《电机与电气控制技术》完整全套教学课件-1-154

电机与电气控制技术全套可编辑PPT

课件《电机与电气控制技术》第1章变压器的应用第2章交流电动机的应用第3章直流电机的应用第4章常用低压电器的认识第5章三相异步电动机的基本控制电路第6章典型设备的电气控制电路第7章技能实训电机与电气控制技术第

一

章

变

压

器

的

应

用认识单相变压器三相变压器的应用其他用途变压器第一节第二节第三节第

一

节

认

识

单

相

变

压

器变压器是一种静止的将电能转换为电能的电气设备。它是根据电磁感应的原理，将某一等级的交流电压和电流转换成同

频率的另一等级电压和电流的设备。具有变换电压、变换电流

和变换阻抗的作用。因此，变压器无论在电力系统、电气控制系统、自动控制、

电子技术领域、测试技术领域、焊接技术领域等都具有广泛应

用

。电机与电气控制技术电机与电气控制技术第

一

节

认

识

单

相

变

压

器一、单相变压器的结构单相变压器的结构原理电机与电气控制技术认识单相变压器一、单相变压器的结构(一)变压器铁芯

变压器的磁路部分作

用：利用磁耦合关系实现能量的传递，并作为变压器的机械骨架。组

成

：由铁芯柱和铁轭两部分组成：铁芯柱上套装变压器绕

组，铁轭起连接铁芯柱使磁路闭合的作用。材料：

通常由含硅量较高，厚度为0.35~0.5mm

,

表面涂有绝缘漆的硅钢片压制作而成。分类：根据变压器的铁芯结构形式可分为芯

式变压器和壳

式变压器。卷制铁芯叠片铁芯低压绕组高压绕组电机与电气控制技术认识单相变压器一、单相变压器的结构(a)芯式变压器结构；

(b)壳式变压器结构(一)变压器铁芯第

一

节认识单相变压器一、单相变压器的结构2.绕组

变

压器的电路部分材

料：

绝缘的扁铜线或扁铝线绕制而成，小型变压器的绕组一般用漆包线绕制而成。分类：

按高压绕组和低压绕组的相互位置和形状不同，绕组可

分

为同心式和交叠式两种。电机与电气控制技术电机与电气控制技术第一节认识单相变压器一、单相变压器的结构2.绕组

变压器的电路部分高压绕组

低压绕组

1-低压绕组；2-高压绕组第1组第2组同心式绕组

交叠式绕组二、变压器的工作原理及作用(一)变压器的空载运行与变换电压电机与电气控制技术第

一

节

认

识

单

相

变

压

器正方向规定变压器工作原理示意图变压器空载情况下，原边、副边电压的比值为：变压器原边绕组接交流电源，副边绕组开路的运行状态称空载。k是变压器的变压比，简称变比第

一

节

认

识

单

相

变

压

器二、变压器的工作原理及作用(二)变压器的负载运行与变换电流变压器在负载运行状态下，副边感应电压U₂

将在负载回路中激发电流l₂。由于i₂的大小和相位主要取决于负载的大小和性质，因此常把

l₂称为负

载

电

流。一、二次绕组电流有效值关系为：电机与电气控制技术U₂

Z₂

把前面的变压器电压、电流变换关系代入到原边输入等效阻抗公式中可

得：显然，通过改变变压器的变比，可以达到阻抗变换的目的。电机与电气控制技术第

一

节

认

识

单

相

变

压

器图中Z₂

=U₂/I₂,原边输入等效阻抗Z=U₁/I₁。二

、变压器的工作原理及作用(三)变压器的变换阻抗作用S电机与电气控制技术第

一

节

认

识

单

相

变

压

器三、变压器的应用与分类1.根据用途不同分类2)特种变压器1)电力变压器电机与电气控制技术第

一

节认识单相变压器三、变压器的应用与分类降压变压器

升压变压器电机与电气控制技术第

一

节认识单相变压器三、变压器的应用与分类2.根据绕组数目不同分类3.根据冷却方式和冷却介质不同分类三、变压器的应用与分类第

一

节认识单相变压器油浸式变压器电机与电气控制技术充气式变压器干式变压器163电机与电气控制技术第

一

节认识单相变压器三、变压器的应用与分类4.根据铁芯结构不同分类2)壳式变压器1)心式变压器第

一

节认识单相变压器三、变压器的应用与分类5.根据相数的不同分类多相变压器三相变压器单相变压器电机与电气控制技术第

一

节认识单相变压器三、变压器的应用与分类6.根据容量不同分类大型变压器

小型变压器中小型变压器特大型变压器电机与电气控制技术电机与电气控制技术第

一

节认识单相变压器四、变压器的运行特性及性能指标(一)变压器的外特性U₂cos(-Φ₂)=0.8

超前U2N

cosΦ₂=1当负载性质为纯电阻时，功率因数cOSq₂=1,u₂

随i₂的增加略有下降；若

功

率

因

数cosq₂=0.8为感性负载时，u₂随i₂

的增加下降的程度加大；

当cos(-42)=0.8

为

容

性负

载

时

，u₂

随12的增加而增加。由此可见，负载的功率因数对变压器外特性的影响很大。cosolI2NΦ₂=0.8

滞

后i2电压变化率是变压器一次绕组上加额定电压、负载功率因数一定时，二次绕组端电压U₂与额定电压U₂N之差，对额定电压

U₂N

的百分比，即△U%

越小，说明变压器二次绕组输出的电压越稳

定，此要求变压器的△U%越小越好。常用的电力变压器从空载到满载，电压变化率为3%～5%。电机与电气控制技术第一节认识单相变压器四、变压器的运行特性及性能指标(二)电压变化率电机与电气控制技术第

一

节认识单相变压器四、变压器的运行特性及性能指标(三)变压器的损耗及效率输入功率P₁=

输出功率P₂+

损耗△P

磁滞损耗基本铜损耗附加铜损耗

3%～20%涡流损耗15%～20%基本损耗附加损耗铁

损

耗铜

损

耗可变损耗不变损耗损耗第二节

三相变压器的应用一、三相电力变压器的结构组成(

一

)三相电力变压器的磁路系统ΦwX

Y

Z三相变压器组的磁路系统电机与电气控制技术电机与电气控制技术第

二

节

三

相

变

压

器

的

应

用一、三相电力变压器的结构组成(一)三相电力变压器的磁路系统(c)三相心式变压器的磁路系统绕组名称首

端末

端中点高压绕组U₁V₁WU₂V₂W₂N低压绕组U1

V1

W1U2

V₂2W₂n中压绕组U1mV₁m

WmU2m

V2mW₂mNm一、三相电力变压器的结构组成(二)三相电力变压器的电路系统第

二

节

三

相

变

压

器

的

应

用表1-1三相电力变压器绕组首端和末端的标志电机与电气控制技术图1-10三相变压器三相绕组联结方法(a)

星形联结；

(b)

三角形联结(逆序联结);

(c)三角形联结(顺序联结)统一按国家标准规定：高压绕组星形联结用Y表示，三角形联结用D

表示，中性线

用N

表示。低压绕组星形联结用y表示，三角形联结用d表示，中性线用n表示。一、三相电力变压器的结构组成(二)三相电力变压器的电路系统第

二

节

三

相

变

压

器

的

应

用电机与电气控制技术三相绕组接线图合

吕合3命

B吕合8联结组简

明表示AC

BaC

bAC

BbaAAC

BcbaCcBab联结组YyoYy6Yd1Yd5国家规定三相双绕组电力变压器的标准联结组为Yyn0、Yd11、YNd11、YNy0、Yy0

共五种，其中前三种最二、三相电力变压器的连接组别第

二

节

三

相

变

压

器

的

应

用电机与电气控制技术常

用

。a

0AY第

二

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压

器

的

应

用三、三相电力变压器并联运行(一)三相电力变压器的并联运行的目的高压母线提高了供电的可靠性!低压母线电机与电气控制技术第

二

节

三

相

变

压

器

的

应

用三、三相电力变压器并联运行(二)三相电力变压器并联运行的条件(1)并联运行的各台变压器的额定电压应相等，即各变压

器的电压比应相等(变比不允许超过±5%)。(2)并联运行的各台变压器的联结组别必须相同。(3)并联运行的各台变压器的短路阻抗应相等(短路电流

差值不允许超过±10%)。电机与电气控制技术1一油箱；2

—

铁芯；3一绕组；4—放油阀门；5—信号式湿度计；6—吸湿器；7一储油柜；8一油表9—安全气道；10—气体继电器；11一高压套管；12—低压套管；13—分接开关电机与电气控制技术第

二

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器

的

应

用四

、三相电力变压器的主要部件油浸式电力变压器第

二

节

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压

器

的

应

用四

、三相电力变压器的主要部件1.

油箱油箱是变压器的外壳，油箱内充满了绝缘性能良好的变压器油，铁芯和绕组安装和浸放在油箱内，靠

纯净的变压器油对铁芯和绕组起绝缘和散热作用。2.储油柜当变压器的体积随着油温膨胀或缩小时，储油柜起着储油及补油的作用，以保证油箱内充满变压器油。储油柜侧面装有一个油位计，从油位计中可以监视油位的变化。电机与电气控制技术第

二

节

三

相

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器

的

应

用四、三相电力变压器的主要部件3.吸湿器由一根铁管和玻璃容器组成，内装硅胶等干燥剂。当储油柜内的空气随变压器油的体积膨胀或缩小时，排

除或吸入的空气都经过吸湿器，吸湿器内的干燥剂吸收

空气中的水分，对空气起到过滤作用，从而保持变压器油的清洁。4.

防爆管防爆管又称喷油管，装于变压器顶盖上，喇叭形的

管子与储油柜或大气连通，管口由薄膜封住。当变压器

内部有故障时，油温升高，分解产生大量气体，使油箱

内压力剧增。这时防爆管薄膜破碎、油及气体由管口喷

出，防止变压器的油箱爆炸或变形。电机与电气控制技术第

二

节

三

相

变

压

器

的

应

用四、三相电力变压器的主要部件5.绝缘套管变压器的各侧绕组引出线必须采用绝缘套管，

以便

于连接各侧引线。套管有纯陶瓷、充油和电容等不同形

式。6.散热器散热器又称冷却器，其

形

式

有扇形、圆形和排管等。

当变压器上层油温与下层油温产生温差时，通过散热器

形成油的对流，经散热器冷却后流回油箱，起到降低油

温度的作用。为了提高变压器油的冷却效果，常采用风冷、强油风

冷和强油水冷等措施。散热器的散热面积越大，散热效

果越好。电机与电气控制技术第

二

节

三

相

变

压

器

的

应

用四、三相电力变压器的主要部件7.分接开关分接开关是调整电压比的装置。双绕组变压器的一

次绕组及三绕组变压器的一、二次绕组一般有3～5个

分接头位置，操作部分装于变压器顶部，经传动杆伸

入变压器的油箱。3个分接头的中间分接头2为额定电压的位置，相邻分接头相差±5%;多分接头的变压器相邻分接头相差

±25%,根据系统运行的需要，按照指示的标记，来选

择分接头的位置。电机与电气控制技术第

二

节

三

相

变

压

器

的

应

用四、三相电力变压器的主要部件8.

气体继电器气体继电器是变压器的主要保护装置，装在变压器

的油箱和储油柜的连接管上。当变压器的内部故障时，气体继电器上接信号回路，

下接点接开关的跳闸回路。除上述部分外，变压器还有温度计、吊装环、入孔

支架等附件。电机与电气控制技术第

二

节

三

相

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压

器

的

应

用五

、三相电力变压器台数的选择、容量的确定及过负荷能力(一)电力变压器台数的选择对于安装在室内的电力变压器，通常选择干式变压

器；如果变压器安装在多尘或有腐蚀性气体严重影响的

场所，一般需选择密闭型变压器或防腐型变压器。台数的选择原则如下：(1)满足用电负荷对可靠性的要求。在有一、二级负荷的变电所中，宜选择两台主变压

器，当在技术经济上比较合理时，主变压器也可选择多

于两台。三级负荷一般选择一台主变压器，如果负荷较大时，

也可选择两台主变压器。电机与电气控制技术第

二

节

三

相

变

压

器

的

应

用五

、三相电力变压器台数的选择、容量的确定及过负荷能力(一)电力变压器台数的选择(2)负荷变化较大时，宜采用经济运行方式的变电所，可考虑采用两台主变压器。(3)降压变电所与系统相连的主变压器选择原则一

般不超过两台。(4)在选择变电所主变压器台数时，还应适当考虑

负荷的发展，留有扩建增容的余地。电机与电气控制技术第

二

节

三

相

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器

的

应

用五

、三相电力变压器台数的选择、容量的确定及过负荷能力(二)变压器容量的确定1.单台变压器容量的确定单台变压器的额定容量S应能满足全部用电设备的计算负荷S

。,留有余量，并考虑变压器的经济运行，即：S=(1.15～1.4)S

e2.两台主变压器容量的确定装有两台主变压器时，每台主变压器的额定容量S应同时满足以下两个条件。(1)

当任一台变压器单独运行时，应满足总计算负荷

的60%～70%的要求，即SN≥(0.6～0.7)S。电机与电气控制技术第

二

节

三

相

变

压

器

的

应

用五、三相电力变压器台数的选择、容量的确定及过负荷能力(二)变压器容量的确定(2)

任一台变压器单独运行时，应能满足全部一、二级负荷总容量的需求，即SN≥Se+Slle3.考虑负荷发展留有一定的容量通常变压器容量和台数的确定与工厂主接线方案相对应，因此在设计主接线方案时，同时要考虑到用

电单位对变压器台数和容量的要求。电机与电气控制技术第

二

节

三

相

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压

器

的

应

用五、三相电力变压器台数的选择、容量的确定及过负荷能力(三)电力变压器的过负荷能力变压器为满足某种运行需要而在某些时间内允许超过其

额定容量运行的能力称为过负荷能力，变压器的过负荷通常

可分为正常过负荷和事故过负荷两种。1.变压器的正常过负荷能力变压器的正常过负荷能力，是以不牺牲变压器正常寿命为原则来制定的，同时还规定过负荷期间负荷和各部分温度不得超过规定的最高限值。我国的限值为：绕组最热点温度不得超过140℃,自然油循环变压器负荷不得超过额定负荷

的1.3倍，强迫油循环变压器负荷不得超过额定负荷的1.2倍电机与电气控制技术第

二

节

三

相

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器

的

应

用五

、三相电力变压器台数的选择、容量的确定及过负荷能力(三)电力变压器的过负荷能力2.

变压器的事故过负荷事故过负荷又称为短时急救过负荷。当电力系统发生事故时，保证不间断供电是首要任务，加速变压

器绝缘老化是次要的。所以，事故过负荷和正常过负

荷不同，它是以牺牲变压器寿命为代价的

。事故过负荷时，绝缘老化率允许比正常过负荷时高

得多，即允许较大的过负荷，但我国规定绕组最热点的

温度仍不得超过140℃。电机与电气控制技术开关位置电压(V)电流(A)高压低压高压低压I+5%1050040028.27721.7Ⅱ额定10000Ⅲ-5%9500型

号

S9-500/10产品代号

IFATO

、710

、022

标准代号

GB1094.1—1996

额定容量500kVA3相50

Hz额定效率98.6%使用条件

户外式冷却方式

ONAN油

重

3

1

1kg连接组别额定温升

总重

量Yyn080℃1779

kg短路电压4.4%器

身

重

1

1

5kg出厂序号200201061第

二

节

三

相

变

压

器

的

应

用变压器的铭牌及额定值××变压器厂2002年1月电机与电气控制技术三相电力变压器对于降压自耦变压器，

一次绕组的一部分充当二次绕组；对于升压自耦变压器，二次绕组的一部分充当一次绕组。因此自耦变压器一、二次绕组之间既有磁的联系，又有电的直接联系。将一、二次绕组共用部分的绕组称为公共绕组。(一)自耦变压器的工作原理第

三

节

其

他

用

途

变

压

器一

、自耦变压器电机与电气控制技术电压比在同样容量的前提下，自耦变压器所用材料要

比普通变压器少、体积小、质量轻，效率也要高

一些，从而可以降低成本，提高经济效益。因此，自耦变压器在使用时必须正确接线，外壳必须接地，且在低压侧使用的电气设备应有高压保护设备，以防过电压，此外还应有短路保护措施。由于一次侧与二次侧的电路直接联系，使高压侧的电气故障会波及低压侧。第

三

节

其

他

用

途

变

压

器(二)自耦变压器的特点一、自耦变压器电机与电气控制技术缺点优点电机与电气控制技术第

三

节

其

他

用

途

变

压

器一、自耦变压器自耦变压器的错误接法自耦变压器的正确接法电压互感器的原绕组并联于被测电路中，副绕组接电压表或其他仪表，如功率表的电压线

圈

。使用电压互感器时应注意以下几点。(1)二次侧不允许短路，否则短路电流

很大，会将互感器烧坏。(2)互感器的铁芯和二次绕组的一端必

须可靠接地，以防一次高压绕组绝缘损坏时

,铁芯和二次绕组带上高压而触电。(3)电压互感器有一

定的额定容量，使

用时不宜接过多的仪表，否则将影响互感器

的测量精度。电机与电气控制技术第

三

节

其

他

用

途

变

压

器二、仪用互感器(仪用变压器)1.电压互感器使用电流互感器时，应注意以下几点：(1)电流互感器运行时二次绕组绝不许开

路。为此，电流互感器的二次绕组电路中绝不

允许装熔断器。在运行中若要拆下电流表，应

先将二次绕组短路后再进行。(2)

电流互感器的铁芯和二次绕组的一端必须可靠接地，以免绝缘损坏时，高压侧电压传到低压则，危及仪表及人身安全。(3)

电流表内阻抗应很小，否则影响测量精度

。电机与电气控制技术第

三

节

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途

变

压

器二、仪用互感器(互感器)N₁

电流I₂2.电流互感器互感器负载电机与电气控制技术第

三

节

其

他

用

途

变

压

器1.弧焊变压器的结构

实质：特殊的降压变压器也称电焊变压器三、弧焊变压器电机与电气控制技术第

三

节

其

他

用

途

变

压

器三、弧焊变压器2.电焊变压器的性能特点(1)具有较高的起弧电压。起弧电压应达到60-80V,额定负载时约为30V。(2)起弧以后，要求电压能够迅速下降，同时在短路时(如焊条碰到工件上，副边输出压为零)次级电流也不要过大，

一般不超过额定值的两倍。也就是说，电焊变压器要具有陡降的外特性，如图1-21所示。(3)为了适应不同的焊接要求，要求电焊变压器的焊接电流能够在较大的范围内进行调节，而且工作电流要比较稳定。电机与电气控制技术问题与思考1.电力变压器主要由哪些部分组成?变压器在供配电技术中起什么作用?2.什么叫变压器，變压器的基本工作原理是什么?3.变压器并联运行的条件有哪些?4.单台变压器容量确定主要依据是什么?两台变压器的容量又应如何确定?5.电压互感器和电流互感器在使用时应注意什么?6.有一台三相变压器，S=3000kV·A,U₁=10kV,U₂=0.4KV,Y,y连接，求I₁及I₂。电机与电气控制技术第一章完《电机与电气控制技术》电机与电气控制技术认识三相异步电动机电力拖动的基本知识三相异步电动机的控制技术单相异步电动机的应用电机与电气控制技术第

二

章

交

流

电

机

的

应

用第一节第二节第三节第四节第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机电机的分类电机按照功能用途可分为发电机、电动机、变压器和控制电机四大类。按照产生或使用电能种类的不同，旋转电机可分为直流电

机和交流电机两大类。交流电机可分为异步电机和同步电机两种。异步电机主要

作为电动机使用。异步电动机又有单相和三相两种，而三相异步电动机又分

笼型和绕线式。电机与电气控制技术第

一

节认

识

三

相

异步电

动

机三相异步电动机的特点特

点

：三相异步电动机具有结构简单、工作可靠、价格低廉、

维修方便、效率高、体积小、重量轻等一系列优点。用

途

：与同容量的直流电动机相比，三相异步电动机的质量

和价格约为直流电动机的1/3,所以应用最为广泛。电机与电气控制技术三相异步电动机的用途识

三

相

异

步

电

动

机第

一

节

认电机与电气控制技术(c)

自

动

生

产

线(a)

並通车床用途摇

臂

钻

床(d)万能铣床(b)电机与电气控制技术第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机一

、三相异步电动机的结构定子绕组

机座前端盖转子部分转子铁心转子绕组吊

环

→定子铁心风扇出线盒三相异步电动机结构后端盖风罩机座

定子铁芯

铁芯硅钢冲片定子铁芯是电机磁路的一部分，由0.5mm厚的硅钢片叠压制成。一、三相异步电动机的结构第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机由定子铁芯、定子绕组、机座等固定部分组成。电机与电气控制技术电机与电气控制技术第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机一

、三相异步电动机的结构三相对称连接规则嵌在定子槽中(铜线)星形三角形额

定

电

压定子绕组380V58(a)

转子铁芯冲片；(b)

笼形绕组；(c)

铸铝鼠笼型转子转子铁芯也是由0.5mm

厚的硅钢片叠压制成，在转子铁芯硅钢冲片的外圆上冲有均匀分布的槽，用来嵌放转子绕组。电机与电气控制技术第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机一

、三相异步电动机的结构由转子铁芯、转子绕组和转轴三部分组成。●三相对称绕组嵌在转子铁心槽中，接成星形●三个线端接到转轴端部三个绝缘铜环上电机与电气控制技术第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机铁心槽内放

置铜条，铜条两端用短路环焊接或铝浇铸一

、三相异步电动机的结构转子绕组结构不同铁心外槽内绕线型转子笼型转子所谓气隙就是定子与转子之间的空隙。异步电动机的气隙一般为0.2~1.0mm,大型异步电动机的气隙一般为1.0～1.5mm

。

气隙大小对异步电动机性能影响很大：·1)气隙愈大则建立磁场所需励磁电流就大，从而降低电机的功率因数。·

2)气隙愈小则定子和转子之间的相互感应(即耦合)作用就愈好。电机与电气控制技术第

一

节

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识

三

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异

步

电

动

机一、三相异步电动机的结构因此应尽量让气隙小些，但也不能太小，否则会使加工和装配困难，运转时定转子之间易发生扫膛。●(一)旋转磁场的产生三相异步电动机转子之所以会旋转、实现能量转换，是因为气隙内有一个旋转磁场。如图所示，在定子铁心上均匀分布有三相定子绕组U₁

U₂

、V₁V₂

、W₁W₂

,在空间彼此相隔120°电角度，接成Y形。三相绕组的首端U₁

、V₁

、W₁接在三相对称电源上，

有三相对称电流通过三相绕组。电机与电气控制技术第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机二、三相异步电动机的工作原理定子三相绕组结构示意图(极对数p=1)的磁场如下图所示。由图可见在定子、转子与气隙中将产生一个沿定子内圆旋转的磁场，该磁场就称为旋转磁场。假如电流由线圈的始端流入、末端流出为正，反之为负。电流流入端用田表示，流出◎表示

。(1)

(2)

(3)(4)

(5)两极定子绕组的旋转磁场●

(一)旋转磁场的产生设电源的相序为U,V,W,三相交流电的波形以及三相交流电产生二、三相异步电动机的工作原理第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机U2U2电机与电气控制技术wt=2πwt=0U2U2wt=π电机与电气控制技术第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机二、三相异步电动机的工作原理●

(二)旋转磁场的方向当通入三相绕组中电流的相序为iu→

iv→

iw,旋转磁场在空间是沿绕组始端U→V→W方向旋转的，在图中即按顺时针方向旋转。如果把通入三相绕组中的电流相序任意调换其中两相，如调换V、W两相，此时通入三相绕组电流的相序为iu→

iw→

iv,

则旋转磁场按逆时针方向旋转。由此可见，旋转磁场的方向是由三相电流的相序决定的，即通过分析可知该旋转磁场的旋转方向与通入的三相交流电的相序U→V→W相一致。电机与电气控制技术第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机二、三相异步电动机的工作原理●(三)旋转磁场的旋转速度当三相交流电变化一周后，其旋转磁场在空间也正好转过一对50Hz的工频交流电来说，旋转磁场每秒钟将在空间旋转50周，其转速n₁=60f=60×50r/min=3000r/min。周

。当旋转磁场具有p对磁极时，旋转磁场转速为：第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机二、三

右手定则●

(四)电动机的转动原理

B如果在定子绕组中通入三相对称交流电，则定

子内部将产生某个方向转速为n₀的旋转磁场。这时人

转子导体与旋转磁场之间存在着相对运动，将切割

磁力线而产生感应电动势，感应电动势的方向可根据右手定则确定。由于转子绕组是闭合的，于是在感应电动势的作用下，绕组内有电流流过。而转子电流又与旋转

磁场相互作用，便在转子绕组中产生电磁力F,

电

磁

力F的方向可根据左手定则确定。左手定则NBS电机与电气控制技术NSE电机与电气控制技术第

一

节

认

识

三

相

异步电

动

机二、三相异步电动机的工作原理●

(

四

)

电

动

机

的

转

动

原

理如下图所示，三相异步电动机定子绕组通入三相交流电流产生的旋转磁场(顺时针方向)、定子转子相对运动切割磁感线产生的感应电流及电磁力F防向。旋转磁场转速短路端环三相异步电动机工作原理图转子

转速鼠笼转子导条n。n电机与电气控制技术第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机二、三相异步电动机的工作原理●

(四)电动机的转动原理提示：如果n=n₀转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势(转子导体不切割磁力线)无转子电流

无转距69电机与电气控制技术电机与电气控制技术第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机二

、三相异步电动机的工作原理●(四)电动机的转动原理因此只有二者转速有差异时，才能产生电磁转矩，驱使转子转动。异步电动机也可以说转子转速n与旋转磁场的转速n₀有差异是异步电动机运行的必要条件。电机与电气控制技术第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机二、三相异步电动机的工作原理●

转差率S的概念：n:

转子转速；n₀:旋转磁场的转速异步电动机运行中：s=9%～1在电动机刚刚启动一瞬间或发生堵转(n=0)时，转差率S=1

达到最大，旋转磁场和转子导体的相对切割速度达到最大，此时转子、定子中的电流也达到最大，通常为额定值的4～7倍。71电机与电气控制技术第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机二、三相异步电动机的工作原理三相定子绕组通入称三相对称

电流，在空间产生了旋转磁场闭合的转子绕组切割磁力线，

产生感应电流此电流又与旋转磁场相互作用产生电磁转矩，使转子跟随旋转磁场同向转动电生磁

：磁生电

：根据电磁感应原理工作，又名感应电动机电磁相互作用产生电磁力

：电机与电气控制技术【例2.1】有一台三相异步电动机，其额定转速为975r/min。试求工频情况下电动机的额定转差率及电动机的磁极对数。【解】由于电动机的额定转速接近于同步转速，所以可得此电动机的同步转速为1000

r/min,磁极对数p=3。额定转差率为SN=(n₀-n)/n₀=(1000-975)/1000=0.025第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机三、三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机频

率

5

0Hz接

法

△工作方式

连续

B

级绝缘XX

电机厂功率7

.

5kW电流15

.4A

绝缘等级

B

工作制S1月

编号型号

Y132M-4电

压

3

8

0V转速1440r/min标准编号年电机与电气控制技术第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机三、三相异步电动机的铭牌数据1、型号其中Y表示三相异步电动机(YR表示绕线式异步电机，

YB表

示防爆型异步电机，

YQ表示高启动转矩的异步电动机);132(mm)表示机座中心高度；M代表中机座(L为长机座，S为短机座);4表示电动机的磁极数。小型Y、Y-L系列鼠笼型异步电动机是取代JO系列的新产品,封闭自扇冷式。Y系列定子绕组为铜线，Y-L系列为铝线。电机与电气控制技术根据需要电动机三相绕组可接成星形或三角形。图中U₁、V₁、W₁(旧标号是D₁、D₂、D₃)

是电动机绕组的首端，

U₂、V₂、W₂(D₄、D₅、D₆)

表示电动机绕组的尾端。三、三相异步电动机的铭牌数据第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机2.接法电机与电气控制技术第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机三、三相异步电动机的铭牌数据③、额定电压铭牌上标示的电压值是指电动机在额定状态下运行时定子

绕组上应加的线电压值。一般规定电动机的电压不应高于或低

于额定值的5%。4、额定电流铭牌上标示的电流值是指电动机在额定状态下运行时的定

子绕组的线电流值，是由定子绕组的导线截面和绝缘材料的耐

热能力决定的，与电动机轴上输出的额定功率相关联。满载，过载。电机与电气控制技术铭牌上标示的功率值是电动机额定运行状态下轴上输出的机械功

率

值

。电动机输出的机械功率P₂

与输入的电功率P₁

是不相等的。输入的电功率减掉电动机本身的铁损耗△PFe、铜损耗△P

及机

械

损

耗

△P。后才

等于P₂

。额

定

情

况

下

的P₂=PN。输出的机械功率与输入的电功率之比，称为电动机的效率。电机与电气控制技术第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机三、三相异步电动机的铭牌数据5、额定功率和额定效率×100%即

：第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机三、三相异步电动机的铭牌数据6、额定功率电动机是感性负载，因此功率因数较低，在额定负载时为0.7～0.9之间，在空载和轻载时更低，只有0.2～0.3。因此异步电动机不宜运行在轻载状态下，使用时必须正确选择电动机的容量，防止“大马拉小车”的浪费现象，并力求

缩短空载时间。电机与电气控制技术电动机的绝缘等级是按其绕组所用的绝缘材料在使用时允许的极限温度来分等级的。所谓极限温度，是指电动机绝缘结

构中最热点的最高容许温度。其技术数据如表2-2所示。由于生产机械对转速的要求各有差异，因此需要生产在不同转速的电动机。电动机的转速与磁极对数有关，极对数越多的电动机转速越低。绝缘等级AEBFH极限温度(℃)105120130155180三、三相异步电动机的铭牌数据第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机8、温升与绝缘等级7、转速电机与电气控制技术第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机三、三相异步电动机的铭牌数据9、工作方式异步电动机的运行情况，可分为三种基本方式：连续运行、短时运行和断续运行。其中连续工作方式用S1表示；短时工作方式用S2表示，分为10min、30min、60min、

90min4种；断续周期性工作方式用S3

表示等，也称反复短时工作制，一个周期一般不超过10min。电机与电气控制技术第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机三、三相异步电动机的铭牌数据【例2

.2】有

一

台J02-62-4

型三相异步电动机，其铭牌数据为：10kW、380V、50Hz,三角形接法，

n=1450r/min,η=87%,cosφ=0.86

。

试求

该电机的额定电流和额定转差率。电机与电气控制技术电机与电气控制技术第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机三、三相异步电动机的铭牌数据【例2

.2】有一台J02-62-4

型三相异步电动机，其铭牌数据为：10kW、

380V、50Hz,

三角形接法，

n=1450r/min,η=87%,cosφ=0.86。试求

该电机的额定电流和额定转差率。【解】定子绕组为三角形接法，所以加在电动机各相定子绕组上的电压

等于电源线电压380V,由于三相异步电动机是对称三相负载，所以三相

绕组中通过的电流也是对称的，3个线电流也是对称的，因此可按一相

法进行分析计算。该电动机输入的电功率可根据铭牌数据中的额定功率及额定效率求得P₁=P₂/η=10/0.87≈11.5kW由三相电功率的计算公式P₁=

√3U₁

I₁

cosφ可进一步求出额定电流

IN=1150/√3×380×0.86≈20.3A由铭牌数据可知电动机为4极电机，所以同步转速n。=1500r/mim,

额定

转差率s=1500-1450/1500≈0.033(1)电动状态(0<s≤1)。当s=0

时

，T=0;当s上升(2)发电状态

(s<0)转子在外力作用下，使转速加速到n>n₁

,此时转差率S=(n₁-n)/n₁

<0,

旋转磁场相对切

割转子导体的方向与电动状态时相

反，转子导体感应电动势和电流方向均改变，电磁力和电磁转

矩方向也随之改变，即T<0,

且电磁功率也变为负值，说明电动机向电网输出电功率，第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机四、三相异步电动机的运行分析(二)三相异步电动机的电磁转矩特性制动状态

电动状态发电状态-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0-T|(3)制动状态

(s>1)

。

当电动机旋转磁场n₁

转向与电动机旋转方向n相反时，转差率s>1

。

这时电磁转矩起制动作用，电动机处于制动状态。电机与电气控制技术接通电源起动的最初瞬间，

S=1,n=0时的转矩称为起动转矩Tst。如果起动转矩小于负载转矩，即Tt(TL,则电动机不能起动；Ts?TL,机械特性曲线运行。电机与电气控制技术第

一

节

认

识

三

相

异步电动机最大转矩Tm是电动机能够提供的极限转矩，故电动机运行中的机械负载不可超过最大转矩，否则

电动机的转速越来越低，很快导致堵转。(1)额定转矩Tn额定转矩是电动机在额定电压下，以额定转速运行，输出额定功率时，其轴上输出的转矩。(三)三相异步电动机的机械工作特性四、三相异步电动机的运行分析1.机械特性曲线分析(2)最大转矩Tm(3)起动转矩Tst第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机四、三相异步电动机的运行分析2.固有机械特性(1)A

B段称为异步电动机的稳定运行段当负载转矩增大和减小时，电动机的转速随之减小和增大，最后都将以某一转速稳定在转矩和机械特性的交点上，如E点和D点。T

(2)CB

段称为启动运行段-不稳定运行区对于转矩不随转速变化的负载，是不能在此段稳定运行的。电机与电气控制技术电机与电气控制技术第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机四、三相异步电动机的运行分析3.人为机械特性(1)降低定子端电压U₁Un>U'>U"laUNboTmn4n₁nm-TTm电机与电气控制技术第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机四、三相异步电动机的运行分析3.人为机械特性(2)定子回路串接三相对称阻抗电机与电气控制技术第

一

节

认

识

三

相

异

步

电

动

机四、三相异步电动机的运行分析3.人为机械特性(3)转子回路串入三相对称电阻第

二

节

电

力

拖

动

的

相

关

知

识采用电动机拖动生产机械，并实现生产工艺过程各种要求的系统，称为电力拖动系统。电力拖动系统一般由控制设备、电动机、传动机构、生产机

械和电源等组成，如图2-18所示。电源控制设备

电动机

传动机构

生产机械电动机作为原动机，通过传动系统拖动生产机械工作；控制设备由各种控制电机、电器、自动化元器件及工业控制计算机、可编程控制器等组

成，用以控制电动机的运行，从而实现对机械各种运动的控制；电源用来

向电动机和控制设备供电；生产机械则是执行各种运动的机构。电机与电气控制技术(a)反抗性恒转矩负载特性；负载转矩大小不变，而且方向始终与

生产机械的运动方向相反，总是阻碍运动。例如：轧钢机和机床平移机构(b)

位能性恒转矩负载特性由重力作用产生的，不论生产机械运动方向变化与否，负载转矩大小和方向始终不变。二、电力拖动系统的负载与负载转矩特性第

二

节

电

力

拖

动

的

相

关

知

识(一)恒转矩负载特性电机与电气控制技术电机与电气控制技术第

二

节

电

力

拖

动

的

相

关

知

识二、电力拖动系统的负载与负载转矩特性(二)恒功率负载特性当转速变化时，负载从电动机吸取的功率为恒定值。负载转矩TL与转速n成反比。例如：车床的车削加工。车床粗加工时，切削量大，负载阻力大，采

用低速挡；精加工时，切削量小，负载阻力小，采用高速挡。按离心原理工作的。特点：

负载转矩的大小与转速n的平方成正比，即TL=cn²,C为比例常数。例如：鼓风机、水泵、油泵等。二、电力拖动系统的负载与负载转矩特性第

二

节

电

力

拖

动

的

相

关

知

识(三)通风机型负载特性电机与电气控制技术供电方式起动情况电网允许电压降电动机额定功率允许占供电变压器额定容量的比值动力与照明混

合经常起动2%4%不经常起动4%8%动力专用10%20%1、全压起动三相笼型异步电动机直接起动参考数据直接起动电路一、三相异步电动机启动控制(一)三相鼠笼异步电动机的启动相异步电动机的控制技术电机与电气控制技术待电动机启动完毕，再将串入定子绕组中的电阻或电抗切除，使电动机在额定电压下正常运行。(一)三相鼠笼异步电动机的启动一

、三相异步电动机启动控制相异步电动机的控制技术2、定子绕组电阻或电抗的降压启动电机与电气控制技术Y

形启动时线电流是△接法时线电流的1/3,启动转矩也是△接时的1/3。Y-△启动方法设备简单、成本低、操作方便、动作可靠、使用寿命长。(一)三相鼠笼异步电动机的启动一

、三相异步电动机启动控制相异步电动机的控制技术电机与电气控制技术Y-△降压启动自耦变压器降压启动优点：是启动电压可根据需要来选择，可获得较大的启动转矩，故在10kw以上的三相鼠笼型异步电动机中得到广泛的应用。但是自耦变压器的体积大、成本高，而且需要经常维修。(一)三相鼠笼异步电动机的启动一

、三相异步电动机启动控制相异步电动机的控制技术电机与电气控制技术电机与电气控制技术三节_三想异步电动机的控制技术一

、三相异步电动机启动控制(二)三相绕线型异步电动机降压起动1)转子串联电阻起动启动电阻R定子绕组

转子绕组RCR滑环电刷装置启动过程中逐步切除启动电阻，启动完毕后将启动电阻全部短接，电动机

正常运行。三节三相异步电动机的控制技术一

、三相异步电动机启动控制(二)三相绕线型异步电动机降压起动2)转子串频敏变阻器起动~380V频敏变阻器此变阻器在启动过程中能自动减小阻值，以代替人工切除启动电阻频敏变阻器是一种阻抗值随频率明显变化、静止的

无触点电磁元件。sX₂RpsXmPRm□电机与电气控制技术R₂E₂xKM

KM电机与电气控制技术三相异步电动机的控制技术二、三相异步电动机的调速控制1.变极调速2.变频调速3.改变转差率

调速n=(1-=5mL=(1-图2-27

三相笼型异步电动机变极原理(a)顺串2p=4;(b)反串2p=2;(c)反

并2p=2二、三相异步电动机的调速控制三相异步电动机的控制技术(一)变极调速电机与电气控制技术1、变极原理恒转矩调速输出功率增大一倍，而输出转矩基本不变图2-28三相笼型异步电动机Y/YY变极接线(a)

变极前顺串2p=4,Y

形接线；(b)变极后反并2p=2

接

线

；(c)

变极

后2p=2,YY

接线

适用于拖动起重机、电梯、运输带。三相异步电动机的控制技术二、三相异步电动机的调速控制在改变三相异步电动机定子绕组接线的同时，必须将

V、W

两相出线端对调，使电动机接入电源的相序改变。(一)变极调速2

、Y/YY变极调速电机与电气控制技术图2-29三相笼型异步电动机△/YY变极接线(a)

变极前顺串2p=4,

△形

接

线

；

(b)

变极后反并2p=2

接

线；(c)

变极后

2p=2,YY

接线适用于车床切削加工。电机与电气控制技术三相异步电动机的控制技术二、三相异步电动机的调速控制恒功率调速转矩近似减小一半，功率近似保

持不变。(一)变极调速3、△/YY变极调速三相异步电动机的控制技术二、三相异步电动机的调速控制平滑的无级调速，且调速范围较广，有较硬的机械特性。保证电动机的电磁转矩不变，就要保证电动机内旋转磁场的磁通量不变。为了改变频率f而保持磁通中不变，必须同时改变电源电压，使比值U₁If

保持不变。变频装置：一

、交-直变频装置二、交-交变频装置电机与电气控制技术50Hz

。

整流器

逆变器M3~电机与电气控制技术三相异步电动机的控制技术3)串级调速转子回路串入一个频率与转子电压频率相同的外加电压，且要随频率变

化

。1)改变电压转子回路串电阻(绕线式)二、三相异步电动机的调速控制(三)变转差率调速2)电机与电气控制技术第三节

三相异步电动机的控制技术四、三相异步电动机的制动控制特点：能耗制动具有制动平稳、能实现准确、快速停车，不

会出现反向起动等特点。能耗制动时，电动机从交流电网切除，不再从电网吸取交

流电能，只吸收少量的直流

电

，所以从能量角度讲比较经

济

。但随着转速降低，制动转矩减小，会使制动效果变差。电机与电气控制技术第

三

节

三相异步电动机的控制技术四、三相异步电动机的制动控制(一)能耗制动适用于要求准确停车和起动、制动频繁的场合。KM2(1)三相异步电动机定子三相交流电源一定要反接

(相序接反)。(2)三相异步电动机转子或定子电路串入反接制动电阻，以限制反接制动

电流与反接制动转矩。(3)当电动机转速n≈0时

，及时切断反相序三相交流电源，防止电机反向起动。(

4

)

反

接

制

动不宜过于频繁，否则电动机将过热烧毁。电机与电气控制技术第

三

节

三

相

异

步

电

动

机

的

控

制

技

术四、三相异步电动机的制动控制(二)电源反接制动要点：电机与电气控制技术第

三

节

三相异步电动机的控制技术四(三)发电回馈制动起重机提升机构的电动机是应用反向回馈制动来获得重物高速稳定下放的

。nTLGnsRx(a)正转电动状态；(b)

反接制动状态；E2

L3L3TUG1.反向回馈制动Rbx当T=T时，电动机稳定运行在高于同步转速的某

一高速下，重物获得稳定的高速下放，电动机处于稳定反向回馈制动状态运行

。(c)

反向起动并加速；

(d)

反向回馈制动注：转子电阻短接或留有很小电阻。四、三相异步电动机的制动控制第

三

节

三相异步电动机的控制技术(三)发电回馈制动电机与电气控制技术1.反向回馈制动电机与电气控制技术第

三

节

三相异步电动机的控制技术五、三相异步电动机的选择鼠笼式、绕线式

开启式、防护式、封闭式、防爆式等(2)功率选择(1)种类选择(3)结构选择转速选择单相异步电动机的定子绕组通入大小和方向均按正弦规律变化的交流电时，会

产生一个大小和极性随着电流变化，但磁场在空间的位置却始终不变的脉振磁场。一、单相异步电动机的启动问题及其分类(一)单相异步机的启动问题第

四

节

单

相

异

步

电

动

机

的

应

用单相异步电动机是不能自行启动的。电机与电气控制技术第

四

节

单

相

异

步

电

动

机

的

应

用一、单相异步电动机的启动问题及其分类(二)电容分相法的启动原理解决自行启动问题的方法：在工作绕组两端并联一个容性

的启动绕组，即在其定子铁芯槽内，

除原来的工作绕组外，再按照一定

的工艺嵌入一个启动绕组，使得两

个绕组在空间的安装位置相差90°。M~1启动绕组图2-36

单相电容式异步机接线电机与电气控制技术工作绕组u第

四

节

单

相

异

步

电

动

机

的

应

用一、单相异步电动机的启动问题及其分类(二)电容分相法的启动原理电容分相法：在作为启动绕组的支路中串联一个电容器，容量选择恰当，使通入启动绕组中的电流相位，与工作绕组中通入的电流相位之差为90°。wt=0°

wt=90°

wt=180°图2-37单相异步电动机旋转磁场的形成iO90°

180°电机与电气控制技术iBwt实际穿过被罩部分的磁通φ2'等于史₂

与感应电流的磁通的相量和，短路环内的感应电动势

应为中2感应产生，相位上落后φ₁

小于90°的

电角度.这样，磁通中₁和φ2不但在空间相差一个电角度，时间上也不同相位，因而在电机中形成

的合成磁场为椭圆形旋转磁场，且旋转磁场的方向总是从未罩部分转向被罩部分。第

四

节

单

相

异

步

电

动

机

的

应

用一、单相异步电动机的启动问题及其分类ù图2-38单相罩极凸极式异步电动机结构(三)罩极法的启动原理短路铜环凸极式定

子隐极式电机与电气控制技术第

四

节

单

相

异

步

电

动

机

的

应

用二、单相异步电动机的调速与反转(一)单相异步电动机的调速1.串电抗调速优点：串电抗调速方法线路简单，操作方便。缺点：

电压降低后，电动机的输出转矩和功率明显降低，因此

只适用于转矩及功率都允许随转速降低而降低场合。目前主要用于吊扇及台扇上。电机与电气控制技术起动3绕组C快。

工作绕组停与串电抗调速比较，用绕组内部抽头调速不需电抗器，故材料省，耗电

少

，缺

点是绕组嵌线和接线比较复杂，电动机与调速开关的接线较多。二、单相异步电动机的调速与反转电动机定子铁芯槽中嵌有：工作绕组、

启

动绕组和调速绕

组

。第

四

节

单

相

异

步

电

动

机

的

应

用(一)单相异步电动机的调速2.电动机绕组抽头调速电机与电气控制技术T形接线方式L形接线方式调速绕组u改变单相电容运转电动机转向的方法有两种：一是在电动机与电源断开时，在主绕组或副绕组中任何一组的首尾两端换接以

改变旋磁场的方向，从而改变电动机的转

向

；二是在电动机运转时，将副绕组上的电

容器串接于主绕组上，即主、副绕组对

调，从而改变旋转磁场和转子的转向电机与电气控制技术第

四

节

单

相

异

步

电

动

机

的

应

用二、单相异步电动机的调速与反转(二)单相异步电动机的反转

电容运转电动机和电容启动电动机。图2-41洗衣机电动机与定时器原理接线图电机与电气控制技术问题与思考1.

何谓三相异步电动机的起动?直接启动应满足什么条件?2.鼠笼式三相异步电动机的调速方法有哪些?3.鼠笼式三相异步电动机的制动方法有哪些?4.单相异步电动机与三相异步电动机相比有那些主要的不同之处?5.简述单相异步动机的主要结构?6.单相异步电动机的调速方法有哪几种?目前使用较多的是哪一种?7.单相异步电动机的旋转方向如何改变?8.常用的台扇可有哪几种调试方法?电机与电气控制技术第二章完《电机与电气控制技术》电机与电气控制技术电机与电气控制技术第

三

章

直

流

电

动

机

的

应

用认识直流电动机直流电动机的控制技术直流电动机的使用与维护第一节第二节第三节第

一

节

认

识

直

流

电

动

机直流电机的特点和用途与交流电机相比，直流电机的最大缺点就是存在电流的换向问题，消耗有色金属较多，结构复杂、成本高，运行中的检修和维护也比较困难。因此

直流电机使用的广泛程度远比不上交流电机。作为直流电源的直流发电机虽已逐步被晶闸管整流装置所取代，但在电镀、

电解方面仍被继续使用。而直流电动机因为其调速性能较好、启动转矩较大、过载能力强，仍然得到对启动和调速要求较高的大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、市

内电车及汽车拖拉机电路等的广泛应用。在控制系统中，直流测速电动机、直流何服电动机的应用也非常广泛。电机与电气控制技术(a)

电解铝车间

(b)电镀车间直流发电机的用途第

一

节

认

识

直

流

电

动

机直流电机的特点和用途电机与电气控制技术(c)

电动自行车认

识

直

流

电

动

机直流电动机的用途直流电机的特点和用途电机与电气控制技术第

一

节(a)地铁列车(b)城市电车(d)造纸机电动机(motor)一定条件下，电动机和发电机

可以转换。是通以直流电的旋转电机，是

电能和机械能相互转换的设备。第

一

节

认

识

直

流

电

动

机什么是直流电机?(generatcr)磁场电机与电气控制技术机械能发电机电刷

架

换向器直流电动机的定

子提供磁场，直流电源

向转子绕组提供电流，换向器使转子电流与

磁场产生的转矩保持

方向不变。接线板电机与电气控制技术第

一

节

认

识

直

流

电

动

机一、直流电动机的基本结构风扇转轴主磁极电枢机座换向磁极接线盒端盖电机与电气控制技术第

一

节

认

识

直

流

电

动

机一、直流电动机的基本结构(一)定子部分端盖C换向磁极D电刷装置A主磁极B机座E电机与电气控制技术