交流电机的基础知识
电机基础知识培训教学内容
电机基础知识培训教学内容一、引言电机是现代工业生产和日常生活中不可或缺的重要设备，广泛应用于各个领域。
为了提高电机操作人员的技术水平，保障电机设备的正常运行，特制定本培训教学内容，对电机基础知识进行全面、系统的培训。
二、电机的基本原理1. 电磁感应定律：电机的工作原理基于电磁感应定律，即当导体在磁场中运动时，会在导体两端产生电动势。
通过这一原理，电机实现了电能与机械能的相互转换。
2. 磁路理论：磁路是电机中传递磁通的路径。
磁路理论包括磁通连续性原理、磁路欧姆定律、磁路基尔霍夫定律等，为电机设计和分析提供了基础。
三、电机的分类与结构1. 分类：根据工作原理和用途，电机可分为直流电机、交流电机和变压器。
其中，直流电机和交流电机又可分为同步电机和异步电机。
2. 结构：电机主要由定子和转子两部分组成。
定子是电机的固定部分，包括定子铁心、绕组等；转子是电机的旋转部分，包括转子铁心、绕组等。
此外，电机还包括端盖、轴承、风扇等附件。
四、电机的主要性能参数1. 额定功率：电机在额定运行条件下的输出功率。
2. 额定电压：电机在额定运行条件下的输入电压。
3. 额定电流：电机在额定运行条件下的输入电流。
4. 额定转速：电机在额定运行条件下的旋转速度。
5. 效率：电机输出功率与输入功率的比值，反映了电机能量转换的效率。
6. 功率因数：电机运行时，有功功率与视在功率的比值，反映了电机对电网的影响。
五、电机的工作原理与运行特性1. 直流电机：直流电机的工作原理是基于电磁感应和电磁力作用。
直流电机具有良好的启动、调速性能，广泛应用于调速要求较高的场合。
2. 交流电机：交流电机的工作原理是基于旋转磁场与转子绕组之间的电磁感应。
交流电机结构简单、运行可靠，广泛应用于工业生产中。
3. 同步电机：同步电机具有转速与电源频率严格同步的特点，广泛应用于发电、调频等领域。
4. 异步电机：异步电机具有结构简单、运行可靠、成本低廉等优点，广泛应用于工业生产和日常生活中。
汽车用交流发电机基础知识
八管 十一管
第一部分 概述
三、交流发电机的型号
根据汽车行业标准QC/T73-93《汽车电器设备产品型号编制方法》 的规定，汽车交流发电机型号组成如下：
调整臂位置
产品代号 电压等级代号 电流等级代号 设计序号 变型代号
例如:B11发电机型号JFZ1915——整体式交流发电机、电压等级12V、 输出电流90A、第15次设计
第三部分 电路原理
一、基本原理
通电线圈绕在旋转铁心上产生旋转磁场； 定子三相绕组切割磁场产生三相交流电； 整流器将三相交流电转变为直流电。
第三部分 电路原理
第三部分 电路原理
1、励磁
励磁：将电源引入到磁场绕组使之产生磁场 永磁式交流发电机不需要励磁
励磁方式：自励和他励两种。 他励：在发动机起动期间，需要蓄电池供给发 电机磁场电流生磁使发电机发电，即预励磁。
充电指示灯并不说明蓄电池是否在充电，也不说明在什么转速下开始充电。 在大负载时，会有充电指示灯不亮，蓄电池不是充电而是在放电的情况。
第三部分 电路原理
3、中性点电压
（1）概念： 定子绕组为星形连接时，三相绕组的公
共结点称为中性点。从中性点引一根导线到 发电机外，标记为“N”。中性点对发电机外 壳（搭铁）之间的电压Un称为中性点电压， 中性点电压为发电机输出电压的一半。
由于体积和特性的关系，这种调节器 只适合装在车体上。
触点式电压调节器
第四部分 电压调节器及其原理
电子电压调节器 调压原理
利用三极管的开关特性，将大功率三极管 作为一只开关串联在发电机的励磁电路中，根 据发电机输出电压的高低，通过控制三极管导 通与截止调节发电机的励磁电流。 优点
精度高、电压稳定、结构紧凑、无触点、寿 命长等优点，适于直接装在交流发电机内部。
电机基础知识
电机基础知识一、电机定义电机：也称电动机（俗称马达），是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。
它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。
二、电机的分类三、电机的其他部分基础知识●什么叫绕组？答：电枢绕组是直流电机的核心部分，是铜质漆包线绕制的线圈。
当电枢绕组在电机的磁场中旋转都会产生电动势。
●什么叫磁场？答：在永磁体或电流周围所发生的力场及凡是磁力所能达到的空间或磁力作用的范围。
●什么叫磁场强度？答：定义载有 1 安培电流的无限长导线在距离导线 1/2 米远处的磁场强度为 1A/m （安培 / 米，国际单位制 SI ）；在 CGS 单位制（厘米 - 克 - 秒）中，为纪念奥斯特对电磁学的贡献，定义载有 1 安培电流的无限长导线在距离导线 0.2 厘米远处的磁场强度为 10e （奥斯特）， 10e=1/4.103/m ，磁场强度通常用 H 表示。
●什么叫安培定则？答：用右手握住导线，让伸直的大拇指的方向跟电流方向一致，那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。
●什么叫磁通？答：磁通又叫磁通量：设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，磁场的磁感应强度为 B ，平面的面积为 S ，我们定义磁感应强度 B 与面积 S 的乘积，叫做穿过这个面的磁通量。
●什么是定子？答：有刷或无刷电机工作时不转的部分。
轮毂式有刷或无刷无齿电机的电机轴叫做定子，此种电机可以叫做内定子电机。
●什么是转子？答：有刷或无刷电机工作时转动的部分。
轮毂式有刷或无刷无齿电机的外壳叫做转子，此种电机可以叫外转子电机。
●什么叫碳刷？答：有刷电机里面顶在换向器表面，电机转动的时候，将电能通过换向器输送给线圈，由于其主要的成分是碳，称为碳刷，它是易磨损的。
应定期维护更换，并清理积碳。
●什么是刷握？答：在有刷电机里面盛装并保持碳刷位置的机械导槽。
●什么是换向器？答：有刷电机里面，具有相互绝缘的条状金属表面，随电机转子转动时，条状金属交替接触电刷的正负极，实现电机线圈电流方向的正负交替变化，完成有刷电机线圈的换相。
三相交流电基础知识
第四节 三相交流电路工业上应用最多的交流电是三相交流电。
单相交流电实际上也是三相交流电的一部分。
三相交流电有很多优点：例如三相电机比同尺寸的单相电机输出功率大，性能好；三相交流电的输送比较经济；既节约了有色金属又降低电能损耗等。
一、 、 三相交流三相交流三相交流电电的产生三相交流电一般由三相发电机产生。
其原理可由图1-46说明。
发电机定子上有U1-U2、V1-V2、W1-W2三组绕组，每组绕组称为一相，各相绕组匝数相等、结构一样，对称地排放在定子铁芯内侧的线槽里。
在转子上有一对磁极的情况下，三相绕组在排放位置上互差120o 。
转子转动时U1-U2、V1-V2、W1-W2绕组中分别都产生同样的正弦感应电动势。
但当N极正对哪一相绕组时，该相感应电动势取得最大值。
显然，V相比U相滞后120o ，W相比V相滞后120o ，U相比W滞后120o 。
三相电动势随时间变化的曲线如图1-47所示。
这种大小相等、频率相同、但在相位上互差120o 的电动势称为对称三相电动势。
同样，最大值相等、频率相同、相位相差120o 的三相电压和电流分别称为对称三相电压和对称三相电流。
图1-46 三相交流电发电机示意图图1-47 三相交流电波形三相交流电动势在时间上出现最大值的先后次序称为相序。
相序一般分为正相序、负相序、零相序。
最大值按U—V—W—U顺序循环出现的为正相序。
最大值按U—W—V—U顺序循环出现的为负相序。
如令三个相电压的参考极性都是起始端U1、V1、W1为正，尾端U2、V2、W2为负，又令U1—U2绕组中的电动势e u ，为参考正弦量，那么，三个相电压的函数表达式为：图1-48 三相交流电势相量图对称三相交流电动势的相量图，如图2-48所示。
二、三相三相电电源的接法源的接法 在生产中，三相交流发电机的三个绕组都是按一定规律连接起来向负载供电的。
通常有两种接法；一种是星形（Y）连接；另一种是三角形（△）连接。
（一） ） 星形星形星形连连接图1-49 三相交流电源的连接将电源三相绕组的末端U 2、V 2、W 2连接在一起，成为一个公共点（中性点），而由三个首端U 1、V 1、W 1分别引出三条导线向外供电的连接形式，称为星形（Y）连接。
交流电机的基础知识
交流电机的共同理论 绕组、电势和磁势
交流电机绕组构成原则
三相单层绕组
*三 相 双 层 绕 组
交流电机绕组电势
交流电机绕组磁势
交流电机的共同理论 绕组、电势和磁势 本章要求：
掌握交流电机三相绕组构成原则。 能够绘制三相单层同心式分布绕组展开图。 掌握基波磁场下集中、分布绕组线圈组电势计算。 熟悉基波磁场下双层、短距分布绕组相电势计算。
4
上下
二、绕组基本知识
• 极距是指每一磁极所占定子内圆周的 距离，即有 Z1
2p
• 节距y是指线圈两有效边之间的距离。 单层绕组是整距绕组，即有y=τ
• 每极每相槽数q是指一个磁极下一相绕
组所占有的槽数，即有： q
Z1
2 pm1
• 相带：是指一相绕组在一个磁极下连 续所占的范围。
A1
X1 总槽数Z
每极每相槽数q= 2pm
P：极对数；m：相数。
上下
线圈节距Y1:一个线圈的两个有效边之间的距离 。
y1 Z 2p
槽距角
p
360 Z
总电角度 总槽数
上下
绕组编绕方法有：同心式和叠绕
A
X
同心式
AX 叠绕
单匝
上下
二、 三 相 单 层 交 流 绕 组
一交流机：Z=24，P=2，m=3，画出单层同
旋转，定子绕组切割气隙磁场，产生电势。
Y
C
N
An
X
S
Z
B
上下
第6章 交流电机基础 9、我们的市场行为主要的导向因素，第一个是市场需求的导向，第二个是技术进步的导向，第三大导向是竞争对手的行为导向。21.8.1621.8.16Monday, August 16, 2021
电机基础常识
电机基础常识本站整理了一份有关电机的基础培训知识，包括电机的分类，直流电机原理及交流电机的工作原理等。
1、电机的分类2、直流电机图2-1：直流电机的物理模型图图2-1表示一台最简单的两极直流电机模型，它的固定部分称为定子，上面装设了一对直流励磁（或是永磁铁）的主磁极N和S；旋转部分称为转子，上面装设电枢铁心；定子与转子之间有一气隙。
电枢铁心表面上放置了由A和X两根导体连成的电枢线圈（绕组），线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。
换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。
换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦互相绝缘。
在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2与换向器接触。
整个旋转部分为机电能量转换中枢，故称电枢。
电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。
2.1直流电机工作原理图2-2：直流电动机工作原理示意图将外部直流电源加于电刷A(正极)和B(负极)上，则线圈abcd中流过电流，在导体ab中，电流由a指向b，在导体cd中，电流由c指向d。
导体ab和cd分别处于N、S极磁场中，受到电磁力的作用。
用左手定则可知导体ab和cd均受到电磁力的作用，且形成的转矩方向一致，这个转矩称为电磁转矩，为逆时针方向。
这样，电枢就顺着逆时针方向旋转，如图2-2(a)所示。
当电枢旋转180°，导体cd转到N极下，ab转到S极下，如图2-2(b)所示，由于电流仍从电刷A流入，使cd中的电流变为由d流向c，而ab中的电流由b流向a，从电刷B流出，用左手定则判别可知，电磁转矩的方向仍是逆时针方同。
由此可见，加于直流电动机的直流电源，借助于换向器和电刷的作用，使直流电动机电枢线圈中流过的电流，方向是交变的，从而使电枢产生的电磁转矩的方向恒定不变，确保直流电动机朝确定的方向连续旋转。
这就是直流电动机的基本工作原理。
简单来说，直流电动机就是利用通电导体在磁场中受力运动而“切割”其磁力线的原理工作的。
交流电知识学习基础
交流电知识学习基础简称“交流”。
一般指大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流。
它的最基本的形式是正弦电流。
我国交流电供电的标准频率规定为50赫兹。
交流电随时间变化的形式可以是多种多样的。
不同变化形式的交流电其应用范围和产生的效果也是不同的。
以正弦交流电应用最为广泛，且其他非正弦交流电一般都可以经过数学处理后，化成为正弦交流电的迭加。
正弦电流（又称简谐电流），是时间的简谐函数i=Imsin（ωt+φ0）当线圈在磁场中匀速转动时，线圈里就产生大小和方向作周期性改变的交流电。
现在使用的交流电，一般是方向和强度每秒改变52赫兹。
我们常见的电灯、电动机等用的电都是交流电。
在实用中，交流电用符号"~"表示。
电流i随时间的变化规律，由此看出：正弦交流电需用频率、峰值和位相三个物理量来描述。
交流电所要讨论的基本问题是电路中的电流、电压关系以及功率（或能量）的分配问题。
由于交流电具有随时间变化的特点，因此产生了一系列区别于直流电路的特性。
在交流电路中使用的元件不仅有电阻，而且有电容元件和电感元件，使用的元件多了，现象和规律就复杂了。
【交流电的频率和周期】频率是表示交流电随时间变化快慢的物理量。
即交流电每秒钟变化的次数叫频率，用符号f表示。
它的单位为周／秒，也称赫兹常用“Hz”表示，简称周或赫。
例如市电是50周的交流电，其频率即为f=50周／秒。
对较高的频率还可用千周（kC）和兆周（MC）作为频率的单位。
1千周（kC）=103周／秒1兆周（MC）=10千周（kC）=106周／秒例如，我国第一颗人造地球卫星发出的讯号频率是20.009兆周，亦即它发出的是每秒钟变化20.009×106次的交变讯号。
交流电正弦电流的表示式中I = Imsin（ωt+φ0）中的ω称为角频率，它也是反映交流电随时间变化的快慢的物理量。
角频率和频率的关系为ω=2πf。
交流电随时间变化的快慢还可以用周期这个物理量来描述。
交流永磁同步电机结构与工作基础学习知识原理
交流永磁同步电机结构与工作原理2．1．1交流永磁同步电机的结构永磁同步电机的种类繁多，按照定子绕组感应电动势的波形的不同，可以分为正弦波永磁同步电机(PMSM)和梯形波永磁同步电机(BLDC)【261。
正弦波永磁同步电机定子由三相绕组以及铁芯构成，电枢绕组常以Y型连接，采用短距分布绕组；气隙场设计为正弦波，以产生正弦波反电动势；转子采用永磁体代替电励磁，根据永磁体在转子上的安装位置不同，正弦波永磁同步电机又分为三类：凸装式、嵌入式和内埋式。
本文中采用的电机为凸装式正弦波永磁同步电机，结构如图2一l所示，定子绕组一般制成多相，转子由永久磁钢按一定对数组成，本系统的电机转子磁极对数为两对，则电机转速为n=60f／p，f为电流频率，P为极对数。
图2一l凸装式正弦波永磁同步电机结构图目前，三相同步电机现在主要有两种控制方式，一种是他控式(又称为频率开环控制)；另一种是自控式(又称为频率闭环控制)[27】。
他控式方式主要是通过独立控N#l-部电源频率的方式来调节转子的转速不需要知道转子的位置信息，经常采用恒压频比的开环控制方案。
自控式永磁同步电机也是通过改变外部电源的频率来调节转子的转速，与他控式不同，外部电源频率的改变是和转子的位置信息是有关联的，转子转速越高，定子通电频率就越高，转子的转速是通过改变定子绕组外加电压(或电流)频率的大小来调节的。
由于自控式同步电机不存在他控式同步电机的失步和振荡问题，并且永磁同步电机永磁体做转子也不存在电刷和换向器，降低了转子的体积和质量，提高了系统的响应速度和调速范围，且具有直流电动机的性能，所以本文采用了自控式交流永磁同步电机。
当把三相对称电源加到三相对称绕组上后，自然会产生同步速的旋转的定子磁场，同步电机转子的转速是与外部电源频率保持严格的同步，且与负载大小没关系。
2．1．2交流永磁同步电机的工作原理本系统采用的是自控式交直交电压型电机控制方式，由整流桥、三相逆变电路、控制电路、三相交流永磁电机和位置传感器构成，其结构原理图如图2—2所示。
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•
•上•下
•二、 三 相 单 层 交 流 绕 组
• 一交流机：Z=24，P=2，m=3，画出单层
同心式绕组展开图。
•1、画出结构图，标出槽号 •C
•2、标出AZBXCY的位置
•Y
2•22•21 •23
•X •220•19•18••21B7
•16•Z
2 •24
•152
•A •1 1 •2
•3
••1134•A •122
•
•掌握单相绕组产生脉振磁势及其主要结论。 •熟练掌握单相绕组产生脉振磁势基波可以分解为 两个转向相反的旋转磁势。 •掌握三相绕组产生旋转磁势的条件、性质及其主 要结论。 •熟练掌握三相对称绕组产生圆形旋转磁势基波的 大小、转向、速度 。
•
•同步发电机
交流电 机
•同步电
•同步电动机
机
•异步电动机
•Z •4
•11•Y
1 •B•5•6 •7 •8 •9••C10 1
1
•X
•1
1 •上•下
•3、画出绕组展开图
• 每相绕组由两个 线圈组组成。如: A1X1，A2X2；组成
•X
•C 2•22•21 •Y •23
•220•19•18••21B7•16•Z
2 •24
•152
A相。其中A1X1， A2X2感应的电势相 同。
•
•上•下
• 每相绕组不可能 放在一个槽中，应均 匀放在相邻的几个槽 中，串联在一起。
•A
1
•X
1 •总槽数Z
•每极每相槽数
q=
•2pm
•P：极对数；m：相数。
•
•上•下
• 线圈节距Y1:一个线圈的两个有效边之间的距 离。
•
•上•下
•绕组编绕方法有：同心式和叠 绕
•A
•X
•同心式
•A •X •叠绕
•异步电机
•异步发电机(性能较差
）
•异步电机特点：结构简单、制造方便、运行可靠、价格低 廉，但它是感性负载，使电网功率因数变坏，调速性能差。
•同步电机
•
•异步电机
两种型式的交流电机在涉及的理论、 基本结构原理方面具有下面三个共同部分：
•◆交流绕组的基本结构 •◆交流绕组中感应的电动势 ◆交流绕组产生的磁动势
•p=3,n=1000rpm;
•N1
•n
•A •S1
•S2
•N2
•
•上•下
•同步发电机定子结构
•
•上•下
•二、异步电动机的工作原理
•N
•n
1
•T
•n •S
•e2 •有功 i2
•fem
•
•原理视频
• 第二节 三相交流电机的定子绕组
• 异步电动机的工作磁场（主磁场）是一种旋 转磁场，是依靠定子绕组中通以交流电流来建立的 。因此，定子上的三相绕组必须保证当它通以三相 交流电流后，其所建立的旋转磁场具有一定的极数 、一定的大小，并且在空间的分布波形接近正弦波 形，而且由该旋转磁场在绕组本身中所感应的电动 势也是对称的。这种旋转磁场由旋转磁动势来建立 ，那么对磁场的要求，也就是对磁动势的要求。
• 3、端接线尽可能短，节约铜线，减小损耗。
• 4、元件制造方便，嵌线工艺方便，便 于保证质量和节约制造工时。
•
•上•下
二、绕组基本知识
• 极距是指每一磁极所占定子内圆周的 距离，即有
• 节距y是指线圈两有效边之间的距离。 单层绕组是整距绕组，即有y=τ
• 每极每相槽数q是指一个磁极下一相绕 组所占有的槽数，即有：
•
• 交流电机包含异步机和同步机。其定子结构相
同，都由定子铁芯和定子绕组组成；它们的绕组、 电势、磁势都相同。
•一、交流绕组构成原则
• 1、每相绕组产生的相电势应为正弦，且数值尽可 能大。
• 2、各相绕组的电势、电阻和电抗在数值上尽可能 相等，感应电势在相位上也要对称，即在时间上互差 120º电角度。
•A1 •A
•X1 •2•221
•23
•A2 •20•19•1•81•716•Z2
•24
•15
•A1 •1
•2
•Z1
•3 •4
•14•A2 •13 •12 •11•Y1
•B•1 5•6•7 •8•9••C11 0 •X1
•
•X2 •X
•上•下
• 当定子每相绕组AX、BY、CZ匝数相同， 六个绕组端在空间沿转子转向排列顺序为：A 、Z、B、X、C、Y；且互差60º电角度时，三 相电势为对称电势。
•A •1 1 •2
•3 •Z •4
••1134•A •122
•11•Y
1
• 每个线圈组由两个线 圈组成，1，2；7，8；组
•B•5•6 •7 •8 •9••C10 1
1
•X
1
1
成A1X1线圈组。
•13，14；19，20；组成A2X2线圈• 组。
•上•下
•绕组展开图
•1 •2 •3 •4 •5 •6 •7 •8 •9 •10•11•12•13•14•15•16•17•18•19•20
•
• 相带：是指一相绕组在一个磁极下连 续所占的范围。
• 机械角：电机圆周空间角度为360°或 为2π弧度，称这种角度为机械角。对 于一对磁极由N→S→N变化一周相当 于360°电角度或为2π电弧度。当电机 有p对磁极时，电角度=p×机械角。
• 分析：每一磁极占180°电角度，三相 绕组的每相绕组在一个极下只占三分 之一，即60°相带。
交流电机的基础知识
路漫漫其悠远 2020/4/14
•交流电机的共同理论 • 绕组、电势和磁势
交流电机绕组构成原则
•三 相 单 层 绕 组
•*三 相 双 层 绕 组
•交 流 电 机 绕 组 电 势
•交 流 电 机 绕 组 磁 势
•
•交流电机的共同理论 绕组、电势和磁 •本章势要求：
• 掌握交流电机三相绕组构成原则。 • 能够绘制三相单层同心式分布绕组展开图。 • 掌握基波磁场下集中、分布绕组线圈组电势计算。 • 熟悉基波磁场下双层、短距分布绕组相电势计算。
•
•P=2时，绕组的排列 • 每对磁极下，都应
•X •C
2
•Y 2
2
•B 2 •Z
2
有一个ABC三相绕组， •A
•A
其排列顺序在一对磁极 1
2
下应对称。
•Z
•Y
•结论：
1
•B
1
•X •C 1
1 1
• 三相绕组排列顺序为：每对磁极下，六个绕组边
在空间沿转子转向排列顺序为：A、Z、B、X、C、Y
；且互差60º电角度。 •电角度=机械角度p
•
Байду номын сангаас •第一节 交 流 电 机
•一、 同步发电机工作原理 • 定子绕组如图排列；转子磁极在外力作用下 旋转，定子绕组切割气隙磁场，产生电势。
•Y
•C
•N
•A •n
•X
•S
•Z
•B
•
•上•下
•电势频率
•或
•n转子每分钟的转速，p极对数
•fN=50Hz •p=1,n=3000rp •p=2,n=1500mr;pm;