电机及拖动课程综述

电机及拖动课程综述

《课程名称》综述报告

专业及班级

姓名______________________________________学号______________________________________授课老师______________________________________完成时间______________________________________

《电机及拖动基础》综述报告

摘要：本课程包括“电机学”及“电力拖动基础”两门课的主要内容，是工科特别是自动化专业的一门专业基础课，主要研究电机与电力拖动系统的基本理论问题，同时也联系到科学实验与生产实际的内容，是十分重要的一门理论与实践课程。

关键词：课程内容学习总结

一、课程简介

1、课程专业地位

本课程是自动化、电气工程及其自动化等专业的一门专业基础课。

2、课程的培养目标及教学概要

本课程的培养目标是使学生掌握常用交流电机、直流电机、控制电机及变压器等的基本结构与工作原理以及电力拖动系统的运行性能、分析计算、电机选择与实验方法，为学习“电力拖动自动控制系统（运动控制系统）”、“反馈控制理论”及“计算机控制技术”等课程准备必要的基础知识。

本课程主要研究电机与电力拖动系统的基本理论问题，同时也联系到科学实验与生产实际的内容，具有原“电机学”及“电力拖动基础”的基本内容。在学完本课程后，应达到下列要求：

1)了解常用铁磁材料的特性，掌握磁路基本定律及计算方法。

2)熟悉常用交、直流电机及变压器的基本结构和工作原理，对交、直流电机绕

组的基本形式及其连接规律要有一定的认识。

3)掌握交、直流电机及变压器稳态运行时的基本理论、运行性能及其分析方法。4)熟练运用等效电路计算变压器和三相异步电动机的性能。5)掌握控制电机的工作原理、特性及用途。

6)掌握分析电动机机械特性及各种运行状态（起动、反接制动、能耗制动、回

馈制动）的基本理论。

7)掌握电力拖动机械过渡过程的基本特征及其主要的分析方法，了解机械惯性

和电磁惯性同时作用时对直流电力拖动过渡过程的影响。

8)掌握电力拖动系统中电动机参数调速方法的基本原理和技术经济指标。9)掌握选择电机的原理与方法。

10)掌握电机与电力拖动系统的基本实验方法与技能，本具有熟练的运算能力。11)了解电机与电力拖动系统今后发展的方向。

二、课程主要内容

本课程包括“电机学”及“电力拖动基础”两门课的主要内容，分为上、下两册。上册主要为电机部分，以电动机为切入点，内容顺序为：磁路，直流电机，变压器，异步电机，同步电机，控制电机等。下册为电力拖动部分，内容包括电力拖动系统动力学基础、交流和直流电动机电力拖动、多电动机拖动系统以及拖动系统电动机的选择等。具体内容如下：

第一章磁路

本章复习了磁路有关常用量，建立起磁路的概念。在分析磁路时，应注意铁磁材料构成的磁路是非线性的问题，其磁阻不是常数，而是随着磁路饱和程度大小而变化的。

第二章直流电机

直流电机的工作原理建立在电和磁相互作用的基础上的，应注意的是，无论在直流电动机还是直流发电机中，电机外电路中的电压、电流及电动势都是直流性质的，但电机内每个元件中的电压、电流及电动势都是交变性质的。直流电动机属于双边励磁系统。

第三章变压器

变压器的基本功能是改变电能或信号的电压或电流。变压器归属于电机，其工作原理是建立在电磁感应和磁动势平衡这两个关系基础之上的。

第四章异步电机（一）三相异步电动机的基本原理

三相异步电动机的工作原理是定子上对称三相绕组中通过对称三相交流电流时产生旋转磁动势及相应的旋转磁场。这种旋转磁场以同步转速切割转

子绕组，则在转子绕组中感应出电动势及电流，转子电流与旋转磁场相互作用产生电磁转矩，使转子旋转。

第五章异步电机（二）三相异步电动机的运行原理及单相异步电动机三相异步电动机空载、负载运行时，由于电源电压为额定电压，定子绕组中漏阻抗压降很小，所以气隙磁场基本不变，属于“单边励磁”的电机。

单相异步电动机的工作原理建立在分解的两个转向相反的两个旋转磁动势理论基础之上。可采用增强正向旋转磁动势，削弱反向旋转磁动势的方法解决不能自行起动的问题。

第六章同步电机

三相同步电机的转子电流的转差频率等于零，电机的转速始终是同步转速，它是三相异步电动机的一种特殊情况，其与直流电动机都属于双边励磁的电机，负载时存在电枢反应现象。

第七章控制电机

控制电机的主要任务是完成控制信号的传递和转换。根据功能要求不同，分为伺服电动机、测速发电机、自整角机、旋转变压器和力矩电动机等。

第八章电力拖动系统动力学基础

电力拖动系统主要研究电动机和生产机械之间的关系，具体表现在电磁转矩T与负载转矩TZ的关系上。

第九章直流电动机的电力拖动

电动和制动的机械特性可用统一的方程表示。电动状态对应的机械特性位于第一象限（正转）及第三象限（反转）中；制动状态对应的机械特性处于第二、第四象限中。

第十章三相异步电动机的机械特性及各种运行状态

异步电动机的机械特性可导出三种形式的表达式，即物理表达式、参数表达式和实用表达式。机械特性三种表达式可用以表示异步电动机的固有机械特性，也可用以表示改变各种参数时的人为机械特性，根据不同的目的，可有起动、调速及各种制动状态的人为机械特性。

第十一章三相异步电动机的起动及起动设备的计算

本章介绍了三相笼型及绕线转子异步电动机的各种起动方法及起动电阻

与起动设备的计算方法。标志异步电动机起动性能的主要指标是起动转矩倍数和起动电流倍数。

第十二章三相异步电动机的调速

异步电动机的调速方法主要有变极、变频及调节转差能耗等三种。在调节转差能耗的调速方法中主要讨论了转子电路串联电阻、改变定子电压、滑差电动机、串级调速及脉冲调速等。

第十三章多电动机拖动系统

本章介绍了多电动机拖动系统中的两个问题：硬轴联接的双电动机拖动

系统和电轴系统。

第十四章电力拖动系统电动机的选择

电动机的选择包括功率、电流种类、形式、额定电压及额定转速的选择。根据电动机不同的工作制，按不同的机械负载图，预选电动机的功率，在绘制电动机负载图的基础上进行发热、过载能力及起动能力的校验。

三、学习总结

在本学期我们学习了《电机及拖动基础》上下两册的内容。学习的内容很多，任务较重。因为课程比较抽象，涉及到数学，物理和电路等知识的运用，再加上知识点较多且较为繁琐，所以学习起来较为困难，对所学知识点不能较为透彻的理解而且不能很好的把知识点连贯起来。课程虽然结束了，但是我们的学习还没有结束，作为自动化专业的学生在今后的工作中难免会接触到电机及拖动技术，所以我们在平常的学习工作中仍要不断的学习这门课。

通过一个学期的学习，使我对电机及其构成的工作系统等知识有了一个全新的认识。首先，最主要的是了解到变压器是包含在电机范畴里的，这在人们一般的认识当中是没有这个概念的。由于变压器的工作原理主要也是建立在电磁感应和磁动势平衡这两个关系的基础之上的，所以变压器虽不同于旋转电机，但也归属于电机的范畴之中。

一般地，在一个完整的自动控制系统中，信号电机、功率电动机和控制电动机都会有自己的用武之地。通常控制电动机是很“精确”的电动机，在

控制系统中充当“核心执行装置”；而功率电动机是比较“强壮”的大功率电动机，常用来拖动现场的机器设备；信号电机则在控制系统中担任“通讯员”的角色，本质上就是“电机传感器”。

在现代社会中，电机的应用可以说是无处不在的。例如，在交通运输业中，如城市交通运输和电气化的铁道，需要各种具有良好启动和调速性能的牵引电机；在航运和航空事业中又需要各种特殊的电机；在农业中，如电力排灌、脱粒、辗米、榨油等农业机械业广泛的采用电动机拖动；在现代家庭生活中，如洗衣机、电冰箱、空调、电风扇等家用电器，需要各种小型电动机来拖动；在自动控制技术中，各种各样的微型控制电机广泛地作为检测、放大和执行元件

随着科学技术水平的提高，电力工业不断发展，发电机和变压器的电机容量不断增大，中、小型电动机的应用范围也不断扩大，电机性能指标和经济效益不断提高，这是电机工业发展的重要趋势。

学习本课程不仅在理论上是使我对电机方面的知识有了一个较新、较全面的认识，而且在日常的实践训练中也已有了一定的帮助。例如在参加飞思卡尔智能车比赛时，为了提升小车的速度，获得最短的单圈时间，除了在软件方面对小车进行优化处理，还可以在硬件功能上使小车有所提升。例如在小车起动阶段，采用分级起动时使每一级的转矩大小取得大小一致，可以使电动机有较均匀的加速度，并能改善电动机的换向情况，缓和转矩对传动机构与工作机械的有害冲击。虽然只是一点不大的改动，但对差距尽在毫厘之间的智能车比赛来说可能就是关键所在了。

扩展阅读：电机及拖动课程综述

《电机及拖动基础》

综述报告

专业及班级______________________姓名________________________________学号__________________________授课老师_______________________________完成时间___________________________

《电机及拖动基础》综述报告

摘要：本课程包括“电机学”及“电力拖动基础”两门课的主要内容，是工科特别是自动化专业的一门专业基础课，主要研究电机与电力拖动系统的基本理论问题，同时也联系到科学实验与生产实际的内容，是十分重要的一门理论与实践课程。

关键词：课程内容学习总结

一、课程简介

1、课程专业地位

本课程是自动化、电气工程及其自动化等专业的一门专业基础课。

2、课程的培养目标及教学概要

本课程的培养目标是使学生掌握常用交流电机、直流电机、控制电机及变压器等的基本结构与工作原理以及电力拖动系统的运行性能、分析计算、电机选择与实验方法，为学习“电力拖动自动控制系统（运动控制系统）”、“反馈控制理论”及“计算机控制技术”等课程准备必要的基础知识。

本课程主要研究电机与电力拖动系统的基本理论问题，同时也联系到科学实验与生产实际的内容，具有原“电机学”及“电力拖动基础”的基本内容。在学完本课程后，应达到下列要求：

1)了解常用铁磁材料的特性，掌握磁路基本定律及计算方法。

2)熟悉常用交、直流电机及变压器的基本结构和工作原理，对交、直流电机绕

组的基本形式及其连接规律要有一定的认识。

3)掌握交、直流电机及变压器稳态运行时的基本理论、运行性能及其分析方法。4)熟练运用等效电路计算变压器和三相异步电动机的性能。5)掌握控制电机的工作原理、特性及用途。

6)掌握分析电动机机械特性及各种运行状态（起动、反接制动、能耗制动、回

馈制动）的基本理论。

7)掌握电力拖动机械过渡过程的基本特征及其主要的分析方法，了解机械惯性

和电磁惯性同时作用时对直流电力拖动过渡过程的影响。

8)掌握电力拖动系统中电动机参数调速方法的基本原理和技术经济指标。9)掌握选择电机的原理与方法。

10)掌握电机与电力拖动系统的基本实验方法与技能，本具有熟练的运算能力。11)了解电机与电力拖动系统今后发展的方向。

3、学习时间分布

本课程的学习时间从大三第二学期第1周到第16周，每周4个学时，共64个学时，学习课本理论知识；第10周到第17周进行实验课学习，每周两个学时，共16个学时，培养动手实践能力。该课程共80个学时。

二、课程主要内容

本课程包括“电机学”及“电力拖动基础”两门课的主要内容，分为上、下两册。上册主要为电机部分，以电动机为切入点，内容顺序为：磁路，直流电机，变压器，异步电机，同步电机，控制电机等。下册为电力拖动部分，内容包括电力拖动系统动力学基础、交流和直流电动机电力拖动、多电动机拖动系统以及拖动系统电动机的选择等。具体内容如下：

第一章磁路

本章复习了磁路有关常用量，建立起磁路的概念。在分析磁路时，应注意铁磁材料构成的磁路是非线性的问题，其磁阻不是常数，而是随着磁路饱和程度大小而变化的。

第二章直流电机

直流电机的工作原理建立在电和磁相互作用的基础上的，应注意的是，无论在直流电动机还是直流发电机中，电机外电路中的电压、电流及电动势都是直流性质的，但电机内每个元件中的电压、电流及电动势都是交变性质的。直流电动机属于双边励磁系统。

第三章变压器

变压器的基本功能是改变电能或信号的电压或电流。变压器归属于电机，

其工作原理是建立在电磁感应和磁动势平衡这两个关系基础之上的。

第四章异步电机（一）三相异步电动机的基本原理

三相异步电动机的工作原理是定子上对称三相绕组中通过对称三相交流电流时产生旋转磁动势及相应的旋转磁场。这种旋转磁场以同步转速切割转子绕组，则在转子绕组中感应出电动势及电流，转子电流与旋转磁场相互作用产生电磁转矩，使转子旋转。

第五章异步电机（二）三相异步电动机的运行原理及单相异步电动机三相异步电动机空载、负载运行时，由于电源电压为额定电压，定子绕组中漏阻抗压降很小，所以气隙磁场基本不变，属于“单边励磁”的电机。

单相异步电动机的工作原理建立在分解的两个转向相反的两个旋转磁动势理论基础之上。可采用增强正向旋转磁动势，削弱反向旋转磁动势的方法解决不能自行起动的问题。

第六章同步电机

三相同步电机的转子电流的转差频率等于零，电机的转速始终是同步转速，它是三相异步电动机的一种特殊情况，其与直流电动机都属于双边励磁的电机，负载时存在电枢反应现象。

第七章控制电机

控制电机的主要任务是完成控制信号的传递和转换。根据功能要求不同，分为伺服电动机、测速发电机、自整角机、旋转变压器和力矩电动机等。

第八章电力拖动系统动力学基础

电力拖动系统主要研究电动机和生产机械之间的关系，具体表现在电磁转矩T与负载转矩TZ的关系上。

第九章直流电动机的电力拖动

电动和制动的机械特性可用统一的方程表示。电动状态对应的机械特性位于第一象限（正转）及第三象限（反转）中；制动状态对应的机械特性处于第二、第四象限中。

第十章三相异步电动机的机械特性及各种运行状态

异步电动机的机械特性可导出三种形式的表达式，即物理表达式、参数表达式和实用表达式。机械特性三种表达式可用以表示异步电动机的固有机

械特性，也可用以表示改变各种参数时的人为机械特性，根据不同的目的，可有起动、调速及各种制动状态的人为机械特性。

第十一章三相异步电动机的起动及起动设备的计算

本章介绍了三相笼型及绕线转子异步电动机的各种起动方法及起动电阻与起动设备的计算方法。标志异步电动机起动性能的主要指标是起动转矩倍数和起动电流倍数。

第十二章三相异步电动机的调速

异步电动机的调速方法主要有变极、变频及调节转差能耗等三种。在调节转差能耗的调速方法中主要讨论了转子电路串联电阻、改变定子电压、滑差电动机、串级调速及脉冲调速等。

第十三章多电动机拖动系统

本章介绍了多电动机拖动系统中的两个问题：硬轴联接的双电动机拖动

系统和电轴系统。

第十四章电力拖动系统电动机的选择

电动机的选择包括功率、电流种类、形式、额定电压及额定转速的选择。根据电动机不同的工作制，按不同的机械负载图，预选电动机的功率，在绘制电动机负载图的基础上进行发热、过载能力及起动能力的校验。

三、学习总结

通过一个学期的学习，使我对电机及其构成的工作系统等知识有了一个全新的认识。首先，最主要的是了解到变压器是包含在电机范畴里的，这在人们一般的认识当中是没有这个概念的。由于变压器的工作原理主要也是建立在电磁感应和磁动势平衡这两个关系的基础之上的，所以变压器虽不同于旋转电机，但也归属于电机的范畴之中。

一般地，在一个完整的自动控制系统中，信号电机、功率电动机和控制电动机都会有自己的用武之地。通常控制电动机是很“精确”的电动机，在控制系统中充当“核心执行装置”；而功率电动机是比较“强壮”的大功率电动机，常用来拖动现场的机器设备；信号电机则在控制系统中担任“通讯

员”的角色，本质上就是“电机传感器”。

当然，并不是所有的自动控制系统中都具备这三种电机，在一般的自动化领域，例如运动控制和过程控制，尤其是在运动控制中，控制电动机是必不可少的“核心器件”，所以控制电动机在自动化领域中的地位是举足轻重的，这也是人们对控制电动机研究最多的原因之一。

在现代社会中，电机的应用可以说是无处不在的。例如，在交通运输业中，如城市交通运输和电气化的铁道，需要各种具有良好启动和调速性能的牵引电机；在航运和航空事业中又需要各种特殊的电机；在农业中，如电力排灌、脱粒、辗米、榨油等农业机械业广泛的采用电动机拖动；在现代家庭生活中，如洗衣机、电冰箱、空调、电风扇等家用电器，需要各种小型电动机来拖动；在自动控制技术中，各种各样的微型控制电机广泛地作为检测、放大和执行元件

随着科学技术水平的提高，电力工业不断发展，发电机和变压器的电机容量不断增大，中、小型电动机的应用范围也不断扩大，电机性能指标和经济效益不断提高，这是电机工业发展的重要趋势。

实际上，随着电机制造技术的不断发展和相互融合，各种旋转电机的性能都逐渐“交叉化”和“特殊化”。对各种旋转电机进行极其详细地分类是不可能的，因为许多新型旋转电机都是许多电机工作原理和许多电机制造技术高度统一的有机体，而电机及其拖动技术也已成为一门多元化的技术。

学习本课程不仅在理论上是使我对电机方面的知识有了一个较新、较全面的认识，而且在日常的实践训练中也已有了一定的帮助。例如在参加飞思卡尔智能车比赛时，为了提升小车的速度，获得最短的单圈时间，除了在软件方面对小车进行优化处理，还可以在硬件功能上使小车有所提升。例如在小车起动阶段，采用分级起动时使每一级的转矩大小取得大小一致，可以使电动机有较均匀的加速度，并能改善电动机的换向情况，缓和转矩对传动机构与工作机械的有害冲击。虽然只是一点不大的改动，但对差距尽在毫厘之间的智能车比赛来说可能就是关键所在了。

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