第一篇：电机及拖动基础教案
电机及拖动基础教案
绪论
学次1：介绍本门课程的学习的目的、方法、和要求。以及分析一些基本的电机拖动的基础知识和相关理论 本章总学时：2
第一章 直流电机原理
摘要：本章分析直流电动机的工作原理、结构、电路、磁路及换向等问题，为电力拖动自动控制系统提供元件的基本知识。
学次2：1.1直流电机的基本工作原理；1.2直流电机的主要结构及用途； 教学主要内容：
介绍直流发电机的工作原理和直流电动机的工作原理；
介绍直流电机的主要结构；直流电机的铭牌数据；直流电机的用途和分类
学时：2 学次3：1.3直流电机的电枢绕组；1.4直流电机的磁场； 教学主要内容：
介绍单叠绕组；单波绕组介绍； 介绍直流电机的空载磁场；直流电机负载时候的磁场和电枢反应；直流电机的励磁方式；
学时：2 学次4：1.5直流电机换向。
介绍直流电机的换向问题和换向极绕组；
学时：2 本章总学时：6
第二章 直流电机的运行和拖动
摘要：本章主要介绍了直流电机的三个基本公式和电力拖动系统的转动方程式，介绍了几种典型的负载机械特性和他励直流电动机的机械特性。在此基础上，分析了他励直流电动机的各种运行状态及其起动、制动、调速的方法和特性。学次5：2.1直流电机的运行原理和特性。教学主要内容：
介绍电枢电动势和电磁转矩；直流电机稳态运行时的电压平衡方程式；直流电机的运行特性；电力拖动系统的转动方程式；负载机械特性。
学时：2 学次6：2.2他励直流电机的机械特性；2.3他励直流电机的起动。
介绍机械特性的一般表达式；固有机械特性；机械特性的绘制；电力拖动系统稳定运行条件。
介绍降电压起动；电枢回路串电阻起动。
学时：2 学次7：2.4他励直流电机的调速。教学主要内容：
介绍调速的性能指标；电枢回路串电阻调速；降低电源电压调速；弱磁调速。
学时：2 学次8：2.5他励直流电机的电动与制动运行。教学主要内容：
介绍电动运行与制动运行；能耗制动运行；反接制动运行；回馈制动运行。
学时：2
本章总学时：8
第三章 变压器
摘要：本章分析了变压器基本工作原理和基本结构；分析单相变压器的运行情况，讨论副边电压的大小、相位随负载变动的情况，分析变压器中能量传递的规律及变压器的耗损和效率等；介绍三相变压器的联结组，研究变压器原、副边相位移的情况。最后对自耦变压器做简要介绍。
学次9：3.1变压器的基本工作原理和结构；3.2单相变压器的空载运行。教学主要内容：
介绍变压器的基本工作原理；变压器的结构；变压器的铭牌数据。介绍空载运行的电磁关系；空载运行时的电动势平衡方程式和电压比；空载运行时的等值电路和相量图。
学时：2 学次10：3.3单相变压器的负载运行；3.4变压器参数的确定；3.5变压器的运行特性；
教学主要内容：
介绍负载运行时的电磁关系；负载运行时的基本方程式；负载运行时的等值电路；负载运行时的相量图；介绍变压器的空载实验；变压器的短路试验； 介绍变压器的外特性和电压变化率；变压器的效率特性。
学时：2 学次11：3.6三相变压器； 3.7自耦变压器。教学主要内容：
介绍单相变压器绕组的标志方式；三相变压器绕组的连接法；三相变压器绕组的连接组。
介绍自耦变压器电压、电流关系；容量关系；主要优缺点。
学时：2 本章总学时：6
第四章 三相异步电动机原理
摘要：本章以旋转磁场的建立为前提，讨论了异步电动机的主要电路（定子绕组）、定子绕组的磁通势以及定子磁场；分析了异步电动机运行时的电磁关系，导出其等值电路和相应的相量图。最后分析异步电动机的功率和转矩，并介绍其工作特性的测取方法，为交流拖动系统的分析奠定基础。
学次12：4.1异步电动机的基本工作原理；4.2异步电动机的结构及用途。教学主要内容： 旋转磁场概述；介绍基本工作原理
介绍异步电动机的结构；异步电动机的铭牌数据；用途和分类。
学时：2 学次13：4.3异步电动机的定子绕组。教学主要内容：
介绍交流绕组的基本知识；三相单层绕组；三相双层绕组。
学时：2 学次14：4.4三相异步电动机的电磁关系。教学主要内容：
介绍三相电枢绕组产生的磁通势；空载运行时的电磁关系；负载运行时的电磁关系。
学时：2 学次15：4.5三相异步电动机的功率与转矩；4.6三相异步电动机的工作特性。4.7三相异步电动机参数的测定。教学主要内容：
介绍功率关系；转矩关系。介绍工作特性分析；测试方法。介绍空载试验；短路实验。
学时：2 本章总学时：8
第五章 三相异步电动机的运行与拖动
摘要：本章介绍了三相异步电动机的机械特性的三个表达式、固有机械特性和人为机械特性，阐述了三相异步电动机的起动、调速和制动的各种方法、特点和应用。
学次16：5.1三相异步电动机的运行特性。教学主要内容：
介绍机械特性的物理表达式；机械特性的参数表达式；机械特性的实用表达式；机械特性的固有特性和人为特性；稳定运行问题。
学时：2 学次17：5.2三相异步电动机的起动。教学主要内容：
介绍三相异步电动机直接起动的问题；三相鼠笼式异步电动机的降压起动；三相绕线式异步电动机的起动。
学时：2 学次18：5.3三相异步电动机的制动。教学主要内容：
介绍能耗制动；反接制动；回馈制动。
学时：4 学次19：5.4三相异步电动机的调速。教学主要内容：
介绍三相异步电动机的降定子电压调速；绕线式异步电动机转子回路串电阻调速；电磁转差离合器调速；绕线式异步电动机的串级调速；变极调速；变频调速。
学时：4
本章总学时：12
第六章 控制电机
摘要：本章主要介绍伺服电动机、步进电动机、测速发电机、自整角机、旋转变压器、感应同步器等控制电机的工作原理，运行特性、结构和应用。学次20：6.1单相异步电动机 6.2伺服电动机； 教学主要内容：
介绍直流伺服电动机；交流伺服电动机；
学时：4 学次21：6.2步进电动机； 教学主要内容：
介绍步进电动机的工作原理；运行特性；步进电动机的应用。
学时：4 学次22：6.3测速发电机；6.4自整角机；6.5旋转变压器。教学主要内容：
介绍直流测速发电机；交流测速发电机。
介绍控制式自整角机；力矩式自整角机；自整角机的应用。介绍正余弦旋转变压器；线性旋转变压器；旋转变压器的应用。
学时：4 本章总学时：12
第七章 电动机的选择
摘要：本章介绍了电动机的发热和冷却，电动机的绝缘材料和允许温升，电动机的工作方式，电动机的负载功率计算和电动机的容量选择。
学次23：7.1电动机的发热与冷却；7.2电动机的绝缘材料与允许温升；7.3电动机的工作方式。教学主要内容：
介绍电机中热量的传导；电机的发热过程；电动机的冷却过程；电动机的通风冷却方式；
介绍绝缘材料的等级；电动机各部分的允许温升。
介绍连续（长期）工作制；短时工作制；重复短时工作制。
学时：2 学次24：8.4电动机的负载功率计算；8.5电动机的容量选择 教学主要内容：
介绍常值负载功率的计算；变化负载功率的计算。介绍电动机容量的选择步骤；常值负载下电动机容量的选择；变值负载下电动机容量的选择。
学时：2 本章总学时：4
实验一：直流并励电动机工作特性测定 3学时
实验二：他励直流电动机的各种状态下机械特性测定 4学时
实验三：单相变压器实验 2学时
实验四：三相变压器实验 2学时
实验五：三相异步电动机实验 3学时 本门课程总学时：84
第二篇：电机拖动基础心得
a.一般地，在一个完整的自动控制系统中，信号电机、功率电动机和控制电动机都会有自己的用武之地。通常控制电动机是很“精确”的电动机，在控制系统中充当“核心执行装置”；而功率电动机是比较“强壮”的大功率电动机，常用来拖动现场的机器设备；信号电机则在控制系统中担任“通讯员”的角色，本质上就是“电机传感器”。当然，并不是所有的自动控制系统中都具备这三种电机，在一般的自动化领域，例如运动控制和过程控制，尤其是在运动控制中，控制电动机是必不可少的“核心器件”，所以控制电动机在自动化领域中的地位是举足轻重的，这也是人们对控制电动机研究最多的原因之一。
b.在现代社会中，电机的应用可以说是无处不在的。例如，在交通运输业中，如城市交通运输和电气化的铁道，需要各种具有良好启动和调速性能的牵引电机；在航运和航空事业中又需要各种特殊的电机；在农业中，如电力排灌、脱粒、辗米、榨油等农业机械业广泛的采用电动机拖动；在现代家庭生活中，如洗衣机、电冰箱、空调、电风扇等家用电器，需要各种小型电动机来拖动；在自动控制技术中，各种各样的微型控制电机广泛地作为检测、放大和执行元件„„
随着科学技术水平的提高，电力工业不断发展，发电机和变压器的电机容量不断增大，中、小型电动机的应用范围也不断扩大，电机性能指标和经济效益不断提高，这是电机工业发展的重要趋势。
电机及拖动基础对于我们机械专业的学生来说是一门非常重要的专业基础课，我们学习的大部分专业课都与它有着紧密的联系，所以可以说电机及拖动基础这门课不仅仅对于我们学习专业课有着重要意义，对于我们将来的工作也很重要。通过本课程的学习，可以掌握电机与拖动的基本理论、基本分析方法和基本实验技能，为学习后续课程和工作打下坚实的基础。并且使自己能应用已有的数学知识对电力拖动自动控制系统进行定量计算和定性分析，培养了自正己分析问题和解决问题的能力。
通过一个学期的学习，使我对电机及其构成的工作系统等知识有了一个全新的认识。我掌握了交、直流电动机的基本原理、结构和调速方法 直流电机的工作原理及结构、变压器的工作原理及结构、异步电机的工作原理及结构、同步电机、控制电机、电力拖动系统基础、直流电机的电力拖动、三相异步电机的机械特性及运转状态、三相异步电机的启动及其调速、电力拖动系统的电机选择。学校开设这门课程的目的，也是为了让我们在自动化领域上有个初级的入门，便于后续知识的学习，为以后的学习打下良好的基础
第三篇：电机及拖动教案
广州汽车学院 教 案 200 7 ～200 8 学年第 二 学期 课 程 名 称 ： 电机与拖动 课程性质 ： 专业理论课 学时数 ： 48 授 课 班 级 ： 06级自动化1、2 开课系(部)： 电子信息工程 教研室(实验室)： 华工自动化实验教学中心 主 讲 教 师 ： 赖玉斌 职 称 ： 讲师 广州汽车学院教务处制 教案首页课 程 电机及拖动基础 名 称 课 程 专业理论课 学分 类 别 任 课 赖玉斌 职称 讲师 教 师 授 课 专业班级： 06级自动化1、2 共 2 个班 对 象 基本参考资料和教材 总计： 64 学时 讲课： 48 学时 实验： 16 学时 上机： 0 学时 《电机及拖动基础》 吴玉香 主编 化学工业出版社 2008 电机及拖动基础》(第3版)李发海等编 清华大学出版社 2005 《电机及拖动基础》 詹跃东主编 重庆出版社 2002 《电机与电力拖动》 朱耀忠主编 北京航空航天大学出版社 2005 教学 目的 任务 《电机及拖动基础》是电气工程、工业自动化、机电一体化等非电机专业的一门技术基础课，是电机原理和电力拖动两门课程的有机结合，既强调理论性，又强调实际应用。本课程的任务：使学生或相关技术人员掌握交直流电机、微控电机的基本原理和结构，电力拖动系统的运行性能、分析计算与控制以及电机容量选择等内容，为后续课程的学习和今后工作准备必要的基础知识。闭 卷（√）； 开 卷（）； 课程论文（）实践操作（）； 多种形式结合（）章 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 直流电机原理 直流电机的运行特性 直流电动机的电力拖动 变压器 三相异步电动机的基本原理 三相异步电动机的电力拖动 同步电动机 控制电机 电动机的选择 电机及拖动的计算机仿真 机动（复习、答疑）内容 学时数 3 6 6 6 6 6 9 1 1 1 3 绪论 课程简介、电机及拖动系统发展概况、电磁学基本理论 考核方式 内容 课时 分配 注：课程类别：公共基础课、专业基础课、专业课、集中实践环节、实验课、通选课。电机及拖动课程教案 授课时间 章节名称 绪论 授课方式 课堂讲授（★）；实验课（）；习题课（）；讨论课（）；其他（）教学时数 3 第 1 周，星期 三，第 5-7 节； 第 1 次课 授课方法 举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解 和手段（分掌握、熟悉、了解三个层次）： 教学目的
1、掌握电机中常用的基本定律、电机中铁磁材料的特点； 与要求
2、熟悉电机的应用与分类；
3、了解本教材内容、课程性质、教学目的、学习方法。第 1 节 电机的应用与分类 教学基本内容纲要 第 2 节 本教材内容、课程性质、教学目的、学习方法 第 3 节 电机中常用的基本定律 第 4 节 电机中铁磁材料的特点 重点：电机中铁磁材料 难点：铁磁材料 教学重点 与难点 图片—理论；从感性到理性。电机的发展史、电机的应用与分类；本教材内教学过程 容、课程性质、教学目的、学习方法；电机中常用的基本定律；电机中铁磁设计 磁化曲线、磁滞回线、交流磁路中的铁心损耗等。作业、讨论 及辅导 掌握电机中常用的基本定律、电机中铁磁材料的特点； 熟悉电机的应用与分类； 了解本教材内容、课程性质、教学目的、学习方法。课后小结 授课时间 第 2 周，星期 三，第 5-7 节； 第 2 次课 章节名称 第一章 直流电机原理 授课方式 课堂讲授（★）；实验课（）；习题课（）；讨论课（）；其他（）教学时数 3 授课方法 教师主讲、实物讲解、播放直流电机资料片 和手段（分掌握、熟悉、了解三个层次）： 教学目的
1、掌握直流电机的空载磁场、负载磁场及电枢反应 与要求
2、熟悉直流电机的用途、结构及基本工作原理
3、了解直流电机的电枢绕组 教学基本直流电机的用途、结构、铭牌数据、主要系列及基本工作原理；直流电机的内容纲要 电枢绕组；直流电机的空载磁场和负载磁场、直流电机的电枢反应等 教学重点 与难点 重点：直流电机基本工作原理、电枢反应 难点：电枢反应 利用多媒体课件简单介绍直流电机的用途、结构、铭牌数据及主要系列。利用动画片演示直流电机基本工作原理；分析介绍直流电机的电枢绕组的形式教学过程 及特点；介绍直流电机的空载磁场和负载磁场在气隙中的分布、直流电机的设计 电枢反应有什么作用等。作业、讨论思考题：P25 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 及辅导 作业题：1-11 1-12
1、掌握直流电机的空载磁场、负载磁场及电枢反应
2、熟悉直流电机的用途、结构及基本工作原理
3、了解直流电机的电枢绕组 课后小结 授课时间 第 3 周，星期 三，第 5-7 节； 第 3 次课 章节名称 第一章 直流电机原理 授课方式 课堂讲授（★）；实验课（）；习题课（）；讨论课（）；其他（）举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解 教师主讲、实物讲解、播放直流电机资料片 教学时数 3 授课方法 和手段（分掌握、熟悉、了解三个层次）： 教学目的 掌握直流电机的感应电动势和电磁转矩； 与要求 熟悉直流电机的换向。
1、直流电机的感应电动势和电磁转矩； 教学基本内容纲要
2、直流电机的换向。教学重点 与难点 重点：直流电机的感应电动势和电磁转矩推导与计算 难点：直流电机的换向 直流电机的电枢电动势与电磁转矩的推导与计算、直流电机的换向过程；直教学过程 线换向、延迟换向、超越换向；改善换向的方法；火花、环火及补偿绕组。设计 第一章小结；习题课，讲解例题等。作业、讨论思考题：P25 1-8 1-9 1-10 及辅导 作业题： 1-14 1-15 直流电机是电机的主要类型之一。直流电动机以其良好的启动性和调速性能著称，直流发电机供电质量较好，常常作为励磁电源。与交流电机相比直流电机的结构较复杂，成本较高，可靠性较差，使它的应用受到限制。近年来，与电力电子装置结合而具有直流电机性能的电机不断涌现，使直流电机有被取代的趋势。尽管如此，直流电机仍有一定的理论意义和实用价值。本章先介绍直流电机的工作原理和基本结构，接着说明电机的磁动势和磁场，导出电机的电动势和电磁转矩公式。课后小结 授课时间 第 4 周，星期 三，第 5-7 节； 第 4 次课 章节名称 第二章 直流电机的运行特性 授课方式 课堂讲授（★）；实验课（）；习题课（）；讨论课（）；其他（）教学时数 3 授课方法 教师主讲：举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解 和手段（分掌握、熟悉、三个层次）：
1、掌握直流发电机和直流电动机的基本方程式和功率流程图； 教学目的
2、熟悉直流发电机和直流电动机的各种运行特性及并励直流发电机自励过与要求 程；
3、了解电机可逆原理。1.直流发电机的运行原理 直流发电机的电压平衡方程式、转矩平衡方程式、功率平衡方程式、功率流程图、空载特性、外特性、并励直流发电机自励条件等等 教学基本2.直流电动机的运行原理 内容纲要 电机可逆原理直流电动机的电压平衡方程式、转矩平衡方程式、功率平衡方程式、功率流程图、转速特性、转矩特性、效率特性等。教学重点 与难点 重点：直流机电枢电动势与电磁转矩、直流发电机基本方程式和工作特性。电机可逆原理、直流电动机基本方程式、工作特性 难点：并励直流发电机自励过程、功率流程 直流发电机惯例--基本方程式（电压平衡方程式、转矩平衡方程式、功率平衡方程式、功率流程图）--运行特性（空载特性、外特性、并励直流发电机教学过程 自励条件）。电机可逆原理--直流电动机惯例--基本方程式（电压平衡方程设计 式、转矩平衡方程式、功率平衡方程式、功率流程图）--运行特性（转速特性、转矩特性、效率特性）。作业、讨论思考题：P41-42 2-1、2、3、4、5 及辅导 作业题： 2-11 2-13 本节分析了直流发电机的基本方程式（电压平衡方程式、转矩平衡方程式、功率平衡方程式、功率流程图）和运行特性（空载特性、外特性、并励直流发电机自励条件）及直流电动机的基本方程式（电压平衡方程式、转矩平衡方程式、功率平衡方程式、功率流程图）和运行特性（转速特性、转矩特性、效率特性）。课后小结 授课时间 第 5 周，星期 三，第 5-7 节； 第 5 次课 章节名称 第一章 直流电机的运行特性 授课方式 课堂讲授（★）；实验课（）；习题课（）；讨论课（）；其他（）教学时数 3 授课方法 教师主讲：举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解 和手段（分掌握、熟悉、了解三个层次）： 教学目的
1、掌握直流电动机的机械特性的一般表达方式固有机械特性的特点； 与要求
2、熟悉直流电动机的人为机械特性；
3、了解串励和复励直流电动机机械特性。1.直流电动机的机械特性 教学基本2.串励和复励直流电动机 内容纲要 教学重点 与难点 重点：电动机的固有机械特性和根据电机的铭牌数据估算机械特性； 难点：根据电机的铭牌数据估算机械特性。什么是直流电动机的机械特性--一般表达方式--固有机械特性的特点--人为教学过程 机械特性（电枢回路串电阻、降低电枢电压、减弱磁通）--根据电机的铭牌设计 数据估算机械特性（例2-5）—简单介绍串励和复励直流电动机机械特性。第二章小结；习题课，讲解例题等。作业、讨论思考题：P42 2-6、7、8、9、10 及辅导 作业题： 2-12 2-14 2-15 本节主要分析了直流电动机的机械特性，学会根据电机的铭牌数据估算机械特性；了解了串励和复励直流电动机机械特性。课后小结 授课时间 第 6 周，星期 三，第 5-7 节； 第 6 次课 章节名称 第三章 直流电动机的电力拖动 授课方式 课堂讲授（★）；实验课（）；习题课（）；讨论课（）；其他（）教学时数 3 授课方法 教师主讲：举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解 和手段（分掌握、熟悉、了解三个层次）： 教学目的 掌握 1.电力拖动系统的运动方程式 2.负载的转矩特性及电力拖动系统稳定运行条件 与要求 3.他励直流电动机的启动 1.电力拖动系统的运动方程式； 2.负载的转矩特性（位能性、恒功率、风机水泵类）及电力拖动系统稳定运行条件 ； 3.他励直流电动机的启动（要求、方法）。重点：运动方程式、负载机械特性。电力系统的稳定运行和他励直流电动机的启动。难点：运动方程式、电力系统的稳定运行 教学基本 内容纲要 教学重点 与难点 什么是电力拖动系统？--运动方程式--负载机械特性--电力拖动系统稳定运教学过程 行条件--他励直流电动机的启动 设计 作业、讨论思考题：P81 3-1、2、3、4、5 3-12 及辅导 作业题： 3-11 本节主要分析电力拖动系统运动方程式；负载的机械特性；电力拖动系统稳定运行条件及他励直流电动机的启动的要求和方法。都要求掌握。课后小结 授课时间 第 7 周，星期 三，第 5-7 节； 第 7 次课 章节名称 第三章 直流电动机的电力拖动 授课方式 课堂讲授（★）；实验课（）；习题课（）；讨论课（）；其他（）教学时数 3 授课方法 教师主讲：举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解 和手段（分掌握、熟悉、了解三个层次）：
1、掌握（1）他励直流电动机的调速方法、调速的性能指标、电动机调速时允许输出的转矩和功率、制动的一般概念； 教学目的（2）直流电机的能耗制动过程和能耗制动运行、电压反接制动、电与要求 动势反接制动、回馈制动的基本概念、降低电源电压的回馈制动、为能负载下放重物时的回馈制动。
2、熟悉直流电动机调速和制动的基本概念；
3、了解其他直流电动机的电力拖动。1.他励直流电动机的调速 直流电动机调速的基本概念、他励直流电动机的调速方法、调速的性能指标、电动机调速时允许输出的转矩和功率、制动的一般概念。教学基本2.他励直流电动机的制动 内容纲要 制动的一般概念、直流电机的能耗制动过程和能耗制动运行、电压反接制动、电动势反接制动、回馈制动的基本概念、降低电源电压的回馈制动、为能负载下放重物时的回馈制动等。
3、其他直流电动机的电力拖动 教学重点 与难点 重点：直流电动机的调速方法和直流电动机的制动。难点：调速方法与负载类型的匹配问题 调速的基本概念--他励直流电动机的调速方法--调速的性能指标--调速方式教学过程 与负载负载类型的匹配—例3-6--制动的一般概念--能耗制动--反接制动--设计 回馈制动--他励直流电动机的四象限运行—例3-8第三章小结；习题课，讲解例题等。作业、讨论思考题：P81 3-6、7、8、9、10 3-13 3-14 3-15 及辅导 作业题： 3-16 3-17 3-18 3-19 本节主要学习直流电动机调速和制动的基本概念、方法等。至此直流电机部分已学完，下次从第四章变压器讲起。课后小结 授课时间 第 8 周，星期 三，第 5-7 节； 第 8 次课 章节名称 第四章 变压器 授课方式 课堂讲授（★）；实验课（）；习题课（）；讨论课（）；其他（）教学时数 3 授课方法 教师主讲：举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解 和手段（分掌握、熟悉、了解三个层次）：
1、掌握变压器的空载和负载运行时的电磁状况、各量正方向的规定、平衡方教学目的 程式、等值电路及相量图等； 与要求
2、熟悉变压器的简单工作原理、分类、基本结构、额定值；
3、了解变压器的用途。变压器的用途、简单工作原理、分类、基本结构、额定值、变压器的空载运教学基本行时的电磁状况、各量正方向的规定、平衡方程式、等值电路及相量图等。内容纲要 变压器的负载运行时的电磁状况、各量正方向的规定、平衡方程式、等值电路及相量图等。教学重点 重点：变压器的空载和负载运行的电磁关系。与难点 难点：各电磁量的惯例。多媒体图片—简单介绍变压器的用途、简单工作原理、分类、基本结构、额教学过程 定值—详细分析掌握变压器的空载和负载运行时的电磁状况、各量正方向的设计 规定、平衡方程式、等值电路及相量图等。思考题与讨论：P119 4-1、2、3、4、5、6、7、8、9 1-9 1-10 作业、讨论及辅导 本节内容介绍了变压器的用途、简单工作原理、分类、基本结构、额定值、变压器的空载和负载运行时的电磁状况、各量正方向的规定、平衡方程式、等值电路及相量图等 课后小结 授课时间 第 9 周，星期 三，第 5-7 节； 第 9 次课 章节名称 第四章 变压器 授课方式 课堂讲授（★）；实验课（）；习题课（）；讨论课（）；其他（）教学时数 3 授课方法 教师主讲：举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解 和手段（分掌握、熟悉、了解三个层次）：
1、掌握变压器参数的试验测定、变压器的外特性和三相变压器联接组别、变教学目的 压器的并联运行； 与要求
2、熟悉变压器电压调整率、变压器的效率和效率特性和其它用途的变压器；
3、了解三相变压器的磁路系统。
1、变压器参数的试验测定。
2、变压器的外特性和电压调整率、变压器的效率和效率特性。教学基本
3、三相变压器的磁路系统、联接组别等。内容纲要
4、变压器的并联运行
5、其它用途的变压器 教学重点 与难点 重点：变压器的运行特性和三相变压器的联接组别。难点：联接组别
1、变压器参数的试验测定。
2、变压器的外特性和电压调整率、变压器的效率和效率特性。教学过程
3、三相变压器的磁路系统、联接组别等。设计
4、变压器的并联运行
5、其它用途的变压器 作业、讨论思考题：P119 4-10、11、12、13、14 作业题： 4-15 4-16 及辅导 本节内容较多要求
1、掌握变压器参数的试验测定、变压器的外特性和三相变压器联接组别、变压器的并联运行；
2、熟悉变压器电压调整率、变压器的效率和效率特性和其它用途的变压器；
3、了解三相变压器的磁路系统。课后小结 授课时间 第 10 周，星期 三，第 5-7 节； 第 10 次课 章节名称 第四章 变压器习题课 授课方式 课堂讲授（★）；实验课（）；习题课（）；讨论课（）；其他（）教师主讲：举例讲解、多媒体讲解。授课方法 和手段 教学时数 3 教学目的（分掌握、熟悉、了解三个层次）： 与要求 掌握例4-3、4、5 教学基本
1、变压器习题课及复习第四章内容； 内容纲要
2、讲解第三章作业题。教学重点 重点：联接组别判别 与难点 难点：联接组别判别
1、例4-3、4、5； 教学过程
2、补充如何判别联接组别； 设计
3、讲解第三章作业题。思考题：P120 4-
19、22 作业、讨论作业题： 4-18 4-21 及辅导 复习第四章变压器的内容，补充讲变压器例题、讲解第三章作业题等。消化并巩固相关知识。课后小结 授课时间 第 11 周，星期 三，第 5-7 节； 第 11 次课 章节名称 第五章 三相异步电动机基本原理 授课方式 课堂讲授（★）；实验课（）；习题课（）；讨论课（）；其他（）教学时数 3 授课方法 教师主讲：播放旋转磁动势动画，举例讲解、多媒体讲解、模型讲解。和手段（分掌握、熟悉、了解三个层次）：
1、掌握转子转动时的电磁关系、转子电路、定转字的磁动势平衡关系、折算与等值电路、功率传递与损耗、电磁转矩与转矩平衡关系等 教学目的
2、熟悉交流电机绕组和它的感应电动势、单相绕组的脉振磁动势、三相绕组与要求 的旋转磁动势、磁动势的空间适量表示法、转子开路时的异步电动机、转子堵转时的异步电动机等
3、了解异步电动机的用途、结构、基本工作原理、铭牌数据、国产异步电动机的主要系列。
1、异步电动机的用途、结构、基本工作原理、铭牌数据、国产异步电动机的主要系列、交流电机绕组和它的感应电动势等。教学基本
2、单相绕组的脉振磁动势、三相绕组的旋转磁动势、磁动势的空间适量表示法、转子开路时的异步电动机、转子堵转时的异步电动机等。内容纲要
3、转子转动时的电磁关系、转子电路、定转子的磁动势平衡关系、折算与等值电路等。教学重点 重点：
1、基本工作原理；
2、交流电机绕组和感应电动势。
3、磁动势、转子与难点 堵转时的异步电动机；
4、转子转动时的异步电动机。难点：
1、感应电动势；
2、旋转磁动势；
3、转子转动时的电磁关系。
1、利用多媒体课件简单介绍异步电动机的用途、结构、铭牌数据及国产异步电动机主要系列； 教学过程 设计
2、动画片演示三相绕组的旋转磁动势产生过程；
3、根据定转子电磁关系导出电压平衡方程式，画等效电路和相量图。作业、讨论思考题：P159 5-1、2、3、4、5、6、7、8、9、12、13 及辅导 作业题： 5-16 5-17 本节主要研究定、转子间靠电磁感应作用，在转子内感应电流以实现机电能量转接的感应电机。感应电机一般都用作电动机，在少数场合下，亦有用作发电机的。三相感应电动机在工业中应用极广。单相感应电动机则多用于家用电器。感应电机的结构简单．制造方便，价格便宜，运行可靠。其主要缺点是，不能经济地在较宽的范围内实现平滑调速．此外功率因数恒为滞后。课后小结 先说明空载和负载时三相感应电动机内的磁动势和磁场，然后导出感应电动机的基本方程和等效电路 授课时间 第 12 周，星期 三，第 5-7 节； 第 12 次课 章节名称 第五章 三相异步电动机基本原理 授课方式 课堂讲授（★）；实验课（）；习题课（）；讨论课（）；其他（）教学时数 3 授课方法 教师主讲：举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解 和手段（分掌握、熟悉、了解三个层次）：
1、掌握功率传递与损耗、电磁转矩与转矩平衡关系；掌握三相异步电动机教学目的 参数测定方法； 与要求
2、熟悉三相异步电动机工作特性； 教学基本
1、功率传递与损耗、电磁转矩与转矩平衡关系； 内容纲要
2、三相异步电动机参数测定、工作特性等。
3、补充讲异步机例题。教学重点 重点：相异步电动机的功率和转矩及工作特性。与难点 难点：三相异步电动机参数测定。
1、三相异步电动机的功率和转矩 功率平衡关系—功率流程图—转矩平衡关系
2、三相异步电动机的工作特性 教学过程 转速特性—定子电流特性--定子功率因数特性—电磁转矩特性—效率特性 设计
3、三相异步电动机的参数测定 空载试验—短路试验 作业、讨论思考题：P159 5-10、11、15、16、17、18、19、21、22、24、25 及辅导 作业题： 5-20 5-23 本节用等效电路来分析感应电动机的功率关系，并列出功率方程和转矩方程。感应电动机的参数可以用空载试验和堵转(短路)试验来确定。为保证感应电动机运行可靠、使用经济，国家标准对电动机的主要性能指标作出了具体规定。标志工作性能的主要指标有：额定效率ηN，额定功串因敷cosФN和最大转矩倍数Ｔmax/ＴN。在额定电压和额定频率下，电动机的转速n、电磁转矩Ｔｅ、定于电流I1、功率因数cosФ1效率η与输出功率P2的关系曲线n, Ｔｅ，I1, 课后小结 cosФ1, η = f(P2)称为感应电动机的工作特性。授课时间 第 15 周，星期 三，第 5-7 节； 第 13 次课 章节名称 第六章 三相异步电动机的拖动 授课方式 课堂讲授（★）；实验课（）；习题课（）；讨论课（）；其他（）教师主讲：举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解 授课方法 和手段 教学时数 3（分掌握、熟悉、了解三个层次）：
1、掌握三相异步电动机机械特性物理表达式、参数表达式以及机械特性的实教学目的 用公式、固有机械特性、利用电磁转矩实用表达式计算机械特性； 与要求
2、熟悉降低定子电压的人为机械特性、定子回路串三相对称电阻或电抗的人为机械特性、转子回路串三相对称电阻的人为机械特性。三相异步电动机机械特性物理表达式、参数表达式以及机械特性的实用公式、教学基本固有机械特性、降低定子电压的人为机械特性、定子回路串三相对称电阻或内容纲要 电抗的人为机械特性、转子回路串三相对称电阻的人为机械特性，利用电磁转矩实用表达式计算机械特性等。教学重点 重点：三相异步电动机固有机械特性和利用电磁转矩实用表达式计算机械特与难点 性； 难点：利用电磁转矩实用表达式计算机械特性。
1、三相异步电动机机械特性物理表达式、参数表达式以及机械特性的实用公式；
2、固有机械特性； 教学过程
3、降低定子电压的人为机械特性、定子回路串三相对称电阻或电抗的人为机设计 械特性、转子回路串三相对称电阻的人为机械特性；
4、利用电磁转矩实用表达式计算机械特性等。作业、讨论思考题：P200 6-1、2、3、4 6-16 及辅导 作业题： 6-17 感应电动机的输出主要体现在转矩和转速上。在电源为额定电压的情况下，电磁转矩与转差率的关系Ｔｅ＝ｆ（ｓ）就称为转矩—转差率特性，或ＴN－ｓ曲线。ＴN－ｓ特性是感应电动机最主要的特性。三相异步电动机机械特性有三个表达式：物理表达式（物理概念明确）、参数表达式（电磁转矩与电机参数关系清楚是研究电机各种特性的依据）以及实用公式（形式简单，根据课后小结 产品目录数据便可绘制Ｔ＝ｆ（ｓ）曲线）；降低定子电压的人为机械特性、定子回路串三相对称电阻或电抗的人为机械特性、转子回路串三相对称电阻的人为机械特性；掌握利用电磁转矩实用表达式计算机械特性的方法，这是异步电动机在各种运行状态的计算基础。授课时间 第 16 周，星期 三，第 5-7 节； 第 14 次课 章节名称 第六章 三相异步电动机的拖动 授课方式 课堂讲授（★）；实验课（）；习题课（）；讨论课（）；其他（）教师主讲：举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解 授课方法 和手段 教学时数 3（分掌握、熟悉、了解三个层次）：
1、掌握鼠笼异步电动机的直接起动、鼠笼异步电动机的减压起动、具有高起教学目的 动转矩的鼠笼异步电动机的起动、转子串三相对称电阻分级启动、转子串频与要求 敏变阻器起动。掌握三相异步电动机定子两相反接的反接制动、转子反向的反接制动、回馈制动、能耗制动等过渡过程分析和能量流图。
2、熟悉对鼠笼异步电动机起动的要求；三相异步电动机电动运行状态； 对鼠笼异步电动机起动的要求、鼠笼异步电动机的直接起动、鼠笼异步电动教学基本机的减压起动、具有高起动转矩的鼠笼异步电动机的起动、转子串三相对称内容纲要 电阻分级启动、转子串频敏变阻器起动。三相异步电动机电动运行状态、定子两相反接的反接制动、转子反向的反接制动、回馈制动、能耗制动等。教学重点 重点：三相异步电动机起动方法；三相异步电动机制动 与难点 难点：具有高起动转矩笼型电动机起动特性分析；各种运行状态的过渡过程
1、对鼠笼异步电动机起动的要求；
2、鼠笼异步电动机的直接起动；
3、鼠笼异步电动机的减压起动； 教学过程
4、具有高起动转矩的鼠笼异步电动机的起动； 设计
5、、转子串三相对称电阻分级启动、转子串频敏变阻器起动；
6、三相异步电动机定子两相反接的反接制动、转子反向的反接制动、回馈制动、能耗制动等；
7、三相异步电动机电动运行状态。作业、讨论思考题：P200 6-5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15 6-20、21 及辅导 作业题： 6-19 6-22 异步电动机启动电流很大但启动转矩不大。为了满足生产机械要求。必须限制启动电流，同时保证有一定的启动转矩。可根据具体情况采用直接起动、减压起动、转子串三相对称电阻分级启动、转子串频敏变阻器起动或用具有高起动转矩的鼠笼异步电动机的起动。三相异步电动机处于制动状态时，电磁转矩Ｔ与转速n反相。有能耗制动、回馈制动和定子两相反接的反接制动、转子反向的反接制动。注意分析制动过渡过程和能量流图。授课时间 第 17 周，星期 三，第 5-7 节； 第 15 次课 课后小结 章节名称 第六章 三相异步电动机的拖动 授课方式 课堂讲授（★）；实验课（）；习题课（）；讨论课（）；其他（）教师主讲：举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解 授课方法 和手段 教学时数 3（分掌握、熟悉、了解三个层次）： 教学目的 掌握从调速原理、机械特性与调速特点等几方面分析各种调速的方法。与要求 三相异步电动机调速方法概述、三相异步电动机的变极调速、变频调速、降低定子电压调速、绕线转子异步电动机转子串电阻调速、串级调速、电磁转教学基本内容纲要 差离合器调速等。第六章习题课及复习第六章内容；讲解第六章作业题。教学重点 重点：三相异步电动机调速 与难点 难点：特性分析
1、三相异步电动机调速方法概述；
2、三相异步电动机的变极调速、变频调速、降低定子电压调速、绕线转子异教学过程 步电动机转子串电阻调速、串级调速、电磁转差离合器调速等； 设计
3、第六章习题课及复习第六章内容；讲解第六章作业题。作业、讨论思考题：P200 6-23 6-24 及辅导 作业题： 6-25 三相异步电动机调速，主要介绍了六种调速方法的基本原理，包括：变极调速、变频调速、降低定子电压调速、绕线转子异步电动机转子串电阻调速、串级调速、电磁转差离合器调速。主要从调速原理、机械特性与调速特点等几方面分析各种调速的方法。课后小结 授课时间 第 18 周，星期 三，第 5-7 节； 第 16 次课 章节名称 第八、九章 单相异步电动机 电力拖动系统中电动机的选择 授课方式 课堂讲授（★）；实验课（）；习题课（）；讨论课（）；其他（）教学时数 3 授课方法 教师主讲：举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解 和手段（分掌握、熟悉、了解三个层次）：
1、掌握确定电动机额定功率的方法、正确选择电动机额定功率； 教学目的
2、熟悉单相异步电动机基本结构、工作原理、启动和调速； 与要求
3、了解正确选择电动机的意义。
1、单相异步电动机基本结构、工作原理、启动和调速
2、正确选择电动机的意义、决定电动机额定功率的主要因素、确定电动机额教学基本定功率的方法、电动机发热及冷却的规律、连续工作制、断续周期工作制、内容纲要 短时工作制、电动机额定功率选择等。
3、习题课及复习前面内容；讲解第六章作业题。教学重点 重点：功率选择 与难点 难点：电动机发热及冷却
1、多媒体讲解单相异步电动机基本结构、工作原理、启动和调速
2、正确选择电动机的意义、决定电动机额定功率的主要因素、确定电动机额教学过程 定功率的方法、电动机发热及冷却的规律、连续工作制、断续周期工作制、设计 短时工作制、电动机额定功率选择等。
3、习题课及复习前面内容；讲解第六章作业题。作业、讨论思考题：P244 8-1、2、3 及辅导 P263 9-1、2、3、4、5、6 本课程学习至此告一段落。我们学习了直流电机原理、电力拖动系统的动力学、直流电动机的电力拖动、变压器、三相异步电动机原理、三相异步电动机的电力拖动、单相异步电动机、电力拖动系统中电动机的选择等内容。课后小结 希望同学们根据所学内容安排好复习。注：
1、教案按授课次数（或单元）填写，每次（或每单元）授课均应填写一份,整个教案只用一个封面。
2、教学手段如：举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、音像讲解等。
3、表格间距可调整，可加附页。
第四篇：电机与电力拖动基础
《电机与电力拖动基础》试卷一
一、填空题（每空 1 分，共 20 分）
1、他励直流电动机的机械特性是指在 电动机处于稳态运行 的条件下 转速 和 电磁转矩 的关系。
2、直流电动机的起动方法有： 电枢回路串电阻 和 降压起动。
3、一台接到电源频率固定的变压器，在忽略漏磁阻抗压降的条件下，其主磁 通的大小决定于 输入电压 的大小，而与磁路的 基本无关，其主 磁通与励磁电流成 正比 关系。
4、变压器带负载运行时，若负载增大，其铁损耗将 不变，铜损耗 增 大（忽略漏磁阻抗压降的影响）。
5、当变压器负载（φ 2>0?）一定，电源电压下降，则空载电流 I0 减小，铁损耗 PFe 减小。
6、采用 短矩绕组 绕组和 分布绕组 绕组可以有效的削弱谐波 分量，同时使基波分量 减小（增大和减小）。
7、当 s 在 0~1 范围内，三相异步电动机运行于电动状态，此时电 磁转矩性质为 驱动性质 ； 在 小于 1 的范围内运行于发电机状态，此时电磁转矩性质为 制动性质。
8、三相异步电动机根据转子不同可分为 笼型 和 绕线 两类。根据磁滞回线 剩磁 的大小，铁磁材料分为硬磁材料和软磁材料。
3.电力拖动系统是由 电动机 拖动机械机构工作的系统。
4.直流电动机的励磁方式包括 他励、并励、串励和 复励，其中 他 励直 流电动机更适合于电动机控制的场合。
5.电机绕组有两种形式，分别为 叠 绕组和 波 绕组。使用于高电压的为 波 绕组，使用于大电流的为 叠 绕组。
6.直流电机电枢磁场对空载主磁场的影响称为 电枢反应。
7.直流电机在 主磁 极之间常安装换向极改善换向。换向极的位置恰好也是 几何 中性线的位置。
8.从机械特性上看，第 一 象限为电动机的正向电动状态，第 四 象限为电 机的反向制动状态。
9.他励直流电动机的机械特性为 硬 特性，串励直流电动机的机械特性为 软 特性。（硬、软）
10.励磁绕组断线的他励直流电动机，空载起动时，将出现 飞车 10.励磁绕组 断线的他励直流电动机，空载起动时，将出现 飞车 情况。情况。
11.一台三相变压器的变比为 相 电压之比。
12.额定电压为 440V/110V 的单相变压器，高压边漏电抗 16?，折合到二次侧 后大小为 1?。
15.多台三相变压器并联运行时，应该满足的条件是联结组号相同、额定电压 和变比相同、短路阻抗 相同和阻抗角相同。
1.三相交流绕组通入对称的三相交流电流将产生 幅值（或转速）不变，空 间旋转的磁动势。如果想要改变磁场的旋转方向，可以通过改变 电流相序 来实 现。
2.某三相交流绕组，36 个元件，2 对极，60 度相带，若 2，3，4 号槽属于 A 相带，14 号槽属于 C 相带； 则 若为 120 度相带，7 号槽也属于 A 相带，14 且 则 号槽属于 C 相带。3.三相异步电动机根据转子结构的不同，分为笼型异步电动机和 绕线 型异 步电动机； 同步电动机根据转子结构的不同分为 隐 极同步电动机和凸极同步电 动机。
4.三相异步电动机 Y132M-6，50Hz，转差率为-0.2，则转速为 1200r/min，转子侧频率为 10Hz，该电机处于 发电机（或回馈）运行状态。
5.三相异步电动机参数测定实验中，空载实验的损耗包括定子铜损、铁损耗 和 机械损耗。实验过程中，机械 损耗是不变损耗。
6.异步电动机的转差功率指的是 转子铜损耗，定子电压降低时，该功率值 增 大。
7.根据集肤效应的原理，采用深槽电机可以提高异步电动机的 起动 性能。8.异步电动机变频调速中，基速以上的调节属于恒 功率 调速。
9.同步电机的运行方式包括发电机、电动机和 补偿机。
10.在同步电机的励磁系统中，无刷励磁系统指的是 旋转 整流器励磁系统。
11.如果空载运行的同步发电机气隙增大，而励磁电流不变，端电压将 降低 ； 如果异步电动机气隙增大，而电源电压不变，功率因数将 降低。
1.单相交流绕组通入单相交流电流将产生 空间位置 不变，幅值变化的磁动 势。如果想要获得恒定的磁场，可以在绕组中通入 直流电流 来实现。2.某三相交流绕组，24 个元件，2 对极，60 度相带，若 3，4 号槽属于 Z 相带，则 14 号槽属于 A 相带；若为 120 度相带，且 1~4 号槽属于 A 相带，则 14 号槽 属于 A 相带。
3.三相异步电动机根据转子结构的不同，分为 笼型 异步电动机和绕线型异步 电动机； 同步电动机根据转子结构的不同分为隐极同步电动机和 凸 极同步电动 机。
4.三相异步电动机 Y132M-4，60Hz，转差率为 0.04，则转速为 1728r/min，转子侧频率为 24Hz，该电机处于 电动机 运行状态。
5.三相异步电动机参数测定实验中，定子绕组电阻 为提前获得的参数，参数 测定实验包括 空载 实验和 堵转 实验。
6.异步电动机的 转差 功率指的是转子铜损耗，变转差调速中，转差增大，则 该损耗 增大。
7.根据 集肤效应 的原理，采用深槽电机可以提高异步电动机的起动性能。
8.异步电动机变频调速中，如果向基速以下调节采用压频恒比方式，则属于恒 转矩 调速。9.同步发电机在正常励磁（功率因数为 1）的基础上增大励磁电流，将输出 滞 后 的无功。10.在同步电机的励磁系统中，旋转整流器励磁系统又被称为 无 刷励磁系统。
二、判断题（每题 2 分，共 20 分）
1、一台直流发电机若把电枢固定，而电刷与磁极同时旋转，则在电刷两端仍能得 到直流电压。（对）
2、直流电动机的人为特性都比固有特性软（错）
3、直流电动机串多级电阻起动，在起动过程中，每切除一级起动电阻时，电枢 电流都会突变。（对）
4、一台变压器原边电压 U1 不变，副边接电阻性负载或接电感性负载，如负载电 流 相 等，则 两 种 情 况 下，副 边 电 压 也 相 等。（错）
5、变压器在原边外加额定电压不变的情况下，副边电流大，导致原边电流也大，因此变压器的主磁通也大。（错）
6、交流发电机正常发电以后可以断掉直流励磁电源。（错）
7、改变电流相序可以改变三相旋转磁通势的转向。（对）
8、不管异步电动机转子是旋转，还是静止，定、转子磁通势都是相对静止的（错）
9、三相异步电动机的最大磁通势 Tm 的大小与转子电阻 rm 阻值无关。（对）
10、三相异步电动机的变极调速只能用在笼型转子电动机上。（对）
二、简答题（每题 5 分，共 20 分）
1、简述异步测速发电机的剩余电压误差产生原因及解决办法？
答：由于加工、装配过程中存在机械上的不对称及定子磁性材料性能的不 一致性，使得测速发电机转速为零时，实际输出电压并不为零，此时的输出的电 压叫剩余电压。剩余电压的存在引起的测量误差称为剩余电压误差。减小剩余电 压误差的方法是选择高质量各方向性一致的磁性材料，在机加工和装配过程中提 高机械精度，也可以通过装配补偿绕组的方法加以补偿。
2、为什么采用短矩绕组可以改变电动势波形？
图中实线表示表示整矩绕组情况，这时五次谐波磁场在线圈两个有效边中 感应电动势大小相等，方向相反，沿线圈回路，正好相加。如果把节矩缩短 1/5τ，如图中虚线所示，两个有效边中五次谐波电动势大小、方向都相等，沿回路正好抵消，合成电动势为零。
3、试绘出单相变压器“T”型等效电路图。r1 x1 rm xm r2? x2? ZL?
4、电力拖动系统稳定运行的条件是什么？
答：必要条件：电动机的机械特性与负载特性必须有交点，即 T em=TL.。充分条件： 在交点的转速以上存在 T w em
1、他励直流电动机的 UN=220V,IN=207.5A,Ra=0.067Ω ，试问：（1）直接起动 时的起动电流是额定电流的多少倍?（2）如限制起动电流为 1.5IN，电枢回 路应串入多大的电阻？
解：（1）直接起动的电流 Ist=UN/Ra=220/0.067=3283.6A Ist/IN=3283.6/207.5=15.8（2）Ist1=1.5×IN=1.5×207.5=311.25A=UN/(Ra+Rst)由此可得：Rst=0.64Ω
2、一台三相笼型异步电动机的额定数据为：PN=125KW，Nn=1460r/min,UN=380V，Y 联结，N=230A，I 起动电流倍数 ki=5.5，起动转矩倍数 kst=1.1，过载能力λ T=2.2，设供电变压器限制该电动机的最大起动电流为 900A，问：
（1）该电动机可否直 接起动？（2）采用电抗器降压起动，起动电抗 xst 值应为多少？（3）串入（2）中的电抗器时能否半载起动？
解：（1）直接起动电流为：Ist=kiI N =5.5×230A=1265A>900A 所以不能采用直接起动。
（2）定子串电抗器后，起动电流限制为 900A 则：α=Ist /I?st =1265/900=1.4 短路阻抗为：Zs=√rs2+xs2 =0.173Ω 所以 rs=0.3Zs=0.3×0.173=0.052Ω xs=√Zs2-rs2 应串接电抗值： xst =√α2xs2+(α2-1)rs2-xs=√1.42×0.1652+(1.42-1)×0.0522 －0.165=0.072Ω
（3）串入 xst=0.072Ω 时的起动转矩为 T?st=1/α2Tst=1/α2kstTN1=1.42×1.1×TN=0.56TN 因为，T?st=0.56TN> TN=0.5 TN 所以可以半载起动
3、一台三相异步电动机接到 50HZ 的交流电源上，其额定转速 nN=1455r/min，=UN/√3 ×Ist =380/ √3×1265 =√0.1732-0.0522 0.165Ω 试求：
（1）该电动机的极对数 p；（2）额定转差 S（3）额定转速运行时，转子电动势的频率。解：（1）因异步电动机额定转差率很小，故可根据电动机的额定转速 nN=1455 r/min,直接判断出最接近nN 的气隙旋转磁场的同步转速 n1=1500 r/min,于是 p=60f/n1=(60×50)/1500=2 或 p=60f/n1≈60f/n=(60×50)/1455=2.06 取 p=2
（2）sN=(n1－n)/n1=(1500－1455)/1500=0.03（3）f2=sNf1=0.03×50HZ=1.5 HZ 1.（本题 10 分）某他励直流电动机的额定数据为 PN=54kW，N=220V，N=270A，U I nN=1150r/min，请估算感应电动势再画出固有机械特性。
2.（本题 8 分）画图判断变压器的联结组号。如果将副边的首端和尾端调换，又 是什么联结组号？
3.（本题 7 分）画出直流电动机结构原理图，标出感应电动势、励磁电流、电枢 电流的方向，确定换向极极性及换向极绕组电流方向。（假设转子逆时针旋转）
第五篇：电机与拖动教案（定稿）
电机概述
电机的定义
电机是一种能实现机电能量转换的电磁装置，是电动机和发电机的统称。将电能转换为机械能的电机称为电动机。将机械能转换为电能的电机称为发电机；将机械能转换为电能的电机称为发电机。
工作原理
电磁感应定律、电磁力定律及电流的磁效应。
构造的一般原则
用适当的导磁和导电材料构成能互相进行电磁感应的电路和磁路，以产生电磁功率和电磁转矩，达到能量转换的目的。
电机分类
旋转电机：动力电机：交流电机
感应电机：感应发电机
感应电动机
同步电机：同步电动机
同步发电机
同步补偿机
直流电机
直流发电机
直流电动机
微特电机：伺服电动机、步进电动机、测速发电机
变压器：电力变压器
升压变压器、降压变压器
特种变压器
自耦、三绕组、互感器
第一章 直流电机
直流电机优缺点：
优点：启动性能和调速性能好，过载能力大。
缺点：存在电流换向问题，结构工艺复杂，使用有色金属多，价格昂贵，运行可靠性差
直流电机发展形势
随着近年来电力电子学和微电子学的迅速发展，将逐步被交流调速电动机取代，直流发电机则正在被电力电子器件整流装置取代。但在今后一个相当长的时期内，直流电机仍将在许多场合继续发挥作用
一、直流电机的工作原理
直流发电机的工作原理：简单分析
一台电机原则上既可以作为发电机运行，也可以作为电动机运行，只是外界的条件不同而已。如用原动机拖动直流电机的电枢，而电刷上不加直流电压，则电刷端可以引出直流电动势作
为直流电源，可输送电能，电动机将机械能变换成电能而成为发电机；如在直流电机的两电刷端上，加上直流电压，将电能输入，电机即可拖动生产机械，将电能变换成机械能而成为电动机。一台电机，即可作为发电机运行，又可作为电动机运行，这是直流电机的可逆原理
二、直流电机的结构
由两个主要部分组成：静止部分（称为定子），主要用来产生磁场
转动部分（称为转子）是机电能量转换的枢纽
在定转子之间，有一定的气隙称为气隙
三、直流电机的铭牌：额定值
四、直流电机的磁场
1、直流电机的空载磁场
2、直流电机负载时的磁场及电枢反应
3、直流电机的换向
五、直流电机的感应电势和电磁转矩
1、感应电势 Ea=Ce Φn 电机的电枢电动势Ea与每级磁通Φ成正比，与电枢转速n成正比
2、电磁转矩 T=CTΦIa
电磁转矩与每级磁通和电枢电流的乘积成正比
六、直流电机的工作特性
1、电压平衡方程式
2、转矩平衡方程式
3、功率平衡方程式
第二章、直流电动机的电力拖动
一、电力拖动系统的运动方程 T-TL=GD2/375 dn/dt 可确定系统的状态
方程式中各量正负号确定的规则
二、生产机械的负载转矩特性 恒转矩负载特性 ：TL的大小不变 恒功率负载特性： TL与转速n成反比
风机泵类负载特性： TL与转速的平方成正比
三、他励直流电动机的机械特性
1、机械特性的一般表达式
2、固有机械特性
条件：当U=UN，Φ=ΦN, R=0时的机械特性
特点：硬特性
3、人为机械特性
电枢串电阻的人为特性
特点：1）n0不变
2）β变大，稳定性能变差 降低电压的人为特性
特点：1）n0与电源电压成正比
2）β不变 弱磁的人为特性
特点：1）n0变大
2）β变大
四、他励直流电动机的启动
电动机的启动要求：启动转矩足够大
启动电流不可太大
他励直流电动机的启动主要是设法减小启动电流
电动机的启动方式分为直接启动、降压启动、电枢回路串电阻启动 直流电动机一般不能直接启动
他励直流电动机的启动方法有电枢串电阻启动和降低电压启动
五、他励直流电动机的调速
1、调速的基本概念
2、调速指标
3、他励直流电动机的调速方法
1）电枢串电阻调速
特点：向下调速，有级调速，稳定性能变差，损耗大
2）降低电枢电压调速
特点：向下调速、无级调速，稳定性能不变，效率高
3）弱磁调速
特点：向上调速，有级调速，稳定性能变差，损耗大，受换向限制
六、他励直流电动机的制动
制动的特征是电磁转矩T与转速n的方向相反 制动的作用：
1、减速
2、匀速下放重物
他励直流电动机的制动方法有：能耗制动、反接制动、回馈制动
第三章 变压器
一、变压器的构造
变压器是一种利用电磁感应工作的静止的装置，其主要功能是将交变电压变为同一频率的另一种或几种交流电压。
1、铁芯：提供磁路
1）铁芯结构：分为心式结构和壳式结构两种
2）叠片形式：硅钢片裁成条状，采用交错叠片的方式叠装而成，接缝互相错开，为了减小气隙和磁阻
2、绕组：建立磁场
按高低压绕组在铁芯上放置方式的不同，绕组有同心式和交叠式
按电压高低分为一次绕组，二次绕组
3、附件
油箱：散热，绝缘，保护铁芯和绕组不受外力和潮气侵蚀 油枕：储油，减少油箱内油和空气的接触 气体继电器：瓦斯保护 绝缘套管：引出线 分接开关：调整变压比
二、变压器的基本工作原理
1、相关名称：
一次绕组，匝数N1：二次绕组，匝数N2
2、工作条件： 一次侧要加交变电压
3、磁场分布：
主磁通：大部分经过磁阻很小的铁芯闭合，与一次，二次绕组同时交链
漏磁通
很少一部分磁通经过磁阻很大的油或空气闭合
4、工作原理：
一次绕组通电，产生变化磁通，交链到二次侧，在二次侧感应出电势
4、特点：
A、变压器只能传递交流电能，而不能产生电能； B、它只能改变交流电压或电流的大小，不改变频率； C、而在传递过程中几乎不改变电压和电流大小的乘积（功率）
三、变压器的铭牌数据
四、变压器的运行原理
1、变压器的空载运行
空载运行时的物理情况
（1）二次侧空载，所以I2=0，U2=E2
（2）一次侧电流I0叫空载电流（或励磁电流）
（3）输出功率P2=0，所以输入功率P1几乎为0，P1=U1*I0,所以I0很小
空载运行时的电磁关系和平衡方程 磁场由励磁电流I0建立 经推导得 E1=4.44N1fΦm
E2=4.44N2fΦm 所以E1/E2=N1/N2=K（匝数比）
因为空载电流很小，所以I0Z1比E1小的多，数值上近似为 U1=E1 二次：U2=E2 所以
U1/U2=E1/E2=N1/N2=K
2、变压器的负载运行 一次侧：
U1=-E1+I1Z1 二次侧：
U2=E2+I2Z2
负载上的电压： U2=ILZL
3、变压器参数的测定（1）空载试验
试验目的： 测定空载电流I0，空载损耗（铁损）P0，计算励磁阻抗，变压比K 试验方法： 将低压侧绕组接额定电源，高压侧开路 计算变压器参数：
（2）短路试验
试验目的：测定短路阻抗ZK，铜损 试验方法： 计算变压器参数
五、变压器的运行特性
1、电压变化率
电压变化率： 反映二次侧端电压随负载变化的程度 电压变化率与三个因素有关： 变压器负载电流大小
负载的性质
变压器的阻抗参数
2、变压器的外特性
变压器的外特性：当一次侧端电压与功率因素均为常数，变压器二次侧绕组的端电压随负载电流的变化关系，即U2=f(I2)
3、变压器的效率和效率特性
变压器的效率：输出功率与输入功率之比的百分数
效率特性： 效率开始时随负载的增加而增加，在PCU=PFE时，效率最大，当负载过大时，效率开始下降 六、三相变压器
1、三相变压器的磁路
三相变压器组
三相变压器组可以看成是由三个相同的单项变压器组成的
磁路系统：若外加电压时三相对称的，则三相磁通一定是对称的
电路系统：高低压绕组分离，高低压绕组按要求连接（如△/△, Y/y连接）
三相心式变压器 结构：
优点：用材量少，重量轻，价格便宜
缺点：任何一相发生故障时，整个变压器都要拆换，备用容量是三相变压器的三倍，因此适用于中、小容量的电力系统
2、变压器的联结组
绕组的标记和极性：
三相变压器的连接组：
时钟法
3、变压器的并联运行（1）为什么要并联运行？
检修时备用，增加供电的可靠性
负载变化时刻调整台数
并联可满足大容量变压器的需求（2）并联的基本要求是什么？
空载时每一台变压器二次电流都为0，与单独空载运行一样，个变压器间无环流
负载运行时各变压器分担的负载电流应与它们的容量成正比
各变压器电流同相位，保证承担电流最大
（4）并联条件的技术条件有哪些？
各变压器的电压比相等（防止形成环流）
各变压器的联结组别应相同
（防止相位不同形成环流）
各变压器的短路阻抗角相等
（保证承担电流最大）
短路电压相等（保证负载电流应与容量成正比）
七、特殊变压器
1、自耦变压器
基本关系：电压关系 U1/U2=K
电流关系 I1=I2/K
自耦变压器的功率
S2=U2I2=U1I1 特点：
一、二次共用一个绕组 一、二次绕组既有磁耦合，又有电联系
二次功率部分通过磁耦合关系得到，一部分直接从电源得到
2、仪用互感器
电流互感器：
使用场合：测量大电流
基本结构：利用变压器原理，一次侧与被测电路串联，二次侧接安培表，相当于二次侧短路 注意几点：A为了降低被测电流，一次侧的匝数N1少，二次侧的匝数N2多
B二次侧电流决定于一次侧电流，因此可以短路，但绝不能开路。否则二次侧会产生很高的电压带来危险
C 二次侧绕组的一端和铁芯必须牢固接地，以免当互感器绝缘损坏时一次高压进入二次侧发生危险
电压互感器
使用场合：测量高电压
基本结构：利用变压器原理，一次侧与被测电路并联，二次侧接伏特表，相当于二次侧断路 注意事项：A 为了降低被测电压，一次侧的匝数N1多，二次侧的匝数N2少（相当于降压变压器）
B 二次侧绝不能短路
C二次侧绕组的一端和铁芯必须牢固接地，以保证安全
第四章 异步电动机 一、三相异步电动机的工作原理
1、旋转磁场的产生
产生的条件：一是空间对称的三相定子绕组，二是通入三相对称电流
2、旋转磁场的转向
3、旋转磁场的转速
4、工作原理
异步电动机是通过载流的转子绕组在磁场中受力而使电动机旋转的，而转子绕组中的电流由电磁感应产生，并非外部输入，故异步电动机又叫感应电动机
5、转差率
转差率S是异步电动机运行时的一个基本变量，负载变化时，S随之改变。空载时，S《0.005，满载时，S《0.06 二、三相异步电动机的基本结构
1、三相异步电动机的结构
（1）定子
定子铁芯：嵌放绕组，提供磁路
定子绕组：产生旋转磁场
（2）转子
转子铁芯：嵌放绕组，提供磁路
转子绕组：感应出电势、电流
（笼型和绕线型）（3）机壳气隙等 三、三相异步电动机的铭牌数据
1、额定容量 PN(单位：千瓦)：指转轴上输出的机械功率
2、额定电压UN（单位：V）：加在定子绕组上的线电压
3、额定电流IN
（单位：A）：输入定子绕组的线电流
4、接线方式：定子绕组有Y和△两种接法 四、三相异步电动机的定子绕组
1、定子绕组的基本知识2、3、定子绕组的磁势和电势 单相绕组的磁势
空间上：呈矩形波分布
时间上：矩形波的幅值随时间做正弦规律变化
其轴线在空间上保持固定位置的磁势----------脉振磁势 三相交流绕组的磁势 空间上：呈正弦波分布 性质：旋转磁势
绕组的电势
定子绕组电动势
E1=4.44N1F1Φm 转子绕组电动势
E2=4.44N2F2Φm
转子绕组电动势与切割速度，即相对转速成正比（频率与转差率正比）这一点与直流电动机不同 五、三相异步电动机的运行分析
（一）关系情况
1、空载
n≈n1, s很小，I2、E2s很小，定子I0产生磁势，称励磁电流或空载电流
2、负载
N 3、启动时 （n≈0）s最大，I2、E2s很大 所以负载通过转速变化影响电磁平衡关系 （二）电压平衡关系 1、方程 定子电压平衡方程式： U1=-E1+I0Z1≈-E1 代数式：U1=E1=4.44F1NIΦm 转子电压平衡方程式 F2=sf1 E2s=SE20 2、磁势 F1+F2=F0 说明：三相异步电动机带负载时定子绕组的磁势和转子磁势的合成等于励磁磁势 六、异步电动机的功率和转矩 1、功率平衡关系 2、转矩平衡关系（与直流电动机相同） 七、异步电动机参数的测定 第五章、三相异步电动机的电力拖动 作为机电设备和电器元件的使用者，内部原理你可以简单了解但其外特性你必须掌握，否则你将无法正确选择和使用这些设备和元件，三相电动机的机械特性和直流电机的定义是一致的，但是其特性方程和特性曲线有着较大的差别 一、三相异步电动机的机械特性 （一）机械特性方程 1）物理表达式：T=CTΦmI2COSΦ2 (T是电磁作用的结果)2）参数表达式： 3）、工程表达式： U1-----------外施电源电压 F1-----------电源频率 R1,X1-------电机定子绕组参数 （二）固有机械特性曲线 1、形状（根据工程表达式来说明） AB段（S较大）：为双曲线，T与S成反比 BO段（S很小）：为执行，T与S成正比 2、启动点A，n=0.s=1 启动转矩倍数KT=TS/TN 一般取0.8～1.8 3、临界点B，s=sm，T=TM 过载能力λT=Tm/TN 4、同步点C，n=n1，s=0，T=0 （三）人为机械特性 1、降低定子电压的人为机械特性 2、转子回路串接对称电阻时的人为机械特性 二、三相异步电动机的启动 启动电流大而启动转矩小，是普通三相异步电动机固有机械特性的一对矛盾 对鼠笼异步电动机而言，主要是用降低定子端电压的方法来限制启动电流；而对绕线式异步电动机而言，主要使用转子回路串电阻启动，既可以限制启动电流，又可以增大启动转矩 笼型异步电动机： 1、电网容量允许，应尽量采用全压启动，使启动转矩不受损失而能满载启动 2、电网容量不够大时，应采用减压启动，以减小启动电流。 方法有定子回路串电阻或电抗、采用自藕变压器、星-三角换接等减压启动 但减压启动后，启动转矩与电压平方成比例下降，一般适用于轻载启动 绕线式异步电动机：有转子串电阻和串频敏变阻器两种方法启动 启动时，启动电阻最大，限制了启动电流并增大了启动转矩，改善了启动性能 三、三相异步电动机的调速 异步电动机有三种基本调速方法： 1、变电源频率f1调速 2、变定子磁极对数p调速 3、变转差率s调速 其中：变频调速是电力电子变流技术在电力拖动系统中的应用，代表现代交流调速技术的发展方向，可实现无级调速，适用于恒转矩和恒功率负载 变级调速是通过改变定子绕组接线方式来改变电机级数，从而实现电机转速的变化。变级调速属于有级调速 变转差率调速包括绕线式异步电动机的转子串电阻调速、串级调速和定子减压调速 四、三相异步电动机的制动 异步电动机的制动和他励直流电动机十分相似，在学习中应加以对照 异步电动机有三种制动方式：能耗制动、反接制动和回馈制动
点击咨询 