电机及拖动教案

第一篇：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。

第二篇：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

第三篇：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

第四篇：电机及电力拖动

《电机及电力拖动》习题 第一章

直流电机

1.直流电机有哪些主要部件？各用什么材料制成？起什么作用？

2.一直流电动机，已知PN=13kw，UN=220V，nN=1500r/min，η=0.85，求额定电流IN。3.一直流发电机，已知PN=90kw，UN=230V，nN=1450r/min，η=0.89，求额定电流IN。4.一台p对极的直流发电机，若将电枢绕组由单叠改为单波（导体数不变），问额定电压、额定电流和额定功率如何变化？

5.计算下列各绕组的节距y1、y2和绘制绕组展开图，安放主磁极和电刷，并求出支路对数。

1）单叠绕组2p=4，S=K=18； 2）单波绕组2p=4，S=K=19。

6.一台4极直流发电机，电枢绕组为单叠整距绕组，每极磁通φ=3.5×10

2wb，电枢总导体数N=152，求当转速n=1200r/min时的空载电动势E。若改为单波绕组，其他条件不变，则当空载电动势为210V时，发电机转速应为多少？若保持每条支路的电流I=50A不变，求电枢绕组为单叠和单波时，发电机的电磁转矩Tem各为多少？ 7.什么叫电枢反应？电枢反应的性质与哪些因素有关？一般情况下，发电机的电枢反应的性质是什么？对电动机呢？

8.什么叫换向？为什么要改善换向？改善换向的方法有哪些？

9.说明装置换向极改善换向的原理，一发电机改作电动机或转向改变时，换相极绕组是否需要改接？为什么？

10.一台4极80kw、230V、930r/min的并励发电机，在75℃时的电枢回路电阻Ra=0.0259Ω，励磁绕组电阻Rf=22.8Ω，额定负载时励磁回路串入调节电阻Rpf=3.5Ω，电刷压降2ΔUb=2V，铁耗和机械损耗pfe+pΩ=2.3kw，附加损耗ps=0.05PN。求额定负载时，发电机的输入功率、电磁功率、电磁转矩和效率。

11.一台并励直流电动机，在额定电压UN=220V，额定电流IN=80A的情况下运行，75℃的电枢电阻Ra=0.01Ω,电刷接触压降2ΔUb=2V，励磁回路总电阻Rrf+Rpf=110Ω，附加损耗ps=0.01PN，效率η=0.85。求：（1）额定输入功率P1；（2）额定输出功率P2；（3）总损耗Σp；（4）电枢铜耗pcua；(5)励磁回路损耗pf；（6）电刷接触损耗pcub；（7）附加损耗ps；（8）机械损耗和铁耗pΩ+pFe。

12.什么叫发电机的外特性？他励发电机和并励发电机的外特性有什么不同？为什么？ 13.一台并励发电机，额定运行时情况正常，当转速降为1/2nN时，电枢电压U=0，试分析原因。

14.一台并励直流电动机，铭牌数据为PN=96kw，UN=440V，IN=255A，IfN=5A，nN=1550r/min，并已知Ra=0.078Ω。试求：（1）电动机的额定输出转距TN；

（2）电动机的额定电磁转距Tem；（3）电动机的理想空载转速n0。

15.电动机的工作特性是什么？试比较不同励磁方式对工作特性的影响。

第三章 的作用的？

变压器

1.变压器中主磁通与漏磁通的性质和作用有什么不同？在等效电路中是怎样反映它们2.试分析一次绕组匝数比原设计值减少时，铁心饱和程度、空载电流大小、铁心损耗、二次侧空载电压和电压比的变化。

3.励磁电抗Xm的物理意义如何？Xm大好还是小好？若将铁心抽出后Xm如何变化？若一次绕组匝数增加5%，而其余不变，则Xm大致如何变化？若铁心叠片松散、片数不足，则Xm及I0如何变化？如铁心硅钢片接缝间隙较大时，对Xm及I0有何影响？ 4.变压器空载运行时，一次侧加额定电压，为什么空载电流I0很小？如果接在直流电源上，一次侧也加额定电压，这时一次绕组的电流将有什么变化？铁心中的磁通有什么变化？二次绕组开路和短路时对一次绕组中电流的大小有无影响？

5.为什么变压器的空载损耗可以近似地看成是铁耗，短路损耗可以近似地看成是铜耗？负载时的实际铁耗和铜耗与空载损耗和短路损耗无差别，为什么？

6.一台50Hz单相变压器，如接在60Hz的电网上运行，额定电压不变，问空载电流、铁心损耗、漏抗、励磁阻抗及电压调整率有何变化？

7.一台单相变压器，额定电压为220v/110v，如果不慎将低压侧误接到220v电源上，变压器将发生什么现象？

8.有一台单相变压器，已知：SN=5000kvA，UN1/UN2=35kv/6.6kv，铁心的有效截面积SFe=1120cm，铁心中最大磁通密度Bm=1.45T，试求：高、低压绕组的匝数和电压比。9.一台单相变压器，额定容量为5kvA，高、低压绕组均有两个匝数相同的线圈，高、低压侧每个线圈的额定电压分别为1100v和110v，先将他们进行不同方式的联接。试问：可得几种不同的电压比？每种联接时的高、低压侧额定电流为多少？

10.两台单相变压器，电压为220v/110v，一次侧匝数相等，但空载电流I01=2 I02。今将两台变压器的一次绕组顺极性串联起来加440v电压，问两台变压器二次侧的空载电压各为多少？

11．一台单相变压器电压为220v/110v。当在高压侧加220v电压时，空载电流为I0，2主磁通为Φ。试问：（1）若U2与u1连在一起，在U1与u2端加330v电压，此时空载电流和主磁通各为多少？（2）若U2与u2连在一起，U1与u1端加110v电压，则空载电流和主磁通又各为多少？

12．有一台三相变压器，已知：SN=100kvA，UN1/UN2=66.3kv/0.4kv，联接组为Y,yn0因电源电压改为10kv，如果用改绕高压绕组的方法来满足电源电压的改变，而保持低压绕组每相为55匝不变，则新的高压绕组每相匝数应为多少？如果不改高压绕组匝数会产生什么后果？

13．有一台1000匝的铁心线圈接到110v、50Hz的交流电源上，由安培表和瓦特表的读数得知I1=0.5A、P1=10W，把铁心抽出后电流和功率就变为100A和10000W。若不计漏磁，试求：（1）两种情况下的参数和等效电路；（2）两种情况下电流的无功分量和有功分量；（3）两种情况下磁通的最大值。

14．有一台单相变压器，SN=100kvA，UN1/UN2=6000v/230v，f=50Hz，一、二次绕组的电阻和漏抗为R1=4.32Ω，R2=0.063Ω，X1=8.9Ω，X2=0.013Ω，试求：（1）折算到高压侧的短路参数Rk、Xk、Zk；（1）短路参数的标幺值；（3）求满载时，当cosφ2=

1、cosφ2=0.8（滞后）和cosφ

2=0.8（超前）等三种情况下的电压调整率，并对结果进行分析。

15．一台单相变压器，已知：R1=2.19Ω，X1=15.4Ω，R2=0.15Ω，X2=0.964Ω，Rm=1250Ω，Xm=12600Ω，N1=876匝，N2=260匝，U2=6000v，I2=180A，cosφ（滞后），试用近似等效电路和简化等效电路求U1和I1。

16．一台三相变压器，SN=750kvA，UN1/UN2=10000v/400v，Y,yn0接法，在低压侧作空载试验时得I0=60A，p0=3800w，在高压侧作短路试验时得Uk=440v，pk=10900w（Ik1=IN1）,室温20℃，试求：

（1）折算到高压侧的励磁阻抗和短

路阻抗；

（2）

*短路阻抗的标幺值Rk*、Xk*、Zk2=0.8

；

（3）计算满载及cosφ

*2=0.8（滞后）

时的ΔU、U2及ƞ；

（4）计算最大效率ƞ

max。17．变压器出厂前要进行“极性”试验，如图所示。将U1、u1 联结，在U1-U2端加电压，用电压表测U2-u2间电压。设变压器 的电压220v/110v，如果U1、u1为同名端，电压表的读数是多少？如U1、u1为非同名端，则电压表的读数又是多少？

18．试说明三相变压器组为什么不采用Y,y联结，而三相心式变压器又可用呢？为什么三相变压器中希望有一边接成三角形？

19．Y,d联结的三相变压器中，3次谐波在三角形联结时能形成环流，基波电动势能否在三角形中形成环流？Y,y联结的三相变压器组中，相电动势中有3次谢波，线电动势中有无3次谐波？为什么？

20．变压器的一、二次绕组按图示联结，试画出它们的线电势相量图，并判明其联结组别。

21．有一三相变压器，其一、二次绕组的同名端及端点标记如图所示，试把变压器接成Y,d7、D,y7、Y,y4、D,d4。

22．一台Y,d联结的三相变压器，在一次侧加额定电压空载运行，此时将二次侧的三角形联结打开一角测量开口处的电压，再将三角形闭合测量电流。试问：当此三相变压器是三相变压器组或三相心式变压器时，所测得的数值有无变化？为什么？

23．有两台Y,d联结的三相变压器并联运行,第一台为5600kVA，6000V/3050V，*Zk(1)=0.055，第二台为

*3200kVA，6000V/3000V，Zk(2)=0.055，试求：空载时两台变压器内的环流及其标幺值。

24．两台变压器并联运行，均为Y,d11联结，UN1/UN2=35kv/10.5kv。第一台为1250kvA，*Zk(1)=6.5%，第二台为

*2000kvA，Zk(2)=6%，试求：（1）总输出为

3250kvA时，每台变压器的负载为多少？（2）在两台变压器均不过载情况下，并联组的最大输出为多少？并联组的利用率是多少？

25．有一台5600kvA，6.6kv/3.3kv，Y,yn0

*联结的三相双绕组变压器，Zk=0.105。现将其改成9.9kv/3.3kv的降压自耦变压器，试求：（1）自耦变压器的额定容量；（2）额定电压下的稳态短路电流，并与原双绕组变压器稳态短路电流相比较。

第四章 三相感应电动机的基本原理

1.试述感应电动机的工作原理，为什么说感应电机是一种异步电机？

2.什么叫同步转速？它与那些因素有关？一台三相4极交流电动机，试分别写出电源频率f=50Hz与f=60Hz时的同步转速。

3.一三相交流电动机，电源频率f=50Hz，试分别写出当极数2p=2、4、6、8、10时的同步转速。

4.何谓转差率s？通常感应电动机的s值约为多少？

5.一台三相4极感应电动机，已知电源频率f=50Hz，额定转速nN=1450r/min，求转差率s。

6.有一个三相单层绕组，极数2p=4，定子槽数Z1=24，支路数a=1，试画出绕组展开图，并计算基波绕组因数。

7.上题中，将定子槽数改为Z1=36，试画出绕组展开图，并计算基波绕组因数。8.题6中，将极数改为2p=2，试画出绕组展开图，并计算基波绕组因数。

59.有一个三相双层叠绕组，极数2p=4，定子槽数Z1=24，节距y1=6τ，支路数a=1，试画出绕组展开图，并计算绕组因数。

10．题9中，若支路数改为a=2和a=4，试画出U相绕组的展开图。

11．试比较单层绕组与双层绕组各有什么优缺点？为什么容量稍大的电动机采用双层绕组？

12．一台三相感应电动机接在UN=380v，f=50Hz的电网上工作，定子绕组作三角形联结，已知每相电动势为额定电压的92%，定子绕组的每相串联匝数N1=312匝，绕组因数Kw1=0.96，试求每极磁通Φ1。

13．绕组中的谐波电动势是如何产生的？由交流绕组产生的旋转磁动势的基波和υ次谐波在绕组中感应的电动势的频率为多少？

14．若在对称的两相绕组中（两个绕组匝数、结构相同，在空间相隔90°电角度），通以对称的两相电流，iA=Imsinωt，iB=Imsinωt。试用解析法说明两相合成磁动势基波的性质。

15．一台三相感应电动机，极数2p=6，定子槽数Z1=36，定子绕组为双层叠绕组，节距5y1=6τ，每极串联匝数N1=72。当通入对称三相电流，每相电流的有效值为20A时，试求基波以及3、5、7次谐波的三相合成磁动势的幅值及转速。

第五章 三相感应电动机的运行原理

1． 与同容量的变压器相比较，感应电动机的空载电流大，还是变压器的空载电流大？为什么？

2． 感应电动机理想空载时，空载电流等于零吗？为什么？

3． 说明感应电动机工作时的能量传递过程，为什么负载增加时，定子电流和输入功率会自动增加？从空载到额定负载，电动机的主磁通有无变化？为什么？ 4． 什么叫做“单相量—多时轴”法？并说明感应电动机的时间相量图。

5． 分析说明图示得时—空相量图，这时定子相量与转子相量的相位关系说明什么问题？

6． 在分析感应电动机时，为什么要用一静止的转子来代替实际转动的转子？这时转子要进行哪些折算？如何折算？

7． 感应电动机的等效电路有哪几种？试说明T型等效电路中各个参数的物理意义？ 8． 一台三相感应电动机的输入功率为8.6kw，定子铜耗为425w、铁耗为210w，转差率s=0.034，试计算电动机的电磁功率、转子铜耗及机械功率。9． 一台三相感应电动机，额定数据如下：UnN=962r/min，三角形接法，已知cosφ

NN=380v，f

N=50Hz，P

N=7.5kw，=0.827，pcu1=470w，pFe=234w，p=45w，ps=80w，求：（1）电动机极数。（2）额定负载时的转差率和转子频率。（3）转子铜耗pcu2。（4）效率η。

110．笼型转子可以认为每个槽就是一相，每相槽数N2=2，试求笼型转子的绕组因数Kw1。

11．一台三相6极绕线型感应电动机，定转子绕组均采用星形接法，额定功率PN=250kw，额定电压UN1=500v，额定频率fN=50Hz，满载时的效率η=0.935，功率因数cosφ=0.9，定子每相电阻R1=0.0171Ω，每抗电流X1=0.088Ω，转子每相电抗X2=0.0745Ω，绕组因数Kw1=0.926，Kw2=0.957，定子槽数Z1=72，每槽导体数N1=16，每相并联支路数a=6，转子槽数Z2=90，每槽导体数N2=2，每相并联支路数a=1，空载电流I0=82.5A，试求：（1）额定负载时的定子电流。（2）忽略R1及Rm时的励磁电抗Xm。（3）转子阻和抗的折算值Rr2X。

12．一台三相绕线式感应电动机，UN=380v，fN=50Hz，星形接法，nN=1440r/min，已知=0.4Ω，X1=R1=Rr2X=1Ω，Xm=40Ω，Rm略去不计，定、转子有效匝数比为4，求：

（1）满载时的转差率。（2）由等效电路求出I1、I2和I0。（3）满载时转子每相电动势E2的大小和频率。（4）总机械功率P。（5）额定电磁转矩。

第六章

三相感应电动机的机械特性

1.何谓三相感应电动机的固有机械特性和人为机械特性？

2.三相笼型感应电动机的起动电流一般为额定电流的4～7倍，为什么起动转矩只有额定转矩的0.8～1.2倍？

3.三相感应电动机能够在低于额定电压下运行吗？为什么？

4.绕线转子感应电动机在起动时转子电路中串入起动电阻，为什么能减小起动电流，增大起动转矩？

5.一台绕线式转子感应电动机，已知：PN=75kw，U1N=380V，nN=720r/min，I1N=148A，ηN=90.5%，cosφ=0.85，λm=2.4，E2N=213V，I2N=220A，试用机械特性的实用表达式绘制电动机的固有机械特性和转子串入0.0448Ω和人为机械特性。6.深槽式感应电动机和双笼型感应电动机为什么能改变起动性能？

7.笼型感应电动机的起动方法有哪几种？各有何优缺点？各适用于什么条件？ 8.一台三相感应电动机，已知UN=380V，IN=20A，Δ接法，cosφN=0.87，ηN=87.5%，nN=1450r/min，Ist/IN=7，Tst/TN=K=1.4，λm=2，试求：（1）电动机轴上输出的额定转矩TN。（2）若要保证能满载起动，电网电压不能低于多少伏？（3）若采用Y—Δ起动，Ist等于多少？能否半载起动？

9.一台绕线转子感应电动机，已知PN=11kw，nN=1435r/min，E2N=243V，I2N=110A，设起动时负载转矩为Tz=0.8TN，最大允许的起动转矩Tst1=1.87TN，切换转矩Tst2=TN，试用解析法求起动电阻的段数的每段的电阻值。

10.题9中的电动机，采用转子串不对称电阻方法起动，求各段电阻值（每次只短接一相的一段电阻，最后一级同时短接两段电阻）。

11.一台绕线转子感应电动机，已知PN=11kw，nN=715r/min，E2N=163V，I2N=4.72A，Tst1/TN=1.8，负载转矩Tz=98N·m，求4级起动时的每级起动电阻。

12.一台三相4级的绕线转子感应电动机，f1=50Hz，转子每相电阻Rr=0.02Ω，nN=1485r/min，负载转矩保持额定值不变，要求把转速下降到1050r/min，问转子每相中应串多大的电阻？

13.一台三相笼型感应电动机，在能耗制动时，定子绕组的接法如图所示，试决定等效的交流电流值。

14.题5的电动机，带动一位能负载，Tz=TN，今采用倒拉反接制动下放负载，要求下放转速为300r/min，问转子每相应串接多大电阻。

15.题5的电动机，若采用回馈制动下放负载，已知转子每相串入电阻为0.04Ω，负载转矩为0.8TN，求此时电动机的转速。

16.题5的电动机，用以起吊重物，当电动机转子转45转，重物上升1m，如要求带动额定负载的重物以8m/min的速度上升，求转子电路中应串接的电阻值。

17.绕线转子感应电动机PN=17kw，nN=970r/min，λm=2.5，E2N=230V，I2N=33A，若要求电动机有最短起动时间，试问其转子回路应串入多大的电阻。

七章

其他种类的感应电动机

1.为什么单相感应电动机没有起动转矩？单相感应电动机有哪些起动方法？ 2.一台三相感应电动机，定子绕组接成星形，工作中如果一相断线，电动机能否继续工作？为什么？

3.用什么方法可以改变分相式单相电动机的转向？为什么？

4.串励电动机为什么能交、直两用？单相串励电动机与值流串励电动机在结构上有什么区别？为什么？要改变单相串励电动机的转向，可采用什么方法？

第八章 同步电机的基本类型和基本结构

1.什么叫同步电机？怎样由其极数决定它的转速，试问75r/min，50Hz的同步电机是几极的？

2.比较汽轮发电机和水轮发电机的结构特点。3.为什么大容量的同步电机都采用旋转磁极式结构？ 4.旋转电枢式的同步电机与直流电机有什么相似处和差别？

第九章 同步发电机

1.一台旋转电枢式三相同步发电机，电枢以转速n逆时针方向旋转，主磁场对电枢是什么性质的磁场？对称负载运行时，电枢反应磁动势对电枢的转向如何？对定子上主磁极的相对转速又是多少？主极绕组能感应出电动势吗？ 2.何谓同步发电机的电枢反应？电枢反应的性质主要决定于什么？试分析讨论同步发电机电枢反应为纯去磁作用、纯增磁作用、去磁兼交磁、纯交磁等五种情况。3.试分析对称稳定运行时同步发电机内部的磁通和感应电动势，并由此画出不及饱和时的相量图。

4.三相同步发电机对称稳定运行时，在电枢电流滞后和超前于励磁电动势E0的相位差大于90°的两种情况下（即90°＜φ＜180°和﹣90°＜ψ＜﹣180°，电枢磁动势Fad和Faq各起什么作用？

5.试述交轴和直轴同步电抗的意义。为什么同步电抗的数值一般较大，不可能做得很小？试分析下面几种情况对同步电抗有何影响？（1）电枢绕组匝数增加；（2）铁心饱和程度提高；（3）气隙加大；（4）励磁绕组匝数增加。

6.为什么要把同步发电机的电枢电流分解为它的直轴分量和交轴分量？如何分解法？有什么物理意义？如两个分量各等于100A，实际流过电枢绕组的电流为多少A？在什么情况下电枢电流只有直轴分量？在什么情况下只有交轴分量？当一同步发电机供给纯电阻负载时，电枢电流有哪些分量？

7.一台隐极三相同步发电机，定子绕组为Y联结，UN=400V，IN=37.5A，cosφN=0.85（滞后），Xt=2.38Ω（不饱和值），不计电阻，当发电机运行在额定情况下时，试求：（1）不饱和的励磁电动势E0；（2）功率角δN；（3）电磁功率PM；（4）过载能力Km。8.一台凸极三相同步发电机，星形联结，UN=400V，IN=6.45A，cosφN=0.8（滞后），每相同步电抗Xd=18.6Ω，Xq=12.8Ω，不计电阻，试求：（1）额定运行时的功率因数角δN及励磁电动势E0；（2）过载能力及产生最大电磁功率的功率角。

第十章 同步电动机和同步调相机

1.比较同步电动机和同步发电机的相量图。

2.同步电动机的功率因数受哪些因素影响而发生变化？试用相量图分析输出功率改变时，保持励磁不变，同步电动机的功率因数怎样变化？

3.改变励磁电流时，同步发电机和同步电动机的磁场发生什么变化？对电网有什么影响？

4.当转子转速等于同步转速时，为什么同步电机能产生转矩，而感应电动机不能产生转矩？为什么转子转速低于同步转速时，感应电机能产生转矩，而同步电机不能产生转矩？

5.从同步发电机过渡到电动机时，功率角δ、电流I、电磁转矩T的大小和方向有何变化？

5.一水电站供应一远距离用户，为改善功率因数添置一台调相机，此机应装在水电站内还是装在用户附近？为什么？ 6.一台三相隐极同步发电机，Y联结，UN=380V，IN=26.3A，Xt=5.8Ω，不计电阻，若输入功率为15kw时，试求：（1）cosφ=1时的功率角δ；（2）相电动势E0=250V时的功率因数。

7.某工厂自6000V的电网上吸取cosφ=0.6的电功率2000kw，今装一台同步电动机，容量为720kw，效率为0.9，求功率因数提高为0.8时，同步电动机的额定电流和cosφD。

8.某工厂变电所变压器的容量为2000kV·A，该厂电力设备的平均负载为1200kw，cosφ=0.65（滞后）。今欲新装一台500kw，cosφ=0.8（超前），η=95%的同步电动机，问当电动机满载使全厂的功率因数是多少？变压器过载否？

9.有一座工厂电源电压为6000V，厂中使用了许多台感应电动机，设其总输出功率为1500kw，平均效率为70%，功率因数为0.7（滞后），由于生产需要，又增添一台同步电动机。设当该同步电动机的功率因数为0.8（超前）时，已将全厂的功率因数调整到1，求此同步电动机承担多少视在功率（kV·A）和有功功率（kw）。

第十一章 拖动系统电动机的选择

1.电机的温升、温度以及环境温度三者之间有什么关系？电机铭牌上的温升值的含义是什么？

2.电机在实际使用中，电流、功率和温升能否超过额定值？为什么？

3.电机的工作方式有哪几种？试查阅国家标准—电机基本技术要求（GB755—81），说明工作制S3、S4、S5、S6、S7和S8的定义，并绘出负载图。

4.电机的容许温升取决于什么？若两台电机的通风冷却条件不同，而其它条件完全相同，他们的容许温升是否相同？

5.同一系列中，统一规格的电机，满载运行时，他们的稳定温升是否都一样？为什么？

第五篇：电机拖动论文

电机与拖动论文

班级：班班班班班班班班班班

姓名：某某某

学号：000000000000

异步电机的现状与发展

电能是国民经济中应用最广泛的能源，而电能的生产、传输、分配和使用等各个环节都依赖于各种各样的电机。电力拖动是国民经济各部门中采用最多最普遍的拖动方式，是生产过程电气化、自动化的重要前提。由此可见，电机及电力拖动在国名经济中起着极其重要的作用。

电机的分类

1、按工作电源分类 根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。

2、按结构及工作原理分类 电动机按结构及工作原理可分为异步电动机和同步电动机。同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。

3、按起动与运行方式分类 电动机按起动与运行方式可分为电容起动式电动机、电容盍式电动机、电容起动运转式电动机和分相式电动机。

4、按用途分类 电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。驱动用电动机又分为电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等用电动机）、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等用电动机）及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等用电动机）。控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。

5、按转子的结构分类 电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。

6、按运转速度分类 电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无极变速电动机外还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机和开关磁阻。

电动机技术发展现状

电动机是一种实现机、电能量转换的电磁装置。它是随着生产力的发展，反过来，电动机的发展也促进了社会生产力的不断提高。从19世纪末期起，电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机一个多世纪以来，虽然电动机的基本结构变化不大，但是电动机的类型增加了许多，在运行性能、经济指标等方面也都有了很大的改进和提高。而且随着自动控制系统和计算机技术的发展在一般旋转电动机的理论基础上又发展出许多种类的控制电动机。控制电动机具有高可靠性、好精确度、快速响应的特点，已成为电动机学科的一个独立分支。

电动机的功能是将电能转换成机械能。它可以作为拖动各种生产机械的动力，是国民经济各部门应用最多的动力机械。

在现代化工业生产过程中，为了实现各种生产工艺过程，需要各种各样的生产机械。拖动各种生产机械运转，可以采用气动、液压传动和电力拖动。由于电力拖动具有控制简单、调节性能好、耗损小、经济、能实现远距离控制和自动控制等一系列优点，因此大多数生产机械都采用电力拖动。按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动系统和交流电力拖动系统两大类。

纵观电力拖动的发展过程，交、直流两种拖动方式并存于各个生产领域。在交流电出现以前，直流电力拖动是唯一的一种电力拖动方式。19世纪末期，由于研制出了经济实用的交流电动机，致使交流电力拖动在工业中得到了广泛的应用。但随着生产技术的发展，特别是精密机械加工与冶金工业生产过程的进步，对电力拖动在起动、制动、正反转以及调速精度与范围等静态特性和动态响应方面提出了新的更高的要求。由于交流电力拖动比直流电力拖动在技术上难以实现这些要求，所以20世纪以来在可逆、可调速与高精度的拖动技术领域中，相当时期内几乎都是采用直流电力拖动。而交流电力拖动则主要用于恒转速系统。

虽然直流电动机具有调速性能优异这一突出特点但是由于它具有电刷与换向器（又称整流子），使得他的故障率较高，电动机的使用环境也受到了限制，如不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用，其电压等级、额定转速、单机容量的发展也受到了限制。所以在20世纪60年代以后，随着电力电子技术的发展调速电动机。半导体交流技术的交流技术的交流调速系统得以实现。尤其是70年代以来大规模集成电路和计算机控制技术的发展，为交流电力拖动的广泛应用创造了有利条件。诸如交流电动机的串级调速、各种类型的变频调速、无换向器电动机调速等使得交流电力拖动逐步具备了调速范围宽、稳态精度高、动态响应快以及在四象限做可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面完全可与直流电力拖动媲美。除此之外，由于交流电力拖动具有调速性能优良、维修费用低等优点，将广泛应用于各个工业电气自动化领域中，并逐步取代直流电力拖动而成为电力拖动的主流。

异步电机的发展

异步电机是一种交流电机，也叫感应电机，主要作电动机使用。异步电动机广泛应用于工农业生产中，例如机床、水泵、冶金、矿山设备与轻工业机械等都用它作为原动机，其容量从几千瓦到几千千瓦。日益普及的家用电器，例如在洗衣机、风扇、电冰箱、空调器中采用单向异步电动机，其容量从几瓦到几千瓦。在航天、计算机等高科技领域控制电机得到广泛应用。异步电机也可以作为发电机使用，例如小水电站、风力发电机也可采用异步电机。

异步电机之所以得到广泛应用。主要由于它有如下优点：结构简单、运行可靠、制造容易、价格低廉、坚固耐用，而且有较高的效率和相当好的工作特性。异步电机主要的缺点是目前尚不能经济的在较大范围内平滑调速以及它必须从电网吸收滞后的无功功率。虽然异步电机的交流调速已有长足进展，但成本较高，尚不能广泛使用。在电网负载中，异步电机所占比重较大，这个滞后的无功功率对电网是一个相当重的负担。它增加了线路损耗、妨碍了有功功率的输出。当负载要求电动机容量较大而电网功率因数又较低的情况下，最好采用同步电动机来拖动。

异步发电机的发展对发电机产业产生了较大的冲击力。主电容器是用来使发电机建立空载电压的电容器。一般是将它们联结成一组，并接于发电机出线端。附加电容器要根据实际负荷的大小进行投，所以它们必需分成若干组分别接入电路。附加电容器是用来使发电机由空载至满载，维持发电机额定电压不变的电容器。

2013年我国异步发电机行业面对新的发展形势，因为新进入企业不断增多、上游原材料价格持续上涨、发电机租赁行业发展的也相当不错。导致行业利润降低，因此我国异步发电机行业市场竞争也日趋激烈。必需并联恰当数值的励磁电容。固然受金融危机影响使得异步发电机行业近两年发展速度略有减缓。但跟着我国国民经济的快速发展以及国际金融危机的逐渐消退，我国异步发电机行业重新迎来良好的发展机遇。异步发电机在水轮机的驱动下，当其转速达到额定值时，利用其剩磁建立微小的剩磁电压。

异步电念头加上适量的电容器，便成为一台异步发电机，也就是将所需要的电容器。并接在异步电念头定子出线端即可。对于感性负荷则应将其附加，电容器并接在负荷之上，随负荷的投入而投入。面临这一现状，异步发电机行业业内企业要积极应对，注重培养立异能力，不断进步自身出产技术，加强企业竞争上风。于此同时异步发电机行业内企业还应全面掌握该行业的市场运行态势，不断学习该行业最新出产技术，了解该行业国家政策法规走向，把握同行业竞争对手的发展动态。只有如斯才能使企业充分了解该行业的发展动态及自身在行业中所处地位，并制定准确的发展策略以使企业在残酷的市场竞争中取得领先上风。

空载励磁和负载并联电容量的选择。准确选择空载励磁并联电容量很重要，假如电容量选择过大则造成空载电压太高，可能损坏设备，选得过小，空载电压又太低，选择空载励磁电容应使发电机产生的电压不超过铭牌划定的额定电压。自励式异步电机的选择和发电所要具备的前提，为了同时知足动力及照明负荷的用电，通常应选择“Y”型接法的异步电念头，以便于引出中性线。电念头转速的选择应略低于原念头转速，原念头转速一般比电念头同期转速高出5%～10%左右为宜。

在农村将异步电念头改为发电机的经验如下：发电机的励磁方式，发电机励磁方式有两种，一种叫他励方式，这种方式是电网供应励磁电流来建立磁场。为了降低造价，应选择容量在15kW以内，电压为 380/220V的异步电念头为宜。该剩磁电压加在接于定子出线真个电容器上，产生一个容性电流，该电流便成为发电机的励磁电流。电念头转子上必需有一定的剩磁。