电动机运行特性.
无刷直流电动机的运行特性
无刷直流电动机的运行特性2009年10月14日无刷直流电动机的运行特性为简单起见，以表面式永磁体转子结构的两相导通三相星形六状态的无刷直流电动机为例进行分析，并进行如下假定：(1)气隙磁密在空间呈梯形波(或近似方波)分布。
（2）三相绕组对称，其对应的电路单元也完全一致。
（3）忽略电枢齿槽效应、电枢反应和换向过程等的影响。
对于表面式永磁体转子结构[见图6 2(a)或图6—8(a)]转子各方向磁路的磁阻基本上不随转子位置的变化而变化，所以定子相绕组的自感L和互感M均为常数。
这样，定字三相绕组的电压平衡方程为式中：p为微分算子，p—d／di ua ub uc 为定子相绕组电压；ia ib ic 为定子相绕组电流；ea eb ec 为定子相绕组感应电动势。
当三相绕组为Y连接且没有中线时，有根据式(6 5)，可以得到如图6—9所示的无刷直流电动机的等效电路。
无刷直流电动机气隙磁密的波形如图6 10(a)所示。
当转子旋转速度为恒值时．定子每相绕组感应电动势的波形应该与气隙磁密波形一致，为简化分析．可将它近似为梯形波，如图6 10(b)所示。
为了减小转矩脉动，感应电动势波形的平顶宽度应大于120。
电角度，通常就把各相绕组的感应电动势看成是平顶宽度为120。
电角度的梯形波，并且各相感应电动单根导体在气隙磁场中的感应电动势为式中：la为电枢导体的有效长度；μ为导体的线速度，。
一等茅一等手；D为电枢内径；p为电机极对数；τ为极距设电枢绕组每相串联匝数为Nφ，每相绕组的感应电动势为梯形波气隙磁密的每极磁通为式中：“ai为计算极弧系数。
计算极弧系数a．是为了便于磁路的计算而引入的系数．定义为计算极弧宽度与极距的比值(或气隙磁密平均值与最大值的比值)。
比较式(6—6)与式(6 8)，可得把式(6 9)代人式(6—7)，可得从直流端看，任何时刻两相导通三相星形六状态的无刷直流电动机的感应电动势E都是两相绕组感应电动势的串联．所以有式中：ce为电动势系数，2．电枢电流不考虑开关器件动作的过渡过程，并忽略电枢绕组的电感，无刷直流电动机的电压平衡方程式可以简化为式中：U为直流电源电压；△U，为开关器件的管压降；J。
3.2步进电动机的运行特性与使用(精)
3:单步运行特性
单步运行：加一个控制脉冲改变一次通电状态，这个工作状态 称为单步运行。
运行区域：包括静稳定区和动稳定区（见P102 图3.18） 单步运行特性：转子空间转角随时间做减幅振荡衰减运动（见 P103 图3.19）
4：连续脉冲运行特性
（1）极低频条件下运行 T>tb 控制脉冲周期T大于转子单步运行振荡衰减时间tb，当第二个 脉冲到来之前，第一个脉冲使得转子运行已经结束。电机处 于欠阻尼状态，产生振荡，不会失步和越步。见图3.20
（3）脉冲频率f>4f0条件下运行
转子的运行特点：在第一个脉冲作用下，转子产生的振荡还 没达到最大振幅，第二个脉冲已经到来，改变通电状态。见 图3.22。电机往往会超出稳定区而失步。
5：脉冲信号的频率对电机运行的影响
当脉冲信号频率很低时，控制脉冲以 矩形波输入，电流波形比较接近于理 想的矩形波； 随着脉冲信号频率增高，由于电动机 绕组中的电感有阻止电流变化的作用， 因此电流波形发生畸变，频率越高， 畸变越严重。如图所示， 如果脉冲频率过高，电流还来不及 上升到稳定值I 就开始下降，于是， 电流的幅值降低(由I下降到I’)，因而 产生的转矩减小，致使带负载的能力 下降。故频率过高会使步进电动机启 动不了或运行时失步而停下。因此， 对脉冲信号频率是有限制的。
2：使用步进电动机时应注意的几个问题 （1）驱动电源的优劣对步进电动机控制系统的运行影响极大， 使用时要特别注意，需根据运行要求，尽量采用先进的驱动电 源，以满足步进电动机的运行性能。 （2）若所带负载转动惯量较大，则应在低频下启动，然后再 上升到工作频率，停车时也应从工作频率下降到适当频率再停 车。 （3）在工作过程中，应尽量避免由于负载突变而引起误差。 （4）若在工作中发生失步现象，首先，应检查负载是否过大， 电源电压是否正常，再检查驱动电源输出波形是否正常，在处 理问题时不应随意变换组件。
电机的工作原理及特性
电机的工作原理及特性电机是将电能转化为机械能的装置，广泛应用于各个领域，如工业、交通、家用电器等。
本文将详细介绍电机的工作原理及其特性。
电机是基于电磁感应原理和洛伦兹力原理工作的。
电机内部包含一个旋转的部件，称为转子或转子。
转子通常由导体制成，并与电源电路相连。
此外，电机还包括一个外部的固定部件，称为定子或定子。
定子的主要工作是产生与转子上的电流相互作用的磁场。
当电流通过定子的线圈时，产生一个磁场，将转子吸引到一个特定的位置。
当转子到达此位置时，导线被切割磁场，导致导线上出现感应电动势。
这个感应电动势会导致电流在导线中流动，从而在导线和固定部件之间产生洛伦兹力，使转子继续旋转。
这样，电能就会被转化为机械能来驱动电机。
电机的特性：1.电机接受输入电能，并产生机械输出。
电机的效率是指输入电能与输出机械能之间的比率，表征了电机的能量转化效率。
电机的效率通常在80％至95％之间，取决于电机的设计和质量。
2.电机在不同负载下的转矩特性是电机的另一个重要特性。
转矩是电机提供的扭矩，用于克服负载的阻力，驱动机械运动。
转矩与电机的输出功率有关，通常以牛顿米（Nm）为单位。
3.电机的速度特性指的是电机的旋转速度。
转速取决于电源的电压和频率，以及电机的设计和负载。
电机的速度通常以转/分钟（RPM）为单位。
电机的速度特性也可以受到制动器和调速器的控制。
4.电机的起动特性是指电机启动时的表现。
电机启动时需要较高的起动电流，以克服静摩擦和惯性力。
在起动过程中，电机的扭矩和速度都会发生变化，需要考虑到这些特性以确保电机的正常运行。
5.电机的振动和噪音是电机的另一个特性，噪音和振动可能会对电机的性能和寿命产生不良影响。
电机制造商通常会采取措施来减少这些噪音和振动，如使用减振材料和设计平衡的旋转部件。
总之，电机是将电能转化为机械能的关键装置，通过磁场的相互作用和电流感应来完成。
电机的特性包括效率、转矩特性、速度特性、起动特性和振动噪音等。
感应电机参数测定和运行特性课件
随着转子电路的电阻减小，启动 电流逐渐增大，转速也逐渐增大 。
在启动过程中，感应电机的启动 转矩逐渐增大，直到达到最大值 。
电机负载特性
01
感应电机在不同负载下的转速、电流、功率等 的变化情况称为负载特性。
03
在负载转矩达到最大值时，感应电机的电流和功率 也达到最大值。
感。
极对数的测定
通过使用转速计等测量 仪器，测量电机的转速
，以确定极对数。
电机参数的实验设备
01 02 03
万用表：用于测量绕组电阻。 LCR测量仪：用于测量电感。 转速计：用于测量电机转速。
02
感应电机运行特性分析
电机运行特性概述
负载特性是指电机在不同负载下 的转速、电流、功率等的变化情 况。
在调速过程中，感应电机的电流可能 会增加，这取决于负载的情况。
03
感应电机优化设计
电机优化设计概述
优化设计的目的
提高电机的效率、功率因数、起动转 矩等性能指标，同时降低谐波损耗和 噪声。
优化设计的主要内容
确定电机的主要尺寸和参数，选择合 适的材料和制造工艺，进行电磁设计 和结构设计等。
电机结构优化设计
绕组电阻
绕组电阻是指电机绕组之间的电 阻值，它与电机的热性能和能耗 密切相关。
极对数
极对数是指电机转子与定子磁场 之间的夹角，它与电机的转速和 扭矩密切相关。
电机参数的测定方法
绕组电阻的测定
通过使用万用表等测量 仪器，测量电机绕组的 电阻值，以确定绕组电
阻。
电感的测定
通过使用LCR测量仪等 测量仪器，测量电机绕 组的电感值，以确定电
感应电机的运行特性包括启动特 性、负载特性和调速特性等。
电动机的性能分析与运行特性评估
电动机的性能分析与运行特性评估电动机是现代工业中最重要的动力装置之一，广泛应用于各个领域。
为了确保电动机的正常运行和高效工作，必须对其性能进行全面的分析和评估。
本文将从电动机的运行特性、性能指标以及评估方法等方面展开论述。
一、电动机的运行特性电动机的运行特性是指在不同运行状态下，电动机的输入功率、输出功率、效率以及转速等性能参数的变化规律。
了解电动机的运行特性对于设计和选择合适的电动机具有重要意义。
二、电动机的性能指标1. 功率电动机的功率是指电动机在单位时间内转换或输出的能量或功率。
根据功率的不同定义方法，电动机的功率分为输入功率和输出功率。
2. 效率电动机的效率是指电机输出的有效功率与其输入的总功率之比。
电动机的效率是衡量其能源利用率和能量转换效率的重要指标。
3. 转矩电动机的转矩是指电机在运行时产生的力矩，也是电动机输出力的量度。
转矩大小与电机所提供的机械功率有直接关系。
4. 转速电动机的转速是指电机转子旋转的圈数或每分钟旋转的圈数，通常用转/分来表示。
电动机的转速对于运动控制和运动平衡具有重要意义。
三、电动机性能分析与评估方法电动机性能的分析和评估是为了确定电动机的运行状态和性能表现，并对其进行合理应用和改进提供参考依据。
以下是常用的电动机性能分析与评估方法。
1. 负载试验法负载试验法是通过在电动机的轴上加装负载，通过测量电机的转速、电流、功率等参数，来评估电动机的性能。
该方法可以直观地反映电机的工作状态和性能指标。
2. 开路试验法开路试验法是在电机的转子上不加载，通过施加额定电压并测量额定电流和相应的功率来评估电动机的性能指标，如输入功率、输出功率和效率等。
3. 短路试验法短路试验法是在电动机的转子上短路电枢绕组，通过施加额定电压并测量相应的电流、功率和转矩等参数，来评估电机的性能指标。
4. 动态试验法动态试验法是通过对电机施加不同的载荷、工作制动等条件，测量电机在不同工作状态下的性能指标，来评估电动机的性能。
同步电机的三种运行状态及特点
同步电机的三种运行状态及特点
同步电机是一种电动机，具有与交流电源同步运行的特性。
同步电机的运行状态可以分为三种：同步运行状态、失步运行状态和过励磁运行状态。
同步运行状态是指电机的转速与交流电源的频率相等，这时电机的转速和电源频率之间的比值就是同步速度。
同步电机运行时转矩稳定，性能稳定可靠，但是启动时需要外部助力。
失步运行状态是指电机的转速低于同步速度，这时电机的转矩会减小，性能不稳定。
失步运行常常发生在电机负载过重或者启动阻力较大的情况下。
过励磁运行状态是指电机的励磁电流超过额定值，会导致电机过热甚至烧毁。
过励磁运行常常发生在电机负载突然减小或者电源电压波动较大的情况下。
综上所述，同步电机的三种运行状态各具特点，需要根据不同的使用情况进行选择和控制，以保证电机的正常工作和安全运行。
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上海交大电机学实验+同步发电机运行特性
电机学实验报告实验四同步发电机运行特性一、实验目的1．掌握用实验方法测取三相同步发电机对称运行特性的方法；2．掌握用实验数据获取同步发电机稳态参数的方法。
二、实验内容1．测取发电机的空载特性；2．测取发电机的短路特性；3．测取额定电流条件下发电机的零功率因数负载特性。
三、实验接线图测取三相同步发电机对称运行特性的实验线路图如图4-1所示。
其中发电机G的转子与直流电动机M的转子机械连接，转子励磁绕组接励磁电源，电枢绕组为Y形连接。
图4-1 三相同步发电机运行特性接线图实验过程中，测定三相同步发电机空载特性的时候，将开关S2打开，这样同步发电机处于空载状态。
测定三相同步发电机短路特性的时候，将开关S2的右侧的三个端口短接，这样同步发电机处于短路运行状态。
测定额定电流条件下三相同步发电机零功率因数负载特性的时候，将开关S2闭合，X L 为一个三相饱和电抗器，忽略电阻，则它的功率因数为零，这样来测定零功率因数负载特性。
四、实验设备1．G同步发电机P N=2kW、U N=400V、I N=3.6A、n N=1500r/min；2．M直流电动机P N=2.2kW、U N=220V、I N=12.4A、U fN=220V、n N=1500r/min；3．变阻器R1：0/204Ω、0/17A，励磁变阻器R f1：0/500Ω、1A；4．X L三相饱和电抗器；5．直流电流表30A(电枢)；6．直流电流表4A(励磁)；7．直流电压表400V；8．交流电压表500V；9．交流电流表10A；10．功率表500V 10A。
五、实验数据1．测定发电机的空载特性：0AB AB CA2．测定发电机的短路特性：表4-2 发电机的短路特性实验数据n=nk A B C3．测定发电机的零功率因数负载特性：表4-3 发电机的零功率因数负载特性实验数据n=nAB AB CA六、特性曲线、参数计算及问题分析1．根据实验数据作出同步发电机的空载运行特性曲线U0=f(I f)，如下图4-2所示：图4-2 发电机空载运行特性曲线2．根据实验数据作出同步发电机的短路运行特性曲线I k=f(I f)，如下图4-3所示：图4-3 发电机短路运行特性曲线3．根据实验数据作出同步发电机的零功率因数负载特性曲线U=f(I f)，如下图4-4所示图4-4 发电机零功率因数负载特性曲线4．利用空载特性和短路特性确定同步电机的直轴同步电抗X d（不饱和值）以及短路比：计算直轴同步电抗X d需要在取同一个I f值的情况下，计算空载电压U0和短路电流I k 的比值。
三相异步电动机运行特性
第13章 三相异步电动机运行特性
图13-1 异步电动机工作特性曲线
第13章 三相异步电动机运行特性
13.2 转矩特性
三相异步电动机的转矩特性是指在电源电压和频率为额定值，
并且电动机固有参数不变的情况下，电磁转矩与输出功率的关系
特性，即T=f(P2)的关系曲线。 电动机稳定运行时，电磁转矩应与负载制动转矩相平衡，即
即启动电流也将达到最大值，三相异步电动机的启动电流一般可
达额定电流的4～7倍。启动电流的大小是
Ist I2
U1 (r1 r2 )2 (x1 x2 )2
(14-1)
第13章 三相异步电动机运行特性
较大的启动电流是十分有害的，对频繁启动的电动机来说， 会引起电动机过热而温升较高，使电动机绝缘材料老化，使用寿 命减少。对供电变压器来说，当变压器容量有限，输电距离较长 时，大的启动电流将造成变压器输出电压下降，并且会影响到同 一供电线路上的其他设备的正常工作。例如，在电动机启动瞬间， 照明灯会变暗，数控机床会失控等。
(14-2)
第13章 三相异步电动机运行特性
异步电动机启动时，在满足启动转矩的条件下，应尽量减小 启动电流。由式(14-1)和式(14-2)看出，降低启动电流的方法有三 种: 一是降低电源电压；二是增加定子回路电阻或电抗值；三是 增加转子回路电阻或电抗值。加大启动转矩的方法是适当增加转 子电阻。
第13章 三相异步电动机运行特性
空载时，输出功率P2=0，转子电流I2接近于零，转子转速n接 近于同步转速。由负载转矩公式T2=P2/Ω可知，随着负载的增大， 即输出功率的增大，输出转矩也将增大，以达到电磁转矩与负载 转矩平衡。而转子电流增大才能保证电磁转矩增大，也就是说转 子电动势E2s必须增大，因此，转子转速随着负载的增大而下降。 为了保证电动机负载时有较高的效率，转子铜耗不能太大， 因此 负载时转差率限制在比较小的范围内。所以，随着负载的增大， 转速降并不大。三相异步电动机的转速特性是一条稍向下倾斜的 曲线，特性曲线较硬，如图13-1所示。
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1.1.3
三相交流异步电动机的主要系列
1．Y系列 Y系列是一般用途的小型笼型电动机系列，Y系列取代 了原先的JO2系列，原来的老系列JO系列和J02系列已被淘 汰。Y系列的额定电压为380V，额定频率为50Hz，功率范 围为（0.55～90）KW，同步转速为（750～3000）r/min， 外壳防护型式为IP44和IP23两种，B级绝缘。Y系列的技术 条件已符合国际电工委员会（IEC）的有关标准。 2．JDO2系列 该系列是小型三相多速异步电动机系列。它主要用于 各式机床以及起重传动设备等需要多种速度的传动装置。 3．JR系列 该系列是中型防护式三相绕线式转子异步电动机系列， 容量为（45～410）KW。 4．YR系列 是一种大型三相绕线转子异步电动机系列，容量为 （250～2500）KW，主要用于冶金工业和矿山中。
三相交流异步电动机的运行原理
1.1.2
三相异步电动机的铭牌数据
铭牌注明电动机型号及主要技术数据（额定值），这 些数据是正确选择、安装、使用和维修三相交流异步电动 机的重要依据。 1.三相交流异步电动机的额定值 （1）额定功率 在满载运行时三相交流异步电动机 轴上所输出的机械功率，以千瓦（KW）或瓦（W）为单位。 （2）额定电压 电动机额定运行时定子绕组上所加 的线电压。单位 V或KV。 （3）额定电流 三相交流异步电动机在额定电源电 压下，输出额定功率时，流入定子绕组的线电流，以安 （A）为单位。 （4）额定转速 三相交流异步电动机额定运行状态 时电动机每分钟的转速，单位为r/min或转/分。 （5）额定功率因数 电动机在额定状态运行时，定 子侧的功率因数。 （6）额定频率 三相交流异步电动机额定运行时所 接的交流电源每秒种内周期变化的次数。我国规定标准电 源频率为50Hz。
电气控制与PLC应用
1.电动机的运行特性
第1章 三相交流异步电动机的运行特性
三相交流异步电动机是目前生产、生活中应用最广 泛的一种电机。据统计，在供电系统的动力负载中，约有 85%的负载是由异步电动机驱动。 与其他电动机相比较, 三相交流异步电动机具有结构 简单、制造方便、坚固耐用、运行可靠、价格低廉、检修 维护方便等一系列优点；还具有较高的运行效率和令人满 意的工作特性，能满足各行各业大多数生产机械的传动要 求。 以交流电动机为原动机的电力拖动系统为交流电力拖 动系统。三相交流异步电动机由于结构简单，价格便宜， 且性能良好，运行可靠，故广泛应用在各种拖动系统中。
三相异步电动机的铭牌
2.电动机的型号和绝缘等级
异步电动机的型号是由汉语拼音的大写字母与阿拉 伯数字组成，其中汉语拼音字母是根据电机全名称选择有 代表意义的汉字，用该汉字的第一字母组成。
三相交流异步电动机的绝缘等级 三相交流异步电动机的绝缘等级是指三相交流异步电 动机所采用的绝缘材料的耐热能力，它表明三相交流异步 电动机允许的最高工作温度。 三相交流异步电动机的绝缘等级和最高允许温度见表 1-1。
1.2 三相交流异步电动机的运行原理
1.2.1 三相交流异步电动机的空载运行 三相交流异步电动机的三相定子绕组与三相对称电源 接通，轴上不带任何机械负载，转子空转时的运行状态， 称为空载运行。 三相交流异步电动机空载运行时，轴上没有任何机械 负载，电机所受阻转矩很小，其转子转速n接近同步转速 n1，即，转子与气隙磁场的相对运动转速Δ n就接近零， 即。这时三相交流异步电动机内只有定子绕组上的电流形 成气隙磁场，该电流称为空载励磁电流。 显然，对于结构固定的三相交流异步电动机，当电 源频率一定时，主磁通。若外加电压U1一定，主磁通大体 上也为一定值。由于三相交流异步电动机有气隙，空载电 流则较大，一般为额定电流的30%～50%，在小型三相交流 异步电动机中，甚至可以达到额定电流的60%。
1.1 三相交流异步电动机的基本特性
1.1.1 三相交流异步电动机的运行原理 如同所有的旋转电机，三相交流异步电动机在结构上 分成固定不动的定子和旋转的转子两大部件，两者之间还 存在气隙。三相交流异步电动机的定子上嵌有三相对称绕 组，而转子绕组则是一个自成回路的三相或多相绕组。 当绕组与三相对称电源接通后，三相对称电流所形成 的合成磁场将是一个单方向的旋转磁场。 由于转子导条与定子旋转磁场之间存在相对切割速度 时，转子导体就会切割磁力线而感应电动势。因为转子绕 组自成封闭回路，所以转子导条中会有电流出现，该载流 导体在定子磁场中将受到电磁力的作用,形成与定子磁场 旋转方向相同的电磁转矩，电磁转矩推动转子旋转，从而 将输入的电功率转变为机械能输出，这就是异步电动机的 基本工作原理。
4. 三相交流异步电动机的工作方式
三相交流异步电动机的工作方式也叫定额，是指三相 交流异步电动机承受负载情况的说明，即允许连续使用的 时间，分为连续、短时、周期断续工作方式三种。 连续工作方式是指电动机带额定负载运行时，运行时 间很长，电动机的温升可以达到的稳态温升的工作方式。 [电动机本身的温度与标准环境温度（40℃）的差值称为 温升] 短时工作方式是指电动机带额定负载运行时，运行时 间很短，使电动机的温升达不到稳态温升；停机时间很长， 使电动机的温升可以降到零的工作方式。 周期断续工作方式是指电动机带额定负载运行时，运 行时间很短，使电动机的温升达不到稳态温升；停止时间 也很短，使电动机的温升降不到零，工作周期小于10分钟 的工作方式。
5绕组的连 接方法有星形（Y） 和三角形（Δ ）两种。 定子绕组的连接 只能按规定方法连接， 不能任意改变接法， 否则会损坏三相电动 机。
6. 三相交流异步电动机的防护等级
三相交流异步电动机的防护等级表示三相交 流异步电动机外壳防止异物和水进入电机内部的 等级。 其中，IP是防护等级标志符号，其后面的两 位数字分别表示电机防固体和防水能力。数字越 大，防护能力越强，如IP44中第一位数字“4”表 示电机能防止直径或厚度大于1毫米的固体进入电 机内壳。第二位数字“4”表示能承受任何方向的 溅水。