1电力拖动基础
电力拖动基础 绪论 第一章讲解
= 0.1×1 500 N = 150 N
31
—电力拖动基础—
TL=
60 2
Fmvm
t n
=
60 6.28
× 105.80××500.30
N·m = 1.075 N·m
(2) 等效转动惯量J
j1 =
z2 z1
=
50 20
3. 应用举例 精密机床、重型铣床、 初轧机、 高速冷轧机、高速造纸机、风机、水泵……
2019/6/1
电力拖动基础
14
—电力拖动基础—
1.2 典型生产机械的运动形式
一、单轴旋转系统 电动机、传动机构、工作机构等所有运动部件
均以同一转速旋转。
电动机
工作机构
二、多轴旋转系统
电动机
工作机构
2019/6/1
忽略 T0 ，则
旋转部分的 质量（kg）
T－TL= J
d
dt
回转直径 (m)
因为
J = m 2 =
Gg（
D 2
）2
=
GD2 4g
飞轮矩
※ 对于均匀回转实半心径圆(m柱) 体， 与几何半径 R 的关(N系·m为2)
= R
2
T2－TL =
GD2 4g
d dt
2n 60
= GD2 375
dn dt
各齿轮的齿数为 z1 = 15，z2 = 30，z3 = 30，z4
= 45，各部分的转动惯量 JR = 0.076 5 kg·m2，J1 = 0.051
kg·m2，Jm = 0.063 7 kg·m2 。传动机构的传动效率 t =
0.9。求：(1) 切削功率 Pm 和切削转矩 Tm ； (2) 折算成单
《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。
第一章电力拖动系统的动力学基础.
d T TL J dt
d T TL J dt
T：电磁转矩,电动机产生的拖动转矩； TL：负载转矩,N.m ：电动机角速度,rad/s
在工程计算中,常用n代替表示系统速度, =2n/60
J：电动机轴上的总转动惯量，kg.m2
G D GD J m ( ) g 2 4g
'
（2）考虑传动机构的损耗，在折算公式中引入传动效
率c 。由于功率传送是有方向的，因此引入效率c 时
必须注意：要因功率传送方向的不同而不同。现分两
种情况讨论：
a. 电动机工作在电动状态，此时由电动机带动 工作机构，功率由电动机向工作机构传送，传动损耗
由电动机承担，即电动机发出的功率比生产机械消耗
nb GD1
j2
2
nf GDL
2
2
TL’ 生产机械
T
电动机
n GDeq
等效负载
TL
M
T
j1
1
JM
J1
J l
工作 机构
J
折算
T1
l
M
负载
j2
Tl
T Tl
折算思路：以电动机为研究对象，把各负载转矩和 系统飞轮力矩折算到电动机轴上，变多轴拖动系统为 单轴拖动系统； 折算原则：保持系统传递的功率和系统储存的动能 不变。
（3）根据运动方程式判断电力拖动系统的几 种运动状态： dn 0 T=TL dt T>TL T<TL
dn 0 dt
dn 0 dt
dn 0, n 常数(或0），系统稳定运转或 当 T TL 0, dt 停转，视运动初始状态而定；这种运动状态称为稳定运 转状态或静态，简称稳态。
d电力拖动基础解析课件 (一)
d电力拖动基础解析课件 (一)随着电气化水平的不断提高，电力拖动技术在各个领域得到了广泛应用。
为了促进电力拖动技术的普及和推广，许多公司和机构都开发了相应的课件进行知识传授，其中《电力拖动基础解析课件》成为了人们学习电力拖动技术的重要工具之一。
一、课件概述《电力拖动基础解析课件》分为四个模块，分别是电力拖动基本知识、电力拖动控制原理、电力拖动系统组成和检修和维护。
每个模块按照逻辑顺序编排，包括讲解、案例分析和整理答疑等环节，具有良好的条理分明和结构合理性。
二、模块分析1.电力拖动基本知识在这一模块中，课件重点介绍了电力拖动的定义、种类和优势，让学生了解电力拖动技术的基本概念。
此外，课件还详细讲解了电动机原理、变频器原理和电力拖动系统的特点，为后续的学习奠定了基础。
2.电力拖动控制原理这一模块分为运动控制和过程控制两个部分，具体介绍了在电力拖动系统中实现运动控制和过程控制所必需的概念、算法和技术。
其中，运动控制部分介绍了闭环和开环控制、速度控制和位置控制，过程控制部分涉及了PID控制和模糊控制等内容。
3.电力拖动系统组成这一模块涉及了电力拖动系统的组成和安装、接线方式、运行和故障分析等方面，介绍了电动机、变频器、电压、电流、功率、转矩和温度等参数的定义、计算和应用，以及电力拖动系统维护和保养方面的知识。
4.检修和维护这一模块主要介绍了电力拖动系统的检修和维护方法，包括电动机的维护、变频器的检测和诊断、传动部件的检修等内容。
此外，课件还着重强调了安全问题，让学生了解在维护和检修过程中的注意事项。
三、总结《电力拖动基础解析课件》是一份深入浅出的电力拖动技术学习指南，它讲解了电力拖动技术的基本知识、控制原理、系统组成和检修维护等方面内容，为初学者打下了坚实的基础。
课件条理分明、结构合理、重点突出，通过完整的讲解和多种案例分析，使广大学生更好地理解和掌握电力拖动技术。
电力拖动基础教学设计
电力拖动基础教学设计一、课程介绍本课程是为电气工程专业学生设计的一门必修课程，旨在培养学生对电力拖动系统的基础理论和操作技能。
本课程涉及电力拖动系统的概念、分类、组成、工作原理、调节方法和故障处理等方面的内容。
通过本课程的学习，学生将掌握电力拖动技术的基础知识，并能够运用所学知识解决实际问题，为将来从事电气工程相关职业的工作打下坚实的基础。
二、教学目标1.理解电力拖动系统各部件的作用和功能。
2.掌握电力拖动系统的基础理论和调节方法。
3.熟练掌握电力拖动系统的检修与维护方法。
4.能够运用所学知识和技能解决实际问题。
三、教学大纲第一讲：电力拖动系统的概述1.1 电力拖动系统的定义和分类 1.2 电力拖动系统的组成和工作原理 1.3 电力拖动系统的应用和发展趋势第二讲：电动机的特性分析2.1 电动机的基本构造和工作原理 2.2 电动机的分类和特性 2.3 电动机的性能参数和测试方法第三讲：电力拖动系统的运动控制3.1 电力拖动系统的运动控制原理 3.2 电力拖动系统的调节方法 3.3 电力拖动系统的速度、位置、力矩控制第四讲：电力拖动系统的检修与维护4.1 电力拖动系统的故障诊断和排除方法 4.2 电力拖动系统的检修与维护4.3 电力拖动系统的保护措施四、教学方法与手段本课程采用理论与实践相结合的教学方法，以教师讲授、学生讨论、实验操作、课堂练习等方式进行教学。
同时，结合现场实验室的教学手段和相关软件模拟实验，提高学生的实验能力和应用能力。
五、教学内容的重点和难点重点：电力拖动系统的运动控制和检修与维护。
难点：电力拖动系统的组成和工作原理的理解和把握。
六、考核方式本课程的考核采用综合评估的方式，包括平时成绩、实验成绩和期末考试成绩，其中期末考试成绩占总成绩的50%。
七、教学参考书目1.高渐离等著：电机与拖动技术，北京：机械工业出版社，2015。
2.刘志强、邢德龙著：电力拖动及其应用，北京：机械工业出版社，2013。
第7章 电力拖动基础
n GD2
等效负载
1 2J 21 2Jd 21 2J1 21 2J2 221 2J3 22 1 2J4 321 2Jg 32
电动机GDnd2GD1j21
GD42
j2
GD22 GD32
GDg2 工作机构 Tg
电动机
n GD2
等效负载
1 2 J 2 1 2 J d 2 1 2 J 1 2 1 2 J 2 2 2 1 2 J 3 2 2 1 2 J 4 3 2 1 2 J g 3 2
(2) 位能性恒转矩负载特性：
●由重力作用产生的。 ●当 n＞0， TL＞0。 ●当 n＜ 0，TL＞0。 ●如各种起重机。
二、 恒功率负载特性
● TL∝
1 n
● TL n = 常数。 ● 如机床的主轴系统等。
n
O
T
TL
n
O
T
电机与拖动
三、 通风机、泵类负载特性
n
● TL∝n2
● TL 的始终与 n 的方向相反。 ● 如通风机、水泵、油泵等。
∵
J = mρ2
=
Gg（
D 2
）2
=
GD2 4g
GD2
J = 4g
飞轮矩 (N·m2)
Ω=
2πn 60
Te-TL =
GD2 375
dn dt
当Te>TL时， dn/d t >0，电机加速运行； 当Te=TL时， dn/d t =0，电机稳态运行； 当Te=TL时， dn/d t =0，电机减速运行。
7.2 电力拖动系统的运动方程式
一、 单轴电力拖动系统的运动方程
Te－TL=
J
d
dt
式中： J —— 转动惯量（kg·m2）
电力拖动基础知识2篇
电力拖动基础知识2篇电力拖动基础知识（上）一、定义电力拖动是指通过电机将动力传递给机械设备，实现运转的一种方式。
它通过电缆和插头连接电机和机械设备，可控性强、安全可靠、维护方便、结构简单，被广泛应用于工业生产中。
二、分类根据传动方式可以把电力拖动分为直接拖动和间接拖动。
直接拖动：电机轴与被传动设备轴一体化，由机座支撑。
间接拖动：电机轴和被传动设备轴不直接相连接，采用联轴器（容许轴向或角度偏差范围内的相连方法）或传动系（如齿轮、皮带轮、圆柱齿轮减速器等）相连。
根据电机放置位置不同，可将电力拖动分为水平放置和垂直放置。
水平放置：电机和被传动设备放置在同一水平面上。
垂直放置：电机和被传动设备放置在垂直位置上。
三、组成部分电力拖动主要由电机、电缆、插头、运动控制器和传动组成。
电机：根据被传动设备的不同，可选用交流电机、直流电机、异步电机、感应电机或步进电机等不同类型的电机。
电缆：电缆是把电能传送到电机的信道。
电缆选用规范应根据日常工作环境的情况和周围环境的影响，针对每个电力拖动系统进行衡量。
在选择电缆时应注意其工作电压、导体截面积及芯数等参数。
插头：插头用于连接电源和电机，使电路通断。
插头的选型和安装条件要根据具体的要求进行确定，不能选用不符合规定的插头。
运动控制器：运动控制器是实现电机启动、停止、转向、调速、保护等功能的关键设备，可选用PLC、变频器、伺服系统等。
传动：传动是指利用联轴器或传动系等设备，实现电机与被传动设备之间转矩传递的过程。
所选传动设备的型号要根据电机输出功率、转矩以及被传动设备的输出要求等多种因素进行综合评估。
四、优点1. 安全可靠：电力拖动传动系统是以电缆和插头为主要元件的，具有不易损坏、不易烧毁的特性，保证了设备安全可靠运行，并且电力拖动传动系统总是密闭运转，以减少环境污染。
2. 控制灵活：电力拖动具有启动方便、可调速、转向快速、调整方便等特点，可实现启动、停止、调速、反向、定位、同步等多种运动控制。
电 力 拖 动 系 统 基 础.
Page 9
2.1电力拖动系统运动方程式
同理, 转速n也是具有方向。当实际旋转方向与 所规定(或假设)的正方向相同时,n取正值，反之取负
值。当转速变化时，电力拖动系统是处于加速状态或
减速状态，也要由转速变化的方向来决定而不是由转 速n的数值增加或减小来决定。
电机与拖动基础——第二章 电力拖动系统基础
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2.2多轴电力拖动系统的简化
(1）提升重物时负载转矩的折算 重物对卷筒轴的负载转矩为GR，不计传动机构 损耗时，折算到电动机轴上的负载转矩为
TF GR j
图2-5工作机构运动为升降的电力拖动系统
电机与拖动基础——第二章 电力拖动系统基础
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2.2多轴电力拖动系统的简化
工作机构作提升和下放重物运动时，转矩与飞轮矩的 折算 1．负载转矩折算 图2-5所示为一起重机示意图，电动机通过传动机 构（减速箱）拖动一卷筒，缠在卷筒上的钢丝绳悬挂 一重物，重物的重力为 G=mg，速比为 j，重物提升时 传动机构效率为 h，卷筒半径为 R，转速为 nf，重物提 升或下放时的速度为v，是个常数。
5. 掌握电力拖动系统稳定运行的条件。
电机与拖动基础——第二章 电力拖动系统基础
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重点
生产机械的负载转矩特性的分类； 电力拖动系统稳定运行的条件。
电机与拖动基础——第二章 电力拖动系统基础
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2.1电力拖动系统运动方程式
电力拖动系统(electrical power drive system)一 般是由电动机、生产机械的传动机构、控制设备和 电源组成，如图2-1所示。
图2-1
电力拖动系统组成
电机及电力拖动基础
电机及电力拖动基础介绍如下：
电机是将电能转换为机械能的一种设备。
常见的电机包括直流电机、交流电机和步进电机等。
电力拖动则是利用电机驱动各种机械设备，如电梯、电动汽车、风力发电机等。
在电机方面，需要了解电机的原理、结构、分类、性能参数等方面的知识。
例如，了解电机的工作原理可以帮助理解电机的转速、电流、功率等性能参数的计算方法；了解电机的结构可以帮助理解电机的故障原因和维修方法等。
在电力拖动方面，需要了解电机的选型、驱动控制、传动装置等方面的知识。
例如，了解电机的选型可以帮助选择合适的电机驱动设备，了解电机的驱动控制可以帮助实现电机的启停、调速等功能，了解传动装置可以帮助实现电机与被驱动设备之间的传动。
总之，电机及电力拖动基础知识包括电机原理、结构、分类、性能参数、选型、驱动控制、传动装置等方面的知识。
电力拖动基础 绪论PPT课件
13.11.2020
电力拖动基础
13
—电力拖动基础—
第一章 电 力 拖 动 系 统 动 力 学 基 础
• 本章要求：
• 掌握拖动、电力拖动、负载机械特性、电力拖 动系统的转动惯量、飞轮力矩、拖动转矩、阻 转矩以及转矩正方向规定的基本概念。 熟悉生 产机械典型的运动形式。 掌握电力拖动系统中 研究的主要物理量。 熟练掌握单轴电力拖动系 统的运动方程式，并会利用其判断系统的工作 状态。 会将多轴电力拖动系统转矩及飞轮力矩 等效成单轴系统。掌握典型的负载机械特性。
• 单轴旋转系统
•
•
转2、矩车T床L主=k轴n传2 动系统
• 多轴旋转系统 负载转矩T L 与n无关
• 3、平移传动系统 • 多轴旋转系统 负载转矩T L 与n无关
• 4、提升传动系统
• 多轴旋转系统 负载转矩T L 与n无关
13.11.2020
电力拖动基础
16
—电力拖动基础—
• 生产机械转矩分为：摩擦阻力产生的和 重力作用产生的。
12
—电力拖动基础—
二、电力拖动系统的应用前景
电气化、信息化时代，在性能、可靠性及容量等方面，对电机提出了更 高的要求。交流变频调速系统及变频电机、大功率无刷直流电机、永磁同步 无刷电机等得到了很大发展。
同时，随着新兴行业的发展，微电机亦成为电机行业发展的亮点，是我 国电工电器行业(电机)发展的重点产品。稀土永磁电机，无轴承电机也是电 机技术发展的新动向。
• 电力拖动系统正方向的规定：先规定转速n的正 方向，然后规定电磁转矩的正方向与n的正方向 相同，规定负载转矩的正方向与n的正方向相反。
13.11.2020
电力拖动基础
18
—电力拖动基础—
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第一章 磁
路
• 本章要求： • 掌握磁路的基本概念及其电机磁路的特点 • 掌握描述磁路的基本物理量 • 掌握研究磁路的几个基本定律 • 熟练掌握电磁感应定律和电磁力定律 • 掌握铁磁材料的性质及其磁化曲线
2020/11/10
第一节 磁路的基本概念和基本定律
• 一、磁路的基本概念 • 磁路：磁通经过的路径。 • 基本物理量： • 1、磁感应强度B（磁密）单位：Wb/m2;或T • 2、磁通 单位：WB • 3、磁场强度H单位：A/m • 4、磁动势F=NI 单位：A • 5、磁压降V=Hl 单位：A • 线圈中有电流I，线圈周围就会产生磁场，磁场强弱取决
2பைடு நூலகம்20/11/10
2020/11/10
四、铁磁材料的磁损耗
• 当铁磁材料处于变化磁场中，会产生涡流损耗 和磁滞损耗。
• 1、涡流损耗pFe=C Fe D2f2B2 • C Fe ：系数 • D：厚度 • f: 频率 • B：磁密 • 2、磁滞损耗小磁铁来回翻转，摩擦耗能。
ph=k hfB2
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于线圈匝数N和电流I的乘积IN，该乘积就叫磁动势F。
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变压器磁路
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5、磁导率
• 表示物质导磁能力强弱的物理量=B/H • 单位：亨/米 • 空气磁导率0=4×10-7H/m • 铁磁材料磁导率 >>0
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6、磁阻Rm
磁阻Rm=L/ ( S) L:磁路长度； ：磁导率；
电机与拖动基础
（李发海 清华大学出版社）
—电机与拖动基础—
陈堂贤 编
三峡大学电气信息学院自动化系
2020/11/10
电机与拖动课程前言
• 一、本课程性质及其特点： • 1、本课程属于技术基础课 • 2、基本概念多 • 3、电磁力关系复杂（电流、电压、磁场、
力矩关系） • 4、该课程以大学物理和电路理论为基础
第二章 电 力 拖 动 系 统 的 动 力 学 基础
• 本章要求：
• 掌握拖动、电力拖动、负载机械特性、电力拖 动系统的转动惯量、飞轮力矩、拖动转矩、阻 转矩以及转矩正方向规定的基本概念。 熟悉生 产机械典型的运动形式。 掌握电力拖动系统中 研究的主要物理量。 熟练掌握单轴电力拖动系 统的运动方程式，并会利用其判断系统的工作 状态。 会将多轴电力拖动系统转矩及飞轮力矩 等效成单轴系统。掌握典型的负载机械特性。
阶段、趋近饱和阶段 • 磁场强度H与铁磁材料中B的关系曲线 B=f(H)
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2020/11/10
三、铁磁材料的磁滞和剩磁现象
• 铁磁材料中磁场B的变化落后于外磁场H 的变化称为磁滞现象，从而在铁磁材料中 产生了剩磁。
• 饱和磁滞回线与换向磁化曲线上的各有关 磁学量
2020/11/10
2020/11/10
五、电机的作用与功能： • 电机是实现机械能与电能相互转换的
电磁机器 • 电动机：电能机械能 • 发电机：机械能电能 • 变压器：U1交流电能U2交流电
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六、电机的分类：
• 1、按电能形式分 • 直流电机（发电机、电动机）
• 交流电机 • （异步机、同步机） • （发电机、电动机）
2020/11/10
第一节 典型生产机械运动形式及转矩
2020/11/10
2、按能量转 换形式分 • 发电机（直流电机、交流电机） • （异步机、同步机） • 电动机（直流电机、交流电机） • （异步机、同步机）
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七、电机的作用： 1、进行能量转化、传输和分配电能
• 一简单供电系统图
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2、驱动生产机械
• 磁悬浮列车
和为零
• 4、磁路的基尔霍夫第二定律 在闭合 磁回路中，磁路各段磁压降代数和等于 作用于该磁路上的磁动势之和。
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三 . 基本电磁定律
• 1、电磁感应定律 • 1）运动电势：导体在磁场中运动时，导
体中会感应出电势e 。大小：电势e=Blv。 B: 磁密； l：导体长度； v：导体与磁场 的相对速度。正方向：用右手定则判断 • 电势e正方向表示电位升高的方向，与U 相反。如果同一元件上e和U正方向相同 时，e= -U。
S：磁路截面积单位：1/亨
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二 . 磁路的基本定律
• 1、安培环路定律（全电流定律） • 磁场强度H沿任意闭合回路l的线积分，
等于该闭合回路所包围的全电流，即
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2、磁路欧姆定律
• 磁路中的磁通与磁势成正比，与磁阻成
反比，即磁通
=F/Rm
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3、磁路的基尔霍夫第一定律 任何磁路中，流进节点的磁通代数
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二、要求： 1、作笔记 2、准备两个作业本，按要求交 作业 3、实验前认真预习，写出预习 报告
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三、参考书：
• 1、王毓东编《电机学》上、下 浙江大学 出版
• 2、顾绳谷编《电机及拖动基础》机械工业 出版社
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• 四、本课程学习内容： • 变压器、直流机、异步机、同步机 • 掌握内容： • 1）工作原理 • 2）电磁力分析 • 3）特性及应用
第二节 铁 磁 材 料 的 磁 性 能
• 一、高导磁性数据终端设备
– 1、含义：在一个空间（外）磁场中，放入 铁磁材料，该磁场会被大大加强。
– 2、高导磁性原因
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二、铁磁材料的磁化过程和磁化曲线
• 铁磁材料的磁化过程可分为四阶段： • 可逆磁化阶段、不可逆磁化阶段、可逆与不可逆磁化
大型车床
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• 3、控制各种自动设备 • 盲人引路车 • 爬行机器人
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八、电机的发展状况
• 大型和超小型方向发展
• 同步发电机定子
各种微电机
2020/11/10
第一章 磁路（绪论）
• 本章学习： • 磁路的基本概念和基本定律 • 铁磁材料的磁性能
2020/11/10
2020/11/10
2）变压器电势： • 线圈中的磁通变化时，线圈中会感
应电势e：电势e正方向：e 的正方向 与正方向符合右手螺旋关系
2020/11/10
2、电磁力定律
• 一个通电流的导体，在磁场中要受到力的作用， 这个力叫电磁力。电磁力f=Bli
• 电磁力方向：左手定则判断
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