电机与拖动基础实验

电机与拖动基础实验（精选7篇）

电机与拖动基础实验 第1篇

(一) 《电机与拖动基础》实验教学问题分析

在传统的《电机与拖动基础》实验教学中, 实验教学单纯的为理论教学服务, 实验项目单一, 主要是验证性实验。实验方式大多由老师先讲, 学生按照老师的要求或者按照实验指导书上的实验步骤, 按部就班, 完成实验操作, 对实验的设计思路、方案的拟定很少考虑, 学生只是被动的接受教育。例如直流并励电动机实验实验, 学生按指导书上的接线图接线, 按照实验步骤改变电动机电枢电压调速或改变励磁电流调节电动机速度。这种实验过程, 方法简单, 不需要太多的独立思考过程, 学生处于被动的地位、学习潜能没有充分发掘。使得很多学生对实验课程不重视, 做实验的积极性不高。另外, 学院近几年所用的新实验教学成套仪器设备, 控制器件都装在箱体内, 制作精良, 方便学生实验。可是, 有些实验完成后, 系统所用的器件都没看到, 工程实际的认知不足, 无法树立工程意识, 这种以教师为主体的实验教学方式, 虽然对理论知识的学习起到一定的辅助作用, 但不能有效的提高学生分析问题和解决问题的能力, 学生的知识综合能力不够, 工程应用能力不高。

(二) 采用“多层式”实验教学模式, 以完成学生工程实践能力的培养

宝鸡文理学院属于地方高等院校, 电气专业实验课程教学是对学生进行实践能力培养的主要渠道。根据学院重点课程教学的要求及《电机与拖动基础》课程实践性很强的特点, 采用“多层式”实验教学模式, 即通过四个层次使学生完成本课程实验:第一层次实验为了解认识电机特性的验证性实验, 注重学生通过实验, 认知和掌握《电机与拖动基础》课程理论知识;第二层次实验为综合性、设计性实验, 让学生自己设计实验方案, 充分调动学生实验的积极性、主动性和创造性;第三层次实验为工程案例分析实验, 使学生了解和掌握电机在工业自动化控制中的工程应用;第四层次实验为研究探索性实验, 学生自拟研究题目、制定研究方案, 培养学生的创新思维。“多层式”实验教学模式, 主要是以学生为主体, 循序渐进由低到高完成课程设置的实验, 注重培养学生的知识应用能力, 以便在今后工作中能充分应用所学知识, 解决工业生产控制中的问题。

1. 通过验证性实验以理解和掌握理论知识。

提高学生的工程应用能力, 离不开扎实的理论基础。首先通过验证性实验帮助解决理论上难以理解的问题, 深入认识电动机将电能转换成机械能的原理, 主要目的是使学生掌握《电机与拖动基础》实验基本技能、基本方法, 分析、解决实验中出现的问题, 培养学生严谨的工作作风和科学的工作方法。在实验教学中, 既要训练学生使用工具、仪器、接线等操作的规范性, 形成良好的实践操作能力, 同时要使学生详细的了解和掌握实验设备的结构、原理, 并掌握其使用方法, 养成规范操作的习惯。

2. 通过综合、设计性实验提高学生分析问题和解决问题的能力。

综合性、设计性实验是对相关课程的理论知识和实验知识进行有机的融合, 去解决复杂的实际问题, 目的在于培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。实验选题的一般原则: (1) 实验内容相对的完整性, 涉及到多个知识点, 应该能形成一个完整的工程训练体系, 学生做后能达到学会分析, 解决工程实际问题的目的。 (2) 具有可行性。它应结合学生所学知识和实验条件, 选取具有代表性的技术问题为实验内容, 难度适中, 比较适合学生解决, 这样他们学习的积极性易于调动。 (3) 具有应用性、先进性、可拓展性。开出的性实验要联系企业对一个工科大学生在技术层面上的要求, 给学生一个较大的处理问题方法的空间。例如起重机电力拖动及控制设计, 需要分析大车拖动电动机驱动的前后运动, 小车拖动电机驱动的左右运动, 提升电机驱动的重物升降运动。学生查阅相关资料, 选取合适电动机, 并自行设计实验方法和步骤。独立探索, 分析研究, 充分合作, 尽自己的最大努力解决实验中的问题, 这样的实验训练使学生能够主动研究、积极思考, 实现素质教育。

3. 通过工程案例研究分析实验提高学生的工程意识。

在课程实验教学中, 为提高学生的工程意识, 将电机在自动化设备中的应用给学生做一介绍, 让学生从工程应用的角度去分析、判断, 提出问题, 然后讨论。通过学生对一些电机在实际应用案例在实验室中复制实验, 提高学生的工程认知能力, 以此培养学生树立工程意识。如机床主轴电动机的有级调速实验, 让学生从工程实际出发, 按工艺、控制要求选择合适电机并确定改变速度的方式, 使学生学有所用, 有信心、有能力处理电机的实际应用问题, 以增强他们的责任感和工程实践能力, 同时激发学生对工程实验学习的兴趣。解决工程问题, 离不开团队合作, 学生应在共同的目标下恰当地扮演自己的角色, 处理好个人与集体的关系, 要有强烈的责任感, 较强的耐挫折能力, 为解决问题做出自己的努力。

4. 通过研究探索性实验提高学生综合研究能力。

为了培养学生创新能力、综合研究能力, 将学生分成若干实验研究小组, 进行一项研究探索性实验。教师事先根据实验设备情况拟订若干项研究性实验课题项目, 要求学生通过网络、图书馆查阅相关资料、制定实验方案、实施实验研究, 并撰写实验结果分析报告。在进行研究性探索性实验中, 实验室对学生全天候开放, 以学生为主体, 教师协助答疑。研究探索性项目难度适中, 充分考虑本专业已开设课程的内容, 增强学生知识综合应用的能力。例如基于微型机控制的步进电机调速实验, 用微型机最小系统代替传统的环形脉冲分配器, 以数字的方式控制步进电机运行, 可实现变加速度启动, 匀加速运行等, 研究采用此种方式如何才能使控制时间减少, 系统精度得到提高。学生要设计系统硬件组成方案, 绘制接线图, 设计软件流程图, 编写并调试程序, 完成实验报告。

(三) 编写适合于提高工程应用能力的实验教材

针对《电机与拖动基础》课程实践性很强的特点及“多层式”实验模式的特点, 调整了实验教学内容及方法, 即考虑配合理论教学, 更注重提高学生的工程实践能力的培养。实验内容注重典型性及实用性, 有较强的综合性、针对性和可操作性。验证性实验内容, 主要考虑学生通过实验深入掌握电动机工作原理及不同励磁方式的工作特点, 解决理论学习中难以理解的问题。综合设计性实验内容, 注重于学生对电机的综合应用以及运行中问题处理。研究探索性实验内容, 着重训练学生把电机与拖动知识灵活应用于各个工业控制领域, 培养学生的科学素质、创新素质。依据工业控制要求, 提出解决方案, 建立最优驱动系统, 实验项目的设置注意了内容广泛、形式多样、有较大的选择余地, 并有足够的机动性和灵活性。

(四) 加强学生实验课后交流, 提高学生的实验分析能力

四个层次的实验完成后, 以班为单位, 组织学生进行实验讨论会。采用抽签的方式, 由中签的小组一简短的实验报告, 实验中遇到了那些问题, 如何解决, 达到了什么程度等等, 其他学生可以提出一些问题, 交流对不同控制方案的看法及实验中问题处理的措施。通过这种讨论给大家提供相互学习、相互交流的机会, 并会使实验懈怠者有紧迫感, 避免学生有混实验念头, 同时使实验认真完成的学生有一定的荣誉感和成就感, 最大限度的调动学生实验的积极性和扩大实验成果。

《电机与拖动基础》课程是学院重点建设的课程, 内容与工程实际结合紧密、实践性很强, 实验教学对提高学生的工程实践能力非常重要。课程建设小组根据地方院校的教学科研实际情况, 建立“多层式”实验教学模式进行工程实践能力培养, 充分利用了实验室中先进设备和实验条件, 探索提高学生工程实践能力的教学方法。通过实践, 增强了学生实验的积极性及灵活应用电机及拖动知识的能力, 使学生的工程实践能力得到了很大的提高。

参考文献

[1]张海英.工科院校应该以培养工程师为主—张光斗院士访谈录[J].高等工程教育研究, 2005.3.

[2]周全锁, 高彦征, 葛莹, 宗良纲.农业院校环境科学专业实验教学模式的探索[J].高校工作实验室研究, 2009.1.

电机与拖动基础总复习 第2篇

试题类型

一、填空题

二、选择题

四、简答题

五、计算题

第一章

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）。

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。

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np。

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。☆

直流电机的励磁方式：☆

☆7直流电机的电枢电压方程和电动势：

直流电机电磁转矩

直流电动机功率方程

9直流电机工作特性☆

直流电动机励磁回路连接可靠，绝不能断开☆

一旦励磁电流

If

=

0，则电机主磁通将迅速下降至剩磁磁通，若此时电动机负载较轻，电动机的转速将迅速上升，造成“飞车”；若电动机的负载为重载，则电动机的电磁转矩将小于负载转矩，使电机转速减小，但电枢电流将飞速增大，超过电动机允许的最大电流值，引起电枢绕组因大电流过热而烧毁。

自励发电方式能否建立空载电压是有三个条件☆☆

（1）电机必须有剩磁，如果没有须事先进行充磁；

（2）励磁绕组的极性必须正确，也就是励磁绕组与电枢并联时接线要正确；

（3）励磁回路的电阻不能太大，即其伏安特性的斜率U/If

不能太陡，否则如果伏安特性的斜率太陡，与发电机空载特性交点很低或无交点，就无法建立空载电压。总之，自励发电机的运行首先要在空载阶段建立电压，然后才能带负载运行。

12他励直流发电机的外特性☆

随着电流的增大，其输出电压下降。这是因为：①

随着发电机的负载增加，其电枢反应的去磁效应增强，使每极磁通量减小，导致电枢电动势下降。②

电枢回路电阻上的电压将随着电流上升而增大，使发电机的输出电压下降。

13效率

他励直流发电机带负载运行时，其损耗中仅电枢回路的铜耗与电流

Ia的平方成正比，称为可变损耗；其他部分损耗与电枢电流无关，称为不变损耗。当负载较小时，Ia

也较小，此时发电机的损耗是以不变损耗为主，但因输出功率小而效率低；随着负载增加，P2增大而效率上升，当可变损耗与不变损耗相等时效率达到最大值。☆

第二章

变压器

1变压器的基本原理与结构

变压器的主要组成是铁心和绕组

变压器的额定参数

额定电压U1N

和U2N

额定电流I1N

和I2N

额定容量

SN

单相变压器

三相变压器

一次、二次绕组感应电动势

变压器负载时的基本方程式和等效电路☆

5绕组折算和“T”型等效电路

☆将变压器二次绕组折算到一次绕组时，电动势和电压的折算值等于实际值乘以电压比k，电流的折算值等于实际值除以k，而电阻、漏电抗及阻抗的折算值等于实际值乘以

k2。这样，二次绕组经过折算后，变压器的基本方程式变为

分析变压器内部的电磁关系可采用三种方法：基本方程式、等效电路和相量图☆。

变压器带负载时的相量图

变压器的参数测定

(1)

空载试验

调压器TC加上工频的正弦交流电源，调节调压器的输出电压使其等于额定电压U1N，然后测量U1、I0、U20

及空载损耗P0

由于空载电流

I0

很小，绕组损耗

I02R

很小，所以认为变压器空载时的输入功率P0

完全用来平衡变压器的铁心损耗，即

P0

≈

ΔpFe

。☆

励磁阻抗

励磁电阻

励磁电抗

电压比

(2)

短路试验

短路试验时，用调压器TC

使一次侧电流从零升到额定电流

I1N，分别测量其短路电压

Ush、短路电流

Ish

和短路损耗Psh，并记录试验时的室温θ（℃）。

由于短路试验时外加电压很低，主磁通很小，所以铁耗和励磁电流均可忽略不计，这时输入的功率（短路损耗）Psh

可认为完全消耗在绕组的电阻损耗上，即

Psh

≈ΔpCu

。由简化等效电路，根据测量结果，取

Ish

＝

I1N

时的数据计算室温下的短路参数。☆

短路阻抗

短路电阻

短路电抗

变压器的外特性和电压变化率

电压变化率的实用计算公式

变压器的负载系数

9变压器的效率特性

变压器的总损耗为

短路损耗（铜损耗）Psh

空载损耗

P0

变压器效率的实用计算公式

当可变损耗与不变损耗相等时，效率达最大值，由此可得到产生变压器最大效率时的负载系数bm为

三相变压器绕组的联结法

11三相变压器联结组的判断方法☆

三相变压器的并联运行

三相变压器的并联运行

变压器并联运行时有很多的优点：☆

1）提高供电的可靠性。

2）提高运行的经济性。

3）可以减小总的备用容量。

变压器并联运行的理想情况是：☆☆

1）空载时并联运行的各台变压器之间没有环流；

2）负载运行时，各台变压器所分担的负载电流按其容量的大小成比例分配，使各台变压器能同时达到满载状态，使并联运行的各台变压器的容量得到充分利用；

3）负载运行时，各台变压器二次侧电流同相位，这样当总的负载电流一定时，各台变压器所分担的电流最小；如果各台变压器的二次侧电流一定，则承担的负载电流最大。

为达到上述理想的并联运行，需要满足下列三个条件：☆☆

1）并联运行的各台变压器的额定电压应相等，即各台变压器的电压比应相等；

2）并联运行的各台变压器的联结组号必须相同；

3）并联运行的各台变压器的短路阻抗（或阻抗电压）的相对值要相等。

第三章

交流电机的理论

交流电机包括:（1）异步电机（2）和同步电机

单相电枢绕组的磁动势

旋转磁场的基本特点

(1)三相对称绕组通入三相对称电流所产生的三相基波合成磁动势是一个旋转行波；

(2)旋转磁场的旋转方向是从电流超前的相转向电流滞后的相，改变三相绕组的相序即可改变旋转磁场的方向；

☆

(3)旋转磁场的转速n1与电源频率f1、电机极对数np之间保持严格的关系，即

☆

异步电机原理

异步电动机的优缺点

异步电动机的优点：结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高。

异步电动机的缺点：功率因数较差，异步电动机运行时，必须从电网里吸收滞后性的无功功率，它的功率因数总是小于1。

异步电动机的分类

按定子相数分：单相异步电动机；三相异步电动机。

按转子结构分：绕线式异步电动机；鼠笼式异步电动机，其中又包括单鼠笼异步电动机、双鼠笼异步电动机、深槽式异步电动机

异步电动机的转差率：

异步电机的运行方式☆

异步电动机的电压方程

(1)定子电压方程

(2)转子电压方程

异步电动机的电磁关系

三相异步电动机单相等效电路

7等效电路和相量图

虚拟电阻的损耗，实质上表征了异步电动机的机械功率

异步电动机的功率

9异步电动机的电磁转矩☆

与每极磁通和转子电流有功分量的乘积成正比

异步电动机的工作特性

☆

l

异步电动机的转速特性为一条稍向下倾斜的曲线

l

随着负载的增大，转子转速下降，转子电流增大，定子电流及磁动势也随之增大，抵消转子电流产生的磁动势，以保持磁动势的平衡。定子电流几乎随

P2

按正比例增加。

l

当负载增加时，转子电流的有功分量增加，定子电流的有功分量也随之增加，即可使功率因数提高。在接近额定负载时，功率因数达到最大。

l

异步电动机的负载不超过额定值时，角速度w

变化很小。而空载转矩T0

又可认为基本上不变，所以电磁转矩特性近似为一条斜率为

1/

w的直线。

l

异步电动机中的损耗也可分为不变损耗和可变损耗两部分。当输出功率P2

增加时，可变损耗增加较慢，所以效率上升很快。当可变损耗等于不变损耗时异步电动机的效率达到最大值。随着负载继续增加，可变损耗增加很快，效率就要降低。

第六章

直流电机拖动基础

1他励直流电动机的机械特性☆

2人为机械特性☆

（1）改变电枢电压

一组平行曲线

（2）减小每极气隙磁通

特性曲线倾斜度增加，电动机的转速较原来有所提高，整个特性曲线均在固有机械特性之上

（3）电枢回路串接电阻

n0=Const

；R越大，曲线越倾斜

他励直流电动机的起动☆

一般直流电动机拖动负载顺利起动的条件是：

1)限制Ist（Ist

≤l

IN，l

为电机的过载倍数）；

2)

Tst

≥（1.1～1.2）TN；

3)

起动设备简单、可靠。

（1）电枢回路串电阻起动

（2）减压起动

他励直他励直流电动机的调速

☆调速范围、静差率、平滑性

（1）串电阻调速

特点：☆☆

1）实现简单，操作方便；

2）低速时机械特性变软，静差率增大，相对稳定性变差；

3）只能在基速以下调速，因而调速范围较小，一般D

≤

2；

4）由于电阻是分级切除的，所以只能实现有级调速，平滑性差；

5）由于串接电阻上要消耗电功率，因而经济性较差，而且转速越低，能耗越大。

（2）

调电压调速

特点是：☆☆

1）由于调压电源可连续平滑调节，所以拖动系统可实现无级调速；

2）调速前后机械特性硬度不变，因而相对稳定性较好；

3）在基速以下调速，调速范围较宽，D可达10~20；

4）调速过程中能量损耗较少，因此调速经济性较好；

5）需要一套可控的直流电源。

（3）

弱磁调速

特点：☆☆

1）由于励磁电流I

f

<<

Ia，因而控制方便，能量损耗小；

2）可连续调节电阻值，以实现无级调速；

3）在基速以上调速，由于受电机机械强度和换向火花的限制，转速不能太高，一般约为（1.2~1.5）nN，特殊设计的弱磁调速电动机，最高转速为（3~4）nN，因而调速范围窄。

他励直流电动机的制动

常用的电气制动方法有能耗制动、反接制动、回馈制动三种。

（1）能耗制动

A

能耗制动过程

B能耗制动运行状态

(2)反接制动

A电枢反接制动

B

倒拉反接制动☆

(3)回馈制动

A

正向回馈制动

在调压调速系统中，电压降低的幅度稍大时，会出现电动机经过第二象限的减速过程

电动车下坡时，将出现正向回馈制动运行

B

反向回馈制动运行

他励直流电动机的四象限运行☆

第七章

交流电机拖动基础

机械特性的三种表达式

（1）物理表达式

（2）参数表达式

（3）实用表达式

最大电磁转矩与电压的平方成正比，与漏电抗成反比；临界转差率与转子电阻成正比，与电压大小无关。

异步电动机机械特性的三种表达式，其应用场合各有不同。一般物理表达式适用于定性地分析

Te

与

及

间的关系；参数表达式多用于分析各参数变化对电动机运行性能的影响；实用表达式最适用于进行机械特性的工程计算。☆

机械特性

机械特性的直线部分他机械特性的曲线部分

起动转矩

稳定运行问题：

（1）降低定子端电压的人为机械特性☆特点：

1）固有特性的同步转速不变。

2）最大转矩随电压的降低而

按二次方规律减小。

３）最大转矩对应的转差率保持不变．

（2）定子回路串三相对称电阻的人为机械特性

定子回路串入电阻并不影响同步转速，但是最大电磁转矩、起动转矩和临界转差率都随着定子回路电阻值的增大而减小。

（3）定子回路串三相对称电抗的人为机械特性

（4）转子回路串三相对称电阻的人为机械特性

特点：（１）同步转速n1、最大电磁转矩Tem不变。

（２）临界转差率sm增大。

（３）起动转矩增大．

当所串入的电阻满足

起动转矩为最大电磁转矩

异步电动机的起动☆☆☆

起动要求：

（１）足够大的起动转矩。起动电流倍数KI=Ist

/

IN

（２）不要太大的起动电流。起动转矩倍数KT=Tst

/TN。

l

普通的异步电动机

如果不采取任何措施

而直接接入电网起动时，往往起动电流Ist

很大，而起动转矩Tst

不足。

在起动初始，n

=

0，转差率s

=

1，转子电流的频率f2=sf1

≈

50Hz，转子绕组的电动势sEr0=Er0，比正常运行时（s

=

0.01～0.05）的电动势值大20倍，则此时转子电流Ir很大，定子电流的负载分量也随之急剧增大，使得定子电流（即起动电流）很大；

转子漏磁sXr0>>Rr，使得转子内的功率因数cosφ2很小，所以尽管起动时转子电流Ir

很大，但其有功分量Ircosφ2并不大。而且，由于起动电流很大，定子绕组的漏阻抗压降增大，使得感应电势Es和与之成正比的主磁通Fm减小，因此起动转矩Tst并不大。

异步电动机在起动时存在以下两种矛盾：

1）起动电流大，而电网承受冲击电流的能力有限；

2）起动转矩小，而负载又要求有足够的转矩才能起动。

（1）小容量电动机的轻载起动——直接起动

直接起动也称为全压起动。（７.5kW）

优点：操作简便、起动设备简单；

缺点：起动电流大，会引起电网电压波动。

（2）中、大容量电动机轻载起动——降压起动

（A）星形-三角形（Y-Δ）换接起动☆

（B）自耦降压起动

电动机端电压:

Us=U2

=

定子电流:

Is=I2=

从电网上吸取的电流:

I1

=Ist

起动转矩与起动电流降低同样的倍数。

（C）串电阻（抗）起动方法

优点:起动电流冲击小，运行可靠，起动设备构造简单；

缺点:起动时电能损耗较多。

（D）延边三角形起动方法☆

优点：体积小、质量轻、允许经常起动等。

缺点：电动机内部接线较为复杂。

（3）小容量电动机重载起动——笼型异步电动机的特殊形式

主要矛盾：起动转矩不足。解决方法有：

（１）按起动要求选择容量大一号或更大些的电动机；

（２）选用起动转矩较高的特殊形式的笼型电动机。

(A)

深槽式异步电动机

(B)双笼型异步电动机

(4)中、大容量电动机重载起动——绕线转子异步电动机的起动☆

起动的两种矛盾（起动转矩小，起动电流大）同时起作用。

如果上述特殊形式的笼型电动机还不能适应，则只能采用绕线转子异步电动机了。在绕线转子异步电动机的转子上串接电阻时，如果阻值选择合适，可以既增大起动转矩，又减小起动电流，两种矛盾都能得到解决。

（A）

转子串接电阻起动方法

在起动时，在转子绕组中串接适当的起动电阻，以减小起动电流，增加起动转矩。

待转速基本稳定时，将起动电阻从转子电路中切除，进入正常运行。

（B）转子串接频敏变阻器起动方法

频敏变阻器的特点是其电阻值随转速的上升而自动减小

R1为绕组的电阻，Xm为带铁心绕组的电抗，Rm是反映铁耗的等效电阻。

电动机刚起动时，转子频率较高,频敏变阻器内的与频率平方成正比的涡流损耗较大，其等效电阻也因之较大，可以限制电动机的起动电流，并增大起动转矩。

异步电动机的调速

从定子传入转子的电磁功率Pem可分成两部分：一部分为拖动负载的有效功率　　　　　　；另一部分是转差功率，与转差率成正比。

把异步电动机的调速方法分为三类：

1）转差功率消耗型

—

全部转差功率转换成热能消耗掉。效率最低。

2）转差功率回馈型

—☆

转差功率的一部分消耗掉，大部分则通过变流装置回馈电网，其效率比功率消耗型高。

3）转差功率不变型

—转差率保持不变，所以转差功率的消耗也基本不变，因此效率最高。

(1)转差功率消耗型异步电动机调速方法

(A)

改变定子电压调速

(B)转子电路串接电阻调速

(2)转差功率回馈型异步电动机调速方法——串级调速

1.串级调速的基本原理☆

2.串级调速的控制方式

(1)

次同步调速方式

(2)

超同步调速方式

3.串级调速的机械特性

(3)

转差功率不变型异步电动机调速方法

（A）变极调速——多速异步电动机☆

（B）变频调速

1）

基频以下调速

2）基频以上调速

异步电动机的制动

（1）异步电动机的能耗制动☆☆

（2）异步电动机的反接制动

（A）

转速反向的反接制动

（B）定子两相对调反接制动

☆两种反接制动电动机的转差率都大于1

能量：从电网吸收电能；从旋转系统获得动能（定子两相对调反接制动）或势能（转速反向反接制动）转化为电能。这些能量都消耗在转子回路中。

（3）异步电动机的回馈制动

☆两种回馈制动电动机的转差率都小于0

能量：从旋转系统获得势能转化为电能，并回馈给电网。

异步电动机运行状态小结

第四章

同步电机原理

同步电机的结构和运行方式

同步电机静止的转子和旋转的定子组成同步电机的转子有两种结构形式：凸极式、隐极式

同步电动机的磁动势

同步电动机的功率方程和功角特性

同步电动机的电磁转矩与矩角特性

同步电动机的稳定运行

隐极同步电动机:当电动机拖动负载运行在q

=

0°～90°的范围内，电动机能够稳定运行；当电动机拖动负载运行在q

=

90°～180°的范围内，电动机不能够稳定运行。

同步电动机的电压方程和相量图

直轴同步电抗

交轴同步电抗

同步电动机的功率因数及Ｖ形曲线

l

当改变同步电动机的励磁电流时，能够改变同步电动机的功率因数。☆

l

当改变励磁电流时，同步电动机功率因数变化的规律可以分为三种情况，即正常励磁状态、欠励状态（”）和过励状态(’)。☆

l

同步电动机拖动负载运行时，一般要过励，至少运行在正常励磁状态，不要让它运行在欠励状态。

l

在线的左边是欠励区，右边是过励区

l

当同步电动机带一定负载时，若减小励磁电流，电动势、电磁功率减小。当电磁功率减小到一定程度，θ超过90°，电动机就失去同步，如图8-16中虚线所示的不稳定区。从这个角度来看，同步电动机最好也不运行于欠励状态。☆

第十章

电力拖动系统电动机的选择

1如何根据电机的铭牌进行定子的接线：

如果电动机定子绕组有六根引出线，并已知其首、末端，分两种情况讨论：

1)

铭牌上标明“电压380/220V，接法Y/Δ”

2)

铭牌上标明“电压380V，接法Δ”,在起动过程中，可接成Y型，接在380V电源上，起动完毕，恢复Δ接法。☆

确定电动机额定功率考虑因素☆

1）电动机的发热及温升；

2）电动机的短时过载能力；

3）笼型异步电动机还应考虑起动能力。

连续工作制电动机额定功率的选择

1.恒定负载

计算出负载所需功率PL，选择一台额定功率PN

略大于PL的连续工作制电动机，不必进行发热校核。

对起动比较困难（静阻转矩大或带有较大的飞轮力矩），采用笼型异步电动机或同步电动机，应校验起动能力。

2.周期性变化负载

电动机的额定功率按下面几种等效法选择：等效电流法、等效转矩法、等效功率法

电动机类型的选择

原则：在满足生产机械对过载能力、起动能力、调速性能指标及运行状态等各方面要求的前提下，优先选用结构简单、运行可靠、维护方便、价格便宜的电动机。

1）对起动、制动及调速无特殊要求的一般生产机械，如机床、水泵、风机等，应选用笼型异步电动机。

2）对需要分级调速的生产机械，如某些机床、电梯等，可选用多速异步电动机。

3）对起动、制动比较频繁，要求起动、制动转矩大，但对调速性能要求不高，调速范围不宽的生产机械，可选用绕线转子异步电动机。

4）当生产机械的功率较大又不需要调速时，多采用同步电动机。

5）对要求调速范围宽、调速平滑、对拖动系统过渡过程有特殊要求的生产机械，可选用他励直流电动机

电动机额定转速的选择

（1）对连续运转的生产机械，可从设备初投资，占地面积和运行维护费用等方面考虑，确定几个不同的额定转速，进行比较，最后选定合适的传动比和电动机的额定转速。

（2）经常起动、制动和反转，但过渡过程时间对生产率影响不大的生产机械，主要根据过渡过程能量最小的条件来选择电动机的额定转速。☆

（3）经常起动，制动和反转，且过渡过程持续时间对生产率影响较大，则主要根据过渡过程时间最短的条件来选择电

动机的额定转速。

绪论

1．按电机供电电源的不同，可以分为直流电机和交流电机两大类。

2．把穿过某一截面S的磁力线根数被称为磁通量F。在均匀磁场中，把单位面积内的磁通量称为磁通密度B。

3．非导磁材料，比如：铜、橡胶和空气等，具有与真空相近的导磁率，因此在这些材料中，磁场强度H与磁通密度B的关系是线性的。在导磁材料中，磁场强度H与磁通密度B的关系不是线性的。☆

4．磁通与电压之间存在如下关系：

1）如果在闭合磁路中磁通随时间而变化，那么将在线圈中感应出电动势；☆

2）感应电动势的大小与磁通的变化率成正比。

5．电机作为一种机电能量转换装置能够将电能转换为机械能，也能将机械能转换为电能。由于机械系统和电气系统是两种不同的系统，其能量转换必须有一个中间媒介，这个任务就是由气隙构成的耦合磁场来完成的。☆

6铁心中的磁滞损耗和涡流损耗之和为铁心损耗。☆

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Te与生产机械的负载转矩TL的关系：

1）当Te

=

TL

时，dn/dt

=

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Te

＞TL

时，dn/dt

＞0，系统处于加速状态；

3）若Te＜TL

时，dn/dt

＜0，系统处于减速状态。

也就是一旦

dn/dt

≠

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：

☆4．拖动系统稳定运行的充分必要条件:

Te=TL且

电动机工作在电动状态飞轮矩的折算

☆

电机与拖动基础实验 第3篇

关键词：教学重点 电机与拖动 技工院校 应用

电机与拖动基础课程是机电一体化专业中的主要科目，在本专业中起到衔接性作用。本门课程内容对技工院校机电一体化学生将来就业也能起到关键性作用，为此，在技校生组织学习本课程时，多安排课时突现本课程的重要性，建议安排80～100课时。这在技工院校技校生三年学习中，课时比重相对是比较大的。但是，针对本门课程需要讲授的内容而言，80～100课时又显得很不足。为此，需要对本课程的重点进行筛理，选择重要知识传授给学生。

一、确定教学重点的依据

最近几年来以及将来很长时间内，机电一体化的学生就业方向主要是国有企业和非国有企业。机电一体化专业毕业的学生应聘国有企业，就业岗位大部分是一线操作或者维护岗位。这些岗位主要要求学生掌握典型设备、元器件等基础知识。由于非国有企业在公司规模、机械设备和公司技术水平等方面都和国有企业具有比较大的差距，在非国有企业就业的学生，往往有更宽的岗位锻炼机会，比如可以选择一线工人，也能选择技术性岗位。针对这种情况，笔者谈谈如何在技工院校内选择电机与拖动基础课程的教学重点。

二、电机与拖动基础课程授课重点的选择

1.掌握各种类型电动机设备的应用理论

对于技校生而言，掌握应用理论，提高个人的实践操作能力是最重要的。很少有技校生毕业后去进行专业科研工作，所以他们只要掌握专业所涉及的应用理论就行了，而不必花费太多时间向学生讲授纯理论型知识。电气设备是本课程中基础设备，理论性强，学生学习困难比较大。对于这些内容，有关这些设备是如何制造出来的，即涉及研发方面的知识可以少讲，甚至不讲。而重点选择的教学内容应该是这些电气设备的工作原理以及应用中参数选择方面的知识。

2.熟悉电动机工作原理与机械特征

选入本课程教学重点的内容，包括电动机如何启动、如何调整速度、如何选择负载方式等内容是本教材中的重中之重，其他应用都涉及这些方面的内容。为此，在讲授这门课程时，这方面的教学内容安排课时占的比例应该最大。也就是说，电动机工作原理与机械特征应该作为授课的重中之重，加以详细讲授。

3.重视实践环节

机电一体化专业是理工类学科，为此，本专业一般都安排实践环节。电机与拖动基础课程中的实践课程大部分还是理论性比较强。重视实践环节，学生在实践中学习理论知识，能够帮助学生更好地理解和掌握理论性知识，使学生能够对理论知识产生更直观的认识和理解。因此，电机与拖动基础课程教学中应该将实践环节列为课程教学重点。

4.鼓励学生参与课题实践

我国许多中小型企业由于底子薄，人才比较缺乏，特别是缺少企业改造升级所需的技术骨干性人才，为此，采用与高校合作是可行的途径。这是因为高校科研力量雄厚，校企合作成本比较低。而且电动机与拖动是企业生产中的重要生产设备，授课老师可以让一些即将毕业、进入顶岗实习的学生参与到课题研究中。这可使即将就业的学生真正实现从学生向技术人才蜕变发挥着重要的作用。以输送设施教学内容作为例子，在学习过程中，为了讲清理论，一般将输送设施运行中的能耗与损耗忽略掉，而在课题设计中，由于课题成果要直接应用于生产实践，课题设计要考虑生产实际环境，在课题设计中，学生关于设计以及设备生产运行等理论知识要形成一个全新的认识，理论知识要考虑实际运行。这是一个质的变化，可为学生将来就业奠定坚实的基础。

5.挖掘自主阅读部分重点内容

电机与拖动基础课程中许多章节内有自主阅读内容，这些内容属于非考核部分。但是，在这些自主阅读内容中，例如电力拖动系统中的电动机选择与驱动、控制微电机部分，在生产实践中直接影响生产线的运行效率以及整体的安全性。特别是电动机的选择更是影响生产线设计的关键性指标。所以，这一部分的内容也应该充分挖掘出来，纳入到本课程中的重点授课内容中。

三、小结

根据技工院校技校生的从业情况，进行有侧重地选择教学重点内容组织教学是非常必要的。总的来说，课堂教学的主要目的就是使学生获得应用性知识，如掌握各种类型电动机设备的应用理论，熟悉电动机工作原理与机械特征。同时，要重视实践环节以及让学生更多地参与到课题实践中，让学生积累经验，使他们将来能够更快速地融入工作中。

参考文献：

[1]许晓峰.电机及拖动[M].北京：高等教育出版社，2004.

电机与拖动基础实验 第4篇

1 教学方式的改革

传统教学方式基本上从始至终都是教师讲, 学生听, 师生间互动差, 老师板书要占用大量的时间。而学习主动性好的学生为了更好的消化当节课的内容, 也跟着做了大量的笔记, 一节课下来, 老师和学生都累死累活, 但教学效果比较差。例如从直流电动机的工作原理开始介绍, 一直讲到直流电动机电磁转矩Tem和电枢感应电动势Ea的计算公式, 中间介绍了直流电机的结构示意图, 并结合该示意图重点讲解Tem的产生和Ea的建立, 在黑板上不但画出了直流电机的结构示意图, 而且还做了比较多的板书, 大部分学生都做了笔记。但是课后调查的结果是学生只知直流电动机通直流电流后能旋转, 由于对Tem和Ea的概念相当模糊, 电动机为什么能旋转起来, 还是搞不清楚。

随着教学设施的改善, 为《电机与拖动基础》课程采用先进教学方法和教学手段准备了物质条件。首先, 根据教材与课程标准制作Power Point教学电子课件。但是, 由于电机工作原理、特性及基本分析方法等的理解确实困难, 仅仅Power Point电子课件和静态图片应该是远远不够, 为了更好的帮助学生的理解, 利用3DMAX做了大量的动态多媒体画面。如在分析三相异步电动机的等效电路时, 由于旋转电机的结构特点使学生无法理解, 根据三相异步电动机的分析方法、等效电路与变压器类似, 制作了定转子一相耦合电路动态示意图, 图中动态转子铁芯、转子电路围绕着静态定子铁芯、定子电路旋转, 能让学生直观理解异步电动机的分析方法, 并与单相变压器作比较, 经频率归算和绕组归算后, 最后得到了与单相变压器非常相似的T形等效电路, 使抽象的教学内容非常形象的展示在学生眼前。其次, 采用多媒体教学方式后, 教学内容更加充实丰富, 教学方式灵活多样, 可采用启发、讨论、案例教学、实物演示、项目化教学、讲练结合等多种教学方法。最后, 要注重学生的学习效果, 培养自学能力, 教和学是互动的两个方面。无论教学方法多么完善, 没有学生学习的积极性, 是达不到教学效果和教学目标的, 所以在课内不但要精心组织、精心讲授, 更重要的是引导学生建立系统的知识结构, 尊重学生的主体地位, 尽量多教给学生如何理解、分析、归纳、总结问题, 避免死记硬背、机械地理解问题, 引导学生学会举一反三, 掌握学习方法, 培养自学能力, 提高学生学习的积极性。

2 教学内容的建设

《电机与拖动基础》是一门理论性很强的专业基础课, 在理论教学过程中注重技术应用能力的培养, 强调电机基本原理、基本结构、基本特性、等效电路分析的同时, 重视电机实训环节、实践应用能力和电机新技术介绍。该课程教学计划改革后课时数从108学时减为56学时, 其中包括三分之一为实践课学时, 所以必须对教学内容根据学生需求进行有选择的取舍。电机是根据电磁感应原理工作的, 而电磁场理论抽象难懂, 也是高职学生学习这门课程枯燥无味的一个重要原因, 应该做适当处理。直流电机转子绕组的绕制和交流电动机定子绕组的绕制, 对于注重电机应用的专业类学生可以删减, 提倡学习积极性高的学生自学。变压器、交流电机空载运行和负载运行中, 数学分析和数学推导难度大、内容多, 而大部分学生的高等数学基础差, 特别微积分知识, 对于他们来说理解起来难度非常大, 可以做适当取舍, 重点给学生讲清楚结论及物理意义。另外, 部分教材仍然存在着只追求理论深度而忽视应用广度的问题, 对不断更新变化的电机拖动新技术反应不够及时, 内容陈旧, 与实际应用脱节, 针对上述情况, 在教学中, 对一些与专业学习联系不多且用处不大的理论问题作适当的精简、压缩、整合, 增加对应用性较强的知识点及工程中已经应用且较为成熟的新型高性能电机内容的讲解与介绍。

3 加强实践教学

《电机与拖动基础》实践教学内容包括实验教学、实训教学和带学生下企业实地参观实习。

在实验教学中, 减少验证性的实验内容, 增加综合性和设计性的实验内容。验证性实验就是把课堂带进实验室, 为了验证直流电机的机械特性, 先让学生熟悉教材的理论内容, 掌握直流电机的固有机械特性和人为机械特性的概念, 清楚各类人为机械特性和固有机械特性间的关系, 给出详细的实验指导书, 内容包括实验目的、预习要点、实验步骤、实验接线图、实验表格和注意事项等, 为了保证学生的动手能力, 可以先做一次演示实验, 再分组进行, 验证性实验可以培养学生理论联系实际能力。设计性的实验突出了学生的主体地位, 打破被动格局, 提高了学生做实验的主动性和积极性, 提供了师生共同讨论和交流的和谐学习平台;设计性实验教学对实验教师提出了更高的要求, 老师应该对实验项目“定题不定法”, 以学生自拟方案进行实验教学活动, 准备工作是极为重要的, 教师必须查阅文献资料, 不断充实自己, 必须根据学生实际情况, 实验室现有条件而认真选题, 必须在实验室对可能被学生选中的方案进行试验, 做到心中有数以便进行指导。

在自动化技术专业和电机电器技术专业中实训教学要求学生做好两个内容, 一是根据教师给的技术指标绕制一只小功率三相异步电动机, 为了学生及实训设备安全, 该三相异步电动机额定电压为38V, 绕制好以后, 要求测试这只学生自制三相异步电动机的技术要求, 是否符合要求;二是根据教师给的技术指标绕制一只小功率单相电源变压器。

4 教材的建设

教材是教师从事教学所用的材料, 是学生学习此课程最重要的参考书, 《电机与拖动基础》以前一直选用机械工业出版社出版徐虎主编的《电机与拖动基础》作为课用教材, 从使用的情况来看, 该教材中专特色鲜明, 突出理论数学分析, 而不重视电机拖动部分的应用, 是典型传统教学所需的教材, 不适合现在高职学生要求重实践和应用, 强调工学结合方式的教学要求, 考虑到高职教育的改革趋势和电机新技术、新工艺的发展, 现选用苏绍兴主编的《电机应用技术》, 该教材由机械工业出版社出版, 是浙江省重点教材, 该教材突出电机技术的应用, 满足专业人才培养方案的要求。S

摘要：《电机与拖动基础》是自动化专业的一门重要专业课, 它主要是研究电机、电力拖动系统的基本原理和应用。随着高职院校教学改革的不断深化, 为了适应应用性技术人材的培养, 该课程从教学方式、教学内容、实践教学等方面进行了全面改革, 并取得了相当好的教学效果。

关键词：电机与拖动,教学改革,实践教学

参考文献

[1]许晓峰, 衣丽葵.“电机与拖动”课程改革与教材建设的研究[J].中国电力教育, 2009 (5) :112-113.

[2]厉虹, 张巧杰.以创新能力培养为目标的“电机与拖动”教学改革研究[J].中国电力教育, 2010 (4) :57-59.

[3]张庆贺, 王斌.关于电机实验若干问题的改进[J].科技资讯, 2008 (15) :98-99.

电机及拖动基础教案 第5篇

绪论

学次1：介绍本门课程的学习的目的、方法、和要求。以及分析一些基本的电机拖动的基础知识和相关理论 本章总学时：2

第一章 直流电机原理

摘要：本章分析直流电动机的工作原理、结构、电路、磁路及换向等问题，为电力拖动自动控制系统提供元件的基本知识。

学次2：1.1直流电机的基本工作原理；1.2直流电机的主要结构及用途； 教学主要内容：

介绍直流发电机的工作原理和直流电动机的工作原理；

介绍直流电机的主要结构；直流电机的铭牌数据；直流电机的用途和分类

学时：2 学次3：1.3直流电机的电枢绕组；1.4直流电机的磁场； 教学主要内容：

介绍单叠绕组；单波绕组介绍； 介绍直流电机的空载磁场；直流电机负载时候的磁场和电枢反应；直流电机的励磁方式；

学时：2 学次4：1.5直流电机换向。

介绍直流电机的换向问题和换向极绕组；

学时：2 本章总学时：6

第二章 直流电机的运行和拖动

摘要：本章主要介绍了直流电机的三个基本公式和电力拖动系统的转动方程式，介绍了几种典型的负载机械特性和他励直流电动机的机械特性。在此基础上，分析了他励直流电动机的各种运行状态及其起动、制动、调速的方法和特性。学次5：2.1直流电机的运行原理和特性。教学主要内容：

介绍电枢电动势和电磁转矩；直流电机稳态运行时的电压平衡方程式；直流电机的运行特性；电力拖动系统的转动方程式；负载机械特性。

学时：2 学次6：2.2他励直流电机的机械特性；2.3他励直流电机的起动。

介绍机械特性的一般表达式；固有机械特性；机械特性的绘制；电力拖动系统稳定运行条件。

介绍降电压起动；电枢回路串电阻起动。

学时：2 学次7：2.4他励直流电机的调速。教学主要内容：

介绍调速的性能指标；电枢回路串电阻调速；降低电源电压调速；弱磁调速。

学时：2 学次8：2.5他励直流电机的电动与制动运行。教学主要内容：

介绍电动运行与制动运行；能耗制动运行；反接制动运行；回馈制动运行。

学时：2

本章总学时：8

第三章 变压器

摘要：本章分析了变压器基本工作原理和基本结构；分析单相变压器的运行情况，讨论副边电压的大小、相位随负载变动的情况，分析变压器中能量传递的规律及变压器的耗损和效率等；介绍三相变压器的联结组，研究变压器原、副边相位移的情况。最后对自耦变压器做简要介绍。

学次9：3.1变压器的基本工作原理和结构；3.2单相变压器的空载运行。教学主要内容：

介绍变压器的基本工作原理；变压器的结构；变压器的铭牌数据。介绍空载运行的电磁关系；空载运行时的电动势平衡方程式和电压比；空载运行时的等值电路和相量图。

学时：2 学次10：3.3单相变压器的负载运行；3.4变压器参数的确定；3.5变压器的运行特性；

教学主要内容：

介绍负载运行时的电磁关系；负载运行时的基本方程式；负载运行时的等值电路；负载运行时的相量图；介绍变压器的空载实验；变压器的短路试验； 介绍变压器的外特性和电压变化率；变压器的效率特性。

学时：2 学次11：3.6三相变压器； 3.7自耦变压器。教学主要内容：

介绍单相变压器绕组的标志方式；三相变压器绕组的连接法；三相变压器绕组的连接组。

介绍自耦变压器电压、电流关系；容量关系；主要优缺点。

学时：2 本章总学时：6

第四章 三相异步电动机原理

摘要：本章以旋转磁场的建立为前提，讨论了异步电动机的主要电路（定子绕组）、定子绕组的磁通势以及定子磁场；分析了异步电动机运行时的电磁关系，导出其等值电路和相应的相量图。最后分析异步电动机的功率和转矩，并介绍其工作特性的测取方法，为交流拖动系统的分析奠定基础。

学次12：4.1异步电动机的基本工作原理；4.2异步电动机的结构及用途。教学主要内容： 旋转磁场概述；介绍基本工作原理

介绍异步电动机的结构；异步电动机的铭牌数据；用途和分类。

学时：2 学次13：4.3异步电动机的定子绕组。教学主要内容：

介绍交流绕组的基本知识；三相单层绕组；三相双层绕组。

学时：2 学次14：4.4三相异步电动机的电磁关系。教学主要内容：

介绍三相电枢绕组产生的磁通势；空载运行时的电磁关系；负载运行时的电磁关系。

学时：2 学次15：4.5三相异步电动机的功率与转矩；4.6三相异步电动机的工作特性。4.7三相异步电动机参数的测定。教学主要内容：

介绍功率关系；转矩关系。介绍工作特性分析；测试方法。介绍空载试验；短路实验。

学时：2 本章总学时：8

第五章 三相异步电动机的运行与拖动

摘要：本章介绍了三相异步电动机的机械特性的三个表达式、固有机械特性和人为机械特性，阐述了三相异步电动机的起动、调速和制动的各种方法、特点和应用。

学次16：5.1三相异步电动机的运行特性。教学主要内容：

介绍机械特性的物理表达式；机械特性的参数表达式；机械特性的实用表达式；机械特性的固有特性和人为特性；稳定运行问题。

学时：2 学次17：5.2三相异步电动机的起动。教学主要内容：

介绍三相异步电动机直接起动的问题；三相鼠笼式异步电动机的降压起动；三相绕线式异步电动机的起动。

学时：2 学次18：5.3三相异步电动机的制动。教学主要内容：

介绍能耗制动；反接制动；回馈制动。

学时：4 学次19：5.4三相异步电动机的调速。教学主要内容：

介绍三相异步电动机的降定子电压调速；绕线式异步电动机转子回路串电阻调速；电磁转差离合器调速；绕线式异步电动机的串级调速；变极调速；变频调速。

学时：4

本章总学时：12

第六章 控制电机

摘要：本章主要介绍伺服电动机、步进电动机、测速发电机、自整角机、旋转变压器、感应同步器等控制电机的工作原理，运行特性、结构和应用。学次20：6.1单相异步电动机 6.2伺服电动机； 教学主要内容：

介绍直流伺服电动机；交流伺服电动机；

学时：4 学次21：6.2步进电动机； 教学主要内容：

介绍步进电动机的工作原理；运行特性；步进电动机的应用。

学时：4 学次22：6.3测速发电机；6.4自整角机；6.5旋转变压器。教学主要内容：

介绍直流测速发电机；交流测速发电机。

介绍控制式自整角机；力矩式自整角机；自整角机的应用。介绍正余弦旋转变压器；线性旋转变压器；旋转变压器的应用。

学时：4 本章总学时：12

第七章 电动机的选择

摘要：本章介绍了电动机的发热和冷却，电动机的绝缘材料和允许温升，电动机的工作方式，电动机的负载功率计算和电动机的容量选择。

学次23：7.1电动机的发热与冷却；7.2电动机的绝缘材料与允许温升；7.3电动机的工作方式。教学主要内容：

介绍电机中热量的传导；电机的发热过程；电动机的冷却过程；电动机的通风冷却方式；

介绍绝缘材料的等级；电动机各部分的允许温升。

介绍连续（长期）工作制；短时工作制；重复短时工作制。

学时：2 学次24：8.4电动机的负载功率计算；8.5电动机的容量选择 教学主要内容：

介绍常值负载功率的计算；变化负载功率的计算。介绍电动机容量的选择步骤；常值负载下电动机容量的选择；变值负载下电动机容量的选择。

学时：2 本章总学时：4

实验一：直流并励电动机工作特性测定 3学时

实验二：他励直流电动机的各种状态下机械特性测定 4学时

实验三：单相变压器实验 2学时

实验四：三相变压器实验 2学时

电机与拖动基础实验 第6篇

《电机及拖动基础》既有基础性, 又有专业性, 不仅有理论的分析推导, 磁场的抽象叙述, 还要用物理、电工基础等基本理论分析研究比较复杂的往往带有机、电、磁综合性的工程实际问题。这是课程学习的特点, 也是难点。高职学生的理论基础比较薄弱, 如何根据高职学生的认知特点、后续课程的衔接及行业需求, 上好这门理论性、综合性及实践性较强的课程, 多年来, 笔者对此进行了探索与实践。

编写符合高职特色的优质教材

教书需要一本优质教材, 高职教育的优质教材不能是本科的理论压缩版, 也不能是中职的技能提高版, 必须符合高职高专人才培养的要求, 理论知识必需、够用, 增强实用性, 形成一定的课程体系。

首先, 在编写《电机及拖动基础》教材时, 应根据当今电力电子技术和计算机技术的发展, 结合工业上直流电机应用已远远少于三相异步电动机应用的行业现状, 考虑高职毕业生主要在生产一线从事技术应用工作的实际。所以, 教材的框架应以三相异步电动机的原理与应用为主线, 强化三相异步电动机新型号、新结构的介绍, 突出三相异步电动机的拖动和应用, 增加与强化三相异步电动机的软起动、斩波调速、变频调速等新技术内容。而对直流电机绕组、磁场、换向的内容则可删繁就简, 删减直流发电机特性的内容, 精选直流电动机拖动的内容。

其次, 在《电机及拖动基础》教材理论内容的描述、分析和应用上, 要充分考虑高职学生的认知特点, 对高深的理论内容 (如交流电机的磁通势等) , 可利用图解分析, 删除繁琐的数学推导;对变压器的等效电路可先出图, 再叙述, 避开繁杂的参数推导过程;对大量的公式, 可采用推导从简、注重分析物理意义和应用的方法 (如直流电动的电动势、电磁转矩公式) ;对三相异步电动机制动的复杂计算, 可进行符合现场使用的简化;对同步电动机中用功率因素调节解析V型曲线的成因, 可不采取难以理解的公式和相量图推导;对伺服电动机特性描述、原理分析, 可以应用为主线, 简明扼要地介绍。这样全书虽然降低了理论难度, 但仍可保持教材内容的相对连贯性和稳定性, 力求深入浅出, 通俗易懂, 便于高职的教与学。同时, 教材各章都应有结合实际、注重应用的例题, 便于学生复习提高, 培养学生的技术应用能力。

按照上述原则精心编写的《电机及拖动基础》教材自出版以来, 受到同行的欢迎和认可, 成为教育部高职高专规划教材以及高等教育“十五”、“十一五”国家级规划教材。

精心制作效果优良的多媒体课件

有了优质教材, 还需精心制作效果优良的多媒体课件, 这是一个教学的精心准备过程, 是对教材内容的重新组织和升华。教师应该把课堂上要讲授的内容科学地组织起来, 并把这些内容应用到对技术问题的讲解和分析上, 以利于学生对问题的理解, 对知识的掌握。

首先, 应该继承传统板书的优点。 (1) 标题、概念、要点、公式、结论等应逐一出现, 尤其是演算公式时要配合讲解, 有一定的停留时间, 使学生的思维跟上教师的讲解, 也便于学生记笔记。在小结时, 要引导学生思考, 教师在画龙点睛的同时出现小结内容, 十分自然。当然, 在PPT的制作过程中要避免过多的飞入内容, 否则会使学生目不暇接。 (2) 在一节课中要用到的概念、公式、图形在相应的PPT中应重复出现, 这样可保持传统板书的优势, 使教师讲解有据可依, 又可即兴发挥。

其次, 要发挥多媒体技术将文、图、声、像等各种教学信息有机地组合在一起的直观、形象、生动的优势, 使高职学生对课程的学习体验到立体感和直观性, 便于理论联系实际。 (1) 可使原本比较枯燥的课堂教学变得较为轻松、生动, 如三相交流电机的磁场是看不到、摸不着的枯燥内容, 用图解法说明磁场的性质、转速、转向等内容, 动画效果很好, 形象、生动。 (2) 可将许多难以用语言表述的内容通过多层面的展现表达得更清楚, 如各种电机的结构, 从外观到内部的各种零部件一目了然, 直观、形象。 (3) 可以连贯地展示工作过程, 将一个完整的内容呈现在学生的眼前, 如完整演示步进电动机的步进原理, 在切换电源时磁力线扭斜, 形成磁阻转矩, 驱动转子转过一个步距角, 一个通电循环转过一个转子齿距。 (4) 可以动静结合, 色彩鲜明地表现出内容和过程的先后顺序, 立体地展现彼此之间的关系, 如直流电动机先由载流导体在磁场中获得电磁转矩而旋转, 再由旋转导体感应反电动势, 电压需大于反电动势才能继续旋转。 (5) 可以方便地补充和更新教学内容, 如可及时地将我国风电、核电、超高压传输电等新成果充实到教学中。

有效组织多样化的教学改革

对一门难度较大的课程, 有了好的教材和多媒体课件, 是课程教学的重要基础, 但更需要教师有效地组织多样化的教学改革, 以调动学生的学习积极性, 克服学生对《电机及拖动基础》课程学习的畏难情绪、对实验操作后完成实验报告的厌烦情绪、对课程考试的焦虑情绪, 变难学为乐学, 提高课程教学质量。

组建兴趣小组在课程教学伊始, 教师布置任务, 让学生通过自由组合, 成立若干兴趣小组, 分别针对直流电机、变压器、三相异步电动机、控制电机等设备的国内外发展史, 针对水电、风电、核电、光伏电、潮汐电等技术的最新发展和应用动向, 进行企业调研, 查找资料, 制成PPT, 然后每组10分钟, 上台进行宣讲, 教师点评。学生对此兴趣很高, 是一种效果很好的入门教育方式, 可激发学生的学习兴趣和积极性。

理实一体如直流电动机的起动、调速、反转等内容可在实验室进行, 90分钟、2课时的时间安排为:教师用15分钟以PPT形式从理论角度介绍直流电动机全压起动的特点, 降压起动的方法及调速、反转的方法, 教师和实验指导教师用15分钟将学生分为两组, 进行接线 (含仪表量程选择、电枢回路电阻置最大、励磁回路电阻置最小) 示范, 在起动瞬时让学生注意观察电流表显示的起动电流较大, 转速上来后电流迅速回落等现象, 接着演示电枢串电阻、降压、弱磁调速方法, 让学生观察转速变化、反转的两种方法。之后学生分小组进行实验, 50分钟后, 完成实验各项内容和报告 (学生课前已写好预习报告) 。最后10分钟, 教师讲评, 对实验中出现的接线、操作的问题进行原因分析。这种理实一体的教学安排紧凑, 从理论到实践再到理论, 学生能很快掌握知识。

学练做一体如对三相异步电动机的定子绕组绕制、电源变压器制作等内容, 可安排在课程结束后的电机实训周, 穿插在课程教学中进行, 这样可以减少理论重复内容, 把在教室里画绕组图变成在实训室学练做一体。学生通过设计、计算和分析, 确定要绕线的匝数及绕组的实际嵌线形式, 在教师的指导下进行绕线 (圈) 、嵌线、接线及绝缘处理等, 最后在定子绕组中通入三相电, 当定子内腔中放入的指南针旋转 (说明有旋转磁场产生) 时, 学生会体验到成功的喜悦。

学生在课堂讨论课中唱主角在每一单元结束时, 可由相应的兴趣小组的学生根据单元学习内容、教材中的思考题和习题, 参考其他的书籍和课程网站, 在任课教师的指导下, 先期制作一份包含各种题型的单元复习内容, 在讨论课中, 让兴趣小组的学生唱主角, 全体学生互动提高, 教师适时进行点评。此举学生参与的热情极高, 求知欲望也很强烈。

改革考核方法要改变以往理论考试“一锤定音”的方法, 注重学生的动手能力、团体合作能力、创新意识的培养。实验实训成绩、兴趣小组的成绩、课堂互动成绩等都可以一定的比例计入课程总评成绩, 以此调动学生全程参与课程教学的积极性。

几年下来, 通过教师的努力, 课程教学质量并没有随着生源素质的变化而下降, 学生非常愿意与教师一起进行教学改革, 课程学习的合格率、优秀率不断提高。

摘要：以《电机及拖动基础》课程为例, 本文阐述了编写或采用优质高职教材、制作优良多媒体课件、有效组织适合高职学生的多样化教学改革以及提升高职课程教学质量的探索与实践。

关键词：高职,电机及拖动基础,课程,教学质量

参考文献

[1]胡幸鸣.电机及拖动基础 (第2版) [M].北京:机械工业出版社, 2008.

[2]张楚富.我的教学观[J].中国大学教学, 2008 (7) :8-9.

[3]张丽, 王振.“电机与拖动”课程的启发式教学[J].中国电力教育, 2010 (1) .

[4]郭丙君, 蔡益军.电力拖动基础课程教改探讨[J].化工高等教育, 2006 (1) .

电机与拖动基础实验 第7篇

直流电机拖动的起动、调速、正反转控制及机械特性是一套完整的知识理论结构。将分散的知识结构进行系统整合, 并对所有实验步骤进行综合分析及有机安排, 并通过一个电路来实现, 一次性完成直流他励电机拖动性能的实验。

1 电路结构

设备与器材:XK-DT2型电机拖动实训台1台, 110SZ52AA1型直流他励电机1台, 0~2A直流电流表3只, 0~500V直流电压表3只, 0~1800Ω磁盘式划线变阻器3只, 转速表、转矩表各1只, 直流可调电源2套, ZFT110/01型直流测功机1台, 手枪式导线若干。

设计直流他励电机拖动电路如图1所示。

2 前期准备工作

(1) 如图1所示连接电路, 并将三联开关K1、K2合向S1。

(2) 将Rpf和Raf调至0。

(3) 将直流可调电源U1调至220V, 使励磁电流If为150m A。

3 直流电机的起动

3.1 降压起动

(1) 逐渐调高直流可调电源U2至电机开始转动, 记录此时电机的起动电压Ust、电机起动电流Ist、电机转数Nst、电磁转矩Tst。

(2) 逐渐缓慢调高U2至额定电压220V, 使电机正常运转, 在此过程中测量若干组相关数据如表1所示, 相关数据的关系如图2所示。

由图2可知:随着电枢电压U2由0升至UN, 电机转速由0升至额定电压下的1620r/min, 电机完成起动过程。此过程中Ia、n都在随着U2的增大而增大。随着转速n的上升, 反电势E=Ceφn增大, 但电枢电流Ia的变化并不大。若不考虑负载TL的因素, 此数据也可定性作为调压调速数据使用。

3.2 全压起动

将三联开关K2合向S, 使电机自然停转, 之后将开关合向S1, 电机全压起动, 记录若干组Ist如表2所示。

两种状态下电枢电流比较如图3所示。由图3可见, 全压启动瞬间电枢电流过大, 远远超出正常运转状态。本设计所采用电机为0.25k W小功率电机, 其全压起动电流可达到正常运转电流的3倍, 若换成生产中的大功率电机, 则此倍数会更大, 电流值甚至达到几百安培, 可能会影响其他用户用电, 或者造成拖动设备损坏等一系列危害。

3.3 电枢回路串起动电阻起动

将Rpa由0逐渐调至1800Ω, 记录此过程中5组数据, 并将数据反向排列, 得出转速n关于Rpa的正向数据, 见表3。

起动电阻值与电机转速的关系如图4所示。由图4可见, 随着起动电阻的减小, 电机转速逐渐上升, 当电阻值为0时, 电机完成起动过程。此时, 额定电压完全加在电枢两端, 电机处于正常运转状态。但实际生产中, 电机串电阻起动过程要比这快得多, 所以要选择一个合适的起动电阻, 使起动时有一个较大的起动转矩, 当电机上升到一定转速时迅速切除起动电阻, 实现既安全又迅速的起动效果。

4 正反转控制

将K1合向S2, 将K2合向S2, 同时搬动K1、K2至S1, 分别观察电机转向, 记录于表4。

由表4可见, 电枢电流或者励磁电流二者任一方向的改变都将使电机转向, 但二者同时改变并不影响电机转向。

5 反接制动

(1) 将电阻Rap调至最大, 之后将K2合向S2, 改变电枢回路电流方向, 电机进入制动状态, 并在停止后反转。

(2) 逐渐调小Rap直至找到最佳制动时间, 并在停转后迅速将K2合向S, 切断电枢电源。

此制动方式制动力较大, 制动效果较好, 但要控制好制动电流, 使其在设备承受范围内, 并在制动完成后迅速切断电源, 防止电机反转。

6 调速

(1) 弱磁调速。增大Rpf, 减小If, 并保持输出端负载功率 (UGIG) 不变, 取5组数据记录于表5。

电机转速及电枢电流随励磁电流的变化趋势如图5所示。弱磁调速过程中, 由于励磁电流减小, 电机转速上升。由此可推断当励磁为零时, 转速无限大, 导致“飞车”。并且在此过程中由于励磁减小, 反电势跟随减小, 造成电枢电流增大。

(2) 恒转矩负载下的调压调速、串电阻调速可采用表1和表3中的数据。

7 机械特性

逐渐调小Rp G, 同时记录n、T, 断开K3, 记录其空载转速n, n-T关系如表6所示。直流他励电机机械特性曲线如图6所示。

8 结语

在一个电路中, 实现了电机拖动部分的降压起动、全压起动、电枢回路串起动电阻起动、正反转控制、反接制动、弱磁调速、机械特性等实验。

摘要：直流电机拖动性能包括电机的起动、制动、正反转、调速和机械特性[1], 以往实验需要每个部分单独连接一个电路图。基于其知识结构间的内在联系, 通过整体上的步骤安排, 在同一个电路中实现直流他励电机拖动性能的实验。

关键词：直流电机,他励,同一电路,电机拖

参考文献