
电机与拖 动基础
电机与拖 动基础
电机与拖 动基础
6.5.2
三相异步电动机的转矩
电机与拖 动基础
转矩方程式
（6—67） 即： （6—68）
电机与拖 动基础
还可以推导出电磁转矩
（6—69）
[例6—5]某三相绕线式异步电动机，额定数据 为：PN＝30kW，UN＝380V，fN＝50Hz nN＝578r/min ,Y接法。定、转子绕组数据为： W1＝80匝，kw1＝0.93；W2＝300匝，kw2＝ 0.95。已知该电机的电路参数为： R1＝0.123，X1＝0.127，R2＝0.0176， X2＝0.187，Rm ＝1. ， Xm＝9.8。试求： (1)转子漏阻抗的折算值R2′及X2′ ； (2)用简化等效电路计算额定电流IN； (3)额定运行时功率因数cos2及效率η 。
0 m 0 1
（6—36） 此电压方程对应的等效电路如图 6— 25（a）所示，此等效电路对应的相 量图如图6—25（b）所示。
I 0 Zm I 0 Z1
电机与拖 动基础
电机与拖 动基础
3．异步电动机转子绕组短路堵转时的电 磁关系 将转子绕组短接，用短路棒将电动机转 轴卡住，使电动机运行在短路堵转状 态。见图6－24（b）图。比较（a）及 （b）两图。
电机拖动与控制-教案
电机拖动与控制-教案章节一：电机的基本概念教学目标：1. 了解电机的基本概念和分类。
2. 掌握电机的运行原理和特性。
教学内容：1. 电机的定义和作用。
2. 电机的分类：直流电机、交流电机、同步电机、异步电机。
3. 电机的运行原理：电磁感应原理、电流产生磁场的原理。
4. 电机的特性：电磁特性、机械特性、运行特性。
教学方法：1. 讲授法：讲解电机的基本概念、分类和运行原理。
2. 案例分析法：分析不同类型电机的运行原理和特性。
教学评估：1. 课堂问答：检查学生对电机基本概念的理解。
2. 小组讨论：让学生分析不同类型电机的特性差异。
章节二：直流电机教学目标：1. 了解直流电机的基本结构和特点。
2. 掌握直流电机的运行原理和特性。
教学内容：1. 直流电机的基本结构：定子、转子、换向器、电刷。
3. 直流电机的运行原理：励磁原理、电流产生的磁场与转子之间的相互作用。
4. 直流电机的特性：电磁特性、机械特性、运行特性。
教学方法：1. 讲授法：讲解直流电机的基本结构、特点和运行原理。
2. 实验演示法：展示直流电机的运行原理和特性。
教学评估：1. 课堂问答：检查学生对直流电机基本结构和特点的理解。
2. 实验报告：评估学生对直流电机运行原理和特性的掌握。
章节三：交流电机教学目标：1. 了解交流电机的基本结构和特点。
2. 掌握交流电机的运行原理和特性。
教学内容：1. 交流电机的基本结构：定子、转子、感应器、电刷。
2. 交流电机的特点：运行稳定、高效节能、易于维护。
3. 交流电机的运行原理：电磁感应原理、电流产生的磁场与转子之间的相互作用。
4. 交流电机的特性：电磁特性、机械特性、运行特性。
教学方法：1. 讲授法：讲解交流电机的基本结构、特点和运行原理。
2. 实验演示法：展示交流电机的运行原理和特性。
教学评估：1. 课堂问答：检查学生对交流电机基本结构和特点的理解。
2. 实验报告：评估学生对交流电机运行原理和特性的掌握。
电机与拖动基础_第六章第2版_(许建国_著)习题答案
第六章6 . 1 题6 . 1图所示的某车床电力拖动系统中,已知切削力F=2 000 N ,工件直径d=150 mm ,电动机转速n=1 450 r /min,减速箱的三级转速比1j =2 ,2j =1.5 ,3j =2 ,各转轴的飞轮矩为2aGD =3. 5 N ·2m (指电动机轴), 2b GD = 2 N·2m ,2c GD =2 . 7 N·2m ,2d GD =9 N·2m ,各级传动效率1η=2η=3η=90% ,求:题6 . 1图( 1 )切削功率; ( 2 )电动机输出功率; ( 3 )系统总飞轮矩;( 4 )忽略电动机空载转矩时,电动机电磁转矩; ( 5 )车床开车但未切削时,若电动机加速度dtdn =800 r /min ·1-s ,忽略电动机空载转矩但不忽略传动机构的转矩损耗,求电动机电磁转矩。
解: ( 1 )切削转矩 150215.020002=⨯=⨯=d F T N ·m工件转速 min /7.24125.121450321r j j j n n f =⨯⨯==切削功率 KW n T T P ff 796.360107.2411416.321506023=⨯⨯⨯⨯=⨯=Ω=-π( 2 )电动机输出功率 KW PP 207.59.09.09.0796.33212=⨯⨯==ηηη( 3 )系统总飞轮矩 23222122221221222j j j GD j j GD j GD GD GD dc b a+++==55.425.1295.127.2225.3222222=⨯⨯+⨯++ 2.m N( 4 )电动机电磁转矩 m N n P P T M .29.3414501416.3210207.56060/2322=⨯⨯⨯⨯==Ω=π( 5 ) dt dn GD T a M 3752=+12121)(3751ηdt dn j GD b +21222121)(3751ηηdt dn j j GD c+32123222121)(3751ηηηdt dn j j j GD d =⨯375800(3.5+9.0222⨯+2229.05.127.2⨯⨯+32229.025.129⨯⨯⨯) =⨯3758004.769=10.17 2.m N6 . 2 龙门刨床的主传动机构如题6. 2图所示。
电机及电力拖动课程《教案》
电机及电力拖动课程《教案》第一章：电机的基本概念与分类1.1 电机的定义与作用解释电机的概念阐述电机在电力系统中的重要性1.2 电机的分类交流电机和直流电机的区别同步电机、异步电机、变压器等的主要特点1.3 电机的基本原理电磁感应原理电机的能量转换过程1.4 电机的主要性能参数功率、电压、电流、转速等参数的定义及计算效率、转矩、功率因数等性能指标的含义第二章：直流电机2.1 直流电机的基本结构与工作原理分析直流电机的主要组成部分解释直流电机的工作原理2.2 直流电机的类型及特点直流发电机、直流电动机的区别与联系串励直流电机、并励直流电机、复励直流电机的特点2.3 直流电机的换向与实现方法换向的概念及换向过程换向装置的类型及作用2.4 直流电机的调速方法串电阻调速、电枢电流调速、脉冲宽度调速等方法的原理及特点第三章：交流电机3.1 交流电机的基本结构与工作原理分析交流电机的主要组成部分解释交流电机的工作原理3.2 交流电机的类型及特点异步电机、同步电机、变压器等的主要特点及应用领域3.3 交流电机的运行特性启动、制动、调速等运行特性的定义及分类交流电机在不同运行状态下的性能表现3.4 交流电机的控制方法磁场控制、电压控制、频率控制等方法的原理及应用第四章：电力拖动系统4.1 电力拖动系统的组成及分类电动机、传动装置、控制器等组成部分的作用电动机拖动系统、液压拖动系统、气压拖动系统的特点4.2 电动机的基本控制电路启动、制动、调速等基本控制电路的原理及应用4.3 电力拖动系统的设计与选择电动机选型、传动装置选型、控制器选型的依据及方法4.4 电力拖动系统的运行与维护系统运行中的监测与故障诊断系统维护与保养的重要性及方法第五章：电机及电力拖动的保护与节能5.1 电机保护的原理与措施过载保护、短路保护、过电压保护等保护方式的原理及应用5.2 电机故障诊断与维修故障诊断的方法及步骤维修技术及注意事项5.3 电力拖动系统的节能措施优化控制策略、改进传动装置、提高电动机效率等节能方法5.4 电机及电力拖动技术的最新发展趋势高效节能电机、智能电机、电动汽车等领域的研发动态第六章：电机及电力拖动的应用案例分析6.1 电机在工业生产中的应用案例电机在机械制造、冶金、化工等行业中的应用实例6.2 电机在交通运输领域的应用案例电机在汽车、电车、船舶等交通工具中的应用实例6.3 电机在生活中的应用案例电机在家用电器、医疗器械等日常用品中的应用实例6.4 电机在新能源领域的应用案例电机在风力发电、太阳能发电、电动汽车等新能源领域的应用实例第七章：电机及电力拖动的试验与检测7.1 电机试验的目的与方法阐述电机试验的重要性介绍电机试验的常用方法及设备7.2 电机性能检测功率、效率、转速等性能指标的检测方法及设备7.3 电机故障检测与诊断介绍电机故障检测与诊断的方法及设备7.4 电力拖动系统的试验与检测电力拖动系统的性能试验、适应性试验等方法及设备第八章：电机及电力拖动的仿真与优化8.1 电机及电力拖动仿真的意义与方法解释电机及电力拖动仿真的作用介绍电机及电力拖动仿真的常用方法及软件8.2 电机参数的优化与设计优化电机参数的方法及目的8.3 电力拖动系统的优化与控制优化电力拖动系统控制策略的方法及目的8.4 电机及电力拖动系统的计算机辅助设计介绍计算机辅助设计在电机及电力拖动领域的应用第九章：电机及电力拖动的实训操作9.1 电机的基本操作与维护电机的安装、调试、运行、停机等基本操作电机维护与保养的方法及注意事项9.2 电力拖动系统的实训操作电力拖动系统的接线、调试、运行等实训操作9.3 电机及电力拖动的故障排除与维修分析电机及电力拖动系统的常见故障介绍故障排除与维修的方法及技巧9.4 电机及电力拖动的实训项目案例分析电机及电力拖动实训项目案例，提高实际操作能力第十章：电机及电力拖动的评价与展望10.1 电机及电力拖动的评价指标阐述评价电机及电力拖动性能的指标及方法10.2 电机及电力拖动技术的展望分析电机及电力拖动技术的发展趋势10.3 电机及电力拖动技术的市场前景分析电机及电力拖动技术在各个领域的市场需求10.4 电机及电力拖动教育的改革与发展探讨电机及电力拖动教育在人才培养、课程设置等方面的改革与发展方向重点和难点解析一、电机的基本概念与分类：理解电机的工作原理和电机分类是学习电机及电力拖动的基础。
电机及电力拖动课程《教案》
电机及电力拖动课程《教案》第一章：电机的基本概念1.1 电机的定义与分类1.2 电机的工作原理1.3 电机的性能参数1.4 电机的优缺点分析第二章：直流电机2.1 直流电机的基本结构2.2 直流电机的工作原理2.3 直流电机的特性2.4 直流电机的应用实例第三章：交流电机3.1 交流电机的基本结构3.2 交流电机的工作原理3.3 交流电机的特性3.4 交流电机的应用实例第四章：电力拖动系统4.1 电力拖动的基本原理4.2 电力拖动系统的分类4.3 电力拖动系统的性能分析4.4 电力拖动系统的应用实例第五章：电机与电力拖动的控制技术5.1 电机控制技术的基本概念5.2 电机控制技术的分类5.3 电机控制技术的应用实例5.4 电机控制技术的发展趋势第六章：电机的设计与制造6.1 电机设计的基本原则6.2 电机参数的计算与选择6.3 电机制造工艺及流程6.4 电机性能的测试与检测第七章：电机故障诊断与维修7.1 电机故障的类型及原因7.2 电机故障诊断的方法7.3 电机维修的基本工艺7.4 电机故障案例分析与维修实例第八章：电力电子技术在电机控制中的应用8.1 电力电子器件及其特性8.2 电力电子变换器及其控制8.3 电力电子技术在电机调速中的应用8.4 电力电子技术在电机节能中的应用第九章：电机及电力拖动的保护与节能9.1 电机保护的原理与方法9.2 电机保护装置及其应用9.3 电力拖动的节能技术9.4 电机节能案例分析与应用第十章：电机及电力拖动在现代工业中的应用10.1 电机及电力拖动在制造业中的应用10.2 电机及电力拖动在交通运输中的应用10.3 电机及电力拖动在电力系统中的应用10.4 电机及电力拖动在新能源领域的应用重点解析本教案涵盖了电机及电力拖动课程的十个章节，全面介绍了电机的基本概念、结构、工作原理、性能参数、优缺点、控制技术、设计制造、故障诊断与维修、保护与节能以及在现代工业中的应用等方面的知识。
电机与拖动第6章
（2）绘制槽电动势星形图
C
32 31 14
13
30 12
X 2911
33
15 34 16
Y
35
17
18 36
28 10
27 9
8 26
B
7 25 6
24
20° 1 19
2 20
3
A
21
4
5 22
23
Z
36
交流电机电枢绕组
（2）绘制槽电动势星形图 在双层绕组中，上层线圈边的电动势星形图与下
层边的电动势星形图是相似的，其差别在于下层边的 电动势相量相对于其对应的上层边的电动势相量位移 了 y11 电角度。
将各线圈上层边的电动势相量减去其对应的下层 边的电动势相量就构成了所有线圈的电动势星形图。 在该电动势星形图中，相邻两线圈的电动势相量的相 角差仍然是 1 。
37
交流电机电枢绕组
（2）绘制槽电动势星形图
假定所有线圈以上层边来编号，并与槽号一致， 则槽电动势星形图与线圈电动势星形图一致，
所不同的是单位相量所代表的电
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
Y
B
41
交流电机电枢绕组
（5）绘制绕组展开图 将A相绕组右移240°电角度（即12槽），可得到
C相绕组。
C
动势的值变了，但对于画展开图 无影响。 （3）分相
按60°相带法分相。
32 31 14
13
30 12
X 2911
28 10
27 9
电机与拖动大学课程 第六章 同步电机
Fa
a
Ea
F E
Ff
1
F
E
Fa
感应电动势的正方向与产生它的磁通 的正方向不符合右手螺旋关系。与电 流方向相反，为反电势。
E0 j4.44 f1N1kw10 Ea j4.44 f1N1kw1a
对吗？
E j4.44 f1N1kw1
E j4.44 f1N1kw1
为便于分析，假设磁路不饱和，不考虑铁耗，转子为隐极，则电
Ea与
a
符合左手螺旋关系，Ea超前
90
a
度电角度，即超前 I 90度电角度。
Fa
a
Ea
I
Ea jIa X a
Xa为电枢反应电抗，相当于感应电机的励磁电抗，当磁路不饱和
气隙磁动势是由电枢磁动势与励磁磁动势的合成，当电机为隐极， 气隙均匀，若不计饱和，可根据气隙磁动势求出气隙磁场的分布。F HB0H0F
当电机为凸极，气隙不均匀，无法用解析表达式来求解。双反应理 论应运而生。
利用合成磁动势的方法走不通，在不计磁路饱和的情况下，先把 交直轴电枢磁动势及励磁磁动势各自形成的磁场分布求出来，然后 把我们所关心的基波磁场的效果进行叠加。这种分别计算交轴和直 轴电枢反应的方法，就是双反应理论。
(5)额定转速nN 是指同步电机的同步转速，单位r/min (6)额定效率ηN 额定运行时的效率 (7)额定功率因数cosφN 额定运行时的同步电机的功率因数
对于三相同步发电机：
PN SN cosN 3UN IN cosN
对于三相同步发电机：
PN 3UN INN cosN
§6-2 同步电机的电枢反应
这种负载时电枢电动势对主极基波磁场的影响称为电枢反应。
电枢反应与电流的大小、主磁路的饱和程度有关，与电枢磁动势与 励磁磁动势在空间中的相对位置有关，还与转子结构有关。