电机与电力拖动基础课程设计知识分享
一、设计题目：
提升机主电路的设计：
图1—提升机电力拖动系统原理图
图2—提升机电力拖动系统速度图
1.加速阶段t1:
以最大加速度加速，速度由0增加到v1，当v=v1时，电机工作在固有特性上。
2.等速阶段t2:
以v1速度匀速运行。
3.调速阶段t3:
以v2速度匀速运行，v2 =0.7v1。
4.减速阶段t4:
以最大减加速度减速，速度由v2减小0。
二、课程设计的目的
将损坏拖动系统的传动机构。
图3他励直流电动机直接启动接线图
2）降低电源电压启动:将励磁绕组接通电源，并将励磁电流调到额定值，然后从低向高调节电枢回路电压的启动方法称为降低电源电压启动；
要限制启动电流，首先考虑的是降低电动机输入电压，在直流电
动机启动瞬问，给电动机加上较低的电压，以后随着电动机转速
的升高，逐步增加直流电压的数值，直到电动机启动完毕，加在
电动机上的电压即是电动机的额定电压
特点：缩短启动时间，启动过程中能量损耗小，启动平稳，便于实现自动化。需要一套可调的直流电源启动设备，增加初投资。
用减压启动的方法启动并励电动机时必须注意：启动时必须加上
额定的励磁电压，使磁通一开始就有额定值，否则电动机的启动
电流虽然比较大，但启动转矩较小，电动机仍无法启动。
图4降低电源电压启动接线图
3）电枢回路串电阻启动：电枢回路中串接启动电阻以限制启动电流的启动方法称为电枢回路串电阻启动。电枢回路串电阻启动即启动时在电枢回
路串入电阻，以减小启动电流I
,电动机启动后，再逐渐切除电阻，
s
以保证足够的启动转矩。
在分级启动过程中，若忽略电枢回路电感，并合理的选择每次切
除的电阻值就能做到每切除一段启动电阻，电枢电流就瞬间增大
到最大启动电流1I 。此后，随着转速上升，电枢电流逐渐下降。
每当电枢电流下降到某以数值2I 时就切除一段电阻，电枢电流就
又突增到最大电流1I 。这样，在启动过程就可以把电枢电流限制
在1I 和2I 之间。2I 称为切换电流。启动电阻分段数目越少，启动
过程中电流变化范围大，转矩脉动大，加速不均匀，而且平均启
动转矩小，启动时间长。
特 点：电枢回路串电阻启动方法所需设备较简单，价格较低，但在启动
过程中在启动电阻上有能量损耗。而降低电源电压启动则所需设
备复杂，价格较贵，但在启动过程中基本上不损耗能量。对于小
直流电动机一般用串电阻启动，容量稍大但不需经常启动的电动
机也可用串电阻启动，而需经常启动的电动机能耗较大，不宜用
于启动的大、中型，可用于小型电机启动
图5电枢回路串电阻启动接线图
选 择：综合分析上述三种启动方法，采用电枢串电阻启动方式。这种方法比较简
单启动，过程中基本上不损耗能量，可以将启动电流限制在容许的范围内。
参数计算：
串接在电枢回路中用以限制启动电流的电阻称为启动电阻，以R s 表示。
为了把启动电流限制在最大允许值s a N R R U I +=1之内，电枢回路中应串入的启
动电阻值为： a N s R I U R -=1
启动后如果仍把s R 串在电枢回路中，则电动机就会在电枢串电阻s R 的认为
机械特性上以低速运行。为了使电动机能运转在固有机械特性上，应把s R 切除。若把s R 一次全部切除，会引起过大的电流冲击。为保证在启动过程中电枢电流不超过最大允许值，可以先切除一部分，待转速上升后再切除一部分，如此逐步的切除，知道全部被切除为止。这种启动方法称为串电阻分级启动。
名牌数据：
P 1=55kw V U N 440= A I N 139= min 1500r n N = N m I I 2=
N L T T 9.0= a R =0.1417Ω
启动时电枢总电阻为: Ω=?==58.1139
2440sm N sm I U R 假设四级启动，即m=4,z 则启动电流（转矩）比为：
827.11417
.058.14a ===m sm R R λ 切换电流为:N N N sm I I I I I 9.01.1095.1827.122?>===
λ
所选段数适宜 各段电阻为： )()(Ω=?-=-=117.01417.01827.111a s R r λΩ=?==214.0117.0827.112s s r r λ Ω=?==391.0117.0827.12123s s r r λ Ω=?==714.0117.0827.13134s s r r λ 验证：
sm s s s s a R r r r r R =Ω≈Ω=++++=++++58.1577.1714.0391.0214.0117.01417.04321 ∴选择四级启动
电机启动接线图及机械特性曲线
图6—电动机起动接线图
图7—电动机起动机械特性图
如图7，启动瞬间KM1、KM2、KM3、KM4都断开，电枢回路总电
43214s s s s a S r r r r R R ++++=,运行点在途中a 点，启动电流为1I ,启动转矩为1T >L T ,电动机开始升速，转速沿着4S R 曲线变化，启动电流下降，到图中b 点时，启动电流降到切换电流2I ，在此瞬间KM4闭合，切除一段电阻4s R ，电枢总电阻变为
3213s s s a s r r r R R +++=，相应机械特性曲线0n dc 直线。切除电阻瞬间转速不变，电流
则突增至1I ，运行点从b 点过渡到c 点。此后又沿着2S R 特性曲线的cd 段变化，启
动电流下降。当转速上升到d 点时，启动电流刚好下降到2I ，此刻KM3闭合，切除
第三段启动电阻3s R ，电枢回路总电阻变为212s s a S r r R R ++=，机械特性曲线为0n fe 直线，运行点由d 点过渡到e 点，启动电流从2I 增加1I ，电动机沿ef 段上升，启动
电流下降。当转速升高到f 点时，启动电流又降到2I ，在此时KM2闭合，切除电阻2s R ，运行点从f 点过渡到g 点，电流增加到1I 。此后电动机样gh 上升，到h 点时，启动
电流再次下降到2I ，此刻KM1闭合，切除最后一段电阻1s R 。此后运行点从h 点过渡
到固有机械特性上的i 点，电流增加到1I 。
2、调速
定 义：系统运行的速度需要根据生产机械工艺要求而人为调节。调节转速，
简称为调速。改变传动机构速比的调速方法称为机械调速，通过改变电
动机参数而改变系统运行转速的调速方法称为电气调速。。
指工作机械的最高转速n max 与最低转速n min 之比，用系数D 表示。
m in
m a x
n n D =
用，作为辅助调速。(3)调速的范围较窄，在磁通减少太多时，
由于电枢磁场对主磁场的影响加大，会使电机火花增大、换向
困难。转速提高时须考虑到机械强度的影响，最高转速一般控
制在1．2倍额定转速的范围内。(4)在减少励磁调速时，如果
负载转矩不变，电枢电流必然增大，因为 ，要
防止电流太大带来的问题。
选 择：综合分析以上三种方法，由于电枢回路设备简单、操作简单，投
资少，只须增加电阻和切换开关，操作方便，并且本设计中不要求连续调速，它们与负载特性的交点，即工作点，都是稳定的，电机在这些工作点工作时能得到不同转速。故采用电枢回路串电阻调速
参数计算：
外串电阻c R 的阻值越大，机械特性的斜率也就越大，相同负载下的电动机的转速
也越低。280.01500
1417.0139440a =?-=-=N N N N n R I U Ce ? 当提升机以V1速度匀速运行时，
M N n P T N N N ?=??=?=17.3501500
10555.955.93
()
min /78.151117.3509.0280.055.91417.0280.044022r T CeC R C U n L N T a N e N A =???-=-=?? 由 N N
e c a N e N A I C R R C U n 9.07.0?+-=?? 得：
Ω=∴??+-=?375.31399.0280
.01417.0280.044078.15117.0c c R R 电动机串电阻调速接线图及机械特性：
图8电动机串电阻调速接线图
图9—电动机串电阻调速机械特性
转速有n A 降到n B 说明系统的调速过程，如图9，设电动机拖动恒转
矩负载原在固有机械特性上的A 点稳定运行，转速为A n 。当电枢电阻a R 增加到
c1a R R 时，转速A n 及点数电动势a E 一开始不能突变，运行点在相同的转速下由由A
点过渡到A ’点，转矩由N T 下降到T ’ 3、 制动 定 义：制动就是在电动机上加上与原转向相反的转矩，使电动机迅速停转 或限制电动机的转速。直流电动机的制动也可以分为机械制动和电 气制动，其中电气制动又可以分为再生制动、能耗制动和反接制动 等。 制动的目的在于如下两点 : (1)使系统迅速减速停车(2)限制位能 负载的下降速度。 方 法 1）能耗制动： 制动过程中U = 0，电磁转矩与转速方向相反，成为制动转矩， 电动机靠系统的动能发电，转化成发电机工作状态，把动能变成电 能，消耗在电枢回路的电阻上，实现制动过程。 图10 能耗制动原理图 特点：能够准确停车。不适合频繁正反转的电力拖动系统 R， 2）电压反接制动：电枢电压极性突然改变，并在电枢回路中串入电阻 C 电磁转矩与转速方向相反，成为制动转矩，实现制动。 图11 电压反接制动的原理图 特点：动力强，制动迅速，控制电路简单，设备投资少，可以实现 正向停车和反向启动连续进行，缩短了从正转到反转的过渡时间。 但制动准确性差，制动过程中冲击力强烈，易损坏传动部件。 3）电动势反接制动 电动势反接制动多用于提升机构低速下降重物。 电动势反接制动时电动机输入的机械功率是由位能负载减少的位能提供的 图12电动势反接制动电路图 4）再生发电制动:再生发电制动多用于下放较轻重物。使电动机的转速ｎ超过 理想空载转速ｎ0 ，电动机的转矩Ｔe 与转速ｎ反向，且电动机向电源 反馈电能，这种状态称为回馈制动(再生制动或发电制动)。 选 择：综合分析以上四种方法，由于能耗制动相对简单，且容易实现准确制 动，故采用能耗制动。 参数计算 在制动过程中，因U=0,电动机与电源没有能量转换关系，而电磁功率 0<Ω==T I E P a a M ，说明电动机从轴上输入机械功率，扣除空载损耗功率后，其余的功率通过电磁作用转变成电功率，消耗在电枢回路中的电功率为)(2c a a R R I +。电动机输入的机械功率来自降速过程中系统单位时间释放的动能2/2ΩJ 。当制动到n=0时，系统贮存的动能全部释放完毕，制动过程结束。N I I 2max = 280.01500 1417.0139440a =?-=-=N N N N n R I U Ce ? min /43.1571280 .04400r C U n N e N ===? min /43.71150043.15710r n n n N N =-=-=?V n C E N N e aN 4201500280.0=?==? min /143.15070r n T T n n N N L ==??- =v E n n E aN N a 4224201500143.1507=?=?=Ω=--=376.1max min a a a c R I E R 电动机能耗制动接线图及机械特性曲线： 图13电动机能耗制动接线图 《电机及其应用》自测题 一、填空题 1、变压器的作用是将某一等级的交流( )变换成另一等级的交流( )。 2、变压器一次电势和二次电势之比等于( )和( )之比。 3、电力变压器中的变压器油主要起( )、( )和( )作用。 4、电力变压器的分接开关是用来改变变压器电压( )的装置，以便达到调节副边( )的目的。 5、变压器的额定电压和额定电流均指变压器的( )电压和( )电流。 6、变压器空载时的损耗主要是由于( )的磁化所引起的( )和( )损耗。 7、在测试变压器参数时，须做空载试验和短路试验。为了便于试验和安全，变压器的空载试验一般在( )加压；短路试验一般在 ( )加压。 8、变压器铁芯饱和程度愈高，其励磁电抗Xm就愈( )。 9、若将变压器低压侧参数折算到高压侧时，其电势(或电压)应( )、电流应( )、电阻(或电抗)应( )。10、三相组式变压器各相磁路( )，三相芯式变压器各相磁路( )。 11、三相变压器组不能采用( )连接方法，而三相芯式变压器可以采用。 12、变压器并联运行的条件是( )、( )、( )。 13、当三相变压器接成星形(Y)时，其线电压是相电压的( )倍，线电流与相电流( )。 14、当三相变压器接成三角形(D)时，其线电压与相电压( )，线电流是相电流的( )倍。 15、变压器在运行时，当( )和( )损耗相等时，效率最高。 16、有两台变压器，额定电压分别为10kV／和／，两台变压器的变比差值△K为( )，若其它条件满足并联运行，根据计算结果， 这两台变压器( )并联运行。 17、三绕组变压器的额定容量是指( )。 18、自耦变压器与同容量的两绕组变压器比较，它的空载电流( )。 19、自耦变压器适用于一、二次侧( )相差不大的场合，一般在设计时，变比Ka( )。 20、电焊变压器实际上是一台( )的降压变压器，它的外特性( )，短路电流( )。 21、整流变压器的容量一般取一、二次绕组容量的( )，又称为( )。 22、单相绕组的感应电势与( )、( )和( )成正比。 23、线圈的短距系数表示了短距线圈比整距线圈产生的电势( )的程度。 24、线圈的分布系数表示线圈分布放置后，其合成电势比线圈集中放置时电势( )的程度。 25、主极磁场非正弦分布引起的( )，对相电势的大小影响( )，主要影响了电势的( )。 电机与拖动基础总复习 试题类型 一、填空题（每题1分，共20分） 二、判断题（每题1分，共10分） 三、单项选择题（每题2分，共20分） 四、简答题（两题，共15分） 五、计算题（三题，共35分） 电力拖动系统动力学基础 1．电力拖动系统一般由电动机、生产机械的传动机构、工作机构、控制设备和电源组成，通常又把传动机构和工作机构称为电动机的机械负载。 2．电力拖动运动方程的实用形式为 由电动机的电磁转矩T e 与生产机械的负载转矩T L 的关系： 1）当T e = T L 时， d n /d t = 0，表示电动机以恒定转速旋转或静止不动，电力拖动系统的这种运动状态被称为静态或稳态； 2）若T e ＞T L 时， d n /d t ＞0，系统处于加速状态； 3）若T e ＜T L 时， d n /d t ＜0，系统处于减速状态。 也就是一旦 d n /d t ≠ 0 ，则转速将发生变化，我们把这种运动状态称为动态或过渡状态。 3．生产机械的负载转矩特性： t n GD T T d d 3752L e = - 直流电机原理 1．直流电动机主要由定子、转子、电刷装置、端盖、轴承、通风冷却系统等部件组成。 定子由机座、主磁极、换向极、电刷装置等组成。转子（又称电枢）由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成。 2．直流电机的绕组有五种形式：单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组和蛙绕组（叠绕和波绕混合绕组）。 3 极距、绕组的节距（第一节距、第二节距、合成节距）的概念和关系。 4 单叠绕组把每个主磁极下的元件串联成一条支路，因此其主要特点是绕组的并联支路对数a 等于极对数n p 。 5 电枢反应：直流电机在主极建立了主磁场，当电枢绕组中通过电流时，产生电枢磁动势，也在气隙中建立起电枢磁场。这时电机的气隙中形成由主极磁场和电枢磁场共同作用的合成磁场。这种由电枢磁场引起主磁场畸变的现象称为电枢反应。 6 直流电机的励磁方式： dn dT dn dT L e 一直流电机的简介及结构 （一）直流电机简介 直流电机是生产和使用直流电能的机电能量转换装置。将机械能转换为直流电能的，称为直流发电机；将电能追安环为机械能的，称为直流电动机。直流电动机具有调速性能好、启动和制动转矩大、过载能力强等优点，因此广泛应用于启动和调速要求较高的机械上。例如：轧钢机、机床、电车、电器轨道牵引、挖掘机械、纺织机械等。直流发电机可以作为各种直流电源。例如直流电动机的电源、同步电机的励磁电源、以及化学工业方面用于电解电镀的抵押大电流直流电源等。在本次设计中只介绍和说明直流电动机，不介绍直流发电机。 与交流电机相比，直流电机的主要缺点是换向问题，它限制了直流电机的极限容量，又使得直流电机的结构复杂，消耗较多的有色金属，维护比较麻烦，致使直流电机的应用受到一定的限制。不过，虽然如此，可是随着电子技术的发展，可控硅整流电源在生产上的应用越来越广泛，虽然使直流发电机的受到威胁，可是却会使直流电动机在应用中更为广泛。 （二）直流电机的结构 直流电机由静止的钉子和旋转的转子两大部分组成。定转子之间有一定的空隙，称为气隙。定子的作用是产生磁场和对电机的机械支撑，主要由主磁极、换向极、机座、端盖、电刷装置等部件组成。转子的作用是产生电枢感应电动势或电磁转矩，主要由电磁铁芯、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等部件组成。如下图1-2所示： 图1-1 直流电机装配结构图 1—换向器 2—电刷装置 3—机座 4—主磁极 5—换向极 6—端盖 7—风扇 8—电枢绕组 9—电枢铁心 1 定子部分 ①主磁极（简称主极） 主磁极用来产生气隙磁场并且在电枢表面外的气隙空间里产生一定形状分布的气息磁密。主磁极由主机铁芯和励磁线圈组成，主极铁芯和由1—1.5mm厚的低碳钢板冲成一定 电机与拖动基础试题库及答案 《电机与拖动基础》试题库及答案 第一部分直流电机 一、填空题： 1、直流电动机的工作原理是把能转化为能。直流发电机的工作原理是把能转化为能。（直流电；机械；机械；直流电） 2、直流发电机的工作原理用定则判断感应电动势的方向。直流电动机的工作原理用定则判断电磁力的方向。（右手；左手） 3、并励直流发电机自励建压的条件是 _______;_______;_______。(主磁路存在剩磁；并联在电枢两端的励磁绕组极性要正确，使励磁电流产生的补充磁通方向与剩磁磁通方向相同；励磁回路的总电阻必须小于临界电阻) 4、可用下列关系来判断直流电机的运行状态，当_______时为电动机状态，当_______时为 发电机状态。（E a 〈U；E a 〉U） 5、直流发电机的绕组常用的有_______和_______两种形式。（叠绕组；波绕组） 6、直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_______，直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_______。（相反；相同） 7、电动势常数 C与转矩常数T C之间的关系为 e ______。（ C=9.55e C） T 二、选择题 1、电机的电流小于额定电流，称为（）运行。（1） （1）欠载（2）过载（3）额定 2、电机的电流大于额定电流，称为（）运行。（2） （1）欠载（2）过载（3）额定 3、某直流电机它的电枢与二个励磁绕组串联和并联，那么该电机为( )电机。（3）（1）他励（2）并励（3）复励（4）串励 4、直流发电机主磁极磁通产生感应电动势存在于（）中。（1） （1）电枢绕组；（2）励磁绕组；（3）电枢绕组和励磁绕组 电机与拖动基础知识重 点 YKK standardization office【 YKK5AB- YKK08- YKK2C- YKK18】 电机与拖动基础总复习 试题类型 一、填空题（每题1分，共20分） 二、判断题（每题1分，共10分） 三、单项选择题（每题2分，共20分） 四、简答题（两题，共15分） 五、计算题（三题，共35分） 电力拖动系统动力学基础 1．电力拖动系统一般由电动机、生产机械的传动机构、工作机构、控制设备和电源组成，通常又把传动机构和工作机构称为电动机的机械负载。 2．电力拖动运动方程的实用形式为 由电动机的电磁转矩T e 与生产机械的负载转矩T L 的关系： 1）当T e = T L 时， d n /d t = 0，表示电动机以恒定转速旋转或静止不动，电力拖动系统的这种运动状态被称为静态或稳态； 2）若T e ＞T L 时， d n /d t ＞0，系统处于加速状态； 3）若T e ＜T L 时， d n /d t ＜0，系统处于减速状态。 也就是一旦 d n /d t ≠ 0 ，则转速将发生变化，我们把这种运动状态称为动态或过渡状态。 3．生产机械的负载转矩特性： t n GD T T d d 3752L e = - 直流电机原理 1．直流电动机主要由定子、转子、电刷装置、端盖、轴承、通风冷却系统等部件组成。 定子由机座、主磁极、换向极、电刷装置等组成。转子（又称电枢）由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成。 2．直流电机的绕组有五种形式：单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组和蛙绕组（叠绕和波绕混合绕组）。 3 极距、绕组的节距（第一节距、第二节距、合成节距）的概念和关系。 4 单叠绕组把每个主磁极下的元件串联成一条支路，因此其主要特点是绕组的并联支路对数a 等于极对数n p 。 5 电枢反应：直流电机在主极建立了主磁场，当电枢绕组中通过电流时，产生电枢磁动势，也在气隙中建立起电枢磁场。这时电机的气隙中形成由主极磁场和电枢磁场共同作用的合成磁场。这种由电枢磁场引起主磁场畸变的现象称为电枢反应。 6 直流电机的励磁方式： dn dT dn dT L e 第二章电力拖动系统的动力学 选择以下各题的正确答案。 (1) 电动机经过速比j =5的减速器拖动工作机构, 工作机构的实际转矩为20N·m, 飞轮矩为1N·m,不计传动机构损耗, 折算到电动机轴上的工作机构转矩与飞轮矩依次为。 A. 20N·m,5N·m B. 4N·m,1N·m C. 4N·m,·m D. 4N·m,·m E. ·m,·m F. 100N·m,25N·m (2) 恒速运行的电力拖动系统中, 已知电动机电磁转矩为80N·m,忽略空载转矩, 传动机效率为, 速比为10, 未折算前实际负载转矩应为。 A. 8N·m B. 64N·m C. 80N·m D. 640N·m E. 800N·m F. 1000N·m (3) 电力拖动系统中已知电动机转速为1000r/ min, 工作机构转速为100r/ min, 传动效率为, 工作机构未折算的实际转矩为120N·m, 电动机电磁转矩为20N·m, 忽略电动机空载转矩, 该系统肯定运行于。( ) A. 加速过程 B. 恒速 C. 减速过程 答 (1) 选择D。因为转矩折算应根据功率守恒原则。折算到电动机轴上的工作机构转矩等于工作机构实际转矩除以速比,为4N·m;飞轮矩折算应根据动能守恒原则, 折算到电动机轴上的工作机构飞轮矩等于工作机构实际飞轮矩除以速比的平方, 为·m。 (2) 选择D。因为电力拖动系统处于恒速运行, 所以电动机轴上的负载转矩与电磁转矩相平衡,为80N·m, 根据功率守恒原则,实际负载转矩为80N·m××10=640N·m (3) 选择A。因为工作机构折算到电动机轴上的转矩为120N·m /×100(r/ min)/1000(r/ min)=40/3N·m小于电动机电磁转矩,故电力拖动系统处于加速运行过程。 电动机拖动金属切削机床切削金属时, 传动机构的损耗由电动机负担还是由负载负担? 答电动机拖动金属切削机床切削金属时, 传动机构的损耗由电动机负担,传动机构损耗转矩ΔT与切削转矩对电动机来讲是同一方向的, 恒速时, 电动机输出转矩T2 应等于它们二者之和。 起重机提升重物与下放重物时, 传动机构损耗由电动机负担还是由重物负担?提升或下放同一重物时,传动机构损耗的转矩一样大吗?传动机构的效率一样高吗? 答起重机提升重物时, 传动机构损耗转矩ΔT由电动机负担;下放重物时,由于系统各轴转向相反, 性质为摩擦转矩的ΔT方向改变了,而电动机电磁转矩T及重物形成的负载转矩方向都没变,因此ΔT由重物负担。提升或下放同一重物时,可以认为传动机构损耗转矩的大小ΔT是相等的。若把损耗ΔT的作用用效率来表示,提升重物时为η, 下放重物时为η′, 由于提升重物与下放重物时ΔT分别由电动机和负载负担, 因此使η≠η′, 二者之间的关系为η′=2-1/η。 表所列生产机械在电动机拖动下稳定运行时的部分数据,根据表中所给数据, 忽电动机的空载转矩, 计算表内未知数据并填入表中。 如图所示，已知切削力F=2000N,工件的直径d=150mm，电动机转速n=1450r/min,减速箱的三级速比j1 =2,j2 =,j3 =2, 各转轴的飞轮矩为GDa =·m(指电动机轴), GDb =2N·m, GDc =·m, GDd =9N·m, 各级传动效率都是η=, 求: (1) 切削功率;(2) 电动机输出功率;(3) 系统总飞轮矩;(4) 忽略电动机空载转矩时, 电动机电磁转矩;(5) 车床开车但未切削时,若电动机加速度dn/dt=800r/ (min·s),忽略电动机空载转矩但不忽略传动机构的转矩损耗, 求电动机电磁转矩 解 (1) 切削功率。切削负载转矩Tf = F·d/2= 2000×2= 150N·m 负载转速nf =n/j1j2j3=1450/(2××2)= min 学院 课程设计课程名称：电机与拖动 题目名称：三相绕线型异步电动机转子电路 串电阻有级起动设计 学生院系：物理科学与工程技术学院 专业班级：16自动化2班 学号： 学生：吴舟帆 目录 一.三相异步电动机的综述 (3) 二.三相异步电动机的起动方法、调速方法、制动方法 (4) 三.三相绕线型异步电动机转子电路串电阻有级起动电路图、具体过程 (5) 四.心得体会 (10) 五.参考文献 (10) 一.三相异步电动机的综述 三相异步电机（Triple-phase asynchronous motor）是感应电动机的一种，是靠同时接入380V三相交流电流（相位差120度）供电的一类电动机，由于三相异步电动机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速成旋转，存在转差率，所以叫三相异步电动机。三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。 二.三相异步电动机的起动方法、调速方法、制动方法 1. 起动方法：有级起动 容量较大的三相异步电动机一般采用有级起动，以保证起动过程中有较大的起动转矩和较小的起动电流。它的起动电阻R ST 由若干级起动电阻串联，即 R ST =R ST1+R ST2+…+R STm 。起动瞬间转子串入最大起动电阻R ST ，使起动转矩为要求值 T 1，随着转速n 的增加，每当转矩T 降至希望值T 2时，切除一段起动电阻，使T 又等于T 1，T 2称为切换转矩。因而在启动过程中转矩始终在起动转矩T 1与切换转矩T 2之间变化，直到全部起动电阻被切除。 2.调速方法：串级调速 在转子电路中串入一个与2s .E 频率相等，而相位相同或相反的附加电动势ad . E ，既可节能，又可将这部分功率回馈到电网中去。 3.制动方法： ①能耗制动：能耗制动的特点是制动时将电动机与三相电源断开，而与直流电源接通，电动机像发电机一样，将拖动系统的动能转换成电能消耗在电机部的电阻中，故名能耗制动。 ②反接制动：反接制动的特点是制动时旋转磁场的转向与转子的转向相反，转差率s>1,所谓“反接”意即在此。从而使电磁转矩的方向与转子转向相反，成为制动转矩 ③回馈制动：回馈制动的特点时转子转速大于同步转速，转差率s<0，电机处于发电机状态，将系统的动能转换成电能送回电网，故名回馈制动，又称再生制动。 电机及拖动基础试题及答案 电机与拖动试卷及参考答案 一、、填空题（每空1分，共30分） 1.直流发电机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向（相反），因此电磁转矩为（阻力）转矩；直流电动机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向（相同），因此电磁转矩为（动力）转矩。 2.接触器主要由（电磁机构）、（触点系统）、（灭弧装置）等三大部分组成。 3 .空气阻尼式时间继电器主要由（电磁机构）、（触点系统）和（延时机构）三部份组成。若要将通电延时型改成断电延时型，只需将（电磁机构翻转180度）。 4、用丫-△降压起动时，起动电流为直接用△接法起动时的（1/3 ），所以对降低（起动电流）很有效。但启动转矩也只有直接用△接法启动时（1/3 ）,因此只 适用于空载或轻载启动。 5、反接制动时，当电机转速接近于（0）时，应及时（切断电源），防止电机（反转）。 6、伺服电动机为了防止（反转）现象的发生，采用（增大转子电阻）的方法。 7、步进电动机是一种把（电脉冲）信号转换成（角位移或线位移）信号的控制电机。 8、分磁环的作用是使（产生的合成吸力始终大于弹簧的反作用力），以消除（衔铁的振动和噪声）现象；三相交流电磁机构是否需要分磁环（不需要）。 9 .单相异步电动机定子绕组中产生的磁场是（脉动磁场），可分解为（正向旋转磁场）和（反向旋转磁场）两部分。 10.熔断器又叫保险丝，用于电路的（短路）保护，使用时应（串）接在电路中。 二、判断题（每小题1分，共10分）。 （x ）1.一台额定电压为220V的交流接触器在交流220V和直流220V的电源上均 可使用。 （x ）2.三相笼型异步电动机的电气控制线路，如果使用热继电器作过载保护，就不必再装设熔断器作短路保护。 (X ) 3.交流电动机由于通入的是交流电，因此它的转速也是不断变化的，而直流电动机则其转速是恒定不变的。 (X )4.转差率S是分析异步电动机运行性能的一个重要参数，当电动机转速越快时，则对应的转差率也就越大。 (X ) 5.三相异步电动机不管其转速如何改变，定子绕组上的电压、电流的频率及转子绕组中电势、电流的频率总是固定不变的。 (X ) 6.使用并励电动机时，发现转向不对，应将接到电源的两根线对调以下即可。 (X ) 7.电流、电压互感器属于特殊变压器。电压互感器二次侧禁止开路，电流互感器二次侧禁止短路。 (V ) 8.三相异步电动机在起动时，由于某种原因，定子的一相绕组断路，电动机还能起动，但是电动机处于很危险的状态，电动机很容易烧坏。 (V ) 9.刀开关安装时，手柄要向上装。接线时，电源线接在上端，下端接用电器。 (X ) 10.单相电机一般需借用电容分相方能起动，起动后电容可要可不要。 三、简述题(每小题5分，共15分) 1.直流电动机为什么不能直接起动？如果直接起动会引起什么后果？ ( 5分) 答：起动瞬间转速n=0,电动势E a=C e①n=0,最初起动电流I N U^R a。若直接起动，由于R a很小，1st会达到十几倍甚至几十倍的额定电流，造成电机无法换向，同时也会过热，因此不能直接起动。 2.异步电动机中的空气隙为什么做得很小？ 答：异步电动机气隙小的目的是为了减小其励磁电流(空载电流) ，从而提高电动机 电机原理及拖动试题及答案 一、填空(每空1分，共25分) 1. 单相异步电动机可分为________、________两大类型。 2. 6极异步电动机电源频率f=50Hz，额定转差率SN=0.04，则额定转速为nN=_____、额定工作时，将电源相序改变，则反接瞬时的转差率S=_____。 3. 同步补偿机实际上是一台_________的同步电动机，它接到电网上的目的就是为了___________。 4. 直流电机的励磁方式可分为＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿。 ＝＿＿＿、每极每相槽数ｑ＝＿＿＿、槽距角＝＿＿＿。 5. 有一台极数2P＝4，槽数Z＝24的三相单层链式绕组电机，它的极距 6、变压器空载运行时功率因数很______。 7．________型三相异步电动机可以把外接电阻串联到转子绕组回路中去。 8. 直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向________。 9. 直流电动机的起动方法有____________；______________。 10. 当电动机的转速超过_______时，出现回馈制动。 11. 三相异步电动机的过载能力是指_______________。 12 . 星形—三角形降压起动时，起动电流和起动转矩各降为直接起动时的______倍。 13. 三相异步电动机拖动恒转矩负载进行变频调速时，为了保证过载能力和主磁通不变，则U1应随f1按______规律调节。 14、可用下列关系来判断直流电机的运行状态。当_________时为电动机状态，当________时为发电机状态。 15、单迭绕组极对数为P时，则并联支路数为_______。 二、判断正误(对在括号里打√、错则打×，每小题1分，共15分) 1.( ) 电动机的额定功率是指额定运行时从电源输入的电功率。 2.( ) 一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变 3.( ) 三相异步电动机的旋转方向决定于定子绕组中通入的三相电流的相序。 4.( ) 与同容量的变压器相比较，异步电动机的空载电流小。 5.( ) Y-D降压起动适用于正常运行时定子绕组为星形联接的笼型异步电动机。 6. ( ) 变极调速时必须同时改变加在定子绕组上电源的相序。 7. ( ) 变频调速过程中按U1/f1=常数的控制方式进行控制，可以实现恒功率调速。 8. ( ) 异步电动机的功率小于7.5kW时都允许直接起动。 9. ( ) 变压器的二次额定电压是指当一次侧加额定电压，二次侧开路时的空载电压值。 10.( ) 变压器在原边外加额定电压不变的条件下，副边电流大，导致原边电流也大，因 此变压器的主磁通也大。 11. ( ) 直流电动机的人为特性都比固有特性软。 电力拖动基础复习题答案 L简答题 1、什么是电力拖动？ 2、为什么说他励直流电动机具有硬特性？2额定速降较小，直线的斜率 较小 3、画出电力拖动系统的示意图。3 4、电力拖动系统由哪几部分组成？ 5、画出反抗性恒转矩负载的特性。 6、画出位能恒转矩负裁的特性，并举例说明。 7、画出通风机负载的负载特性。 8、固有机械特性的条件是什么？ 9、要改变一台他励电动机的旋转方向都有哪些措施？改变电枢电流方向或 者励磁电流方向 10、为什么他励直流电动机与串励宜流电动机相比，串励直流电动机牵引电 机使用时更具有优势？10，申励直流电动机具有软特性 11、他励直流电动机电阻起动时，切换电流I 2越大越好吗？11为什么？ 不是，L越大起动的级数越多，设备越复杂 12、他励直流电动机电阻起动时，山一条特性曲线转换到另外- ?条曲线 上，在转换的瞬间，转速，电枢电流都发生什么变化？12转速不变, 电枢电流突变 13、为什么实际的电力拖动系统通常是一个多轴系统？把多轴系统折算为单 轴系统时，哪些量需要进行折算？13工作机构需要的转矩和转速不能够和电动机达到一致，所以需要传动机构，转矩和飞轮矩的折算 14、一般要求电动机的机械特性是向下倾斜还是向上翘的？向下 15、为什么申励直流电动机不允许过分轻载运行？15转速大大高于额定转 速 16、他励宜流电动机的调速都有哪几种方式？16调压，电枢PI路串电阻和 削弱磁通 17、他励直流电动机的理想空载转速和负载时的转速降各与哪些因素有关 17?电压，磁通以及电机常数 18、他励宜流电动机制动运行分为哪几种方式？ 19、什么是三相异步电动机的固有机械特性？ 20、请你说明三相异步电动机能耗制动的工作原理？20 21、三相异步电动机调速都有哪儿种方法？ 22、三相绕线转子异步电动机申级调速都有哪些优缺点？ 23、三相异步电动机定子调压调速都有哪些有缺点？ 24、三相异步电动机的制动都有哪几种方式？24 25、什么是三相异步电动机的回馈（再生）制动？ 26、对三相异步电动机起动的要求是什么？26起动电流小，起动转巨大 27、他励直流电动机电枢申电阻的人为机械特性会有什么特点？ 28、改变他励宜流电动机电源电压时的人为机械特性有什么特点？ 29、削弱改变他励直流电动机磁场时的人为机械特性有什么特？ 30、他励直?流电动机起动时，起动电流的确定要考虑哪些因素？ 31、什么是三相绕线转子异步电动机转子申接电阻起动？91逐段切除电阻 的转子串电阻的分级起动 32、容量较大的他励直流电动机为何不能采取直接起动的方式进行起 动？32 33、在要求有较大的起动转矩和较小的起动电流的场合，为何采用深 槽式和双笼型双笼异步电动？33 课程设计说明书设计名称： 题目： 学生姓名： 专业： 班级： 学号： 指导教师： 日期：年月日 课程设计任务书 专业年级班 设计题目 微型直流电动机的数字控制器设计 姓名-学号 主要内容和具体要求 设置有正转、反转、加速、减速按键； 显示马达的运行状态（正反转、停止），显示转速；测量马达的反电动势系数； 测量马达的力矩系数； 创建马达的数学模型； 实现比例控制； 实现比例积分控制。 进度安排 6月16~17号：了解任务要求，确定具体方案 6月18~19号：电机控制程序设计 6月20~21号：键盘电路、lcd12864液晶屏子程序设计6月22~24号：上位机通信程序设计 6月25~26号：电机PI 控制设计 完成后应上交的材料 直流电机数字控制器论文 总评成绩 指导教师签名日期年月日系主任审核日期年月日 摘要 本文主要设计一个基于STC12C5A60S2 单片机的直流电机PWM 控制系统。PWM 控制提高了调速范围，提高了调速精度，改善了快速性能、功率和功率因数。系统在设计中被控对象采用5V 的直流电机，以MCS-51 单片机为控制核心，采用LCD12864 液晶作为显示元件，进行软硬件的设计。硬件电路由protel 设计制作，主要设计了液晶显示电路、键盘控制电路、复位电路、测速电路、驱动电路和测压电路。软件设计在Keil 开发平台用 C 语言编写，程序采用模块化设计方案，包括液初始化程序、晶显示程序、键盘控制程序。 本系统PWM 控制直流电机采用调压调速的方法，整体设计包括软件和硬件两个部分。通过利用单片机产生PWM 控制信号控制直流电机，详细介绍脉宽调制( PWM) 控制原理，直流电机的工作原理和数学模型以及用H型桥电路基本原理设计的驱动电路。通过硬件电路的模拟情况，说明系统运行正常，各个功能模块实现是可行的，控制精度比较高，能够满足系统的基本要求。 关键词：单片机PWM脉宽调制控制直流电机L298N驱动 电机与拖动试卷及参考答案 一、、填空题（每空1分，共30分） 1．直流发电机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向（相反），因此电磁转矩为（阻力）转矩；直流电动机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向（相同），因此电磁转矩为（动力）转矩。 2．接触器主要由（电磁机构）、（触点系统）、（灭弧装置）等三大部分组成。 3．空气阻尼式时间继电器主要由（电磁机构）、（触点系统）和（延时机构）三部份组成。若要将通电延时型改成断电延时型，只需将（电磁机构翻转180度）。 4、用Y-△降压起动时,起动电流为直接用△接法起动时的（1/3）,所以对降低（起动电流）很有效。但启动转矩也只有直接用△接法启动时（1/3），因此只适用于空载或轻载启动。 5．反接制动时，当电机转速接近于（0）时，应及时（切断电源），防止电机（反转）。 6、伺服电动机为了防止（反转）现象的发生，采用（增大转子电阻）的方法。 7、步进电动机是一种把（电脉冲）信号转换成（角位移或线位移）信号的控制电机。 8．分磁环的作用是使（产生的合成吸力始终大于弹簧的反作用力），以消除（衔铁的振动和噪声）现象；三相交流电磁机构是否需要分磁环（不需要）。 9．单相异步电动机定子绕组中产生的磁场是（脉动磁场），可分解为（正向旋转磁场）和（反向旋转磁场）两部分。 10．熔断器又叫保险丝，用于电路的（短路）保护，使用时应（串）接在电路中。 二、判断题（每小题1分，共10分）。 （×）1．一台额定电压为220V的交流接触器在交流220V和直流220V的电源上均可使用。 （×）2．三相笼型异步电动机的电气控制线路，如果使用热继电器作过载保护，就不必再装设熔断器作短路保护。 （×）3．交流电动机由于通入的是交流电，因此它的转速也是不断变化的， 《电力拖动基础》复习要点 题型：填空题、判断题、简答题、分析题、计算题、设计题。 试题中，80%的题目来自课本和PPT 上的例题、习题。 1. 电力拖动系统的动力学基础 20’ 电力拖动系统的定义；典型电力拖动系统；电力拖动系统运动方程式的一般形式和实用形式，各数学符号的物理意义，GD 2和J 的区别与联系；多轴系统等效折算为单轴系统的意义，等效折算的原则；从运动方程式判断系统的工作状态（加速、减速、稳定、静止）；负载转矩特性的定义；曲型的负载转矩特性，各负载转矩特性的特点。 例题1和例题2，独立完成，消化吸收相关知识点。 2. 直流电动机的电力拖动 20’ 机械特性的定义；他励直流电动机的电压平衡方程；机械特性方程；固有机械特性与人为机械特性；电力拖动系统的调速方法（机械调速、电气调速、电气—机械调速）；直流电机的机械特性方程；直流电机的电气调速方法（电枢回路串电阻调速、降压调速、弱磁调速），各调速方法的特点； 采用电动机惯例的一台他励直流电动机的运行参数与运行状态的关系（分析为什么）： （1）0a N U I <，0a a E I <；回馈制动，正转或反转 （2）0a E <，0a a E I >； 电动状态，反转 （3）0T >，0n <，N U U =；倒拉反接制动，反转 （4）0n <，N U U =-，0a I >；回馈制动，反转 （5）0T W <，10P =，0a E <；能耗制动，反转 例题1~例题4，独立完成，消化吸收相关知识点。 3. 闭环控制的直流调速系统 20’ 常用的可控直流电源；PWM 系统的优点；在V-M 系统中，抑制电流脉动的措施；V-M 系统的机械特性方程式；泵升电压产生的原因，泵升电压限制；建立拖动系统动态数学模型的基本步骤； 直流调速方法；直流调速电源；直流调速系统（系统组成、系统分析、静态性能、动态性能、系统设计：调节器的结构和参数设计）。 转速单闭环调速系统有哪些特点；无静差直流调速系统原稳定运行，突增负载后进入新的稳态，此时转速n 、整流装置输出电压C U 较之负载变化关系，分析原因。 例题1~例题5，独立完成，消化吸收相关知识点。 第1章 设计说明 1.1设计任务 1.使用Simulink 建立三相异步电动机的直接起动仿真，测取三相异步电动机直接起动过程中的转速、电磁转矩和电枢电流的变化规律。 2.某他励直流电动机，已知额定值为Un=220N,Pn=22kW,In=115A ，N n =1500r/min ；电枢电阻a R =0.18Ω；励磁电阻f R =628Ω；求E N C φ，T N C φ并分别画出固有机械特性曲线和改变电枢电压、改变电枢电阻、改变磁通时的人为机械特性曲线。 1.2设计目的 1．通过课程设计，对所学的电机与拖动基本知识和基本概念进行全面的复习和总结，巩固所学的理论知识。 2．通过本次课程设计达到理论与实践相结合，提高学生分析问题和解决问题的能力。 3．学会使用电子图书馆的数据库资源进行查找相关文献和资料。 4．初步掌握MATLAB/Simulink 软件进行仿真设计，掌握编写设计说明书的基本方法。 1.3设计原则 1．合理性。所设计内容应符合国家相关政策和法令，符合现行的行业行规要求。 2．先进性。杜绝使用落后，淘汰的产品，不使用未经认可的技术，要充分考虑未来发展。 3．实用性。考虑降低物耗，保护环境，综合利用等因素。 1.4设计要求 1．正确性。全套技术文件（设计说明书、相关模型和波形）应正确无误，达到规 定的性能指标。 2．完整性。文件中的仿真模型、仿真数据、仿真波形以及仿真说明和其它相关资料应翔实可靠。 3．统一性。图形中的符号、名称、数据、标注等应尽可能选用国家标准，如没有国 家标准或必须用于不同含义时，必须另加说明。 第2章 MATLAB7.1软件 2.1安装和使用说明 安装过程： 1.解压crack 2.打开CD1（不需要要解压），双击setup.exe，进行安装，（crack文件夹中有PLP）。 3.当安装过程中提示插入CD2时，先点Browse，然后打开下载的CD2（不需要要解压），双击setup.exe，注意观察插入光盘的对话框中（就是点了Browse后的对话框）多了哪一个文件，再选择那个文件，确认，OK，就可以继续安装了 4.CD3的安装方法跟CD2一样。安装完成后会出现两个对话框，关掉就行了。 《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（φ2>0）一定，电源电压下降，则空载电流I0 减小，铁损耗P Fe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，则14号槽属于C 相带；若为120度相带，且7号槽也属于A相带，则14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，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 1、变压器空载： 变压器空载运行仿真电路图 2、变压器负载： SN=10e3;U1N=380;U2N=220;r1=0.14;r2=0. 035;x1=0.22;x2=0.055;rm=30;xm=310;ZL= 4+j*3; I1N=SN/U1N; I2N=SN/U2N;k=U1N/U2N; Z1=r1+j*x1; rr2=k^2*r2;xx2=k^2*x2; ZZ2=rr2+j*xx2; ZZL=k^2*ZL; Zm=rm+j*xm; Zd=Z1+1/(1/Zm+1/(ZZ2+ZZL)); U1I=U1N; I1I=U1I/Zd; E1I=(U1I-I1I*Z1); I22I=E1I/(ZZ2+ZZL); I2I=k*I22I; U22I=I22I*ZZL; U2I=U22I/k; % 功率因数，功率和效率 % cospsi1输入侧功率因数， cospsi2负载功率因数， p1输入有功功率， p2输出有功功率 cospsi1=cos(angle(Zd)); cospsi2=cos(angle(Z1)); p1=abs(U1I)*abs(I1I)*cospsi1; p2=abs(U2I)*abs(I2I)*cospsi2; eat=p2/p1; % 损耗 % lml励磁电流， pfe铁损耗， pcu1原边铜损耗， pcu2副边铜损耗 ImI=E1I/Zm; pFe=abs(ImI)^2*rm; pcu1=abs(I1I)^2*r1; pcu2=abs(I2I)^2*r2; % 数据输出 disp('原边电流='),disp(abs(I1I)); disp('副边电流='),disp(abs(I2I)); disp('副边电压='),disp(abs(U2I)); disp('原边功率因数='),disp(cospsi1); disp('原边电流='),disp(p1); disp('副边功率因数='),disp(cospsi2); disp('副边功率='),disp(p2); disp('效率='),disp(eat); disp('励磁电流='),disp(abs(ImI)); disp('铁损耗='),disp(pFe); disp('原边铁损耗='),disp(pcu1); disp('副边铜损耗='),disp(pcu2); 3、他励直流电动机转矩特性： % 直流电机转矩特性分析 % 将该函数定义为dc_mo_tor(dc_motoe_torque) %.................................... ....... % 下面输入电机基本数据 Cm=10;Ra=1.8;k=.1;k1=.2; % 下面输入750r/min时的空载特性实验数据（Ifdata-是励磁电流，Eadata-是感应电动势） Ia=0:.01:15; %.................................... ...... % 计算他励电机外特性 Temt=Cm*k*Ia; plot(Ia,Temt,'r') xlabel('Ia[A]') ylabel('Tem[N*m]') 第1章 电磁学基础知识 1.1 简答题 1. 用电磁感应定律求感应电动势时，公式dt di L e ?-=、dt d e ψ-=、dt d N e Φ?-=，以及Blv e =中，哪个公式是最普遍的形式？其它公式必须在什么条件下适用？ 答：式dt d e ψ-=是感应电动势的普遍形式。其负号表示感应电动势的正方向与磁链的正方向符合右手螺旋关系，如果两者不符合右手螺旋关系，则应取正号。 2. 如果感应电动势的正方向与磁通的正方向之间不符合右手螺旋关系，则电磁感应定律应改写成dt d e ψ=或dt d N e Φ?=，试说明其原因。 3. 有两个线圈匝数相同，一个绕在闭合铁芯上，另一个是空芯的，两个线圈通入频率相同的交变电流，如果它们的自感电动势相等，试问哪个线圈的电流大？为什么？ 答：空芯的线圈电流大。因为两者频率相等，产生同样的e ，意味着产生同样的φ，根据N ?I=φ?Rm ，由于铁芯的磁导率大得多，即磁阻小得多，故空芯情况下的（N ?I ）空芯>>（N ?I ）铁芯，所以I 空芯>>I 铁芯。 4. 若磁路上有几个磁动势同时作用，磁路计算时能否使用叠加原理？为什么？ 5. 在一个恒定的磁场中，铁芯中是否存在磁滞损耗和涡流损耗？为什么？ 6. 在交变磁场中，铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的？它们与哪些因素有关？ 7. 什么是铁磁材料的基本磁化曲线？基本磁化曲线与起始磁化曲线有何不同？ 8. 铁磁材料是如何分类的？各有什么特点？ 1.2 分析题 1. 变压器原理图如图所示，试回答： （1）当线圈N1施加正弦电压U1时，为什么在线圈N1及N2中都会感应出电动势？ （2）当电流I s增加时，标出这时N1及N2中感应电动势的实际方向。 答： （1）当线圈N1流过电流i1时，会在铁芯内建立磁通Ф，i1与Ф正方向符合右手螺旋关系，由于磁通Ф同时交链线圈N1和N2，所以当i1交变时，N1与N2 电机与拖动技术课程设 计报告 （2012—2013学年第一学期） 题目他励直流电动机的调速系统 系别电子与电气工程系 专业电气工程及其自动化 班级 学号 姓名 指导教师韩之刚 完成时间2013年12月26日 评定成绩 目录 摘要 (3) 1、设计的目的和意义 (3) 2、总体设计方案 (3) 2.1并励(他励)直流电动机的起动 (3) 2.2并励(他励)直流电动机的调速 (4) 2.3调速的性能指标 (6) 3.设计过程 (7) 3.1实验设备 (7) 3.2 设备屏上挂件排列顺序 (7) 3.3 设计原理图 (8) 3.4.调速步骤 (8) 4、设计心得 (12) 5．参考文献 (12) 摘要 随着工业的不断发展，电动机的需求会越来越大，电动机的应用越来越广泛，电动机的操作系统是一个非常庞大而复杂的系统，它不仅为现代化工业、家庭生活和办公自动化等一系列应用提供基本操作平台，而且能提供多种应用服务，使人们的生活质量有了大幅度的提高，摆脱了人力劳作的模式。而电动机主要应用于工业生产的自动化操作中是电动机的主要应用之一，因此本课程设计课题将主要以在工业中电动机调速方法的应用过程可能用到的各种技术及实施方案为设计方向，为工业生产提供理论依据和实践指导。 关键词：直流电动机调速设计 1、设计的目的和意义 时间是验证真理的唯一标准。通过本次的课程设计更进一步的掌握和了解电动机的调速方法。这次课程设计可以使我们在学校学的理论知识用到实践中，使我们学会独立思考，是我们在实践中掌握相关知识，能够培养我们的职业技能，课程设计是以任务引领，以工作过程为导向，以活动为载体，给我们提供了一个真实的过程，通过设计和运行，反复调试、训练、便于我们掌握规范系统的电机方面的知识，同时也提高了我们的动手能力。 2、总体设计方案 2.1并励(他励)直流电动机的起动 直流电动机接通电源以后，电动机的转速从零达到稳态转速的过程称为起动过程。对于电动机来讲，我们总希望它的起动转矩大，起动电流小，起动设备简单、经济、可靠。电机与拖动基础试题库及答案
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