电机拖动教案

1、第一章  直流电机     本章以直流电机为主要讨论对象，分析直流电机的工作原理、结构、电路、磁路、运行原理及换向等问题，为电力拖动系统提供元件的性能知识。(1)旋转电机是一种实现机电能量转换的机电装置(2)电动机-把电能转换为机械能     一.直流电动机的优点：    1.调速性能好        2.启动转矩较大 二.直流电动机的缺点：    1.制作工艺复杂 

2、    2.生产成本较高     3.维护较困难    4.可靠性较差 三.发展趋势    随着电力电子技术的发展    特别是大功率电力电子器件问世,微电子技术以及控制技术发展    直流发电机有逐步被整流电源取代的趋势    直流电动机被交流电动机取代的趋势 第一节 直流电机工作原理和结构       *

3、  直流发电机的工作原理      *  直流电动机的工作原理       *  电机的可逆运行原理  一、直流电机的工作原理  1、电磁感应定理 在磁场中运动的导体将会感应电势，若磁场、导体和导体的运动方向三者互相垂直 (图1-1a)， 则作用导体中感应的电势大小为：              &

4、#160;       e = B·l·v 符号      物理量                           单位 B     &

5、#160;   磁场的磁感应强度                Wb/m2       v         导体运动速度              &

6、#160;      米/秒 l          导体有效长度                      m e          感应电势 

7、60;                        V                          &

8、#160;                 图1-1b电势的方向(图1-1a)用右手定则 (图1-1b) 确定 2.电磁力定律 载流导体在磁场中将会受到力的作用，若磁场与载流导体互相垂直 (图1-1c)，作用在导体上的电磁力大小为：f = B·l·i 符号     物理量      

9、60;    单位 I      导体中的电流     A l      导体有效长度     m f      电磁力           N         

10、;                                                  

11、;  图1-d   力的方向用左手定则  (一) 直流发电机的工作原理1.       直流发电机的原理模型    1)交变电势产生         请看动画 2)直流电势产生                  

12、;                                 请看动画      3)发电机工作原理         用原动机拖动电枢使之逆时针

13、方向恒速转动，线圈边 a b 和 c d 分别切割不同极性磁极下的磁力线，感应产生电动势         直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，         靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势      4)换向器(图1.1.3)和电刷配合(图1.1.4)的换向作用 图1.1.3  换向器的构造   

14、;    因为电刷 A 通过换向片所引出的电动势       始终是切割 N 极磁力线的线圈边中的电动势       所以电刷 A 始终有正极性，同样道理，电刷 B 始终有负极性       所以电刷端能引出方向不变但大小变化的脉振电动势    5)结论     线圈内的感应电动势是一种交变电动势  

15、;   而在电刷 A B 端的电动势却是直流电动势 (二) 直流电动机的工作原理   1.直流电动机的原理模型（图1.1.5）  要使电枢受到一个方向不变的电磁转矩，关键在于：当线圈边在不同极性的磁极下，如何将流过线圈中的电流方向及时地加以变换，  即进行所谓“换向”。  为此必须增添一个叫做换向器的装置，换向器配合电刷可保证每个极下线圈边中电流始终是一个方向，就可以使电动机能连续的旋   转,这就是直流电动机的工作原理      &#

16、160;                                       请看动画  (三) 电机的可逆运行原理    从上述基本电磁情况来看：一台直流电机原则上既可以

17、作为电动机运行,也可以作为发电机运行,这种原理在电机理论中称为可逆原理  二、直流电机的结构    旋转电机结构形式 , 必须有满足电磁和机械两方面要求的结构    旋转电机必须具备静止和转动两大部       1.直流电机静止部分称作定子   作用 - 产生磁场   由主磁极、换向极、机座和电刷装置等组成2.       直流电机转动部分称作转子(通常称作电枢)&#

18、160;                                                  &

19、#160;                                     图1.1.7  直流电机电枢照片        作用 - 产生电磁

20、转矩和感应电动势        由电枢铁心和电枢绕组、换向器、轴和风扇等组成  (一) 直流电机的静止部分            1.主磁极   图1.1.9      主磁极是一种电磁铁        用 1-1.5 毫米厚的钢板冲片叠压紧固而成的铁心 2.换向极（又称附加极或

21、间极）  换向极图片 图1.1.10                                            图1.1.1  主磁极和换向极示意图

22、       作用 - 改善换向     换向极装在两主磁极之间，也是由铁心和绕组构成      铁心一般用整块钢或钢板加工而成；换向极绕组与电枢绕组串联 3.机座    机座通常由铸铁或厚铁板焊成     有两个作用：1)固定主磁极、换向极和端盖；2)作为磁路的一部分。     机座中有磁通经过的部分称为磁轭 4.电刷装置 (

23、图1.1.12)     作用-把直流电压、直流电流引入或引出     由电刷（图1.1.13）、刷握、刷杆座和铜丝辫组成 (二) 直流电机的转动部分   1.电枢铁心     电枢铁心装配图  图1.1.14      两个用处：1)作为主磁路的主要部分；           

24、  2)嵌放电枢绕组    通常用.厚的硅钢片冲片叠压而成 2.电枢绕组      元件及嵌放方法（图1.1.16）    直流电机的主要电路部分    用以通过电流和感应产生电动势以实现机电能量转换    由许多按一定规律联接的线圈组成 3.换向器            

25、60;    图1.1.3  换向器的构造                    直流电机的重要部件    作用-将电刷上所通过的直流电流转换为绕组内的交变电流或将绕组内的交变电动势转换为电刷端上的直流电动势    直流电机的铭牌数据  一、什么是额定值   

26、   电机制造厂按国家标准的要求，对电机的一些电量或机械量所规定的数据（p1-3) 二、额定工况    电机运行时，有关电量和机械量都符合额定值的运行情况 三、额定值     额定功率 PN (W)     额定电压 UN (V)     额定电流 IN (A)     额定转速 n N (rpm)     额定励磁电压 U f

27、N (V)     额定励磁电流 IfN (A)和励磁方式等 四、直流电动机的额定功率     轴上输出机械功率 , 等于额定电压和额定电流的乘积，再乘以电动机的效率              即：PN = U N I NN 五、直流发电机的额定功率     电机出线端输出的电功率  ,  等于额定电压和额定电流的乘积

28、                 即：PN = U N I N     直流电机的铭牌数据  一、什么是额定值      电机制造厂按国家标准的要求，对电机的一些电量或机械量所规定的数据（p1-3) 二、额定工况     电机运行时，有关电量和机械量都符合额定值的运行情况 三、额定值

29、60;    额定功率 PN (W)     额定电压 UN (V)     额定电流 IN (A)     额定转速 n N (rpm)     额定励磁电压 U fN (V)     额定励磁电流 IfN (A)和励磁方式等 四、直流电动机的额定功率     轴上输出机械功率 , 等于额定电压和额定电流的乘积，再乘

30、以电动机的效率              即：PN = U N I NN  五、直流发电机的额定功率     电机出线端输出的电功率  ,  等于额定电压和额定电流的乘积                 即：PN = U N I N

31、0;直流电机的绕组       一、电枢绕组是直流电机的主要电路，是直流电机的一个重要部件         对电枢绕组的要求是:在能通过规定的电流和产生足够的电动势前提下 ;  尽可能节省有色金属和绝缘材料   ;  并且要结构简单、运行可靠等   一、简单的绕组              

32、;                                                  

33、0;                                                 

34、0;                                                  

35、60;   图1.2.1    如果电枢上有四个线圈，换向器由八个换向片组成，（图1-2.1） 因为上述模型如作发电机运行，由于线圈互相不联接，电流不能通过所有线圈 ,  所以产生的电磁转矩与感应电动势大小不足  ,  为此应该将所有线圈互相联接起来                       &#

36、160;               图1-2.2    绕组中每个线圈的两个端子各接到一个换向片上， 它是绕组的一个单元，称为元件 .   为了使一个元件两个有效边中所感应产生 的电动势大小相等或相差不多，使电动势是叠加的，那么元件的跨距应等于或接近于一个极距。    为使线圈端接部分对称，线圈可采用如下连接形式（1.2.2）。   二、绕组的基本形式  

37、      直流电机电枢绕组的基本形式： 1)单叠绕组     2)单波绕组    实际电机中，为使元件端接部分能平整地排列，一般采用双层绕组    （一）单叠绕组        1.单叠绕组联接的特点          元件两个端子联接于相邻的两个换向片上       

38、;   元件跨距：y1         元件上层元件边与下层元件边之间空间距离（用槽数表示）,          一般等于或约等于电机的极距          换向节距：yk          元件上层元件边与下层元件边所联接的两个换向片之间的距离（用槽数表示

39、）         单叠绕组元件的连接情况 yk=1                                        

40、; 图1.2.3 单叠绕组元件的连接  2.单叠绕组连接示例     一台直流电动机的绕组数据为：极对数，槽数为， 元件数等于换向片数和槽数， 即，       电机极距为：t = Q/2p = 16/2*2 =4     取元件跨距为跨四个槽，,     元件两端子所联换向片之间的距离      (1) 单叠绕组元件联接顺序表       

41、60;                                表1-1   单叠绕组元件联接顺序表    (2) 单叠绕组展开图         

42、60;                                                 

43、60;                                                  &#

44、160;           图1.2.5  单叠绕组展开图        注意：电机在运行过程中，绕组元件、换向器与电机磁极、电刷有相对运动， 请看动画        (3) 瞬时绕组电路图              

45、                             图1.2.6  瞬时绕组电路图请看动画  3.单叠绕组的电路特点       任一瞬时，处于同一磁极下的元件构成一条支路，  因此采用单叠绕组的电机共有2P条支路。

46、60;（二）单波绕组       1. 单波绕组元件的连接情况                                       图1.2.7 单波绕组元件的连

47、接     连接特点: 把相隔约两个极距的元件依次串接.     换向节距: yk = (K±1)/P 2.单波绕组连接示例    一台直流电动机的绕组数据为： 极对数，槽数为 15， 元件数等于换向片数和槽数， 即15 ，      电机极距为：t = Q/2p = 15/2*2    取元件跨距为跨四个槽，,    元件两端子所联换向片之间的距离(K ± 1)/P = (15

48、77; 1)/2 = 7 3. 单波绕组元件联接顺序表                                            

49、0;       表1-2 4. 单波绕组展开图                                        &

50、#160;              图1.2.9 5. 瞬时绕组电路图                                &#

51、160;                       图1.2.10 6. 单波绕组的电路特点    任一瞬时，处于同一极性磁极下的元件构成一条支路，    因此采用单波绕组的电机共有2条支路。  （三）单叠绕组、单波绕组的共同特点     

52、0; 与被电刷短路元件（即换向元件）相邻的两元件电流方向相反。       当电刷处于磁极中性线时，某一极性磁极下元件边的电流方向一致直流电机的励磁方式及磁场   一、直流电机的励磁方式      他励电机结构    （一）他励直流电机                  

53、0;                                    图1.3.1 他励直流电机电路原理图  （二）并励直流电机         

54、0;                                图1.3.2  并励直流电机电路原理图 （三）串励直流电机             

55、;                              图1.3.3 串励直流电机电路原理图 （四）复励直流电机                

56、                      图1.3.4 复励直流电机电路原理图   直流发电机的主要励磁方式是他励式、并励式和复励式    二、直流电机的空载磁场  1.直流电机的空载  电枢电流等于零或者很小，且可以不计其影响的一种运行状态   2.直流电机的空载磁场  由励磁磁通势单独建立的磁

57、场      以一台四极直流电机空载时为例，由励磁电流单独建立的磁场分布如图示                                          

58、;                            图1.3.5 直流电机空载磁场    1)主磁通 m            同时与励磁绕组和电枢绕组相交链     2)漏

59、磁通 1         交链励磁绕组本身，不和电枢绕组相交链     3)空载磁密分布     不计齿槽影响，直流电机空载时，其气隙磁场(主磁场)的磁密分布波形如图所示                         

60、                       图1-23 直流电机空载磁密分布   4)磁化曲线      主磁通 m 与励磁磁通势 Ff0 或励磁电流 If0 的关系称为电机的磁化曲线      表明电机磁路的特性      电

61、机的磁化曲线可以通过电机磁路计算去求得        (1)主磁通所经过的磁回路      由主磁极铁心、气隙、电枢齿、电枢铁心和磁轭等五部分组成      因为铁磁材料的BH曲线是非线性的，磁导率不是常数，     使得 m = f (Ff0) 的关系也是非线性的      (2)磁化曲线       电机磁化曲线的形状和所采

62、用的铁磁材料的 BH 曲线相似                                                &#

63、160;                               图1.3.6  电机磁化曲线  三.直流电机负载时的磁场和电枢反应     1.负载时磁场        电机

64、带上负载以后， 电枢绕组内流过电流，还会形成磁通势，该磁通称为电枢磁通势。 所以，负载时电机中气隙磁场是由励磁磁通势和电枢磁通势共同建立。 由此可知，在直流电机中，从空载到负载，其气隙磁场是变化的        2.电枢反应          1)电枢磁通势 对励磁磁通势所产生气隙磁场的影响称为电枢反应          为画图简单起见，元件边只画一层，认为电枢是光滑的， &#

65、160;        并考虑某一极性下元件中流过电流同一方向，得电枢磁场分布，                              图1.3.7 电枢磁势产生的磁场分布     &#

66、160;  可见磁极几何中性线处电枢反应磁势最大。    2)单个电枢磁势分布展开图                                         &#

67、160; 图1.3.8 单个电枢元件产生的磁场分布  3)多个电枢磁势分布展开图     讨论时考虑电刷处于几何中性线时，得磁势分布图                                    &#

68、160;   1.3.9 三个电枢元件产生的磁场分布  4)电枢反应     再考虑主磁场的作用，可得考虑电枢反应后气隙磁场分布                                   &

69、#160;              图1.3.10 考虑电枢反应后气隙磁场分布   由此可见: 电枢反应磁通势轴线的位置总是与电刷轴线重合           当电刷处于几何中性线时，电枢反应磁势与磁极轴线互相垂直           5)电枢反应使气隙磁场发生了畸变

70、            电枢磁场使主磁场一半削弱，另一半加强            并使电枢表面磁密等于零处离开了几何中性线。          6)电磁反应呈去磁作用            * 在磁路不饱和时 

71、0;             主磁场削弱的量与加强的量恰好相等。            * 在磁路临界饱和时               增磁会使半个极下饱和程度提高，铁心磁组增大，      

72、60;        另外半个极下饱和程度减小，铁心磁组减小               因磁路临界饱和，从而使实际的合成磁场曲线要比不计饱和时略低              增加的磁通数量就会小于磁通减少的数量       &#

73、160;   * 结论              电枢反应的另一个结果是电机负载情况下每极磁通有所下降  §1-4  感应电动势和电磁转矩的计算                        

74、;               * 元件平均电势    * 支路电势计算   一.感应电动势的计算    1.运行时感应电动势始终存在      电动机/发电机运行时电枢元件中的电势与电流方向（图1.4.1）           

75、              图1.4.1       直流电机无论作电动机运行还是作发电机运行，电枢绕组内都感应产生电动势  ,   这个感应电动势是指一条支路的电动势    2.如何计算感应电动势的      要计算支路电动势，可先求出每个元件电动势的平均值，然后乘上每条支路串联元件数，就可得出支路电动势&

76、#160;(一)    元件平均电势                            一根导体中的感应电动势可通过电磁感应定律求得，其表达式为             

77、60;      e=Blv    式中B是一个主磁极下的平均气隙磁通密度，    B与每极磁通的关系为   =Bl    有此导出                         

78、0;       <!endif>    线速度v可以表示为                         <!endif>         &

79、#160;                           有上式联立可得每根导体的电动势为                每条支路中的感应电动势为    

80、        <!endif><!endif>     为电动势常数  ，当电机做好后仅与电机结构有 关；N为电枢导体总数。磁通的单位为Wb，转速的单位为r/min，感应电动势的单位为v。    上式表明直流电机的感应电动势与电机结构、气隙磁通和电机转速有关。当电机制造好以后，与电机结构有关的常数Ce不在变化，因此电枢电动势仅与气隙磁通和转速有关，改变转速和磁通均可改变电枢电动势的大小。 二、直流电机

81、的电磁转矩    根据电磁力定律，当电枢绕组中有电枢电流流过时，在磁场内将受到电磁力的作用，该力与电机电枢铁心半径之积为电磁转矩。一 根导体在磁场中所受电磁力的大小可用下式计算               <!endif>            <!endif>  

82、为导体中流过的电流，Ia为电枢电流；a为并联支路对数。   每根导体的电磁转矩为                           <!endif>             &

83、#160;           总的电磁转矩为                             式中，CT  =    为转矩常数，仅与电机结构有关；D =  为电枢铁心直

84、径。   电枢电流的单位为A，磁通单位为Wb时，电磁转矩的单位为N·m。   从Ce与CT的表达式可以看出                           CT =9.55Ce   由 Tem=CT Ia 可看出，制造好的直流电机其电磁转矩仅与电枢电流和气隙磁通成正

85、比。 直流电机的运行原理   l       电动势平衡方程式   l       转矩平衡方程式   l       功率平衡关系 一.直流电机的基本方程式   （一）电动势平衡方程式         并励电动机电枢回路与励磁回路的电动势平衡方程式

86、如下：                                                  &#

87、160;          图1.6.1  电动机电枢回路与励磁回路电路                                   

88、0;       图1.6.1  电机稳态运行时    作电动机运行        作发电机运行:                   (二)转矩平衡方程式         

89、60;                     图1.6.2  电机的转矩平衡关系图    得出电动机稳态运行时的转矩平衡方程式为  在发电机中，原动机的拖动转矩为T1，其转矩平衡方程式则为             &#

90、160;    得出发电机稳态运行时的转矩平衡方程式为                (三)功率平衡关系    并励电动机         Pe = U I            = U(If+Ia) = UIf+(Iara+2U

91、b+Ea)Ia                       = pcuf + pcua + pc + Pem        Pem = Tem            = (T2+T0)    

92、;          = P2+ P0            = P2 + pFe+ pmec   并励发电机      P1 = T1           = (Tem+T0)      

93、    = Pem+ P0          = Pem + pFe+ pmec     Pem= EaIa        = (U +Iara+2Uc)Ia        = UIa + Ia2ra+ 2IaUc        = UI

94、+ UIf + Ia2ra + 2IaUc        = P2 + pcuf + pcua + pc 二.直流电动机的工作特性    1.直流电动机的工作特性（普遍的）      端电压 U = UN (额定电压)       电枢回路中无外加电阻       励磁电流 I = IfN (额定励磁电流)时   &#

95、160;   电动机的转速n、电磁转矩 Tem 和效率 三者与输出功率 P2 之间的关系    2.并励直流电动机的工作特性（特殊的）                                   

96、60;                                                  &#

97、160;                                                 &#

98、160;                                1）转速特性        当 U = U ，I = If 时，n = f (Ia) 的关系曲线     &

99、#160; n = (U/Ce) - (RaIa/Ce)   2）转矩特性        当 U = U ，If = IfN 时，Tem = f (Ia) 的关系曲线      Tem = CT Ia    3）效率特性      当 U = UN ，If = IfN 时， = f (Ia) 的关系曲线   （1）铜耗     

100、   电流流过导体时，消耗在电阻内的损耗；        其次是励磁回路的铜耗  pcuf = IfRf ；还有电刷接触损耗  （2）铁耗        电动机的主磁通在磁路的铁磁材料中交变时所产生的损耗  （3）机械损耗       机械损耗包括轴承及电刷的摩擦损耗和通风损耗 （4）附加损耗    

101、;  附加损耗 p 又称杂散损耗      附加损耗主要包括：        *（电枢铁心上齿槽存在，使气隙磁通大小脉振和左右摇摆在）铁心中引的铁损耗；        * 电枢反应使磁场畸变引起的电枢铁耗        * 换向电流产生的铜耗等       &

102、#160;  因为难于精确计算       * 对无补偿绕组的直流电机，附加损耗按额定容量 1% 估算       * 对有补偿绕组的直流电机，附加损耗按额定容量 0.5% 估算    对于并励直流电动机      因为磁通基本不变，转速基本不变  ,  所以励磁损耗、铁耗和机械损耗可以认为不变  .   如果不计附加损耗，效率为：可见效

103、率曲线有一个最大值，令：     当电动机不变损耗等于随电流平方而变的可变损耗时，电动机效率达到最大。    此结论对所有电机有普遍意义      *空载运行   *负载运行 三.直流发电机的工作特性                     

104、;               图1.6.5 常用他励,并励和复励发电机的接线图    直流发电机运行时，由原动机拖动，通常保持 n = n N   (一) 空载运行       1.空载运行        当 n = nN 时，励磁绕组端加上励磁电压 Uf，调节励磁电流 If0

105、 ，使发电机空载端电压 U0 =（1.1-1.3）U ，然后再使 If0 逐步降到零   ,   这样测得的空载端电压 U0 和励磁电流 If0 关系  ,  即为他励发电机空载运行时特性曲线 U0 = f(If0)                            

106、;                                                  

107、;                    图1.6.6  他励发电机空载运行时特性曲线      因为空载特性表明的是直流电机磁路特性     所以对于并励和复励发电机空载特性也以他励方式测取   2.并励和复励直流发电机空载电压的建立     1）

108、空载电压的建立       对于励磁绕组的端电压 Uf 和励磁电流 Ir       若从电机磁路关系上考虑要满足空载特性，       即 U0 = f(If0)                而从电路关系上观察，必须遵循伏安特性，    

109、;   即 Uf = rf * If0               由此可见，U0、If0 必须同时满足(1-81)和(1-82)               所以 U0 和 If0 之值就是表示上述两种特性的曲线交点：A 的坐标    并励直流发电机的自励（图1.6.7）  2

110、）并励直流发电机自励的三个条件    * 电机必须有剩磁    * 励磁绕组并联到电枢的极性必须正确    * 励磁回路中电阻小于 rfc（称为临界值）  (二) 负载运行       直流发电机的外特性（图1.6.8）      (1) 负载增加，去磁性质的电枢反应引起气隙合成磁通的减小        ，从而使相应的

111、感应电动势下降    (2) 此时电枢回路的电阻和电刷压降  R0I0  增大         以上两个因素都促使发电机端电压下降        并励发电机外特性曲线斜率更大的原因第二章 直流电机的电力拖动     本章分析拖动系统运动方程式，对方程式中各参数的折算方法进行分析研究，并将介绍几种典型生产机械的负载转矩特性及它的直流电动机的起动、制动和调速等。 

112、;§2-1 电力拖动系统的动力学基础   一般情况下，电力拖动装置可分为电动机、工作机构、控制设备及电源等四个组成部分）图2.1.1  电力传动系统示意图   在许多情况下，电动机与工作机构之间有传动机构 电力拖动系统中电动机带动负载的力学问题是我们要讨论的主要问题  一.运动方程式      1.直线运动时的运动方程式              

113、               F -拖动力（N）；  Fz -阻力（N）；  m(dv/dt)-惯性力。  2.旋转运动时的方程式为：                         

114、60;         图2.1.2 作线运直动的物体 T -电动机产生的拖动转矩(N·m); Tz -阻转矩（或称负载转矩）(N·m); J(d/dt)-惯性转矩（或称加速转矩）。                        图2.1.3 旋转运

115、动的物体）3.转动惯量 J 表示                                                &

116、#160;      m 与 G - 旋转部分的质量（kg）与重量(N)；  与 D - 惯性半径与直径（m）；  g = 9.81m/s2 - 重力加速度。  转动惯量 J 的单位为 kg·m2  实际计算中常将 旋转运动方程式 化为另一种形式  即将角速度 （rad/s）化成用每分钟转数 n (r/min) 表示的形式   这样有             

117、;                                                 4.旋转运动方程式的实用形式 

118、                                GD2 - 称为飞轮矩（N·m2）  5.不同形状物体的转动惯量            

119、;                 不同形状物体的转动惯量  物体形状              转动惯量             回转半径    插

120、图           质点                mR                      R   &#

121、160;        (图a)          圆柱               mR/2                  

122、   sqrt(2)R/2             (图b)                                 &#

123、160;                                                 &#

124、160;                        圆球              2mR/5            

125、;         sqrt(10)R/5           (图c)  圆锥              3mR2/10             &

126、#160;     sqrt(30)R/10          (图7d) 圆环              m(R+3r/4)                  sqrt

127、(4R+3r/2)         (图e )                       a                   

128、;                 b                             c     &

129、#160;               d                                   e   6.电动机的工作状态

130、  稳定运转状态 当 T = TZ，dn/dt=0，n =常值，电动机静止或等速旋转  加速状态 当 T > TZ，dn/dt > 0  减速状态 当 T < TZ，dn/dt < 0    二.运动方程式中转矩的正负号分析     应用运动方程式，通常以电动机轴为研究对象     运动方程式写成下列一般形式           &#

131、160;                         图2.1.4 旋转运动中的转矩  对公式中 T 与 Tz 前带有的正负符号，作如下规定：  预先规定某一旋转方向为正方向，则   1.转矩T方向如果与所规定的旋转正方向相同      T 前取正号，相反时取负号；

132、   2.阻转矩Tz方向如果与所规定的旋转正方向相同时      Tz 前取负号，相反时取正号   3.加速转矩（GD2/375）(dn/dt)的大小及正负符号       由转矩 T 及阻转矩 Tz 的代数和来决定    工作机构转矩、飞轮矩的折算     实际拖动系统的轴常是不止一根，这种系统显然比一根轴的系统要复杂，计算起来也较为困难。    

133、0;        图2.1.5 多轴系统到单轴的简化   如要全面研究这个系统的问题，必须 对每根轴列出其相应的运动方程式； 列出各轴间互相联系的方程式；  最 后把这些方程式联系起来，全面地研究系统的运动。 问题！  这种方法研究这个系统太复杂。 对电力拖动系统而言，通常把电动机轴作为研究对象即可 解决途径： 把实际的拖动系统等效为单轴系统 等效原则： 等效折算的原则是保持两个系统传送的功率及

134、储存的动能相同一.工作机构转矩 Tz'的折算  图2.1.5 多轴系统到单轴的简    用电动机轴上的阻转矩 Tz 来反映工作机构轴上实际转矩 Tz'的工作  折算的原则：   系 统的传送功率不变，  若不考虑中间传动机构的损耗。    有如下关系：                  T L = TL Z &#

135、160;                T L = TL /  jJ  转速比，j = /Z = n/ n z解决问题的思路：   将传动机构各轴的转动惯量 J1 、J2 、J3 .   及工作机构的转动惯量 Jz 折算到电动机轴上，   用电动机轴上一个等效的转动惯量 J   来反映整个拖动系统中转速不同的各轴的转动惯量 折算原则：&#

136、160;  折算必须以实际系统与等效系统储存动能相等为原则  得下列关系：           考虑到 GD = 4gJ， = 2n/60，得 生产机械的负载转矩特性    在运动方程式中，阻转矩（或称负载转矩）Tz 与转速 n 的关系 Tz=f(n),   即为生产机械的负载转矩特性,分为三大类一、恒转矩负载特性     恒 转矩负载的特点是负载转矩 Tz 与转速 n 无关， 

137、0;   即当转速变化时，负载转矩 Tz 保持常值。     又可分为：    1.反抗性                                    

138、;                                                    图2

139、.1.6   摩擦负载转矩         反抗性恒转矩负载特性的特点是，恒值转矩 Tz 总是反对运动方向  。 如金属的压延、机床的平移机构等   2.位能性                 图2.1.7  位能性负载转矩    位能性恒转矩负载特

140、性的特点是    转矩 Tz 具有固定的方向， 不随转速方向改变而改变    如起重类型负载中的重物。 二.通风机负载      通风机负载的转矩与转速大小有关，基本上与转速的平方成正比，即    Tz = K · n2                    

141、                                               图2.1.8  风机类负载 

142、;   此类负载有通风机、水泵、油泵等。三.恒功率负载    车床在粗加工时，切削量大，切削阻力大，开低速；    精加工时，切削量小，切削力小，开高速。    负载转矩基本上与转速成正比，即                         

143、0;   图2.1.9  恒功率负载    负载转矩 Tz 与 n 的特性曲线呈现恒功率的性质。  四.实际负载特性      实际生产机械的负载转矩特性是以上几种典型特性的综合。   1.实际通风机负载                     &#

144、160;                                                 &#

145、160;                           2.1.10 实际通风机负载第三章 变压器            本章以普通双绕组电力变压器为主要研究对象。       在阐明

146、变压器的工作原理之后，介绍变压器的分类及主要结构，着重叙述单相变压器的基本原理及运行特性，并针对三相变压器  特点对有关问题加以探讨。       §3-1 变压器的工作原理 分类及结构           * 变压器 - 静止电磁装置     * 理想变压器       一.变压器的工作原理   

147、   变压器-利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器       电力系统中生产，输送，分配和使用电能的中的重要装置       电力变压器（照3.1.1）      也是电力拖动系统和自动控制系统中       电能传递或作为信号传输的重要元件       

148、                                      1.变压器 - 静止的电磁装置       变压器可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能

149、0;    电压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。                   图3.1.2  变压器原理图       与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次绕组     与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次绕组    &

150、#160; 设               一次绕组的                二次绕组的               电压相量 U1   &#

151、160;            电压相量 U2              电流相量 I1                 电流相量 I2