电机与拖动 知识要点 杨天明 陈杰 版

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1、绪论在电能的生产、转换、传输、分配、使用与控制等方面，都必须通过能够进行能量(或信号)传递与变换的电磁机械装置，这些电磁机械装置被广义地称为电机。变压器是用于改变电压即把一种类型的电能转变成另一种类型的电能；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发展的重点产品。电力拖动技术，它具有许多其他拖动方式无法比拟的优点。它启动、制动、反转和调速的控制

2、简单、方便、快速且效率高；电动机的类型多，且具有各种不同的运行特性来满足各种类型生产机械的要求；整个系统各参数的检测和信号的变换与传送方便，易于实现最优控制。凡是电流均会在其周围产生磁场，这就是电流的磁效应，即所谓“电生磁”全电流定律，磁场中沿任一闭合回路l对磁场强度H的线积分等于该闭合回路所包围的所有导体电流的代数和。其数学表达式为：磁场变化会在线圈中产生感应电动势，感应电动势的大小与线圈的匝数W和线圈所交链的磁通对时间的变比率成正比，这是电磁感应定律。第1篇直流电机直流电动机和直流发电机通称为直流电机，二者是可逆的。直流电动机

3、与交流异步电动机相比，具有较好的启动性能、在较宽的范围内达到平滑无级地调速，同时又比较经济；所以广泛地应用于轧钢机、电力机车、大型机床拖动系统以及玩具行业中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。同一台电机，既能作电动机运行又能作发电机运行的原理，称为电机的可逆原理。1.定子1)主磁极主磁极的作用是产生气隙磁场。主磁极由主磁极铁心和励磁绕组两部分组成。2.转子(电枢

4、)1)电枢铁心电枢铁心是主磁路的主要部分，同时用以嵌放电枢绕组。一般电枢铁心采用由0.5mm厚的硅钢片冲制而成的冲片叠压而成，以降低电机运行时电枢铁心中产生的涡流损耗和磁滞损耗。2)电枢绕组电枢绕组的作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量变换的关键部件，所以叫电枢。直流电机的电枢绕组按照连接规律的不同，电枢绕组分为单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组、蛙绕组等多种类型单叠绕组的特点(1)位于同一磁极下的各元件串联起来组成一条支路，并联支路对数等于极对数，即a＝p。(2)当元件形状左右对称、电刷在换向器表面的位置对准磁

5、极中心线时，正、负电刷间的感应电动势最大，被电刷短路元件中的感应电动势最小。(3)电刷杆数等于磁极数。单波绕组的特点(1)上层边位于同一极性磁极下的所有元件串联起来组成一条支路，并联支路对数恒等于1，与极对数无关。(2)当元件形状左右对称、电刷在换向器表面上的位置对准主磁极中心线时，支路电动势最大。(3)单从支路对数来看，单波绕组可以只要两根刷杆，但在实际电机中，为缩短换向器长度，以降低成本，仍使电刷杆数等于极数，亦即所谓采用全额电刷。直流电机的励磁方式励磁绕组的供电方式称为励磁方式。按励磁方式的不同，分为以下4类。1)他励直流电

6、机励磁绕组由其他直流电源供电，与电枢绕组之间没有电的联系2)并励直流电机：励磁绕组与电枢绕组并联。3)串励直流电机:励磁绕组与电枢绕组串联4)复励直流电机每个主磁极上套有两套励磁磁绕组，一个与电枢绕组并联，称为并励绕组。直流电机不带负载(即不输出功率)时的运行状态称为空载运行直流电机的换向换向是直流电机中一个非常重要问题，直流电机的换向不良，将会造成电刷与换向器之间产生电火花，严重的会使电机烧毁。附加电流对换向的影响:由于Ik的出现，破坏了直线换向时电刷下电流密度的均匀性，从而使后刷端电流密度增大，导致过热，前刷端电流密度减小，3

7、.装置换向极直流电机容量在1kW以上一般均装有换向极，这是改善换向最有效的方法，换向极安装在相邻两主磁极之间的几何中性线上2.1直流电动机基本的平衡方程式直流电动机基本的平衡方程式是指直流电动机稳定运行时，电路系统的电压平衡方程式、能量转换过程中的功率平衡方程式和机械系统的转矩平衡方程式。电枢导体切割主磁通而产生感应电动势，根据右手定则可知，S极下的感应电动势方向为流入纸面，与电枢电流方向相反。由于电动机中的感应电动势有阻止电流流入电枢绕组的作用，因此称它为反电动势。为了使电流能够从电网流入电枢绕组，电动机的端电压应该大于反电动势

8、Ea，即U>Ea。根据基尔霍夫第二定律，可以写出电枢回路的电势平衡方程式为Ua=Ea+IaRq+2Δu(2.1)式中aI——电枢电流；ar——电枢回路的电阻；s2Δu——正负电刷的接触电压降落。在额定负载时1.机械损耗机械损耗包括轴承和电刷的摩擦损