電機及拖動課程綜述報告

《電機及拖動基礎(chǔ)》

綜述報告

專業(yè)及班級09級自動化（）班姓名學(xué)號授課老師_孫強完成時間_201*年5月25日

課程綜述評分表

一二三四五1得分

六合計23注：課程綜述評分標(biāo)準(zhǔn)可參見《學(xué)生課程綜述應(yīng)包含的內(nèi)容及評分標(biāo)準(zhǔn)》一、課程簡介

1、課程的培養(yǎng)目標(biāo)及教學(xué)概要

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(chǔ)課。

本課程的任務(wù)就是使學(xué)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(gòu)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。

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(xué)實驗與生產(chǎn)實際的內(nèi)容，具有原“電機學(xué)”及“電力拖動基礎(chǔ)”的基本內(nèi)容。在學(xué)完本課程后，應(yīng)達(dá)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(gòu)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(rèn)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(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。9)掌握選擇電機的原理與方法。

2、學(xué)習(xí)時間分布

本課程的學(xué)習(xí)時間從大三第二學(xué)期第1周到第11周，每周6個學(xué)時，共64個學(xué)時，學(xué)習(xí)課本理論知識；第11周到第15周進(jìn)行實驗課學(xué)習(xí)，每周4個學(xué)時，共20個學(xué)時一共84個學(xué)時。

二、課程主要內(nèi)容

這門課程主要介紹了各種不同類型的電機的基本原理及其構(gòu)造、介紹了變壓器的一些基本的原理及其構(gòu)造同時也介紹了紹了電機的拖動技術(shù)。第一章磁路

介紹了磁路的基本知識和基本定律，也介紹了鐵磁物質(zhì)的分類及其磁化特性。

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(chǔ)上的，分析了直流電機的工作原理、結(jié)構(gòu)及其磁場；介紹了其運行原理，感應(yīng)電動勢及電磁轉(zhuǎn)矩的計算。第三章變壓器

變壓器是傳遞電能或傳輸信號一種器件。敘述了變壓器的工作原理及主要結(jié)

構(gòu)，并重點介紹了變壓器的參數(shù)測定。同時本章的最后也介紹了自耦變壓器和互感器的一些原理。

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(yīng)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(yīng)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

首先分析了異步電機負(fù)載運行時的電磁過程，然后將其與相關(guān)公式相結(jié)合，推導(dǎo)出等效電路及向量圖，據(jù)此詳細(xì)介紹了異步電機的工作特性及其參數(shù)測定，最后介紹了單向異步電機的基本原理。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.本章主要介紹同步電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)以及其運行特性。第七章控制電機

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

第八章電力拖動系統(tǒng)動力學(xué)基礎(chǔ)

主要介紹了電力拖動的機械特性和過渡過程有關(guān)的理論知識，第九章直流電動機的電力拖動

本章主要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(rèn)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；晶閘管-直流電機系統(tǒng)的機械特性和調(diào)速性能；他勵直流電機的能量損耗及其減小方法。

第十章三相異步電動機的機械特性及各種運行狀態(tài)

本章介紹了三相異步電機機械特性的三種表達(dá)形式的建立及其應(yīng)用范圍，固有機械特性與人為機械特性的分析和繪制；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。第十一章三相異步電動機的起動及起動設(shè)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(shè)備的計算方法。

第十二章三相異步電動機的調(diào)速

本章介紹了籠型異步電機改變極對數(shù)的調(diào)速方法；變頻調(diào)速的基本原理及特性（主要用于籠型異步電機）；幾種調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差能耗的的調(diào)速方法。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：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。

三、學(xué)習(xí)總結(jié)

以前對電機的認(rèn)識知識停留在對它的使用上，只知道我們給它通電它就會旋轉(zhuǎn)，至于通的是交流電還是直流電完全不知道。對電機的分類一點也不清楚。通過這一個學(xué)期的學(xué)習(xí)我對電機有了一個全面的了解，知道了電機的原理和電機是怎么工作的，電機有哪些不同的種類等一切關(guān)于電機的知識。個人覺得這門課是一門比較難學(xué)的課程首先這門課的理論性是相當(dāng)?shù)膹姡�可以說在學(xué)習(xí)的過程中是相當(dāng)?shù)目菰锖蜔o味的，都是一些理論知識都是固定的死知識，學(xué)起來是相當(dāng)?shù)臒o趣。但我感覺作為自動化的學(xué)生不學(xué)電機就不是一個全面的自動化學(xué)生，學(xué)自動化就是我們要去控制機器，讓它們按照我們的意愿去做事，而我們控制的絕大部分電器就是電機，所以說電機在我們將來的工作中扮演著非常重要的作用。一般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(dāng)“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(shè)備；信號電機則在控制系統(tǒng)中擔(dān)任“通訊員”的角色，本質(zhì)上就是“電機傳感器”。當(dāng)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(lǐng)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(lǐng)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，所以電機的學(xué)習(xí)在自動化中是比較重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)好電機是非常有必要的。在現(xiàn)代生活中我們是離不開電機的，在工業(yè)生產(chǎn)中那是更離不開電機，一個好的產(chǎn)品不僅取決于它的設(shè)計也還取決于它的加工工藝。數(shù)控機床能加工出很精密的產(chǎn)品，就在于數(shù)控機床可以很好的被控制。數(shù)控機床進(jìn)給伺服系統(tǒng)能接受來自數(shù)控裝置的指令信號，驅(qū)動機床移動部件跟隨指令脈沖運動，并保證動作的快速和準(zhǔn)確，這就要求是高質(zhì)量的速度和位置伺服。數(shù)控機床中用的伺服電機大部分是步進(jìn)電機。

步進(jìn)電機是一種將電子數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械運動的電磁增量運動器件。典型的電機繞組固定在定子上，而轉(zhuǎn)子則由硬磁或軟磁材料組成。當(dāng)控制系統(tǒng)將一個電脈沖信號經(jīng)功率裝置加到定子繞組中，電機便會沿一定的方向旋轉(zhuǎn)一步。脈沖的頻率決定電機的轉(zhuǎn)速。電機轉(zhuǎn)動的角度與所輸入的電脈沖個數(shù)成正比；因此，只要簡單地改變輸入脈沖的數(shù)目，就能控制步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)子運行角度，從而達(dá)到位置控制的目的。主要性能指標(biāo)

相數(shù)：產(chǎn)生不同對極N、S磁場的激磁線圈對數(shù)。常用m表示。

拍數(shù)：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機為例，有四相四拍運行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。

步距角：對應(yīng)一個脈沖信號，電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用θ表示。θ=360度/（轉(zhuǎn)子齒數(shù)J*運行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機為例。四拍運行時步距角為θ=360度/（50*4）=1.8度（俗稱整步），八拍運行時步距角為θ=360度/（50*8）=0.9度（俗稱半步）。通過上面的分析可以知道我們用單片機或PLC就可以很好的控制步進(jìn)電機的進(jìn)給腳步，可以讓其做出很精密的動作。

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《電機及拖動基礎(chǔ)》

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專業(yè)及班級姓名__________________________學(xué)號__________________授課老師_________________________完成時間_____________________

課程綜述得分表

一二三四五1得分

六23合計注：課程綜述評分標(biāo)準(zhǔn)可參見《學(xué)生課程綜述應(yīng)包含的內(nèi)容及評分標(biāo)準(zhǔn)》

摘要：

《電機及拖動基礎(chǔ)》是普通高校自動化專業(yè)的一門重要的主干專業(yè)課程。本課程是工業(yè)自動化專業(yè)的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。具有十分重要的地位。通過學(xué)習(xí)，掌握常用交、直流電機、變壓器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，電力拖動系統(tǒng)的基本理論，計算方法；同時要求掌握基本的實驗方法和操作技能以及常用電氣儀表（器）的使用。后續(xù)課程交一直流調(diào)速系統(tǒng)打下一個良好的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：電機及拖動基礎(chǔ)直流電機電力拖動

一、課程簡介

1.1課程專業(yè)地位

電能是現(xiàn)代大量應(yīng)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。

《電機及拖動基礎(chǔ)》是一門實踐性和綜合性很強的課程，是在學(xué)生學(xué)習(xí)完《電力電子技術(shù)》、《自動控制原理》等課程的基礎(chǔ)上開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，也是培養(yǎng)合格自動化專業(yè)人才的關(guān)鍵課程之一。本課程的重點內(nèi)容分為二大部分。第一部分介紹電機部分，以電動機為切入點，介紹磁路，直流電機，變壓器，異步電機，同步電機，控制電機。第二部分為電力拖動部分，內(nèi)容包括電力拖動系統(tǒng)動力學(xué)基礎(chǔ)，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，重點介紹電力拖動系統(tǒng)的運行性能與分析計算。實踐教學(xué)是本課程重要環(huán)節(jié)，是將知識轉(zhuǎn)化為能力的重要步驟。學(xué)校從實驗教學(xué)入手，開設(shè)了《電機及拖動基礎(chǔ)》實驗課，為學(xué)生的實踐性教學(xué)創(chuàng)造了良好條件�；�于本課程實踐教學(xué)的設(shè)計理念，將實踐教學(xué)內(nèi)容分為驗證型實驗、綜合型實驗、開放型實驗，通過實驗，提高了我們學(xué)生的基礎(chǔ)能力和自主創(chuàng)新能力。

1.2學(xué)習(xí)的時間

學(xué)習(xí)時間長11周，每周6個課時，共計64個課時；課程實驗課5周，每周4個課時，總共20課時。

1.3課程的培養(yǎng)目標(biāo)及其綱要

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(xué)習(xí)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(gòu)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(xué)期對本門課程的學(xué)習(xí)，為今后走上工作崗位，從事自動控制工作打下堅實的基礎(chǔ)。

二、課程內(nèi)容

“電機及拖動基礎(chǔ)”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(gòu)、變壓器的工作原理及結(jié)構(gòu)、異步電機的工作原理及結(jié)構(gòu)、同步電機、控制電機、電力拖動系統(tǒng)基礎(chǔ)、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，具體內(nèi)容如下：

第一章介紹了磁路的基本知識和基本定律，并對無分支磁路和有分支磁路的計算方法作簡要說明。另外，還介紹了鐵磁物質(zhì)的分類及其磁化特性。了解常用鐵磁材料的特性，掌握磁路基本定律及計算方法。

第二章以直流電動機為討論的主要內(nèi)容，分析直流電機的工作原理、結(jié)構(gòu)、電路、磁路、運行原理及換向等問題，為電力拖動系統(tǒng)提供原件的性能知識。

第三章以普通雙繞組電力變壓器為主要研究對象，在闡明變壓器的工作原理之后，介紹變壓器的分類及主要結(jié)構(gòu)，并著重敘述單相變壓器的基本原理及運行特性。對于三相變壓器，僅就其特點加以探討。最后概略的介紹自耦變壓器、電壓互感器和電流互感器的工作原理及結(jié)構(gòu)特點。

第四章是先闡明三相異步電動機的工作原理及基本結(jié)構(gòu)，從中引出旋轉(zhuǎn)磁場建

立的問題；以旋轉(zhuǎn)磁場的建立為前提，討論異步電動機的主要電路、磁動勢、磁場及電動勢等問題。

第五章是在了解異步電動機的概貌，闡明了磁動勢和磁場以及電動勢等這些參與電磁過程的基本物理量以后，本章首先分析異步電動機負(fù)載運行時的電磁過程，然后將電磁過程使用基本方程式加以綜合。和變壓器一樣，可以從這些方程式導(dǎo)出等效電路與相應(yīng)的相量圖，并用等效電路與相應(yīng)的相量圖去分析功率與轉(zhuǎn)矩，從而得出異步電動機的工作特性，并說明工作特性側(cè)取的方法，為交流拖動系統(tǒng)的分析奠定基礎(chǔ)，最后闡述了單相異步電動機的基本原理。

第六章主要介紹另一大類交流電機，即同步電機的工作原理、運行特性等問題。此外，簡介幾種從機理上考慮可歸屬于同步電機范疇的電機：自控式同步電機、磁阻式同步電機、永磁同步電機以及步進(jìn)電機等。這幾種電動機都是電力拖動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)中常用的。

第七章實在熟悉一般旋轉(zhuǎn)電機基本理論的基礎(chǔ)上，簡要的介紹幾種常用控制電機的工作原理和基本結(jié)構(gòu)，以便在電力拖動系統(tǒng)中正確使用這些作控制用的電磁元件。

第八章研究電力拖動系統(tǒng)動力學(xué)的目的是為介紹電力拖動的機械特性與過渡過程等內(nèi)容準(zhǔn)備必要的理論基礎(chǔ)。第一節(jié)及第二節(jié)分析運動方程式，對方程式中個參數(shù)的折算方法進(jìn)行分析研究；第三節(jié)介紹了電動機和工作機構(gòu)間速比可變系統(tǒng)的有關(guān)問題；第四節(jié)中討論考慮傳動機構(gòu)損耗的簡化折算方法與較準(zhǔn)確的折算方法；最后，在第五節(jié)中介紹幾種典型生產(chǎn)機械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性。

第九章的重點是他勵直流電動機的機械特性及各種運轉(zhuǎn)狀態(tài)。第一節(jié)至第四節(jié)分析他勵直流電動機各種運轉(zhuǎn)狀態(tài)的物理概念、使用條件和四象限的固有機械特性及人為機械特性，介紹其啟動、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)介紹晶閘管直流電動機的機械特性與調(diào)速性能；第六節(jié)分析他勵直流電動機過渡過程的能量損耗以及減小這一損耗的方法；第七節(jié)中分析串勵直流電動機機械特性與運轉(zhuǎn)狀態(tài)的特點，并簡單介紹復(fù)勵直流電動機的機械特性。

第十章主要研究三相異步電動機的機械特性及在各種運轉(zhuǎn)狀態(tài)下機械特性的計算。介紹機械特性三種表達(dá)式的建立、固有機械特性與人為機械特性的分析及繪制方法；分析三相異步電動機各種運轉(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；異步電動機參數(shù)的工程計算方法、電動機調(diào)速與制動電阻的計算方法。

第十一章較全面的介紹三相異步電動機的各種啟動方法以及啟動電阻與啟動設(shè)備的計算方法。

第十二章主要介紹異步電動機的各種調(diào)速方法的基本原理、方法與特性，不介紹實現(xiàn)各種調(diào)速方法的線路。

第十四章闡明如何為生產(chǎn)機械正確的選擇電動機。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。

三、學(xué)習(xí)總結(jié)

通過本課程的學(xué)習(xí)，我掌握了交、直流電動機的基本原理、結(jié)構(gòu)和調(diào)速方法。學(xué)校開設(shè)這門課程的目的，也是為了讓我們在自動化領(lǐng)域上有個初級的入門，便于后續(xù)知識的學(xué)習(xí)，為以后的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

在進(jìn)行理論教學(xué)過程中，孫老師首先大力提倡“互動式”教學(xué)方法，以學(xué)生為主體，充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，讓學(xué)生積極參與到教學(xué)過程中。達(dá)到較好的效果。充分利用現(xiàn)代化教學(xué)手段(如多媒體教學(xué)等)，不僅可以進(jìn)一步增加學(xué)生的感性認(rèn)識，同時還可以使課堂教學(xué)更生動、更形象、更充實，使學(xué)生能透徹理解教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)習(xí)效率。帶了我們一學(xué)期的課程，我的印象就是嚴(yán)謹(jǐn)，認(rèn)真，負(fù)責(zé)，有時候還有點幽默。

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