電機拖動課程綜述

HefeiUniversity

電機及拖動基礎

綜述報告

專業(yè)及班級_____09級自動化(1)班______姓名______________________學號__________________授課老師___________孫強_____________完成時間__________201*-5-19____________

課程綜述評分表

一二三四五1得分六23合計《電機及拖動基礎》綜述報告

一、課程簡介

1.1課程專業(yè)地位

電能是現(xiàn)代大量應用的一種能量形式，而電能的生產(chǎn)、變換、傳輸、使用和控制等都必須利用電機作為能量轉(zhuǎn)換或信號變換的機電裝置。

電機拖動實現(xiàn)了電能與機械能之間的能量變換，而電機拖動自動控制系統(tǒng)的任務是通過控制電動機電壓、電流、頻率等輸入量，來改變工作機械的轉(zhuǎn)矩、速度、位移等機械量，使各種工作機械按人們期望的要求運行，以滿足生產(chǎn)工藝及其他應用的需要。

“電機及拖動基礎”是電氣工程及其自動化專業(yè)的必修課，專業(yè)教學中占有極為重要的地位，主要使學生將知識學明白、學扎實，并具有一定的實踐能力和研究能力。本課程是專業(yè)性、實踐性很強的課程。

1.2學習時間

電機及拖動基礎課時：64課時（1～11周）課程實驗課：16課時

1.3課程主要內(nèi)容

“電機及拖動基礎”這門課程的內(nèi)容包括磁路的基本定律、直流電機的工作原理及結(jié)構、變壓器的工作原理及結(jié)構、異步電機的工作原理及結(jié)構、同步電機、控制電機、電力拖動系統(tǒng)基礎、直流電機的電力拖動、三相異步電機的機械特性及運轉(zhuǎn)狀態(tài)、三相異步電機的啟動及其調(diào)速、電力拖動系統(tǒng)的電機選擇。

根據(jù)不同內(nèi)容本課程分為上下冊，共14章，本課程的分為上下兩冊。上冊是以“電機”為控制對象，主要介紹直流動機運行原理。在學習過程中主要掌握常用直流電機、交流電機、控制電機及變壓器等的基本結(jié)構與工作原理及電力拖動系統(tǒng)的運行性能、分析計算、電機選擇與實驗方法。下冊是以“電力拖動”部分。主要圍繞三相異步電動機，介紹拖動原理。通過本學期對本門課程的學習，

為今后走上工作崗位，從事自動控制工作打下堅實的基礎。

具體內(nèi)容如下：

第一章：磁路

介紹了磁路的基本知識和基本定律，并說明了有分支及無分支磁路的計算方法，另外還有鐵磁物質(zhì)的分類及其磁化特性。分析物質(zhì)磁化過程及鐵磁材料基本磁化曲線。闡述磁路中的歐姆定律、基爾霍夫定律。

第二章：直流電機

以直流電機為主要對象，分析了直流電機的工作原理、結(jié)構、電路、磁路，介紹了其運行原理，感應電動勢及電磁轉(zhuǎn)矩的計算，最后分析了直流電機的換向問題。

第三章：變壓器

以普通雙繞組電力變壓器為主要研究對象，敘述了變壓器的工作原理及主要結(jié)構，并重點介紹了變壓器的基本原理及運行特性，最后介紹了三相變壓器的特點、自耦變壓器、電流電壓互感器的工作原理及結(jié)構特點。

第四章：異步電機（一）

先介紹了三相異步電機的工作原理及基本結(jié)構，從中引出了旋轉(zhuǎn)磁場的建立問題，并以旋轉(zhuǎn)磁場的建立為前提介紹了異步電機的定子繞組、磁動勢、磁場及電動勢的相關問題。

第五章：異步電機（二）

首先分析了異步電機負載運行時的電磁過程，然后講電磁過程用基本方程式加以綜合，導出等效電路和向量圖，分析功率與轉(zhuǎn)矩，得出異步電機的工作特性。

第六章：同步電機

主要介紹了同步電機的工作原理、基本結(jié)構以及其運行特性，還敘述了無換向器電動機自控式同步電機的工作原理及其性能分析，簡單分析了他同步電機。

第七章：控制電機

主要介紹了幾種常用控制電機（伺服電機、測速發(fā)電機等）的工作原理、基本結(jié)構以及其機械特性。

第八章：電力拖動系統(tǒng)動力學基礎

第一、二節(jié)主要介紹了如何分析運動方程式，對方程中各參數(shù)的折算方法進行分析，第三節(jié)介紹了點擊和工作機構間速比可變系統(tǒng)的有關問題，第四節(jié)介紹傳動機構損耗的折算方法與校準折算方法，第五節(jié)幾種典型電機負載轉(zhuǎn)矩特性。

第九章：直流電機的電力拖動

第一節(jié)到第四節(jié)分析了他勵直流電機的各種運轉(zhuǎn)狀態(tài)的物理概念、使用條件和固有機械特性及認為機械特性，介紹了其啟動、制動與調(diào)速的方法和特性以及他們的過渡過程，第五節(jié)介紹晶閘管-直流電機系統(tǒng)的機械特性和調(diào)速性能，第六節(jié)他勵直流電機的能量損耗及其減小方法；最后分析了串勵直流電機的機械特性與運轉(zhuǎn)狀態(tài)的特點。

第十章：三相異步電機的機械特性及各種運轉(zhuǎn)狀態(tài)

第一、二節(jié)介紹了三相異步電機機械特性的三種表達形式的建立及其應用范圍，固有機械特性與人為機械特性的分析和繪制；第三節(jié)分析了三相異步電機各種運轉(zhuǎn)狀態(tài)的物理概念、實用條件及其四象限的固有機械特性與人為機械特性；第四節(jié)異步電機參數(shù)的工程計算、調(diào)速與制動電阻的計算。

第十一章：三相異步電機的起動及起動設備計算

第一節(jié)介紹籠型異步電機的直接、減壓與軟起動方法以及繞線轉(zhuǎn)子異步電機串聯(lián)變阻器的起動方法；第二節(jié)介紹改善性能的深巢與雙籠型異步電機的工作原理及起動特性；第三節(jié)及第四節(jié)分別介紹籠型異步電機定子對稱起動電阻及起動自耦變壓器的計算；第五節(jié)介紹繞線型異步電機轉(zhuǎn)子對稱起動電阻的計算。

第六、七節(jié)為本章重點著重介紹了異步電機的空載起動過程、空載起動時間的計算、臨界轉(zhuǎn)差率的數(shù)值對啟動時間的影響，分析了過渡過程的能量損耗及其減小方法。

第十二章：三相異步電機的調(diào)速

本章主要介紹異步電機的各種調(diào)速方法的基本原理、方法玉特性，第一節(jié)介紹了籠型異步電機改變極對數(shù)的調(diào)速方法；第二節(jié)介紹變頻調(diào)速的基本原理及特性（主要用于籠型異步電機）；第三節(jié)介紹幾種調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差能耗的的調(diào)速方法，繞線轉(zhuǎn)子異步電機電路串聯(lián)電阻、串級調(diào)速，籠型異步電機改變定子電壓及脈沖調(diào)速同時簡單介紹了滑差電動機的結(jié)構和原理。

第十三章：多電機拖動系統(tǒng)

主要介紹了英軸連接的雙電機拖動系統(tǒng)及同步旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，前者著重分析了兩臺電機硬軸連接是軸上負載的合理分配問題，后者著重分析了以異步電機為輔助電機的點軸系統(tǒng)的工作原理及能量傳送方向。

第十四章：主要介紹了如何為生產(chǎn)機械合理的選擇電機

介紹了電動機的發(fā)熱與溫升；電動機的額定功率；電動機額定功率的選擇；掌握電動機的選擇方法。

二、課程學習總結(jié)

通過本課程的學習，我掌握了交、直流電動機的基本原理、結(jié)構、機械特性和調(diào)速方法。以及變壓器的工作原理、分類、等效電路等。學校開設這門課程的目的，也是為了讓我們在自動化領域上有個初級的入門，便于后續(xù)知識的學習，為以后的學習打下良好的基礎。

在學習的過程中感覺這門課程很難學，主要是感覺好多東西太抽象很難理解而且很多內(nèi)容前后有很大關系，自己認為這門可的學習不僅僅是背定理背公式，更重要的是理解，要學會運用所學的內(nèi)容。如果書本上的結(jié)構圖看不懂，我們可以在網(wǎng)上看一些電機結(jié)構的視頻。這樣可以更加直觀更有利于我們理解，其次，我們要把電機的類型分清楚。這樣助于理解與記憶。

在學習中，不僅要懂得珍惜時間，更要學會運籌時間，使自己在最短的時間內(nèi)，得到最大的學習效果；必須分清主次，合理地分配自己的精力，從而使自己在繁重的學習中保持清醒的頭腦，用有限的精力來幫助自己取得盡可能高的學習效率；來自外界和自身的一些干擾都會影響你的學習效率，你必須要學會排除和隔離這些學習中的消極因素，將它們的負面效應降到最低。

另外要養(yǎng)成做筆記的習慣，但是做筆記不是抄老師上課的課件，而是記錄自己學習時的收獲，自己學習的困惑以及解決方法。這樣可以更好的溫習回顧對所學知識可以連貫熟練的運用。

最后，要感謝孫強孫老師這學期以來的悉心教導，孫老師帶了我們一學期的課程，我的印象就是嚴謹，認真，負責，有時候還有點幽默。

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《電機及拖動基礎》

綜述報告

專業(yè)及班級______________________姓名________________________________學號__________________________授課老師_______________________________完成時間___________________________

《電機及拖動基礎》綜述報告

摘要：本課程包括“電機學”及“電力拖動基礎”兩門課的主要內(nèi)容，是工科特別是自動化專業(yè)的一門專業(yè)基礎課，主要研究電機與電力拖動系統(tǒng)的基本理論問題，同時也聯(lián)系到科學實驗與生產(chǎn)實際的內(nèi)容，是十分重要的一門理論與實踐課程。

關鍵詞：課程內(nèi)容學習總結(jié)

一、課程簡介

1、課程專業(yè)地位

本課程是自動化、電氣工程及其自動化等專業(yè)的一門專業(yè)基礎課。

2、課程的培養(yǎng)目標及教學概要

本課程的培養(yǎng)目標是使學生掌握常用交流電機、直流電機、控制電機及變壓器等的基本結(jié)構與工作原理以及電力拖動系統(tǒng)的運行性能、分析計算、電機選擇與實驗方法，為學習“電力拖動自動控制系統(tǒng)（運動控制系統(tǒng)）”、“反饋控制理論”及“計算機控制技術”等課程準備必要的基礎知識。

本課程主要研究電機與電力拖動系統(tǒng)的基本理論問題，同時也聯(lián)系到科學實驗與生產(chǎn)實際的內(nèi)容，具有原“電機學”及“電力拖動基礎”的基本內(nèi)容。在學完本課程后，應達到下列要求：

1)了解常用鐵磁材料的特性，掌握磁路基本定律及計算方法。

2)熟悉常用交、直流電機及變壓器的基本結(jié)構和工作原理，對交、直流電機繞

組的基本形式及其連接規(guī)律要有一定的認識。

3)掌握交、直流電機及變壓器穩(wěn)態(tài)運行時的基本理論、運行性能及其分析方法。4)熟練運用等效電路計算變壓器和三相異步電動機的性能。5)掌握控制電機的工作原理、特性及用途。

6)掌握分析電動機機械特性及各種運行狀態(tài)（起動、反接制動、能耗制動、回

饋制動）的基本理論。

7)掌握電力拖動機械過渡過程的基本特征及其主要的分析方法，了解機械慣性

和電磁慣性同時作用時對直流電力拖動過渡過程的影響。

8)掌握電力拖動系統(tǒng)中電動機參數(shù)調(diào)速方法的基本原理和技術經(jīng)濟指標。9)掌握選擇電機的原理與方法。

10)掌握電機與電力拖動系統(tǒng)的基本實驗方法與技能，本具有熟練的運算能力。11)了解電機與電力拖動系統(tǒng)今后發(fā)展的方向。

3、學習時間分布

本課程的學習時間從大三第二學期第1周到第16周，每周4個學時，共64個學時，學習課本理論知識；第10周到第17周進行實驗課學習，每周兩個學時，共16個學時，培養(yǎng)動手實踐能力。該課程共80個學時。

二、課程主要內(nèi)容

本課程包括“電機學”及“電力拖動基礎”兩門課的主要內(nèi)容，分為上、下兩冊。上冊主要為電機部分，以電動機為切入點，內(nèi)容順序為：磁路，直流電機，變壓器，異步電機，同步電機，控制電機等。下冊為電力拖動部分，內(nèi)容包括電力拖動系統(tǒng)動力學基礎、交流和直流電動機電力拖動、多電動機拖動系統(tǒng)以及拖動系統(tǒng)電動機的選擇等。具體內(nèi)容如下：

第一章磁路

本章復習了磁路有關常用量，建立起磁路的概念。在分析磁路時，應注意鐵磁材料構成的磁路是非線性的問題，其磁阻不是常數(shù)，而是隨著磁路飽和程度大小而變化的。

第二章直流電機

直流電機的工作原理建立在電和磁相互作用的基礎上的，應注意的是，無論在直流電動機還是直流發(fā)電機中，電機外電路中的電壓、電流及電動勢都是直流性質(zhì)的，但電機內(nèi)每個元件中的電壓、電流及電動勢都是交變性質(zhì)的。直流電動機屬于雙邊勵磁系統(tǒng)。

第三章變壓器

變壓器的基本功能是改變電能或信號的電壓或電流。變壓器歸屬于電機，

其工作原理是建立在電磁感應和磁動勢平衡這兩個關系基礎之上的。

第四章異步電機（一）三相異步電動機的基本原理

三相異步電動機的工作原理是定子上對稱三相繞組中通過對稱三相交流電流時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢及相應的旋轉(zhuǎn)磁場。這種旋轉(zhuǎn)磁場以同步轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子繞組，則在轉(zhuǎn)子繞組中感應出電動勢及電流，轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

第五章異步電機（二）三相異步電動機的運行原理及單相異步電動機三相異步電動機空載、負載運行時，由于電源電壓為額定電壓，定子繞組中漏阻抗壓降很小，所以氣隙磁場基本不變，屬于“單邊勵磁”的電機。

單相異步電動機的工作原理建立在分解的兩個轉(zhuǎn)向相反的兩個旋轉(zhuǎn)磁動勢理論基礎之上�？刹捎迷鰪娬�向旋轉(zhuǎn)磁動勢，削弱反向旋轉(zhuǎn)磁動勢的方法解決不能自行起動的問題。

第六章同步電機

三相同步電機的轉(zhuǎn)子電流的轉(zhuǎn)差頻率等于零，電機的轉(zhuǎn)速始終是同步轉(zhuǎn)速，它是三相異步電動機的一種特殊情況，其與直流電動機都屬于雙邊勵磁的電機，負載時存在電樞反應現(xiàn)象。

第七章控制電機

控制電機的主要任務是完成控制信號的傳遞和轉(zhuǎn)換。根據(jù)功能要求不同，分為伺服電動機、測速發(fā)電機、自整角機、旋轉(zhuǎn)變壓器和力矩電動機等。

第八章電力拖動系統(tǒng)動力學基礎

電力拖動系統(tǒng)主要研究電動機和生產(chǎn)機械之間的關系，具體表現(xiàn)在電磁轉(zhuǎn)矩T與負載轉(zhuǎn)矩TZ的關系上。

第九章直流電動機的電力拖動

電動和制動的機械特性可用統(tǒng)一的方程表示。電動狀態(tài)對應的機械特性位于第一象限（正轉(zhuǎn)）及第三象限（反轉(zhuǎn)）中；制動狀態(tài)對應的機械特性處于第二、第四象限中。

第十章三相異步電動機的機械特性及各種運行狀態(tài)

異步電動機的機械特性可導出三種形式的表達式，即物理表達式、參數(shù)表達式和實用表達式。機械特性三種表達式可用以表示異步電動機的固有機

械特性，也可用以表示改變各種參數(shù)時的人為機械特性，根據(jù)不同的目的，可有起動、調(diào)速及各種制動狀態(tài)的人為機械特性。

第十一章三相異步電動機的起動及起動設備的計算

本章介紹了三相籠型及繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的各種起動方法及起動電阻與起動設備的計算方法。標志異步電動機起動性能的主要指標是起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和起動電流倍數(shù)。

第十二章三相異步電動機的調(diào)速

異步電動機的調(diào)速方法主要有變極、變頻及調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差能耗等三種。在調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差能耗的調(diào)速方法中主要討論了轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻、改變定子電壓、滑差電動機、串級調(diào)速及脈沖調(diào)速等。

第十三章多電動機拖動系統(tǒng)

本章介紹了多電動機拖動系統(tǒng)中的兩個問題：硬軸聯(lián)接的雙電動機拖動

系統(tǒng)和電軸系統(tǒng)。

第十四章電力拖動系統(tǒng)電動機的選擇

電動機的選擇包括功率、電流種類、形式、額定電壓及額定轉(zhuǎn)速的選擇。根據(jù)電動機不同的工作制，按不同的機械負載圖，預選電動機的功率，在繪制電動機負載圖的基礎上進行發(fā)熱、過載能力及起動能力的校驗。

三、學習總結(jié)

通過一個學期的學習，使我對電機及其構成的工作系統(tǒng)等知識有了一個全新的認識。首先，最主要的是了解到變壓器是包含在電機范疇里的，這在人們一般的認識當中是沒有這個概念的。由于變壓器的工作原理主要也是建立在電磁感應和磁動勢平衡這兩個關系的基礎之上的，所以變壓器雖不同于旋轉(zhuǎn)電機，但也歸屬于電機的范疇之中。

一般地，在一個完整的自動控制系統(tǒng)中，信號電機、功率電動機和控制電動機都會有自己的用武之地。通�？刂齐妱訖C是很“精確”的電動機，在控制系統(tǒng)中充當“核心執(zhí)行裝置”；而功率電動機是比較“強壯”的大功率電動機，常用來拖動現(xiàn)場的機器設備；信號電機則在控制系統(tǒng)中擔任“通訊

員”的角色，本質(zhì)上就是“電機傳感器”。

當然，并不是所有的自動控制系統(tǒng)中都具備這三種電機，在一般的自動化領域，例如運動控制和過程控制，尤其是在運動控制中，控制電動機是必不可少的“核心器件”，所以控制電動機在自動化領域中的地位是舉足輕重的，這也是人們對控制電動機研究最多的原因之一。

在現(xiàn)代社會中，電機的應用可以說是無處不在的。例如，在交通運輸業(yè)中，如城市交通運輸和電氣化的鐵道，需要各種具有良好啟動和調(diào)速性能的牽引電機；在航運和航空事業(yè)中又需要各種特殊的電機；在農(nóng)業(yè)中，如電力排灌、脫粒、輾米、榨油等農(nóng)業(yè)機械業(yè)廣泛的采用電動機拖動；在現(xiàn)代家庭生活中，如洗衣機、電冰箱、空調(diào)、電風扇等家用電器，需要各種小型電動機來拖動；在自動控制技術中，各種各樣的微型控制電機廣泛地作為檢測、放大和執(zhí)行元件

隨著科學技術水平的提高，電力工業(yè)不斷發(fā)展，發(fā)電機和變壓器的電機容量不斷增大，中、小型電動機的應用范圍也不斷擴大，電機性能指標和經(jīng)濟效益不斷提高，這是電機工業(yè)發(fā)展的重要趨勢。

實際上，隨著電機制造技術的不斷發(fā)展和相互融合，各種旋轉(zhuǎn)電機的性能都逐漸“交叉化”和“特殊化”。對各種旋轉(zhuǎn)電機進行極其詳細地分類是不可能的，因為許多新型旋轉(zhuǎn)電機都是許多電機工作原理和許多電機制造技術高度統(tǒng)一的有機體，而電機及其拖動技術也已成為一門多元化的技術。

學習本課程不僅在理論上是使我對電機方面的知識有了一個較新、較全面的認識，而且在日常的實踐訓練中也已有了一定的幫助。例如在參加飛思卡爾智能車比賽時，為了提升小車的速度，獲得最短的單圈時間，除了在軟件方面對小車進行優(yōu)化處理，還可以在硬件功能上使小車有所提升。例如在小車起動階段，采用分級起動時使每一級的轉(zhuǎn)矩大小取得大小一致，可以使電動機有較均勻的加速度，并能改善電動機的換向情況，緩和轉(zhuǎn)矩對傳動機構與工作機械的有害沖擊。雖然只是一點不大的改動，但對差距盡在毫厘之間的智能車比賽來說可能就是關鍵所在了。

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