直流电动机与交流电动机比较
直流电动机与交流电动机的比较
【摘要】本文着重介绍了直流电机与交流电机的不同点，旨在提高工程中对电机的识别和选择的能力，提高实践教学中教师的理论水平。
【关键词】绕组；电磁转矩；直线
电机是一种将电能与机械能进行相互转换的电磁装备，在自动控制系统中，它作为一种将电压信号或电流信号转变为转轴的角速度或角位移输出的执行元件，应用日益广泛。
根据电源性质的不同，电机分为直流电动机和交流电动机，两者的工作原理及力矩产生的方式基本相同，其输出功率一般为0.1～10kw。两者都具有调速范围宽、机械特性和调节特性好、无自转现象、动态响应快等特点。但两者比较起来除了各自的应用场合不同外，还有以下四个方面的不同。
一、结构
要实现能量转换，电路和磁场之间必须有相对运动，所以旋转电机就要具备静止的定子和转动的转子两大部分。
直流电机的定子由主磁极、换向极、机座和电刷装置等组成。其中主磁极的铁心通常由硅钢片冲制叠压而成，特别是永久式直流伺服电机的定子上安装由永久磁钢制成的磁极，经充磁后产生气隙磁场。直流伺服电机的转子由电枢铁芯和电枢绕组、换向器等组成。交流电机的定子由定子铁芯、定子绕组和机座组成，定子铁芯中安放着两种绕组，一相作为励磁绕组，另一相作为控制绕组[1]。
变压器和交流电动机练习题
第七章变压器和交流电动机练习题 一、单项选择题 1、降压变压器必须符合（） A I 1>I 2 B K<1 C I 1 电机与电力拖动复习材料
电机与电力拖动复习材料 一、填空题 1．电动机按其功能可分为动力电动机和控制电动机。 2．电动机按用电类型可分为交流电动机和直流电动机。 3．电动机按其转速与电网电源频率之间的关系可分为同步电动机和异步电动机。 4．电动机的工作原理是建立在电磁感应定律通电导体在磁场中受电动力定律、电路定律和电磁力定律等基础上的。 5．产生旋转磁场的必要条件是在三相对称绕组中通入对称三相交流电。 6．电动机的转动方向与旋转磁场的转动方向相同，它由通入三相定子绕组的交流电流 的相序决定。 7．电动机工作在额定状态时，铁心中的磁通处于临界饱和状态，这样可以减少电动机铁心的磁滞和涡流损耗。 8．工作制是指三相电动机的运转状态，即允许连续使用的时间，分为连续、短时和周期断续三种。 9．三相电动机定子绕组的连接方法有星形和三角形两种。 10．根据获得启动转矩的方法不同，电动机的结构也存在较大差异，主要分为笼型电动机和绕线式电动机两大类。 11．三相异步电动机固有机械特性是在额定电压、额定频率、按规定方法接线条件下的特性。 12．固有机械特性曲线上的四个特殊点是额定点、理想空载点、启动点、临界点。13．常用的人为机械特性曲线是转子串电阻和降低定子电压。 14．常用的降压启动方法有定子串电阻、星形-三角形降压、自耦降压等。 15．降压启动在启动电流减小的同时启动转矩也减小了。 16．绕线式异步电动机启动方法有转子串电阻和转子串频敏变阻器两种，其中控制简单的是转子串频敏变阻器方法。 17．能耗制动实现时应断开定子的三相电源电源，在定子两相上加上直流电源，同时串电阻。 18．电源两相反接反接制动的制动能源来自于电源和转子转动的动能，其制动力较能耗制动更大。 19．最常见的出现回馈制动的情况是限速下放重物和降低电压调速。 20．变极调速的调速范围大，调速的平滑性差，最突出的优点是低速时转矩大，所以常被用于重载启动。 21．变频调速的优点有调速范围宽、静差率小，稳定性好、平滑性好，能实现无级调速、可适应各种负载、效率较高。 22．单相罩极电动机的主要特点是结构简单、方便、成本低、运行时噪声小、维护方便。罩极电动机的主要缺点是启动性能及运行性能较差，效率和功率因数都较低，方向不能改变。23．如果在单相异步电动机的定子铁心上仅嵌有一组绕组，那么通入单相正弦交流电时，电动机气隙中仅产生脉振磁场，该磁场是没有启动转矩的。 24．单相电容运行电动机的结构简单，使用维护方便，堵转电流小，有较高的效率和功率因数；但启动转矩较小，多用于电风扇、吸尘器等。 25．电容启动电动机具有较大的启动转矩(一般为额定转矩的1.5～3.5倍)，但启动电流相应增大，适用于重载启动的机械，如小型空压机、洗衣机、空调器等。 26.电动机种类选择时应考虑的主要内容有：种类、结构形式、额定电压、额定转速、额定功率等方面。
交流伺服电机的工作原理
交流伺服电机的工作原理 伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。 4. 什么是伺服电机？有几种类型？工作特点是什么？ 答：伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降， 请问交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上有什么区别？ 答：交流伺服要好一些，因为是正弦波控制，转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单，便宜。 永磁交流伺服电动机 20世纪80年代以来，随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展，永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展，各国著名电气厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向，使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。90年代以后，世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较，主要优点有： ⑴无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低。 ⑵定子绕组散热比较方便。 ⑶惯量小，易于提高系统的快速性。 ⑷适应于高速大力矩工作状态。 ⑸同功率下有较小的体积和重量。 自从德国MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年汉诺威贸易博览会上正式推出MAC永磁交流伺服电动机和驱动系统，这标志着此种新一代交流伺服技术已进入实用化阶段。到20世纪80年代中后期，各公司都已有完整的系列产品。整个伺服装置市场都转向了交流系统。早期的模拟系统在诸如零漂、抗干扰、可靠性、精度和柔性等方面存在不足，尚不能完全满足运动控制的要求，近年来随着微处理器、新型数字信号处理器（DSP）的应用，出现了数字控制系统，控制部分可完全由软件进行，分别称为摪胧 只瘮或摶旌鲜綌、撊只瘮的永磁交流伺服系统。 到目前为止，高性能的电伺服系统大多采用永磁同步型交流伺服电动机，控制驱动器多采用快速、准确定位的全数字位置伺服系统。典型生产厂家如德国西门子、美国科尔摩根和日本松下及安川等公司。 日本安川电机制作所推出的小型交流伺服电动机和驱动器，其中D系列适用于数控机床（最高转速为1000 r/min，力矩为0.25～2.8N.m），R系列适用于机器人（最高转速为3000r/min，力矩为0.016～0.16N.m）。之后又推出M、F、S、H、C、G 六个系列。20世纪90年代先后推出了新的D系列和R系列。由旧系列矩形波驱动、8051单片机控制改为正弦波驱动、80C、154CPU和门阵列芯片控制，力矩波动由24％降低到7％，并提高了可靠性。这样，只用了几年时间形成了八个系列（功率范围为0.05～6kW）较完整的体系，满足
变压器和交流电动机测试题
变压器和交流电动机测试题 一、判断 1、在电路中所需要的各种电压，都可以通过变压器变换获得。( ) 2、同一台变压器中，匝数少、线径粗的是高压绕；而匝数多；线径细的低压绕组。( ) 3、变压器二次绕电流是从一次绕组传递过来的，所以I 1决定了I 2 的大小。（） 4、变压器是可以改变交流电压而不能改变频率的电气设备。（） 5、作为升压用的变压器，其变压比K＜1.( ) 6、因为变压器一次绕组、二次绕组没有导线连接，故一次、二次绕组电路是独立的，相互之间无任何联系。( ) 7、三相异步电动机旋转磁场转向的变化会直接影响电动机转子的旋转方向。( ) 8、当交流电频率一定时，异步电动机的磁极对数越多，旋转磁场转速就越低。（） 9、电动机名牌所标的电压值和电流值是指电动机在额定运行时定子绕组上应加的相电压值和相电流值。（） 10、电动机名牌所标的功率值是指电动机在额定运行时转子轴上输出的机械功率值。（） 二、单相选择题。 1、变压器的构造主要由（）构成 A.铁心和线圈 B.定子和转子 C.电感和电阻 D.铁心和变压器油 2、铁心是变压器的磁路部分，为了（），铁心采用表面涂有绝缘漆或氧化膜的硅钢片叠装而成。 A.增加磁阻减少磁通 B.减少磁阻增加磁通 C.减少涡流和磁滞后损耗 D.减少体积减轻质量 3、变压器的铁心是用硅钢片叠装而成，在不同频率的电流中对硅钢片的厚度要求是不同的，在频率为50Hz的变压器中约为（） A.1—2mm B. 0.5—1mm C. 0.35—0.5mm D. 0.1—0.2mm 4、有关于变压器的构造，正确的说法是（） A.原绕组的匝数一定比副绕组的匝数多 B.副绕组的匝数一定比原绕组的匝数少 C.匝数多的绕组，电流一定小，绕组的导线一定比较细 D.低压绕组的导线一定比高压绕组的导线细 5、关于变压器的作用说法不正确的是（） A.变换交流电压、电流 B.变换直流电压、电流 C.变换阻抗 D.改变相位 6、下列说法错误的是（） A.线圈通常用具有良好绝缘的漆包线、纱包线绕成 B.和电源相连的线圈叫做原线圈（初级线圈） C.和负载相连的线圈叫做副线圈（次级线圈） D.线圈不铁心更重要 7、变压器铁心的材料是（） A.硬磁性材料 B.软磁性材料 C.矩磁性材料 D.逆磁性材料 8、变压器一次、二次绕组中不能改变的物理量是（） A.电压 B.电流 C.阻抗 D.频率
电动机有哪些启动方式
电动机有哪些启动方式？ 电动机是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子鼠笼式式闭合铝框形成磁电动力旋转扭矩。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机(电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速)。电动机主要由定子与转子组成，通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线(磁场方向)方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动。 AST电动机是一种旋转式电动机器，它将电能转变为机械能，它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子。在定子绕组旋转磁场的作用下，其在电枢鼠笼式铝框中有电流通过并受磁场的作用而使其转动。这些机器中有些类型可作电动机用，也可作发电机用。它是将电能转变为机械能的一种机器。通常电动机的作功部分作旋转运动，这种电动机称为转子电动机；也有作直线运动的，称为直线电动机。电动机能提供的功率范围很大，从毫瓦级到电动机万千瓦级。电动机的使用和控制非常方便，具有自起动、加速、制动、反转、掣住等能力，能满足各种运行要求；电动机的工作效率较高，又没有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小。由于它的一系列优点，所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。 启动方式 电动机启动方式包括：全压直接启动、自耦减压起动、y-δ起动、软起动器、变频器。(1)全压直接起动 在电网容量和负载两方面都允许全压直接起动的情况下，可以考虑采用全压直接起动。优点是操纵控制方便，维护简单，而且比较经济。主要用于小功率电动机的起动，从节约电能的角度考虑，大于11kw的电动机不宜用此方法。 (2)自耦减压起动 利用自耦变压器的多抽头减压，既能适应不同负载起动的需要，又能得到更大的起动转矩，是一种经常被用来起动较大容量电动机的减压起动方式。它的最大优点是起动转矩较大，当其绕组抽头在80%处时，起动转矩可达直接起动时的64%。并且可以通过抽头调节起动转矩。至今仍被广泛应用。 (3)y-δ起动 对于正常运行的定子绕组为三角形接法的鼠笼式异步电动机来说，如果在起动时将定子绕组接成星形，待起动完毕后再接成三角形，就可以降低起动电流，减轻它对电网的冲击。这样的起动方式称为星三角减压起动，或简称为星三角起动(y-δ起动)。采用星三角起动时，起动电流只是原来按三角形接法直接起动时的1/3。在星三角起动时，起动电流才2—2.3倍。这就是说采用星三角起动时，起动转矩也降为原来按三角形接法直接起动时的1/3。适用于无载或者轻载起动的场合。并且同任何别的减压起动器相比较，其结构最简单，价格也最便宜。除此之外，星三角起动方式还有一个优点，即当负载较轻时，可以让电动机在星形接法下运行。此时，额定转矩与负载可以匹配，这样能使电动机的效率有所提高，并因之节约了电力消耗。 (4)软起动器 这是利用了可控硅的移相调压原理来实现电动机的调压起动，主要用于电动机的起动控制，起动效果好但成本较高。因使用了可控硅元件，可控硅工作时谐波干扰较大，对电网有一定的影响。另外电网的波动也会影响可控硅元件的导通，特别是同一电网中有多台可控硅设备时。因此可控硅元件的故障率较高，因为涉及到电力电子技术，因此对维护技术人员的要求
电力拖动知识重点
根据电动机的分类，电力拖动分为交流拖动系统和直流拖动系统。用交流异步电动机和交流同步电动机拖动生产机械的系统称为交流拖动系统；以直流电动机拖动生产机械的系统称为直流拖动系统。 根据系统中电动机的数量，电力拖动又分为单机拖动系统和多机拖动系统。单机拖动系统结构简单，应用较广；多机拖动常用于大功率和有特殊控制要求的系统中。 什么是电力拖动电力拖动系统由哪几部分组成各部分有何作用 电力拖动是以电力为原动力，通过电气设备（如电动机等）带动生产机械来完成一定的生产任务。电力拖动系统由电源、电动机、生产机械和控制设备等4个基本部分组成。电源的作用是用以向拖动系统提供能源。电动机是生产机械的原动力，它的作用是将电能转变为机械能带动生产机械工作。生产机械是电动机拖动的对象，如提升机、通风机、水泵等。有时生产机械需要改变运行方式传递动力，电动机通过传动装置拖动生产机械完成生产工艺。控制设备是按照生产机械的要求去控制电动机的启动、调速、制动等运行过程的。 采用电动机拖动有哪些优点 （1）电能输送方便、经济、便于分配 （2）可满足不同类型生产机械的需要，并且拖动效率高； （3）拖动性能好，能达到生产工艺要求的最佳工作状态； （4）能进行远距离监视、测量和控制，便于集中管理，容易实现生产过程的自动化。
机械特性：拖动系统中的转矩改变时，将导致系统速度的变化，它们之间的这种关系称为系统的转矩—转速特性，也称为机械特性。 电动机的机械特性可用特性方程式或特性曲线图表示，它是生产机械选配电动机和分析拖动系统的重要依据。 (P4) 固有机械特性：固有机械特性也称为自然特性，它是在电动机额定电压、额定频率（交流电动机）、额定励磁电流（直流电动机）的条件下，电动机回路无附加电阻或电抗时得到的机械特性。 人为机械特性：人为机械特性也称人工特性，是通过改变电动机的电压、频率、励磁电流以及串接电阻、电抗的方法而得到的机械特性。利用人为特性可以满足不同生产工艺过程的需要。 稳定工作点是指当拖动系统受到瞬时外来干扰后，系统能自动恢复到原来的静态工作点；否则为不稳定工作点。 工作点的稳定性是由电动机的机械特性和生产机械的机械特性二者之间的配合关系所决定的。 （P7） 直流电动机可将直流电转换为机械能，所以它需要直流电源供电。直流电动机的结构主要由定子和转子两部分组成。定子用于产生磁场；转子通过换向器输入直流电流与磁场相互作用产生电磁转矩。直流电动机的转子通常称为电枢。 根据定子励磁绕组和电枢绕组连接方式的不同，直流电动机可分为他
电动机双重联锁电力拖动实训报告
桂林电子科技大学职业技术学院三相异步电动机接触器和按钮双重联锁正反转控制 学院（系）：ccccccccccccc 专业：cccccccccccccccc 学号： ccccccccccc 学生姓名： cccccc 指导教师： ccccccc
摘要 近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术以及现代控制理论的发展，小功率电动机具有极其广泛的应用。三相异步电动机是世界上最常见的电动马达。它的流行是因其坚固耐用，结构简单，易保护，尺寸规范并且成本较低。三相异步电动机的种类很多，但各类三相异步电动机的基本结构是相同的，它们都由定子和转子这两大基本部分组成，在定子和转子之间具有一定的气隙。其转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。 本实验采取三相异步电动机接触器和按钮双重联锁正反转控制。由于采取了接触器常闭辅助触头的联锁功能，有采用了按钮联锁的功能，故电路具有双重连锁功能。这种控制线路集中了接触器联锁和按钮联锁的两种正反转电路的优点，此电路不仅具有操作简单方便的特点，而且能安全可靠地实现正反转运行，是机床电气控制中经常采用的线路 关键词：三相异步电动机；正反转；按钮联锁；触点联锁；双重连锁；
目录 摘要 (1) 引言 (2) 1. 三相异步电机的概述 (2) 1.1 三相异步电机的工作原理 (2) 1.2 三相异步电机的结构 (3) 1.3三相异步电机的分类 (4) 2.三相电机的正反转控制 (4) 2.1 方案选择 (5) 2.2 三相电动机的正反转控制线路 (7) 2.3 启动时应注意的问题 (7) 3、实训心得 (8) 4、参考文献 (8) 5、谢辞 (8)
电机与变压器教案
绪论 一、教学目标 1、了解电机在电能产生、传输、转换中的作用 2、了解电机的发展概况 3、明确本课程的任务和要求 二、教学重点与难点 1、电机在电能产生、传输、转换中的作用 2、明确本课程的任务和要求 三、教学时间：1学时 四、教学过程及主要内容 一、电机在电能产生、传输、转换中的作用 一）电能是怎样产生的？ 一般情况下，水能、热能、核能等其他自然能源水水轮机、气轮机等原动机转动，再由原动机带动三相同步发电机转动产生三相电能。 二）变压器在电能的传输中有什么作用？ 1、减少输电线电阻 2、提高输电电压 三）电动机在电能的使用上有什么优点？ 二、电机发展概况 三、本课程的任务和要求 一）任务 1、掌握变压器、异步电动机、直流电动机的结构、原理、主要特性、使用和维护知识； 2、了解同步电动机和特种电动机； 二）要求 1、学习要理论联系实际 2、注重对电机故障的分析、判断和检修能力的培养 3、为生产实习课与解决实际技术问题奠定理论和技能基础 第一单元变压器的分类、结构和原理 课题一变压器的分类和用途 一、教学目标 1、学生掌握变压器的定义 2、学生了解变压器的用途和分类 二、教学重点与难点 变压器的用途和分类
三、教学时间：1学时 四、教学过程及主要内容 一、变压器的主要用途 变压器是一种通过电磁感应作用将一定数值的电压、电流、阻抗的交流电转换成同频率的另一数值的电压、电流、阻抗的交流电的静止电器。在电力系统中，专门用于升高电压和降低电压的变压器统称为电力变压器。 变压器是利用电磁感应原理制成的静止电气设备。它能将某一电压值的交流电变换成同频率的所需电压值的交流电，以满足高压输电、低压供电及其他用途的需要。 二、变压器的分类 变压器可以按照用途、绕组数目、相数、冷却方式、调压方式分类。 1、按照用途分，主要有电力变压器、调压变压器、仪用互感器（如测量用电流互感器和电压互感器）、供特殊电源用的变压器（如整流变压器、电炉变压器、电焊变压器、脉冲变压器）。 2、按照绕组数目分，主要有双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器。 3、按照相数分，主要有单相变压器、三相变压器、多相变压器。 4、按照冷却方式分，主要有干式变压器、充气式变压器、油浸式变压器（按照冷却条件，又可细分为自冷、风冷、水冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷变压器）。 5、按照调压方式分，主要有无载调压变压器、有载调压变压器、自动调压变压器。容量大小：小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器。 五、作业 变压器的分类方式有很多，按用途可以分为哪几种？ 课题二变压器的结构与冷却方式 一、教学目标 1、学生掌握变压器的基本结构 2、学生了解变压器的冷却方式 3、熟悉变压器的主要附件 二、教学重点与难点 1、变压器的基本结构 2、变压器的主要附件 三、教学时间4学时
电机与电力拖动
一、填空题 1、直流电机由__________与__________两大部分组成，定子与转子之间 有空隙,称为__________。定子部分包括_________、_________、_________、_________、电刷等装置。 2、低压电器是指工作在交流电压___________V，或直流电压 __________V及以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。 3、电枢绕组是由结构、形状相同的线圈组成，线圈有________、 ___________之分。直流电机磁场由___________、___________合成。 4、低压电器按用途可分为_____________、_____________、 _____________ 、配电电器和执行电器。 5、接触器是一种接通或切断电动机或其他负载主电路的 _______________电器。接触器通常分为_____________和_____________。其文字符号是___________。 6、简述交流接触器的动作过程：线圈通电_____________ _ ___________ 电机接通电源。 7、____________是指直流电机正、负电刷之间的感应电动势，也就是每 条支路里的感应电动势。 8、接触器主触头用于主电路，接触器辅助触头用于__________电路，接 触器线圈连接于_________电路。 9、______________是一种利用电流、电压、时间、温度等信号的变化来 接通或断开所控制的电路，以实现自动控制或完成保护任务的自动电 器。 10、根据直流电动机励磁绕组和电枢绕组与电源连接关系的不同，直流 电动机可分为_________、_________、_________、_________电动机 等类型。 11、电力拖动系统一般由________、________、________、________和 电源5部分组成。 12、他励直流电动机的电气制动：___________、___________、
电机与电力拖动 复习提纲
电机复习提纲 第一章 磁路 磁场是电机实现机械能与电能相互转换的媒介，本章的内容提要 1、基本物理量：磁感应强度B，磁通，磁场强度，它们相互之间的公式应熟练掌握； 2、铁磁材料根据磁滞回线的形状分类，我们的电机铁芯用的是什么材料，有的电机铁芯还是用硅钢片，其目的又是什么。 3、铁芯损耗包括哪两部分，在电机结构中是如何减小铁损耗的。 4、磁路：在我们的电机学中，通常是励磁线圈（有时又称为绕组）中通入励磁电流来产生磁场的。励磁电流——磁动势——磁通（包括主磁通和漏磁通） 5、磁路的基本定律：安培环路定律，磁路的基尔霍夫定律，电磁力定律，电磁感应定律 6、简单串联磁路的计算。 第2章电力拖动系统的动力学基础 1、公式2-13、飞轮矩的物理意义是表示旋转部件的惯性，2-14、2-15，并由该公式分析电力拖动系统的运动状态； 2、生产机械的负载转矩特性，有哪几类负载特性。 第3章 直流电机基本理论 直流电机是实现直流电能和机械能相互转换的一种旋转电机，分为直流发电机和直流电动机。 1、 直流发电机和直流电动机的工作原理，其中需要知道电枢绕组 元件流的是交流电，流过正负电刷的电流是直流电流。 2、 直流电机的额定值、励磁方式； 3、 什么是电枢反应，电枢反应的作用 4、 直流电机的感应电动势和电磁转矩，直流电动机的电压平衡方 程、功率方程、转矩方程 机械特性是重点，要求概念清晰，公 式熟练理解的掌握。考题类型是计算题，请参考作业题以及课 件中例题。 5、 直流电机的可逆性原理 第4章 直流电动机的电力拖动 1、他励、并励电动机的固有机械特性和人工机械特性； 2、对直流电动机起动的要求、起动方法以及如何实现直流电动机的反转； 3、他励直流电动机的调速方法、例4-3关于调速的计算。 4、他励直流电动机制动的含义、制动方法及过程， 5、本章课件中习题、作业题。
电动机起动方式的比较及选择
电动机起动方式的比较及选择 工业与民用建筑中的水泵与风机常采用笼型感应电动机拖动，恰当的选择其起动方式，具有重要的意义。笼型感应电动机的起动方式分为全压起动、降压起动、变频起动等，现对各种起动方式的特点进行简要分析，以利选择。 1 全压起动 1.1 全压起动的优点及允许全压起动的条件 全压起动是最好的起动方式之一，它是将电动机的定子绕组直接接入额定电压起动，因此也称为直接起动。全压起动具有起动转矩大、起动时间短、起动设备简单、操作方便、易于维护、投资省、设备故障率低等优点。为了能够利用这些优点，目前设计制造的笼型感应电动机都按全压起动时的冲击力矩与发热条件来考虑其机械强度与热稳定性。所以，只要被拖动的设备能够承受全压起动的冲击力矩，起动引起的压降不超过允许值，就应该选择全压起动的方式。有人误认为降压起动比全压起动好，将15kW～75kW的电动机未经计算就采用了降压起动方式，因而降低了起动转矩，延长了起动时间，使电动机发热更加严重，且设备复杂，投资增加，这是一个误区，应当引起重视。尤其是消防泵等应急设备希望起动快，故障少，凡能采用全压起动者，均不应采用降压起动。全压起动的缺点是起动电流大，笼型感应电动机的起动电流一般为额定电流的4～7倍，如果电动机的功率较大，达到可与为其供电的变压器容量相比拟时，电动机的起动电流将会引起配电系统的电压显著下降，影响接在同一台变压器或同一条供电线路上的其他电气设备的正常工作，因此在设计规范中，对电动机起动引起配电系统的压降有明确规定。JGJ/T16－92《民用建筑电气设计规范》第10.2.1.1条规定：“交流电动机起动时，其端子上的计算电压应符合下列要求： (1)电动机频繁起动时，不宜低于额定电压的90％，电动机不频繁起动时，不宜低于额定电压的85％。 (2)电动机不与照明或其他对电压波动敏感的负荷合用变压器，且不频繁起动时，不应低于额定电压的80％。 (3)当电动机由单独的变压器供电时，其允许值应按机械要求的起动转矩确定。 对于低压电动机，还应保证接触器线圈的电压不低于释放电压。”对于自设变压器的高压用户，较容易满足上述电压波动值的限制，很可能允许全压起动，需要注意的是，《规范》中规定的电压是电动机端子上的计算电压，其真正目的却是为了限制电动机起动时配电系统的电压降，以免影响其他设备的运行。过去曾规定“电源母线”电压波动值，由于“母线”的含义对于多级配电系统来说，其位置不太明确，不易掌握。现规定电动机端子电压，既易满足配电系统的要求，又顾及到了相同条件下的其他电动机。《规范》规定电动机端子上的计算电压，实际
电拖第六章 同步电动机
第六章 同步电动机 同步电机可以分为同步发电机、同步电动机和同步补偿机三大类。同步发电机应用十分广泛，现在世界上几乎所有的发电厂都用同步发电机发电，也就是说现在几乎所有的电能都是由同步发电机发出来的。同步电动机过去虽然有启动比较困难、不易调速等缺点，限制了它的应用，但由于它可以通过调节励磁电流改善电网功率因数，所以多数用在大型不调速设备中。近年来，由于交流变频技术的发展，解决了它的变频电源问题，从而使同步电动机的启动和调速问题都得到了解决，因此，同步电动机的应用场合大为增加，在矿井卷扬机、可逆轧机这样一些要求非常高的电力拖动系统中得到了广泛的应用，并且相当成功。小功率的永磁同步电动机，由变频电源供电，组成了新一代的交流伺服系统，在数控机床和机器人等领域也越来越显示出它的优越性。同步补偿机实际上是空载运行的同步电动机，只用来向电网发出电感性或电容性无功功率，以满足电网对无功功率的需求，从而改善电网的功率因数。微型同步电动机则由于具有结构简单、成本低廉、运行可靠、体积小和同步特性，在控制领域中得到广泛应用。 第一节 同步电机的基本结构与工作原理 一、同步电机的基本结构 同步发电机、同步电动机和同步补偿机的基本结构完全一样，都是由定子和转子两大部分组成。 (一) 定子 同步电机定子与异步电机定子结构基本相同，也是由铁心、定子绕组、机座和端盖等部分组成。铁心也是由硅钢片叠成。大型同步电机由于尺寸太大，硅钢片常制成扇形，然后对成圆形。定子绕组也是三相对称绕组。大型高压同步电机定子绕组绝缘性能要求较高，常用云母绝缘。机座和端盖的作用也与异步电机相同，主要起支撑和固定作用。 (二) 转子 同步电机转子与异步电机转子有所不同，它的转子有固定的磁极，是通过电刷和滑环送入的直流励磁电流励磁，产生固定极性的磁极。同步电机转子结构有两种类型，即凸极式和隐极式。 凸极式转子如图6-1 (a)所示。磁极的形状与直流机磁极相似，铁心常由普通薄钢片冲压后叠成，磁极上装有成形的集中直流励磁绕组。绕组的连接应使N 极和S 极在电机圆周上交替排列。凸极式转子结构简单，制造方便，制成多极比较容易，但机械强度较低，所以它适用于低速、多极同步电机。在发电机中，水轮机属低速机械，由p f n /6011 可知，当工业频率为50H Z (个别国家为60H Z )时，低速必然多极，所以水轮发电机都是低速、多极的凸极式同步发电机。同步电动机大多数也是容量较大、转速较低的凸极同步电机。 凸极电机的特点是气隙不均匀，转子磁极中心附近气隙最小，磁阻也小。而在转子磁极的几何中线处气隙最大，磁阻也大，磁导最小。因此，磁通所走路径不同，所遇磁导不同，对应的电抗参数也不一致，这是凸极电机结构决定的。 隐极式转子如图6-1 (b)所示，转子呈圆柱形，无明显磁极，通常由整块铸钢制成，在圆周的三分之二部分铣有槽和齿，槽中有分布式直流励磁绕组，转子圆周没开槽的三分之一部分称为大齿，是磁极的中心区域。隐极式转子制造工艺比较复杂，但它的机械强度较好，适用于极数少、速度高的同步电机。汽轮机本身是高速机械，所以汽轮发电机都是极数较少、转速较高的隐极同步电机。隐极电机的气隙均匀，所以磁通无论走哪一条路径，不管是在磁
交流电动机的工作原理
交流电动机的工作原理 目前较常用的交流电动机有两种：1、三相异步电动机。2、单相交流电动机。第一种多用在工业上，而第二种多用在民用电器上。 一、三相异步电动机的旋转原理 三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场，三相异步电动机的定子绕组就是用来产生旋转磁场的。我们知道，但相电源相与相之间的电压在相位上是相差120度的，三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也互差120度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个旋转磁场，其产生的过程如图1所示。图中分四个时刻来描述旋转磁场的产生过程。电流每变化一个周期，旋转磁场在空间旋转一周，即旋转磁场的旋转速度与电流的变化是同步的。旋转磁场的转速为：n=60f/P 式中f为电源频率、P是磁场的磁极对数、n的单位是：每分钟转数。根据此式我们知道，电动机的转速与磁极数和使用电源的频率有关，为此，控制交流电动机的转速有两种方法：1、改变磁极法；2、变频法。以往多用第一种方法，现在则利用变频技术实现对交流电动机的无级变速控制。 观察图1还可发现，旋转磁场的旋转方向与绕组中电流的相序有关。相序A、B、C顺时针排列，磁场顺时针方向旋转，若把三根电源线中的任意两根对调，例如将B相电流通入C 相绕组中，C相电流通入B相绕组中，则相序变为：C、B、A，则磁场必然逆时针方向旋转。利用这一特性我们可很方便地改变三相电动机的旋转方向。??? 定子绕组产生旋转磁场后，转子导条（鼠笼条）将切割旋转磁场的磁力线而产生感应电流，转子导条中的电流又与旋转磁场相互作用产生电磁力，电磁力产生的电磁转矩驱动转子沿旋转磁场方向以n1的转速旋转起来。一般情况下，电动机的实际转速n1低于旋转磁场的转速n。因为假设n=n1，则转子导条与旋转磁场就没有相对运动，就不会切割磁力线，也就不会产生电磁转矩，所以转子的转速n1必然小于n。为此我们称三相电动机为异步电动机。 二、单相交流电动机的旋转原理 单相交流电动机只有一个绕组，转子是鼠笼式的。当单相正弦电流通过定子绕组时，电动机就会产生一个交变磁场，这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化，但在空间方位上是固定的，所以又称这个磁场是交变脉动磁场。这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场，当转子静止时，这两个旋转磁场在转子中产生两个大小相等、方向相反的转矩，使得合成转矩为零，所以电动机无法旋转。当我们用外力使电动机向某一方向旋转时（如顺时针方向旋转），这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小；转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大。这样平衡就打破了，转子所产生的总的电磁转矩将不再是零，转子将顺着推动方向旋转起来。 三.同步电动机的原理 同步电动机是属于交流电机，定子绕组与异步电动机相同。它的转子旋转速度与定子绕组所产生的旋转磁场的速度是一样的，所以称为同步电动机。正由于这样，同步电动机的电流在相位上是超前于电压的，即同步电动机是一个容性负载。为此，在很多时候，同步电动机是用以改进供电系统的功率因素的。 同步电动机在结构上大致有两种： 1、转子用直流电进行励磁。这种电动机的转子如图1所示，从图中可看出来，它的转子做成显极式的，安装在磁极铁芯上面的磁场线圈是相互串联的，接成具有交替相反的极性，并
三相异步电动机的优缺点以及启动方式
三相异步电动机的优缺点 1、三相异步电动机的优点 三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。绕线式三 相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连 接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。 2、异步电动机存在的缺点 2.1笼型感应电动机存在下列三个主要缺点。 （1）起动转矩不大，难以满足带负载起动的需要。当前社会上解决该问题的多数办法是提高电动机的功率容量（即增容）来提高其起动转矩，这就造成严重的“大马拉小车”，既增加购买设备的投资，又在长期的应用中因处于低负荷运行而浪费大量电量，很不经济。第二种办法是增购液力偶合器，先让电动机空载起动，在由液力偶合器驱动负载。这种办法同样要增加添购设备的投资，并因液力偶合器的效率低于97%，因此至少浪费3%的电能，因而整个驱动装置的效率很低，同样浪费电量，更何况添加液力偶合器之后，机组的运行可靠性大大下降，显著增加维护困难，因此不是一个好办法。 （2）大转矩不大，用于驱动经常出现短时过负荷的负载，如矿山所用破碎机等时，往往停转而烧坏电动机。以致只能在轻载状况下运行，既降低了产量又浪费电能。 （3）起动电流很大，增加了所需供电变压器的容量，从而增加大量投资。另一办法是采用降压起动来降低起动电流，同样要增加添购降压装置的投资，并且使本来就不好的起动特性进一步恶化。 2.2 绕线型感应电动机 绕线性感应电动机正常运行时，三相绕组通过集电环短路。起动时，为减小起动电流，转子中可以串入起动电阻，转子串入适当的电阻，不仅可以减小起动电流，而且由于转子功率因数和转子电流有功分量增大，起动转矩也可增大。这种电动机还可通过改 变外串电阻调速。绕线型电动机虽起动特性和运行特性兼优，但仍存在下列缺点：）由于转子上有集电环和电刷，不仅增加制造成本，并且降低了起动和运行的可
电机及电力拖动课程《教案》
教师教案 ( 2006 —2007 学年第1 学期) 课程名称：电机与拖动基础 授课学时：54 授课班级：电气04123 任课教师：段振刚 教师职称：副教授 教师所在学院：信息工程学院
北京工商大学
第一章直流电机原理 授课时数：9 一、教学目的 1 .掌握直流电机的基本工作原理、电枢电势与电磁转矩、他励直流电动机的机械特性 2 .了解直流电机的结构、磁路与磁化特性、电枢绕组 3 .了解串励和复励直流电动机 二、教学内容 1. 直流电机的结构 2. 直流电机的用途及基本工作原理 3. 直流电机的磁路与磁化特性 4．直流电机的电枢绕组 5．电枢电势与电磁转矩 6．直流发电机 7．直流电动机运行原理 8. 他励直流电动机的机械特性 9. 串励和复励直流电动机 三、教学重点和难点 重点：直流电机的基本工作原理 电枢电势与电磁转矩 他励直流电动机的机械特性
难点：直流电机的结构、磁路与电枢绕组 四、教学方法 板书和多媒体、视频录像相结合的教学方法。形象地讲解直流电机的的结构、基本工作原理、电枢电势与电磁转矩、他励直流电动机的机械特性。讲解磁路与磁化特性、电枢绕组的特点、应用和发展。介绍串励和复励直流电动机。 第一讲(2学时) 第一节直流电机的结构 1.观看直流电机制造过程录像片(50分钟) 2.简单介绍直流电机的结构 问题:A.定子主要包括那些部分? B. 转子主要包括那些部分? 第二节直流电机的用途及基本工作原理 1.简单介绍直流电机的用途 2.讲解直流电机的物理模型 3.讲解直流发电机的工作原理 .对照直流电机的物理模型重点讲解判断感应电势的右手定则及感应电势e = B l v .对照直流电机的物理模型重点讲解电刷和换向器的作用 .讲解直流发电机机械能变成直流电能的原理和过程 问题: A. 判断在磁场中运动的导体中感应电势方向应使用什么定则? B. 直流发电机中电刷和换向器的作用是什么?
电动机的基本结构及工作原理
电动机的基本结构及工作原理 交流电机分异步电机和同步电机两大类。异步电机一般作电动机使用，拖动各种生产机械作功。同步电机分分为同步发电机和同步电动机两类。根据使用电源不同，异步电机可分为三相和单相两种型式。 一、异步电动机的基本结构 三相异步电动机由定子和转子两部分组成。因转子结构不同又可分为三相笼型和绕线式电机。 1、三相异步电动机的定子： 定子主要由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。定子的作用是通入三相对称交流电后产生旋转磁场以驱动转子旋转。定子铁心是电动机磁路的一部分，为减少铁心损耗，一般由0.35～0.5mm厚的导磁性能较好的硅钢片叠成圆筒形状，安装在机座内。定子绕组是电动机的电路部分，安嵌安在定子铁心的内圆槽内。定子绕组分单层和双层两种。一般小型异步电机采用单层绕组。大中型异步电动机采用双层绕组。机座是电动机的外壳和支架，用来固定和支撑定子铁心和端盖。 电机的定子绕组一般采用漆包线绕制而成，分三组分布在定子铁心槽内（每组间隔120O），构成对称的三相绕组。三相绕组有6个出线端，其首尾分别用U1、U2；V1、V2；W1、W2表示，连接在电机机壳上的接线盒中，一般3KW以下的电机采用星形接法（Y接），3KW以上的电机采用三角形接法（△接）。当通入电机定子的三相交流电相序改变后，因定子的旋转磁场方向改变，所以电机的转子旋转方向也改变。 2、三相异步电动机的转子：
转子主要由转子铁心、转子绕组和转轴三部分组成。转子的作用是产生感应电动势和感应电流，形成电磁转矩，实现机电能量的转换，从而带动负载机械转动。转子铁心和定子、气隙一起构成电动机的磁路部分。转子铁心也用硅钢片叠压而成，压装在转轴上。气隙是电动机磁路的一部分，它是决定电动机运行质量的一个重要因素。气隙过大将会使励磁电流增大，功率因数降低，电动机的性能变坏；气隙过小，则会使运行时转子铁心和定子铁心发生碰撞。一般中小型三相异步电动机的气隙为0.2～1.0mm，大型三相异步电动机的气隙为1.0～1.5mm。 三相异步电动机的转子绕组结构型式不同，可分为笼型转子和绕线转子两种。笼型转子绕组由嵌在转子铁心槽内的裸导条（铜条或铝条）组成。导条两端分别焊接在两个短接的端环上，形成一个整体。如去掉转子铁心，整个绕组的外形就像一个笼子，由此而得名。中小型电动机的笼型转子一般都采用铸铝转子，即把熔化了的铝浇铸在转子槽内而形成笼型。大型电动机采用铜导条；绕线转子绕组与定子绕组相似，由嵌放在转子铁心槽内的三相对称绕组构成，绕组作星形形联结，三个绕组的尾端连结在一起，三个首端分别接在固定在转轴上且彼此绝缘的三个铜制集电环上，通过电刷与外电路的可变电阻相连，用于起动或调速。 3、三相异步电动机的铭牌： 每台电动机上都有一块铭牌，上面标注了电动机的额定值和基本技术数据。铭牌上的额定值与有关技术数据是正确选择、使用和检修电动机的依据。下面对铭牌中和各数据加以说明： 型号异步电动机的型号主要包括产品代号、设计序号、规格代号和特殊环境代号等。产品代号表示电动机的类型，用汉语拼音大写字母表示；设
异步电动机几种启动方式的介绍
异步电动机几种启动方式的介绍 电动机作为重要的动力装置,已被广泛用于工业、农业、交通运输、国防军事设施以及日常生活中。直流电动机其调速在过去一直占统治地位,但由于本身结构原因,例如换向器的机械强度不高,电刷易于磨损等,远远不能适应现代生产向高速大容量化发展的要求。而交流电动机,特别是三相鼠笼式异步电动机,由于其结构简单、制造方便、价格低廉,而且坚固耐用,惯量小,运行可靠等优势,在工业生产中得到了极广泛的应用,也正在发挥着越来越重要的作用。 1 软启动的现状与各种启动方式的比较 交流电动机和直流电动机相比存在许多优点,但当异步电机在起动过程中又有许多弊病。所谓起动过程是在交流传动系统中,当异步电动机投入电网时,其转速由零开始上升,转速升到稳定转速的全过程。 如不采用任何起动装置的情况下,直接加额定电压到定子绕组起动电动机时,电机的起动电流可达额定电流的4倍～8倍,其转速也在很短时间内由零上升到额定转速。同时三相感应电动机起动时的转矩冲击较大,一般可达额定转矩的2倍以上。起动时过高的电流一方面会造成严重的电网冲击,给电网造成过大的电压降落,降低电网电能质量并影响其他设备的正常运行。而过大的转矩冲击又将造成机械应力冲击,影响电动机本身及其拖动设备的使用寿命。因此,通常总是力求在较小的起动电流下得到足够大的起动转矩,为此就要选择合适的起动方法。在选择起动方法时可以根据具体情况具体要求来选择。 对三相鼠笼式异步电动机的起动电流的限制,通常有定子串接电抗器起动、Y-△起动、自藕变压器降压起动、延边三角形起动。而对绕线式交流电动机,常采用转子串接频敏变阻器起动、定子串电阻分级起动。这些传统的起动方法都存在一些问题。 (1)定子串接电阻起动:由于外串了电阻,在电阻上有较大的有功损耗,特别对中型、大型异步电动机更不经济,因此在降低了起动电流的同时,却付出了较大的代价,即起动转矩降低得更多,一般只能用于空载和轻载。 (2)Y—△起动:Y—△起动方法虽然简单,只需一个Y—△转换开关。但是Y—△起动的电动机定子绕组六个出线端都要引出来,对于高电压的电动机有一定的困难,一般只用于380V电动机。 (3)自耦变压器降压起动:自耦变压器降压起动,与定子串接电抗器起动相比,当限定的起动电流相同时,起动转矩损失的较少;比起Y—△起动,有几种抽头供选用比较灵活,并可以拖动较大些的负载起动。但是自耦变压器体积大,价格高,也不能拖动重负载起动。