华南理工大学《电工电子技术基本教程》本科教学课件第4章-电机与电器

1、suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:第四章电机与电器4.1磁路与变压器4.1.1磁路的基本知识当电流通过线圈时，产生的磁通绝大部分通过铁心闭合，称 为主磁通，用#示小部分磁通沿铁心以外空间闭合，称为漏磁通，用表示。漏磁通很小，在工程中常略去不计。主磁通通过的闭合路径称为磁路。用以产生磁场的电流称为励磁电流。电磁铁变压器直流电机磁路中有很短的空气隙 各段截面积基本相等，为均匀磁路 磁路中也有空气

2、隙suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟(每年更新):华南理工考研资料联盟(每年更新):suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟(每年更新):华南理工考研资料联盟(每年更新):磁路的基本物理量磁感应强度表示磁场内某点磁场强弱及方向的物 理量。单位是特斯拉(T)，简称特。 磁通少：在均匀磁场中，磁通少等于磁感应强度S 与垂直于磁场方向的面积S的乘积，即少=BS 或 B = S御单位是韦伯(Wb),简称韦。1 T=1 Wb / m2(韦 / 米2)磁导率A :磁导率A是表示物质导磁性能的物理量。 单位是亨/米(H/m)o戸相对磁导率

3、Ar =戸0/。是真空的磁导率，/o=4tuxI0 7H/m ,是常数。非铁磁物质&近似为1铁磁物质&远大于1，不是常数。磁场强度W: H=单位是安/米(A/m)Asuct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟(每年更新):华南理工考研资料联盟(每年更新):suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!全电流定律在磁场中沿任何闭合回线，磁场强度的矢量的线积分等于穿过该闭合回线所包围面积电流的代数和，即 r?iHdl = Yl计算电流代数和时，与绕行方向符合右螺旋定则的 电流取正号，反之取负号。在

4、无分支的均匀磁路中，全电流定律可写为HI 二 = HI 二 = NI = FmN为线圈匝数Fm称为磁动势，单位是安(A)。华南理工考研资料联盟(每年更新): HYPERLINK 磁路的欧姆定律mRm:磁位差 um:um =Rm(P磁阻/不是一个常数，随励磁电流J的改变而改变， 因而通常不能用磁路的欧姆定律直接计算。电路与磁U露Ilf电路磁路电路磁路磁通磁通 磁动势Fm 磁阻 Rm=ll(iS) 磁导率/磁位差Um=RmI磁路欧姆定律 Fm=Rm电流I电动势F电阻 R=ll(yS)电导率Y电位差(电压)U=RI电路欧姆定律=/?/铁磁材料的磁性能高导磁性铁磁材料的磁导率很高，外可达102104，

5、是制造 电磁铁、变压器、电机等的主要材料。磁饱和性BbAnAnsuct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:3.磁滞性BB铁磁材料的种类和用途软磁材料：磁导率高，磁滞 特性不明显，矫顽力和剩磁都 小，磁滞回线较窄，磁滞损耗硬磁材料剩磁和矫顽力均 较大，磁滞性明显，磁滞回 线较宽，矩磁材料只要受较小的外磁 场作用就能磁化到饱和，当外 磁场去掉，磁性仍保持，磁滞 回线几乎成矩形。华南理工考研资料联盟（每年更

6、新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzl预祝你考研成功！ 例一环形螺线管，匝数N =1000匝，电流/=4A,螺 线管外径DO.Sm,内径D2=0.22m,试分别计算媒 质为纸心、铸钢心时的磁场强度和磁通。解磁路平均长度o.816m2D-DN.IS = 7CX（1）2 = 1.26 X 10_3 m2H= = 4902A / m2I当媒质为纸心时 B = 6.16x10 一 3T0 = BS = 7.76xlO_6Wb当媒质为铸钢心时 由表得H=4902A/m时S=1.55T0 = BS = 1.95xlO_

7、3Wbsuct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:+4.1.2铁，0线圈直流铁心线圈特点：1.线圈的励磁电流/只与外加电压1/及线圈 电阻/?有关，l=UIR,与磁路特性无关。2.励磁电流在磁路产生的是恒定磁通，不会在线圈中 产生感应电动势。磁路的磁通不仅与线电流/、线圈匝数W有关，还与磁路磁阻有关。直流铁心线圈的功率损耗AP=/2R,由电流及电 阻大小确定，与磁路无关。交流铁心线圈1.电压、电流和磁

8、通一戶二dt交流铁心线圈1.电压、电流和磁通一戶二dte = -Ndt漏磁感应电动势：4 =设R为线圈的电阻，则d/u = Ri c Ri + Z/g （一 Ur + i/g + udt写成相量形式为U = RI + (一Es) + (-E) = RI + X3i + (E)+t/s +U,0 = 0m sin cot,贝ljd0e = -TV= -coN0m cos cot - 2?ifN0m sin（/ - 90）At=Em sin（冰-90）coN言“+4戰UE = 4.442.功率损耗铜损（PCu）:线圈导线电阻所致，PClrI2R。r磁滞损耗A/:由铁磁物质的磁滞性引I起，其大小与磁

9、滞回线包铁损（P铁损（P介）、涡流损耗APe:由铁芯中的涡流广生。 减少涡流损耗的方法：1、增大铁心材料的电阻率，在钢中渗硅既保持 良好的导磁性，又使电阻率大大提高。2、以钢片叠成铁心代替整块铁心，片间彼此绝缘。3.铁心线圈的等效电路I R jXs例有一铁心线接到交流220V工频电压源，测得电流J=2A，功率P=50W，（1）不计线圈电阻及漏磁通，试求铁心线圈等效电路的7?0W0; （2）若线圈电阻试计算该线的铜损耗及铁损耗。试计算该线的铜损耗及铁损耗。解(1)等效阻抗UPZ = A0 + iZn = Zarccos一 = 12.5 + 109.30 00 IUI7?0 -12.5Q,-109

10、.3Q(2)铜损耗和铁损耗A/u =/2A = 4WAe 二尸一=46W4.同极性端当电流从两接线端流进（或流出），在铁心中产生 的磁通方向一致时，这两个接线端称为同极性端或 同名端。正确串联正确并联同极性端的测定开关S瞬间接通，若此 时毫安表正向偏转，则 线圈A的1端与线圈B的 3端是同极性端。4若毫安表反偏，则1和4端为同极性端。44.1.3单相变压器变压器的基本结构心式壳式变压器主要由铁心和绕组构成变压器的工作原理一次绕组二次绕组2 + S2 =+ 2变压器空载运行（电压变换原理） 二次绕组开路t/20二五2二4舅我变压器的电压变换关系为U2 E2=KK称为变压器的电压比变压器的负载运行

11、（电流变换原理）变压器一次绕组接通电源，二次绕组接负载Z。+42 =hNl A寸 h 二人 +戶2忽略一、二次绕组电阻及漏磁通，1在变压器接近 满载时：、二次绕组电流有效值之比为阻抗变换原理 例设交流信号源电压U=80V,内阻Ro=8OOQ,负载 l=8Q, (1)将负载直接接至信号源，负载获得多大 功率？(2)经变压器进行阻抗匹配，求负载获得最大 功率是多少？变压器的变比K是多少？ 解(1)负载直接接信号源时P=J2Rl=(-)2J?l = 0.0784W 氏+坆(2)输出最大功率时，折算到一次绕组应为800QP-2WP-2Wmax 4 7?o变压器变比变压器的损耗和效率A/AU+Ae铜损A

12、/AU+Ae变压器的损耗1L铁损（尸Fe）铜损耗。是一次、二次绕组电阻穴2上所消耗 的功率，即Au = 1 + 版铁损耗是主磁通在铁心中交变时所产生的磁滞损 耗和涡流损耗，与负载电流大小无关，与铁心材 料、电源电压、频率侑关。变压器的额定值电力变压器产品型号:SL电力变压器产品型号:SL7-1000/10 标准代号:GB6451.186 额定容量:1000kVA产品代号:1GB、710、3408.1 额定频率:50Hz、三相额定电压:10000 土 5%/400V 联结组标号:Y，ynO冷却方式：油浸自冷使用条件：户外阻抗电压：4.5%开关位置高压低压VAVAI1050057.54001443

13、1110000III9500油重：715kg 总重：3440kg 生产厂：广州高压电器厂 出厂日期：1999年9月产品型号SL7-1000/10S表示三相（D表示单相）L表示铝线（铜线无文字表示） 7表示设计序号1000表示容量为1000kVA10表示高压侧线电压为10kV额定电压指高压绕组接于电网的额定线电压额定电流指允许绕组长时间连续工作的线电流额定容量在额定工作条件下，变压器输出能力的保证值，即变压器的视在功率，单位为千伏安(kVA)o联结组标号联结组标号表明变压器高压、低压绕组的联结方式阻抗电压指变压器二次绕组短路，一、二次绕组达到额定电流时，加到一次绕组的电压值。例有一台三相配电变压

14、器，联接组标号为丫，ynO, 额定电压为10000V/400V,现向380V、功率P=240kW、cos产0.8的负载供电，求变压器一、： 次绕组电流，并选择变压器的容量。p，=455.8A K =_,n/V32N/7325_,n/V32N/73251L 一 71P _ 7 2Pxx18232Ap 240S，= L = kVA = 300kVA -coscp 0.8查产品目录，应选标称值5N=315kVAo4.1.4特殊变压器自耦变压器mK自耦变压器mKsuct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟(每年更新):华南理工考研资料联盟(每年更新):suct-kyzlsu

15、ct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟(每年更新):华南理工考研资料联盟(每年更新):自耦变压器的优缺点结构简单，使用材料省、体积小、重量轻， 效率高。短路阻抗小，短路电流大，必要时要采取 限制短路电流措施。自耦变压器不能作为安全变压器。电流互感器一次绕组线径较粗， 匝数很少，有时只有 一匝，串联在被测电 路中；二次绕组线径 较细，匝数很多，与 电流表等仪表相联接使用应注意：电流互感器工作时二次侧不得开路。电流互感器的二次侧一端必须接地。电压互感器电压互感器一次绕组匝 数很多，并联于供电系 统的一次电路，二次绕 组匝数较少，与电压表 等仪表并联。使用应注意：(1)电压互感器工作时二

16、次侧不得短路。(2)电压互感器的二次侧的一端必须接地。suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:4.2交流电动机电机是一种利用电磁原理进行机械能与电能互 换的装置。发电机：把机械能转换成电能的电机电动机：把电能转换成机械能的电机f直流电动机电动机jr同步电动机L交流电动机JI异步电动机4.2.1三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构风扇10转轴8端主皿了转子6轴承4机座接线盒端盖1轴承盖

17、华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzl预祝你考研成功！三相异步电动机定子结构定子主要由机座、定子铁心和定子绕组构成。三相异步电动机具有三相对称的定子绕组定子铁心冲片suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:三相异步电动机转子结构转子铁心冲片笼型转子a绕线转子旋转磁场w2当三相定子绕组接

18、到三相对称电源时，绕组 中便产生了三相对称电流（V /B、iCo当wt=O时，ZA 二 0，ZB 0当v/t=60 时，zA0，zB 0, iB = 0, ic 0,zc 0suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:结论：三相正弦交流电流通过电机的三相对称绕组， 在电机中所建立的合成磁场是一个旋转磁场。旋转磁场的旋转方向和三相电流的相序一致；任意对 调接到电动机三相定子绕组的三相电源引线中的两根，

19、就可使旋转磁场反向旋转O旋转磁场的转速:同步转速行0极对数 （人=50Hz）戶=13000（转/分）1500（转/分）p = 31000（转/分）转子转动方向与旋转磁场的转子转动方向与旋转磁场的方向一致三相异步电动机的工作原理旋转磁场顺时针方向旋转，相当于转子导体逆时针方向切割磁通，产生感应电动势。因为转子绕组是接成回路的， 所以产生感应电流。载 流导体在磁场中会受到 电磁力F的作用，电动 机的转子就转动起来。电动机转子的转速n必定低于旋转磁场的转速nQ o转差：旋转磁场的同步转速nQ与异步电动机转子转 速n之差称为转差，用An表示，即An = n0 n转差率:转差与同步转速之比称为转差率，用

20、S表示， 即AnAn0例有一台三相异步电动机，其额定转速nN =1440 r/min。试求电动机的极数和额定负载时的转差率 sN o电源频率 =50 Hz o解由于异步电动机的转差率通常在很小的数值范 围内；所以电动机的n与nQ非常接近。1500-1440 O415004.2.2三相异步电动机的电磁转矩和机械特性三相异步电动机的电磁转矩T = K戶I2 cos%T-一电磁转矩，单位为N-m；Kt常数，决定于电动机的结构。异步电动机的电磁关系与变压器类似。定子绕组相 当于变压器的一次绕组，转子绕组相当于变压器的 二次绕组。4.44A：1/；2V10转子频率= sfi:p(n0-n)二 nQ-n

21、乂 转子频率= sfi72 - 60- _60E2 = 4.44/2_2足2 = 4A4sfN2K2在n=0，即s=1时，转子电动势为E20 = 4.44乂_22五2二5五20转子绕组的漏抗为 = 27cf2Z2 = 2tZ2 在A7=0，即S=1时，转子漏抗为120=2/2设转子每相电阻为/?2,E22+右20_办f+风。）2h，COS炉20 1C0S7?h，COS炉20 1C0S7?=,把+右0 二 OC Ux4A4KM 4A4KM常数可见：转矩r与定子每相电压2成比例，所以 当电源电压变动时，对转矩的影响很大。转矩r 还受转子电阻/?2的影响。最大转矩rm对应的转差率Sm称为临界转差率异

22、步电动机的转矩特性曲线20TUQS起动转矩Tst:电动机刚起动（n=0、s=1）时的转矩电动机的转r二= 9.55 电动机的转r二6QP2电动机轴上输出的机械功率，单位为W;n转速，单位为r/min；T转矩，单位是N，m。电动机的功率尸2以千瓦（kW）为单位，贝ijT = 9550 n例如，某电动机（型号为Y132M-4）的额定功 率为7.5 kW,额定转速为1440r/min，则其额 定转矩为7； = 9550 = 9550 x-N. m = 49.7N. m i1440异步电动机电源电压变化对转矩特性的影响O异步电动机转子电路电阻对转矩曲线的影响為 岑 越三相异步电动机的机械特性表示电动机

23、转速与转矩的关系曲线，称为电动 机的机械特性曲线。通常异步电动机都工作 在ab段。在这一段，电 动机可根据负载转矩的 变化，自动调节电磁转 矩，从而在新的转速下 稳定运行。即具有自适 应调节能力。最大转矩rm与额定转矩rN的比值称为电动机 的转矩过载系数或过载能力，用x来表示，即一般三相异步电动机的X在1.82.2之间， 特殊用途电动机的X可达3或更大。4.2.3三相异步电动机的使用三相异步电动机的铭牌数据号压速型电转Y132M-4380 V1440 r/min 号压速型电转Y132M-4380 V1440 r/min 年三相异功 率电 流绝缘等级编号步电动机7.5 kW15.4 A频 率 5

24、0 Hz接 法工作方式连续X X电机厂此外，丫 132M-4型电动机的主要技术数 据还有：功率因数0.85，效率87%。1型号Y三相异步电动机1132Y三相异步电动机1132机座中心高（mm）M 41磁极数机座长度代号（S（S短机座；M中机座；L长机座）产品名称代号汉字意义异步电动机Y异绕线转子异步电动机YR异绕防爆型异步电动机YB异爆高起动转矩异步电动机YQ异起2.电压铭牌上所标的电压值是指电动机在额定运行时定子 绕组上应加的线电压值（有效值），用表示。一般规定电动机的电压不应高于或低于额定 值的5%。3接法接法是指定子绕组的接法有星形（丫）和三角形（D）两种丫系列规定，三相异步电动机额定电

25、压（/为380V、3kW及以下者，作星形联结；4kW及以 上者，联结成三角形。suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!):):suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!):):接三相电源定子绕组的星形联结接三相电源定子绕组的三角形联结suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:电流铭牌上所标的电流值是指电动机在额定运行时定子 绕组的线电流值（有效值），用J1N表示。若电动机三相定

26、子绕组有两种接法，就有两个相 对应的额定电流值。功率因数额定功率因数是电动机在额定状态运行时的功率因数，用COS外|表示。额定功率因数一般约在0.70.9,而在空载和轻载 时很低，空载时只有0.20.3。功率与效率铭牌上所标的功率值是指电动机在额定运行时输 出的机械功率值。电动机从电源吸取的有功功率是输入功率，减去自身的铜耗、铁耗、机械损耗等损耗，输出给机械负载的功率就是输出功率。效率是输出功率与输入功率之比，即”=与额定效率是电动机在额定运行时的效率，用 来表示。转速铭牌上所标的转速值是电动机在额定运行时的转速。7 =9550LPN额定输出功率，单位为kW;nN额定转速，单位为r/min；T

27、n额定转矩，单位为N，m。绝缘等级绝缘等级AEBFH极限温度 （C）105120130155180工作方式铭牌上标的工作方式，有时又称为工作制。 工作方式分为8类，分别用字母S,S8表示。如81是“连续”工作方式；82是“短时”工作方 式，分10、30、60、90分钟（min）四种；S3是 “断续周期性”工作方式；.等等。三相异步电动机的起动异步电动机的起动电流Jst很大。因为在起动瞬间，W = O,旋转磁场与静止的转子之间相对速度很大，磁通切割转子导条的速度 很快，转子电路中的电动势和电流都很大。一般电动机的定子起动电流（指线电流）往往为额定电流的57倍。（1）直接起动二、三十千瓦以下的异步

28、电动机一般都是采用 直接起动的。（2）减压起动星形一三角形（丫一）换接起动适用于正常运行时定子绕组为三角形联结的笼型电动机。3I自耦减压起动自耦减压起动适用于容量较大或正常运行时联成星形不能采用星三角换接起动的笼型异步电动机。%自耦减压起动时电K=At线路起动电流:K=At线路起动电流:转子串接电阻起动对于绕线转子电动机，通常采用在转子电路串入电阻的方法。起动时接入起动电阻Rst，很明显起动电流将减小，小起动 大小起 阻减高 电可提 的既即 入则又 串，流。 要当电矩 只适动转时COS（p2却增大。小起动 大小起 阻减高 电可提 的既即 入则又 串，流。 要当电矩 只适动转例 某三相异步电动机

29、的额定数据如表所示。试求：解由七An(1)额定电流；(2)额定转差率；(3)额定转矩、 最大转矩、起动转矩。(4)用丫一换接起动时的 起动电流和起动转矩。(5)当负载转矩为额定转矩 的60%和25%解由七An功率转速电压效率功率因数4nmax/N30kW1470r/min380 V90%0.887.01.22.0一得. 3UI cos 沪/N=_ =57.55AV3(/n cos (p N(2)=1470r/min，故电动机是四极的，即极对数P=2，同步转速?70 = 1500r/mm。所以(3)7 (3)7 -9550 = 194.9N-m= 2.0 xl94.9N-m = 389.8N-m

30、= 1.2x 194.9N m = 233.9N. m(4)4 a =7/N = 7x57.55A = 402.85A4y-|4a-|x402.85A134.28ArstY 二 |rgtA =233.9N. m 二 77.97N. m(5)在60%额定转矩时，60%7-116.94N m77.97TYst 25%凡可以采用丫一 换接起动例 对上例中的电动机采用自耦减压起动，而使电 动机的起动转矩为额定转矩的85%,试求：(1) 自耦变压器的电压比(2)电动机的起动电流和 线路上的起动电流。1.27；0.85; “19解1.27；0.85; “19K = U2(2)设电动机直接起动电流为Ist、

31、自耦降压起动电流为+5- 线路起动电流为。W x = .48A华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzl预祝你考研成功！三相异步电动机的反转把电动机与电源的三根联结线中的任意两根对调，电 动机的转向便与原来相反。三相异步电动机的调速n = (l-s)n 0 = (1 - 5)P所以改变电动机的转速有三种可能：改变电源频率门改变极对数p改变转差率s。suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟(每年更新):华南理工考研资料联盟(每年更新):suct-kyzl

32、suct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟(每年更新):华南理工考研资料联盟(每年更新):(1)变极调速= 60因此改变p可以得到不同的转速Pp=1p=1(2)变频调速/ = 50K谓(2)变频调速/ = 50K谓+_流器逆变器Z、U可调z*、3变频调速有恒转矩调速和恒功率调速两种方式绕线转子异步电动机的调速(1)改变转差率调速在绕线转子电动机的转子电路中接入一个调速 电阻(和起动电阻一样接入)，改变电阻的大 小，就可得到平滑调速。优点是设备简单、投资少，广泛应用于起重设备中；但在电阻上的能量损耗较大。(2)串级调速用一套有源逆变电路来代替调速电阻及开关设备，把 原来消耗在电阻上的

33、功率反馈到电网去，用改变晶闸 管的逆变角的方法来改变电动机的转速。华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzl预祝你考研成功！4.3直流电动机直流电机是机械能和直流电能互相转换的旋转机械装置。 直流发电机将机械能转换为电能直流电动机将电能转换为机械能直流电动机的调速性能较好、起动转矩较大， 因此，对调速要求较高的生产机械（例如龙门刨 床、铣床、轧钢机等）或者需要较大起动转矩的 生产机械（例如起重机械、电力牵引设备等）往往 采用直流电动机来驱动。suct-kyzlsuct-kyzl预祝你

34、考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:4.3.1直流电动机的电磁转矩和电枢电动势直流电动机的结构搬心磁绕组机座1.磁极用来在电机中产生磁场，分成极心和极掌两部分。极心上放置励磁绕组，通直流电励磁;极掌的作用是使电机空气隙中磁感应强度 的分布最为合适，并用来挡住励磁绕组。2.电枢是电机中产生感应电动势的部分。3.换向器（整流子）压圈楔形铜片换向器的凸出部分-iz4套筒外形剖面团直流电动机的基本工作原理直流电动机的电磁转矩和电枢电动势T =

35、 K风kt-一与电机结构有关的常数；O电动机一个磁极的磁通，单位为Wb;Ia电枢电流，单位为A;T单位是N，m。直流电动机电刷间的电动势常用下式表示E = KEnO电动机一个磁极的磁通，单位为Wb; n 电枢转速，单位为r/min；KE与电机结构有关的常数；E电动势，单位为V。4.3.2他励电动机他励电动机的机械特性 他励电动机的励磁绕组和 电枢绕组是分离的，分别 由两个直流电源供给。励磁电源uf产生励磁电流if电枢电路接通电源u后，电枢中产生工作电流ia， 电枢在磁场作用下，产生电磁转矩T，以n的转速 旋转，并在电枢中产生反电动势E。Rf是励磁电路的电阻U = E + IaRa1是电枢绕组电

36、阻U-EE :U -1凡ET02 r = ”。_ A他励电动机的机械特性曲线他励电动机的起动与反转稳定运行时，其电枢电流为,U-E在电动机起动的初始瞬间的电枢电流为. U由于Ra很小，起动电流将达到额定电流的1020倍， 这是不允许的。必须限制起动电流。限制起动电流的方法就是起动时在电枢电路中串 接起动电阻Rst。ast一般起动电流不应超过额定电流的1.52.5倍。1st注意：直流电动机在起动或工作时，励磁电路一定 要接通，不能让它断开（起动时要满励磁）。例有一他励电动机，额定功率40kW, Un=220V,IaN=208A, Ra=0.09Q, Rf=62.8Q, nN=1500r/min,

37、 电动机最高转速为2250r/min。试求：(1)在额定 运行时电动机的电枢电动势；(2)额定转矩；(3) 直接起动时的起动电流；(4)若用电枢电路串电阻 的方法限制起动电流为1的1.5倍，需串多大的电阻? 解(1)带额定负载时E = U /aN7?a = 220V - 208 x 0.09V = 201.3V(2)额定转矩 r9550AN 254.7N-msuct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:

38、suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟(每年更新):华南理工考研资料联盟(每年更新):(3)起动时E=0，若直接起动，则电流 220 220 ARa 0.09=2444A可见，直接起动时起动电流为额定 电流的11.75倍，这是不容许的。(4)可见，直接起动时起动电流为额定 电流的11.75倍，这是不容许的。(4)R t = Un , -R.= Q - 0.09Q 二 0.615Q 1.5/aN1.5x208他励电动机的调速可知，改变电枢电压1/或磁通中的大小，就 可以宽范围地平滑调速。1.改变磁通中调速（调磁）保持电源电压4/为额定值，改变励磁电流进而改变磁通

39、，使转速相应改变。调速的过程：当保持恒定时，增大可调电阻，减 小励磁电流/f。在Jf开始减小时，转速由于惯性来不 及改变，但磁通?很快减小了，于是反电动势立即减小。减小，贝ij/a急增。由于人增加 的影响超过中减小的影响，故r=xT0ja也迅速增加。 若阻转矩Tc（Tc=T2十未变，则TTc，使转速上 升（加速）。转速n升高后，反电动势又随之增大， 而人和7又回头下降，一直到7又重新等于Te为止。 此时转速达到新的稳定值，且转速己较原来的升高 了。磁通中减小时，nQ升高了，转速降An也增大了; 但后者与中2成反比，所以磁通愈小，理想空载转速 %愈高，机械特性曲线也就愈软。改变0时的机械特性曲线

40、0,0 O0,0 O/7WZ7WTc T这种调速方法可以平滑调速，经济方便，稳 定性较好，但只能在额定转速以上调速。2.改变电枢电压调速（调压）当保持他励电动机的励磁电流/f为额定值时，降低电 枢电压（/，理想空载转速n。变低了，但An末改变。 因此，改变可得出一族彼此平行的机械特性曲线。调速的过程：保持磁通必不变，减小电枢电压/。由 于机械惯性转速不会立即发生变化，于是反电动势 也暂不变化，则电枢电流Ja减小、转矩7也减小了。 如果阻转矩re未变，由于TB-C-A-的 顺序轮流通电，则步进电动机转子便按顺时针方 向一步一步地转动，每一步的转角为30 （称为步 距角）。电流换接三次，磁场旋转一

41、周，转子前进 了一个齿距角（转子四个齿时为90 ）oA A 丁 nr三相单三拍信号波形六拍A相通电suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!流通电，则转子便顺时针方向一步一步地转动，步距 角为15。电流换接六次，磁场旋转一周，转子前 进了一个齿距角（转子四个齿时为90 ）。如果按AAC-C-CBBBAA.的顺序通电，则电机转子逆时针方向转动。华南理工考研资料联盟（每年更新）: HYPERLINK suct-kyzlsuct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:suct-kyzl

42、suct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工考研资料联盟（每年更新）:B、CB、C相通电双三拍如果每次都是两相通电，即按ABBCCA-AB的顺序通电，则称为双三拍方式。A、B相通电步距角也是30步距角0可用下式计算:尽是转子齿数;m是运行拍数。为了提高步进电动机的控制精度，采用较小的步 距角，最常见的是3或1.5此时转子上不只四个齿（四个齿时齿距角），而 有40个齿（齿距角为9 ）三相反应式步进电动机结构图步进电动机使用时必须配备专用的驱动电路， 它由脉冲分配器和功率放大电路组成。步进电动机系统示意图4.4.2伺眼电动机伺服电动机是一种受输入电信号控制、并作快速

43、 响应的电动机。其输入信号为电压，输出量是转速和转向。伺服电动机有交流和直流两种交流伺服电动机交流伺服电动机实质上就是两相的异步电动机。定子上装有两个空间位置互成90角的绕组，- 个是励磁绕组f，另一个是控制绕组c，交流伺服电动机 的原理示意图+U,交流伺服电动机 的原理示意图+U,当励磁电压定而信号控制电压的大小变化时， 则转子的转速相应变化。控制电压大，电动机转得 快；控制电压小，电动机转得慢。当控制电压反相 时，由于旋转磁场的旋转方向发生了变化，使电动 机转子反转。机械特性杯形转子伺服电动机的结构图自动平衡电位计电路的原理图自动平衡电位计电路的闭环控制方框图直流伺服电动机直流伺服电动机传统式低惯量型直流伺服电动机传统式低惯量型传统式直流伺服电动机和普通直流电动机的结构 基本相同，只是为了减小转动惯量而做得细长一 些。它又可再分为永磁式和电磁式两种。低惯量型直流伺服电动机通常有盘式电枢、空 心杯电枢、无槽电枢三种结构型式。放大器接线图直流伺服电动机的机械特性:机械特性Ra Tkeo kek戶20f-(1I大器位置随动系统的示意图华南理工考研资料联盟（每年更新）:华南理工