电机结构与装配(第一讲)2015.9.4

1、电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 电机结构与装配电机结构与装配 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 课课 堂堂 用用 书书 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 包含的章节： 绪论绪论 第一章：直流电机第一章：直流电机 第二章：直流电机的电力拖动第二章：直流电机的电力拖动 第三章：变压器第三章：变压器 第四章：三相异步电动机第四章：三相异步电动机 第五章：三相异步电动机的电力拖动第五章：三相异步电动机的电力拖动 第六章：其他用途的电动机第六章：其他用途的电动机 第七章：控制电机第七章：控制电机 第八章：电动机容量的选择第八章：电动机容量的选择 附录附录 用用“时钟表示法时钟表示法”确定三

2、相变压器的联结组确定三相变压器的联结组 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 电机与拖动基础电机与拖动基础 绪 论 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 目目 录录 0 绪 论 1 2 3 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 0.1 0.1 电机、电力拖动技术在国民经济中的作用电机、电力拖动技术在国民经济中的作用 1、电能是现代能源中应用最广的二次能源，它的生产、变换、传输、 分配、使用和控制都比较方便经济，而要实现电能的生产、变换和使 用等都离不开电机。 2、电机是一种利用电磁感应定律和电磁力定律，将能量或信号进行 转换或变换的电磁机械装置。电机在国民经济的各个领域起着重要作 用。在电力工

3、业中，产生电能的发电机和对电能进行变换、传输与分 配的变压器是电站和变电所的主要设备。在工业企业中，人们利用电 动机把电能转换为机械能去拖动各种生产机械，从而满足生产工艺过 程的要求。在交通运输业中，需要大量的牵引电动机。在电力排灌、 播种、收割等农用机械中，都需要规格不同的电动机。在品种繁多的 家用电器中，也离不开功能各异的小功率电动机。 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 0.1 0.1 电机、电力拖动技术在国民经济中的作用电机、电力拖动技术在国民经济中的作用 1、电力拖动系统概念：用电动机作为原动机拖动生产机械运行的系统 2、电力拖动有其一系列的优点： （1 1） 电能的远距离输送简便

4、经济，分配简单，检测方便； （2 2） 电力拖动比其他形式的拖动效率高，电动机与被拖动机械的联接简便； （3 3） 电动机的形式和种类很多，具有各种各样的特性，可适应不同生产机械 的需要，且电力拖动的起动、制动与调速等控制简便迅速，调节性能好； （4 4） 可实现远距离控制与自动调节，并进而实现生产过程的自动化。 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 0.2 0.2 电机的类型及所用的材料电机的类型及所用的材料 现代能源的主要形式是电能，与电能密切关联的电机广泛应用于社会生产 的各个部门和社会生活的各个方面。电机的类型有如下几种： 无论是哪一种电机，都必须以磁场作为其耦合场，通过电磁感应作用来

5、实现能量转换 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 电能的产生电能的产生变换变换传送传送 使用使用 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 l本课程是电气自动化、电气技术和机电一体化等专业的一 门专业基础课。 l“电机与拖动基础”是“电机学”和“电力拖动技术基础” 两部分内容的有机结合，它是在学习了“电工基础”等课 程的基础上，通过讲授直流电机、变压器、交流电机的基 本理

6、论和电力拖动的基本原理等知识，以期达到下列要求： l（1 1） 熟悉直流电机、变压器、三相异步电动机的基本结 构，掌握它们的工作原理。 l（2 2） 掌握直流电动机、三相异步电动机的机械特性及各 种运转状态的基本理论。 l（3 3） 掌握直流电动机、三相异步电动机起动、制动、调 速的电力拖动基本原理和计算方法。 l（4 4） 掌握电机及电力拖动实验的基本方法和技能。 0.3 0.3 本课程的主要内容、任务和学习方法本课程的主要内容、任务和学习方法 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 l“电机与拖动基础”既是一门技术基础课，又具有专业课 的性质，不仅有理论的分析推导、磁场的抽象叙述，还要 用基

7、本理论去分析比较复杂又带有机、电、磁综合性的工 程实际问题，这是学习本课程的难点。学习时应注意以下 几点： l（1 1） 牢固掌握基本概念、基本原理和主要特性。 l（2 2） 可运用类比或比较的学习方法，找出各种电机的共 性和个性，以加深对各种电机及拖动系统性能的理解。 l（3 3） 要理论联系实际，重视实验和实训环节。 l（4 4） 课前应预习，课后应及时复习,并选择适当的思考 题和习题作为课外作业，以巩固理论知识，提高理解和运 算能力。 0.3 0.3 本课程的主要内容、任务和学习方法本课程的主要内容、任务和学习方法 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 电机与拖动基础电机与拖动基础 直

8、流 电 机 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 1 1 直流电机直流电机 目目 录录 1 2 3 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 l【知识目标】【知识目标】 l掌握直流电机的基本结构、直流发电机和直流 电动机的基本原理、直流电机的励磁方式和磁 场分布、直流电动机的电枢电动势和电磁转矩 以及直流电动机的机械特性。 l【能力目标】【能力目标】 l学习直流电机的拆卸、接线方法；计算直流电 动机的电枢电动势、电磁转矩；掌握直流电动 机的运行特性。 1.1 直流电机的工作原理与结构直流电机的工作原理与结构 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 l直流电机可分为直流发电机和直流电动机两大类。 将机

9、械能转化为电能的直流电机是将机械能转化为电能的直流电机是直流发电机直流发电机， 将电能转化为机械能的直流电机是将电能转化为机械能的直流电机是直流电动机直流电动机。 l直流电机的优点：直流电机具有良好的调速性能、 较大的起动转矩和过载能力，一般应用于对起动 和调速要求较高的场合。另外，结构复杂、成本 较高、维护较困难是直流电机的不足之处。 1.1 直流电机的工作原理与结构直流电机的工作原理与结构 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 l图1.1所示为直流发电机的工作原理模型。 直流电机的定子直流电机的定子:在图1.1中，N、S为一对固定的磁极; 直流电机的转子直流电机的转子:abcd是固定在可旋

10、转铁质圆柱体上的线圈， 线圈连同铁质圆柱体是直流电机可转动的部分; 换向片换向片:线圈的末端a、d联结到两个相互绝缘并可以随线圈 一同转动的导电片上; 气隙气隙: :转子线圈与外电路的联结是通过放置在换向片上固定 不动的电刷进行的。在定子与转子间有间隙存在。 1.1 直流电机的工作原理与结构直流电机的工作原理与结构 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 图图1.1直流发电机的工作原理模型直流发电机的工作原理模型 1.1 直流电机的工作原理与结构直流电机的工作原理与结构 图1.1直流发电机的工作原理模型在直流发电机的模型中，当有原动机 拖动转子以一定的转速逆时针旋转时，根据电磁感应定律可知，在线

11、 圈abcd中将产生感应电动势。 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 图1.2 1.1 直流电机的工作原理与结构直流电机的工作原理与结构 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 图图1.2 直流电动机的模型直流电动机的模型 1.1 直流电机的工作原理与结构直流电机的工作原理与结构 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 由以上分析可以看出：任何一台电机既可以作 为发电机运行，也可以作为电动机运行，这一性 质称为电机的可逆原理。 电机的可逆原理不仅适用于直流电机，也适用 于交流电机。电机的实际运行方式由外施条件决 定，如果电机转子输入机械能，而电枢绕组输出 电能，电机作为发电机运行；如果在电枢绕组

12、中 输入电能，转子输出机械能，则电机作为电动机 运行。 1.1 直流电机的工作原理与结构直流电机的工作原理与结构 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 l直流电动机和直流发电机的结构基本是相同的， 即都有可旋转部分和静止部分。可旋转部分称为 转子，静止部分称为定子，在定子和转子之间存 在着气隙。小型直流电动机结构如图1.3所示，其 剖面结构如图1.4所示。 l（1 1） 定子部分定子部分 l定子的作用，在电磁方面是产生磁场和构成磁路， 在机械方面是整个电机的支撑。定子由磁极、机 座、换向极、电刷装置、端盖和轴承等组成，如 图1.3所示。 1.1 直流电机的工作原理与结构直流电机的工作原理与结构

13、 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 图图1.3小型直流电动机的结小型直流电动机的结构构 1.1 直流电机的工作原理与结构直流电机的工作原理与结构 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 图图1.4小型直流电动机的剖面结小型直流电动机的剖面结构构 1电枢绕组；2电枢铁芯；3机座； 4主磁极铁芯；5励磁绕组；6换向绕组； 7换向极铁芯；8主磁极极靴；9机座底脚 1.1 直流电机的工作原理与结构直流电机的工作原理与结构 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 l 换向器又称整流子。 对于发电机，换向器的作用是把电枢绕组中的交变电动势 转变为直流电动势向外部输出直流电压；对于电动机，它 是把外界供给的

14、直流电流转变为绕组中的交变电流以使电 机旋转。 1.1 直流电机的工作原理与结构直流电机的工作原理与结构 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 No Image No Image No Image NoImage No Image 电机型号电机型号 铭牌数据主要有：铭牌数据主要有： 额定功率额定功率 额定电压额定电压额定电流额定电流 额定转速额定转速 额定励磁电流额定励磁电流 励磁方式励磁方式 出厂数据如出厂编号、出厂日期等出厂数据如出厂编号、出厂日期等 1.1.2 2 直流电机的直流电机的铭牌数据铭牌数据 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 No Image No Image No Ima

15、ge No Image Z 27 2 一般用途直流电机一般用途直流电机 第二次改型设计第二次改型设计 机座号机座号 电枢铁心长度电枢铁心长度 1 1、电机型号、电机型号 1号为短铁心，号为短铁心，2 号为长铁心号为长铁心 1号最小，号最小，12 号最大号最大 型号表明电机所属的系列及主要型号表明电机所属的系列及主要 特性。知道了型号，可从相关手特性。知道了型号，可从相关手 册中查出电机的许多技术数据。册中查出电机的许多技术数据。 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 2、额定值、额定值 (1)额定功率额定功率PN PN(kw) 是指在规定的工作条件下，长期运行是指在规定的工作条件下，长期运行

16、允许输出的功率。对于发电机来说，是指正负电刷之间输出允许输出的功率。对于发电机来说，是指正负电刷之间输出 的电功率；对于电动机，则是指轴上输出的机械功率。的电功率；对于电动机，则是指轴上输出的机械功率。 (2)额定电压额定电压N UN(V)对发电机来说，是指在额定电流下输对发电机来说，是指在额定电流下输 出额定功率时的端电压；对电动机来说，是指所规定的正常出额定功率时的端电压；对电动机来说，是指所规定的正常 工作时，加在电动机两端的直流电源电压。工作时，加在电动机两端的直流电源电压。 (3)额定电流额定电流I IN I IN(A)是直流电机正常工作时输出或输入的是直流电机正常工作时输出或输入的

17、 最大电流值。最大电流值。 对于发电机，三个额定值之间的关系为 PN=UNIN 对于电动机，三个额定值之间的关系为 PN=UNINN (4)额定转速额定转速nN nN (r/min)是指电机额定运行时的转速。是指电机额定运行时的转速。 额定效率；额定效率； N =（PN/P1）*% 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 例例1-3 一台直流一台直流发电机发电机， PN=10KW，UN=230V， nN=2850r/min， N=85%。求其额定电流和额定负。求其额定电流和额定负 载时的输入功率。载时的输入功率。 。 AA U P I N N N 48.43 230 1010 3 kWWW P

18、P N N 76.1111760 85. 0 1010 3 1 解解 电机及拖动基础电机及拖动基础绪论绪论 No Image No Image No Image NoImage No Image Z系列：一般用途直流电动机系列：一般用途直流电动机 （如（如 Z2， Z3，Z4等系列）；等系列）； ZF系列：一般用途直流发电机系列：一般用途直流发电机 ZT系列：广调速直流电动机；系列：广调速直流电动机； ZZJ系列：冶金起重机用直流电动机；系列：冶金起重机用直流电动机； ZQ系列：直流牵引电动机；系列：直流牵引电动机； ZH系列：船用直流电动机；系列：船用直流电动机； ZA系列：防爆安全型直流电动机；系列：防爆安全型直流电动机； ZKJ系列：挖掘机用直流电动机；系列：挖掘机用直流电动机； ZJ系列：精密机床用直流电动机；系列：