电机及拖动基础第一章电机原理及电力拖动
前言
四．学习方法
明确物理概念，注重工作原理和运行特性，通过习题和实验 消化所学内容。
第一章 直流电机原理
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节 直流电机用途、结构及原理 直流电机的空载磁势 直流电机的电枢绕组 直流电机的电枢反应 直流电机的电枢电势与电磁转矩 直流发电机 直流电动机 直流电机换向简介
第二节 直流电机的空载磁势
空载磁场：指电机无负载时，由主极励磁绕组通入直流所产生磁场。 一.直流电机磁路、磁通和磁化曲线
一个主极所产生的磁势为：
F N f I f ( N f 匝数，I f 励磁电流）
主磁通： (占80%以上)
由F所产生的磁通
漏磁通： (大约20%)
直流电机空载时的磁势：
e方向：由右手螺旋定则确定
i
R
u
5) 电磁力定律：
eL
L
f BLi
f 的方向由左手定则确定
上述基本定律要求熟练掌握，准备使用。
前言
三．电机分类 变压器 旋转电机 交流电机 控制电机
直流电机
同步电机
电机
异步电机
变压器：把一种电压等级的电能变为另一种电压等 级的电能。 发电机：把机械能转换为电能。 电动机：把电能转换为机械能。
绕组连接顺序表：
规定：元件号、元件上层边所在槽号以及该元件首端所接换向片 均相同。 1、2、3……16 —— 表示元件上层所在槽号 1’、2 ’ 、3 ’ ……16 ’ —— 表示元件下层所在槽号
第三节 直流电机的电枢绕组
绕组元件的连接顺序：
第三节 直流电机的电枢绕组
绕组展开图：
第三节 直流电机的电枢绕组
第一节 直流电机用途、结构及原 理
（二）转子结构 转子也称为电枢。 电枢的作用：产生感应电势和电磁转矩是能量转换的枢纽。 （1）转子铁芯： 用0.35~0.5mm相互绝缘的硅钢片制成。 电枢绕组 电枢齿 电枢槽 电枢磁轭
第一节 直流电机用途、结构及原 理
（2）电枢绕组：通过电流感应电势，能量转换的重要部件，是直流电 机的主电路。用高强度绝缘漆包线绕制。 （3）换向器：由相互绝缘的换向片组成。
曲线1：气隙磁化曲线因气隙不存在 饱和，故为直线（曲线2的切 线）。 曲线2：刚开始铁芯未饱和，呈直线 关系，随后因铁芯趋于饱和， 呈曲线关系。
饱和系数：K m
ac 表征电机饱和程度。 ab 一般K m取1.11 ~ 1.35
第二节 直流电机的空载磁势
二.气隙磁密沿电枢表面分布波形
设电枢表面是光滑的（略去齿槽影响）； 同时认为全部磁势降在气隙中（即各处 磁势相等）； 气隙磁势磁密的分布波形由下式确定： B N f I f H （1-6）
式中：B v 每极平均磁密 极距（相邻主极间的距离）
第三节 直流电机的电枢绕组
绕组是连接到换向片上的线圈总称。 绕组分类： 单迭绕组： 后匝端 有效边
前匝端
单匝单迭元件
多匝单迭元件
第三节 直流电机的电枢绕组
单波绕组：
还有复迭、复波绕组，主要对于单迭绕组。
第三节 直流电机的电枢绕组
第一节 直流电机用途、结构及原 理
二．直流电动机的工作原理
直流电动机与直流发电机的结构一样，但是直流电动机是将直流 电能转换为机械能的装置，故要加直流电源。 载流导体在磁场中产生电磁力： f BLi 电磁力的方向由左手定则确定：
第一节 直流电机用途、结构及原 理
① 当电枢线圈位于图ａ时，其等效为下图
换向器的作用：
在直流发电机中，将绕组中交流转为电刷间的直流 在直流电动机中，将电刷间直流转为绕组中的交流
第一节 直流电机用途、结构及原 理
四.直流电机的额定值
额定值：指电机在额定运行状态下各物理的数值
主要有： 1 ）额定容量Pe ( w, kw) 输出功率 发电机：PN U N I N ,出线端输出功率 电动机：PN U N I N N 轴上输出功率 2）额定电压：U N (V ) 3）额定电流：I N ( A) 4）额定转速：nN ( r / min) 5）额定转矩：M N ( N , kg ) m m 6）额定效率： N 直流电机的主要系列：见教材P7页。
电刷具体放置方法： 应放在元件轴线与主极轴线重合的元件所接两换向片之间， 且电刷中心线与两换向片中心线重合（即被电刷短路的元件其瞬时 电势为0）。 电枢绕组的电路图：
第四节 直流电机的电枢反应
电枢反应： 电枢磁场对主磁极建立的气隙磁场的影响。 电枢反应 电刷不在几 有交轴电枢反应， 可分为: 何中性线时 还有直轴电枢反应 一.电刷在几何中性线时的电枢磁势和电枢磁场 电刷在几何中性线时—只有交轴电枢反应
图中： 导体中电流流进 导体中电流流出
电枢磁场的方向由右手定则确定
第四节 直流电机的电枢反应
图中：0点—主极轴线与电枢表面交点
线负荷A 单位长度的安匝数（安培导体数） A
即空间坐标的起点(Fao 0)
N ia （1-12） D 式中：N 总导体数，ia 导体电流（即支路电流） D 电枢直径 电枢表示任一点到 O点的电枢磁势为： Fax Ax (1-13)
式中： 是常数（ 是空气隙） 由（ 6）式可知B 与气隙长度成反比。 1
第二节 直流电机的空载磁势
在极轴两边气隙小且大小相差不大
B 最大，各处基本相同。
在靴处气隙显著加大，B 明显减少 B f ( )曲线是个钟形波。 每极下平均磁通 B v L （1-7）
一.基本概念
1）极轴线：平分主极成左右两部分的直线。
N S N S
极轴线
几何中性线
第三节 直流电机的电枢绕组
2）几何中性线 相邻两主极的几何分界线。 3）极距
相邻两主极在电枢圆周的长度，用 表，单位为槽:
4）绕组节距
总槽数Z 主极极数2P
( P 磁极对数）
y1 y2
yK
第三节 直流电机的电枢绕组
对于各段磁压降可写成： H L B
L
L Rm s
(1-4)
式中： 磁导、Rm 磁阻、S 导磁体截面积
第二节 直流电机的空载磁势
闭合回路磁势方程：
R N
m
f f
i
（1-5）
由(1-5)式可见，磁通 是励磁电流i f 的函数，即 f ( I f )
第二节 直流电机的空载磁势
主磁通：交链电枢绕组的磁通（参与能量转换） 其路径：气隙 电枢 气隙 相邻磁极
磁轭 气隙
漏磁通：只交链励磁绕组的磁通（不参与能量转换） 主磁路的磁势分析： 设主磁路径如下图所示： 定子磁轭 磁极 气隙 电枢齿 电枢磁轭
第二节 直流电机的空载磁势
前言
一. 电机及拖动概况 本课程由两部分组成： 第一部分：《电机学》 第二部分：《电力拖动基础》 《电机原理及拖动》是自动化专业的一门重要专业基础课（或技术基础 课），是《自动控制系统》、《工业企业供电》、《电气控制技术》等课 程的基础。
前言
主要内容： 1) 电机的基本理论及应用（能量转换） 2) 电机及拖动系统的静、动态特性 3) 拖动系统的速度调节及其特性 4) 电机容量选择 主要特点： 电机是一种电磁结构设备，运行中，既遵循磁路定律，又遵循电路 定律，在拖动系统中满足能量守恒定律。
1.直流发电机： 1 ）机械能转换为电能 2）换向器将绕组中的交流变为电刷间的直流 3）发电机中的电势为电势源（e, i同方向） 4）发电机中的转矩为制动力矩，与n( M 外 )相反
第一节 直流电机用途、结构及原 理
２．直流电动机： 1) 将电能转换为机械能 2) 换向器将外加直流转换为绕组中的交流 3) 电动机中的电势为反电势与电流方向相反 4) 电动机中的转矩为拖动力矩，与n同方向
第一节距y1：一个元件两有效边的距离。 Z y1 1 2P y1 整距元件 y1 长距元件 y1 短距元件
通常使用短距元件，因为可节省铜导线，同时有利于改善电 势波形。
第二节距y2：第一个元件的下层边与紧接着串联的第二元件上 层边之间的距离。
第三节 直流电机的电枢绕组
1
H d L I
I H L （或 I W）
k k 1 N
当电流方向与积分路径方向符合右手螺旋定则时，其电流为正， 否则为负。
2
2)
磁路欧姆定律：
F
R
1
N
k
前言
3)
d 电磁感应定律： e w dt e BLV
回路定律：
4)
e U
第一节 直流电机用途、结构及原 理
磁极铁芯：用1~1.5mm低碳钢板冲压而成。 （小型机可用整块铸钢制成） 激磁绕组：用绝缘导线绕制而成。
+
Uf
If
-
s1
N2
N1
s2
磁极N、S相间出现！！
第一节 直流电机用途、结构及原 理
2.换向极：用来改善换向，减少电刷与换向器间的火花，装于两主磁 极间（可以是主极数的一半）换向极绕组匝数少，线径粗。 3.机壳： 固定主磁极，换向极，端盖等，同时又是磁路。用铸钢或 厚钢板制成。 4.电刷装置：接通外电路和电枢电路。
第一节 直流电机用途、结构及原 理
一.直流发电机的工作特性
发电机是将机械能转换为电能，故必须原动机拖动发电机。
设此发电机在原动机拖动下，以ｎ逆时钟旋转。
第一节 直流电机用途、结构及原 理
① 当转子（电枢）旋转在图ａ位置时：
导体电势：eab
ecd
A电刷“” B电刷“”
② 当转子（电枢）旋转在图ｂ位置时：
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《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。
电机和拖动基础共32页文档
电机和拖动基础
—电机与拖动—
电机与拖动基础
（李发海 王岩 清华大学出版社）
顾春雷
Tel:0515-3103939 E_mail:guclycit
盐城工学院电气与信息工程学院 电气工程系
17.08.2021
电机与拖动
2
第1章 绪 论
1.1 课程性质
一、电机及电力拖动技术的发展概况
—电机与拖动—
电能是现代大量应用的一种能量形式。 电能的优点：生产和变换比较经济；传输和分配比较 容易；使用和控制比较方便等等。 效率高
❖ 在中小型电机和控制电机方而，亦自行设计和生产了 不少新系列电机。
❖ 由于生产上的需要，电机的新原理、新结构、新工艺、 新材料、新的运行方式和调试方面亦进行许多摸索、 研究和试验工作，取得了不少成就。
❖ 电机在制造上也向着大型、巨型发展。
17.08.2021
电机与拖动
6
电力拖动系统：
—电机与拖动—
—电机与拖动—
基本磁化曲线
基本磁化曲线与起始磁化曲线的差别很小，磁路计算 时所用的磁化曲线都是基本磁化曲线
17.08.2021
❖ 与此同时由于电力电子学等学科的渗透，使电机这一 较为成熟的学科得到新的发展。
17.08.2021
电机与拖动
5
我国电机工业的发展概况
—电机与拖动—
❖ 我国的电机制造工业在新中国成立后发生了巨大的变 化。
❖ 不仅建成了独立自主和完整的体系，而且有一些产品 已经达到或接近世界先进水平，就各种拖动系统中的 主要设备——电动机而言，近年来已生产了不少大型 的直流电动机、异步电动机和同步电动机；
电机与拖动
10
—电机与拖动—
三、参考书
—电机与拖动—
电机与拖动基础
（李发海 王岩 清华大学出版社）
顾春雷
Tel:0515-3103939 E_mail:guclycit
盐城工学院电气与信息工程学院 电气工程系
17.08.2021
电机与拖动
2
第1章 绪 论
1.1 课程性质
一、电机及电力拖动技术的发展概况
—电机与拖动—
电能是现代大量应用的一种能量形式。 电能的优点：生产和变换比较经济；传输和分配比较 容易；使用和控制比较方便等等。 效率高
❖ 在中小型电机和控制电机方而，亦自行设计和生产了 不少新系列电机。
❖ 由于生产上的需要，电机的新原理、新结构、新工艺、 新材料、新的运行方式和调试方面亦进行许多摸索、 研究和试验工作，取得了不少成就。
❖ 电机在制造上也向着大型、巨型发展。
17.08.2021
电机与拖动
6
电力拖动系统：
—电机与拖动—
—电机与拖动—
基本磁化曲线
基本磁化曲线与起始磁化曲线的差别很小，磁路计算 时所用的磁化曲线都是基本磁化曲线
17.08.2021
❖ 与此同时由于电力电子学等学科的渗透，使电机这一 较为成熟的学科得到新的发展。
17.08.2021
电机与拖动
5
我国电机工业的发展概况
—电机与拖动—
❖ 我国的电机制造工业在新中国成立后发生了巨大的变 化。
❖ 不仅建成了独立自主和完整的体系，而且有一些产品 已经达到或接近世界先进水平，就各种拖动系统中的 主要设备——电动机而言，近年来已生产了不少大型 的直流电动机、异步电动机和同步电动机；
电机与拖动
10
—电机与拖动—
三、参考书
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)课件
结语
1 基础的理论和实践应用经验
本课程涵盖了电机及拖动基础的知识点，为 学生提深对电机及其应用的认识
通过学习本课程，学生将加深对电机及其应 用领域的认识和理解。
传动带和链条的选择
详细了解传动带和链条的选用原则，以及如何在设 计中考虑传动效率和可靠性。
转速比计算
讲解如何计算转速比，以及它对电机拖动系统性能 的影响。
平衡装置设计
介绍电机拖动系统中平衡装置的设计原理和实际应 用，以实现稳定的运行。
第四章 电机应用
电动机车的原理和构造 水泵电机的应用 机床电机的控制和保护 电梯电机的控制和安全
电机及拖动基础-顾绳谷 (第四版)课件
本课程将介绍电机及其应用，包括基础的电机原理，各种类型的电机及其特 点，电机控制方法和电机拖动系统设计。
第一章 电机基础知识
电梯电机及其特点
学习电梯电机的工作原理和特点，以及在不同 应用中的使用。
电机的类型和工作原理
探索不同种类的电机，包括感应电机、同步电 机和步进电机，以及它们的工作原理。
交流电机和直流电机的区别
了解交流电机和直流电机之间的区别及各自的 优缺点，以及在不同场景中的应用。
常用电机的特点
了解各种常用电机的特点，如搅拌电机、风扇 电机和泵电机，以及它们在不同行业中的应用。
第二章 电机控制方法
1
频率变换启动
2
深入了解频率变换启动方法，以及它在
电机控制中的应用和优势。
3
软启动
4
介绍软启动技术，探讨它在电机控制中 的作用和优点，以及应用实例。
直接启动和变压器启动
学习电机的直接启动和变压器启动方法， 了解它们的原理和适用场景。
变频启动
电机与电力拖动基础教程第1章
f = BlI
注：电磁力方向由左手定则决定
第1章 章
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1.1.3 磁路及磁路欧姆定律 1、电机中的典型磁路 单相变压器
i1
输入电能
N1 N2
输出电能
i2
电能 磁 场
第1章 章
电能
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旋转电机
电能
磁 场
机械能
磁路: 被约束在限定的铁芯范围内的磁通所走的路径。 磁路: 被约束在限定的铁芯范围内的磁通所走的路径。
电机原理与拖动基础
主讲人：包 蕾 主讲人：
宁波工程学院
下 页
第1章 磁路及动力学基础知识 章
1.1 1.2 1.3 磁路和磁路基本定律 铁磁材料及其特性 电力拖动系统的动力学基础
第1章 章
下 页
本章重点
磁路的基本定律 铁磁材料的特性 电力拖动系统的运动方程式 电力拖动系统稳定运行的条件
第1章 章
电流方向和磁场强度的方向 符合右手定则，电流取正 符合右手定则，电流取正； 右手定则 否则取 否则取负。
I2 I1
I3
H
L
返 回 上 页 下 页
∫
L
Hdl = I1 − I 2 + I 3
第1章 章
在无分支的均匀磁路（ 在无分支的均匀磁路（磁 路的材料和截面积相同， 路的材料和截面积相同，各 处的磁场强度相等） 处的磁场强度相等）中，如 环形线圈， 环形线圈，安培环路定律可 写成： 写成：
B
磁路欧姆定律
相应的模拟电路图
返 回 上 页 下 页
磁路欧姆定律：在无分支的磁路中， 磁路欧姆定律：在无分支的磁路中，磁通Φ与磁动势F大小
注意
电机与电力拖动基础(全)
电机与电力拖动基础(全)
电路
由金属导线和电气以及电子部件组成的导电回路称为电路。 电路导通叫做通路，只有通路才有电流通过。 电路在某一处位置断开，叫做断路或开路。
电源之间没有负载而是直接接通叫做短路。短路是绝对不允 许的，这样会导致用电器及电源的损坏。
自锁电路
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 ❖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
何中性线处的导体上. 2.绕组只画一层,都在电枢表面上. 3.电流方向以电刷为分界线. 4.电枢磁场以电刷为极轴线,电刷 处磁势最强,主磁极的极轴线处
⊕⊙⊕⊙⊕⊙S⊕⊙⊕⊙⊕⊙⊕⊙⊕N⊙⊕⊕⊙⊙
电枢磁势为零.电枢磁势与主磁极
磁势正交,称交轴电枢磁势 .
把电枢圆周从电刷处切开展成 直线并以主磁极轴线与电枢表面 的交点为空间坐标的起点,这点的 电枢磁动势为零. 电枢磁动势沿空间的分布: 电枢线负荷--- 电枢圆周表面单位
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。
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
（2）极距：它是相邻两主磁极极轴线之间的距离，在相邻 主磁极之间，与上述距离大小相等的距离，也叫极距。
N 极轴线 N
电路
由金属导线和电气以及电子部件组成的导电回路称为电路。 电路导通叫做通路，只有通路才有电流通过。 电路在某一处位置断开，叫做断路或开路。
电源之间没有负载而是直接接通叫做短路。短路是绝对不允 许的，这样会导致用电器及电源的损坏。
自锁电路
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 ❖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
何中性线处的导体上. 2.绕组只画一层,都在电枢表面上. 3.电流方向以电刷为分界线. 4.电枢磁场以电刷为极轴线,电刷 处磁势最强,主磁极的极轴线处
⊕⊙⊕⊙⊕⊙S⊕⊙⊕⊙⊕⊙⊕⊙⊕N⊙⊕⊕⊙⊙
电枢磁势为零.电枢磁势与主磁极
磁势正交,称交轴电枢磁势 .
把电枢圆周从电刷处切开展成 直线并以主磁极轴线与电枢表面 的交点为空间坐标的起点,这点的 电枢磁动势为零. 电枢磁动势沿空间的分布: 电枢线负荷--- 电枢圆周表面单位
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。
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
（2）极距：它是相邻两主磁极极轴线之间的距离，在相邻 主磁极之间，与上述距离大小相等的距离，也叫极距。
N 极轴线 N
第1章：电力拖动系统的基础
折算基本原则：折算前后的能量关系或功率关 系保持不变。
10
图1-3 多轴拖动系统 （a）旋转运动 （b）直线运动
11
1.2.1负载转矩的折算
负载转矩是静态转矩，可根据静态功率守恒原 则进行折算。
对于旋转运动，如图1.3（a）所示，当系统匀 速运动时，生产机械的负载功率为
PL TLL
式中，TL ——生产机械的负载转矩；
电机拖动与控制
第1章 电力拖动系统的基础
1
第一章：电力拖动系统的基础
§1.1 ：电力拖动系统的概述
• 电力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、控制设备三个基本环节。
• 电力拖动系统框图如下：
电源
控制设备
电动机
传动机构
生产机构
2
电力拖动系统的运行状态分：静态和动态 静态：稳定运行状态或稳态（静止或匀速，系统
4
在旋转运动中，系统的运动方程式为：
T TL
J
d dt
T:电动机的电磁转矩，N.m； TL:生产机械的负载转矩， N .m ； J:转动部分的转动惯量，kg.m2； Ω:转动部分的机械角速度，rad/s；
5
在工程计算中，常用n代替 表示系统速度， 用飞轮力矩GD2代替J表示系统机械惯性。
J =m2=(G/g)(D2 )/4=GD2/4g
m：系统转动部分的质量，Kg； G：系统转动部分的重量，N； ：系统转动部分的转动半径，m ； D ：系统转动部分的转动直径，m ； g ：重力加速度=9.81m/s2
6
运动方程的实用形式为： GD 2 dn
T TL = 375 dt
系统旋转运动的三种状态
1）当T＞TL时，转速变化率 dn / dt ＞0，则拖动系统加 速运行；
10
图1-3 多轴拖动系统 （a）旋转运动 （b）直线运动
11
1.2.1负载转矩的折算
负载转矩是静态转矩，可根据静态功率守恒原 则进行折算。
对于旋转运动，如图1.3（a）所示，当系统匀 速运动时，生产机械的负载功率为
PL TLL
式中，TL ——生产机械的负载转矩；
电机拖动与控制
第1章 电力拖动系统的基础
1
第一章：电力拖动系统的基础
§1.1 ：电力拖动系统的概述
• 电力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、控制设备三个基本环节。
• 电力拖动系统框图如下：
电源
控制设备
电动机
传动机构
生产机构
2
电力拖动系统的运行状态分：静态和动态 静态：稳定运行状态或稳态（静止或匀速，系统
4
在旋转运动中，系统的运动方程式为：
T TL
J
d dt
T:电动机的电磁转矩，N.m； TL:生产机械的负载转矩， N .m ； J:转动部分的转动惯量，kg.m2； Ω:转动部分的机械角速度，rad/s；
5
在工程计算中，常用n代替 表示系统速度， 用飞轮力矩GD2代替J表示系统机械惯性。
J =m2=(G/g)(D2 )/4=GD2/4g
m：系统转动部分的质量，Kg； G：系统转动部分的重量，N； ：系统转动部分的转动半径，m ； D ：系统转动部分的转动直径，m ； g ：重力加速度=9.81m/s2
6
运动方程的实用形式为： GD 2 dn
T TL = 375 dt
系统旋转运动的三种状态
1）当T＞TL时，转速变化率 dn / dt ＞0，则拖动系统加 速运行；
电机与拖动 第4版 第1章 电机学基础知识
磁动势F =Ni（单位安匝At）
磁阻Rm = l/(μA) （单位每亨H-1）
第一章 电机学基础知识
12/99
1.2 电机的基本原理
2) 磁路及基本定律
基尔霍夫第一定律
基尔霍夫第二定律
l0A0μ0ϕ0 i N
l1A1μ1ϕ1 ϕ1
ϕ2 l2A2μ2ϕ2
l3A3μ3ϕ3 ϕ3
l6A6μ6ϕ6
l5A5μ5ϕ5 l4A4μ4ϕ4
第一章 电机学基础知识
目录
1.1 电机的基本功能与主要类型 1.2 电机的基本原理 1.3 电机的制造材料
第一章 电机学基础知识
2/99
1.1 电机的基本功能
电机（包括变压器和旋转电机 ）是实现能量转换和 信号传递的电磁装置。
电机是一种机电能量转换或信号转换的电磁机械装置。
电机是实现能量转换和信号转换的电磁装置。
6/99
1.2 电机的基本原理
1) 磁场基本概念
同性相斥、异性相吸。 铁磁材料性质。
第一章 电机学基础知识
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1.2 电机的基本原理
1) 磁场基本概念
磁通量Φ（单位：韦伯 Wb ） 垂直穿过某截面的磁感线总和。
磁通连续性定理—通过任意封闭曲面的磁通量等于零。
第一章 电机学基础知识
8/99
1.2 电机的基本原理
电机泛指所有实施电能特性变换的机械装置。电气工 程学科关注的电机，研究限于依据磁场耦合实现机电 能量转换和信号传递与转换的装置（电磁式电机）。
the devices used in the interconversion of electric and mechanical energy. Emphasis is placed on electromagnetic rotating machinery, by means of which the bulk of this energy conversion takes place. However, the techniques developed are generally applicable to a wide range of additional devices including linear machines, actuators, and sensors.
电机与电力拖动基础 (全)课件
智能家居领域
在智能家居领域，电机控制技 术主要用于智能家电、智能照 明、智能安防等系统中，提高 家居生活的便利性和舒适性。
电动汽车领域
在电动汽车领域，电机控制技 术是实现车辆稳定运行和高效 驱动的关键技术之一，对于提 高电动汽车的性能和降低能耗 具有重要意义。
04
电机与电力拖动系统的维护与检修
维护与检修概述
电机与电力拖动基础 (全)课件
目
CONTENCT
录
• 电机学基础 • 电力拖动基础 • 电机控制技术 • 电机与电力拖动系统的维护与检修 • 电机与电力拖动系统的设计
01
电机学基础
电机概述
电机是利用电磁感应原理实现电能与机械能转换的 装置。
电机广泛应用于工业、农业、交通运输、国防等领 域。
电机主要由定子和转子组成，通过磁场相互作用产 生旋转运动。
工作机
被拖动的机械设备，如机床、 泵等。
电力拖动系统的特性
80%
调速性能
通过改变电动机的输入电压或电 流，可以方便地调节电动机的转 速，从而实现对工作机的速度控 制。
100%
启动和制动性能
通过控制装置可以实现对电动机 的启动和制动控制，以满足工作 机在各种工况下的运动需求。
80%
负载特性
工作机的负载特性对电力拖动系 统的性能有很大影响，不同的负 载特性需要选择不同类型的电动 机和控制装置。
THANK YOU
感谢聆听
状态监测
通过各种传感器和检测 设备实时监测设备的运 行状态，及时发现异常
。
故障诊断
根据设备运行数据和故 障现象，分析故障原因
，确定维修方案。
修复性维修
对已经发生的故障进行 修复，恢复设备性能。
李发海电机与拖动基础第四版第一章
在电机学中，习惯上用左手定则确定 f 的 方向如图1.6 所示。
1.2.8 电磁感应定律 1. 切割电动势
在均匀场中，当直导体L、磁感应强度B、 导体相对运动方向V 三者相互垂直时，导 体中的感应电动势为
图 1.6 左手定则应用
在电机学中，习惯上用右手定则确定 电动 势 e 的方向。如图1.7 所示。
1.2.5 铁磁材料的磁化特性
铁磁材料(如铁、镍、钴)的的磁导率 µ >> µ0 ，且还 与磁场强度及物质磁化历史相关，因此铁磁材料的 µ 不是一个常数。用试验方法测得的B-H 曲线如图1.4所 示。
图 1.4 铁磁材料的磁化特性 1 磁滞回线上升分支 2 平钧磁化特性 3磁滞回线下降分支
磁化曲线有如下特点: 非线性 饱和性 磁滞回线性
电机与拖动基础
李发海 王 岩 编著
普通高等教育 “十 — 五”国家级规划教材
第一章 绪论
1.1 课程性质
电能是使用最广泛的一种能源。 电机是电能与机械能相互转换的设备。把机械能 转换为电能的电机称为发电机。反之, 把电能转换 成机械能的电机称为电动机。
电动机拖动生产机械运转完成既定的工艺要求, 称为电力拖动。 在电力拖动控制系统还大量用到控制电机。
导磁物质中的磁场用磁场强度H表示，它与磁密的
关系为：
B = µH
磁场强度的单位为安培/米(A/m)。µ为导磁物质的磁
导率，真空中的磁导率 µ0 =4π x 107 H/m. 铁磁材料 的 µ >> µ0
1.2.4 安培环路定律
在磁场中，沿任意一个闭合回路的磁场强度线积分
等于该回路所环链的所有电流代数和,即
当磁滞回线较窄时,可用其平均值,即基本磁化曲线[图1.4(a)中 曲线2]来计算。图1.4(b) 是铁磁材料的基本磁化特性。