机械特性
☞ 电机的最大允许输出（功率、转矩）与转速有
关，额定值只能表示额定转速时的值。
机械特性：全范围反映电机输出转矩、功率和 转速关系的曲线。
M
Me
P
Pe
n ne
n ne
伺服电机
n ne
主轴电机
M
Me 感应电机
☺ 问题：
为什么不同电机的机械特性的表示方法不一样？
☞ 原因：电机的适用范围不同。不同电机用于不
项目一、交流调速原理
任务一、掌握电机控制的基本理论
一、电磁感应定律与电磁力
☞ 知识回顾
☻想一想：
什么叫电磁感应现象？什么叫电磁力？电磁力的方向 怎样确定？
☞ 学习提示 1
电磁感应：电流可产生磁场；磁场的变化能产生电流。 电磁力：通电的导体放入磁场中将会产生力。
☞ 知识检查
1. 在电磁学上，以下两图表示什么？
期，磁场转过180°。
磁场转速 n = 60f / 2 ( r/min )
即：360°上布置 2组 A/B/C绕组，称为2对极 。
☞ 通式： 定子圆周上布置 P组 绕组，称为P对极 。
磁场转速 n = 60f / p ( r/min )
☺要点
改变电流频率，就能够改变电机（转子）转速。 伺服电机： 电机转速与旋转磁场完全一致，同步 电机。 感应电机：转子转速必须略低于旋转磁场转速， 异步电机。
☞ 感应电机转速
n =（1-S）60f / p ( r/min )
☺ 练一练：
1. 某电机的铭牌如图所示，问：该电机的磁极对数 和同步转速各为多少？
型号 功率 电压 电流 转速 频率
三相感应电动机
Y100L1— 4
接 法 △/Y
2.2 kW
工作方式 S1
220/380 V
绝缘等级 B
8.6/5 A
☺ 练一练：
某电机的铭牌如图所示，问：该电机的额定角速 度和额定输出转矩为多大？
型号 功率 电压 电流 转速 频率
三相感应电动机
Y100L1— 4
接 法 △/Y
2.2 kW
工作方式 S1
220/380 V
绝缘等级 B
8.6/5 A
温 升 70 ℃
1430 r/min
重 量 34 kg
50 Hz
编号
☞主轴电机以输出功率作为主要参数。
任务二、了解伺服电机的运行原理
一、伺服电机运行原理
BLDCM运行
☞ BLDCM = Brush Less DC Motor
中文名：无刷直流电机
电刷
电刷： 改变电流方向的装置 问题： 绕组通断将产生电弧
F I
R
（火花），电机转速 不能太高、要更换。
B LF
BLDCM运行原理
温 升 70 ℃
距，结构定后， h不变。
☺ 结论：
负载要求电机的输出转矩不变。
☞ 刀具切削
Q=kP
k：与刀具、工
件材料有关， 工艺决定后固 定不变。
☺ 结论：
负载要求电机的输出功率不变。
负载类型 恒转矩负载：转矩不随转速改变的负载。例如， 数控机床的刀具进给。
☞ 伺服电机以输出转矩作为主要参数。
恒功率负载：功率不随转速改变的负载。例如， 数控机床的刀具旋转切削。
+VC
T1 T2 T3
直流
0V
T4 T5 T6
F A+ F
B-
C-
N
n C+
S
B+ A-
依次切换：T1/T6→ T6/T2 → T2/T4 → T4/T3 → T3/T5 → T5/T1 → T1/T6，电机逆时针旋转
依次切换：T1/T6→ T1/T5 → T5/T3 → T3/T4 → T4/T2 → T2/T6 → T6/T1，电机顺时针旋转
二、电机运行的力学基础
M

M
f

Jห้องสมุดไป่ตู้
d dt
M = Mf +J
dω dt
P = Mω
M：电机输出转矩（Nm） Mf ：负载转矩（Nm）
J ：转动惯量（kgm2）
ω：电机角速度（rad/s）
P：功率（W）
☞ 实际：电机参数以功率、转速表示。换算：
ω = 2πn/60 n：电机转速（r/min）
M = 9550P/n P：电机功率（kW）
☞ 旋转磁场的产生
A
A
A
C
BC
BC
B
转速和频率
电流变化360° ，磁场转过360°（1转）。
电流变化速度：交流电的频率 f，Hz = 1/s。
磁场转速 n = f ( r/s ) = 60f ( r/min )
☞ 旋转磁场转速称为同步转速
圆周上只布置1组A/B/C绕组，称为1对极
推论：180°上布置 1组A/B/C绕组，电流变化一周
× 电机厂 出厂日期
解： 额定角速度、额定输出转矩是额定转速、额 定功率所对应的角速度和输出转矩。
∴ ω = 2πn/60 = 150 （rad/s） M = 9550P/n = 14.7 （Nm）
答：该电机的额定角速度为150 rad/s 、额定输出 转矩为14.7 Nm。
☺ 要点：
所有产品铭牌上的数据，是指它在连续工作时 的最大允许值，又称额定值。额定值可以达到，但 不能超过。
A
T1
T1
T4
B T2
T5
C T3
T6
☺ 特点：
不需要换向器、控制简单、转矩波动较大
PMSM运行原理 ☞ PMSM = Permanent Magnet Synchronous Motor 中文名：永磁同步电机
☞ 同步电机：
供电的电源为三 相、正弦波交流 电。
A
T1
T1
T4
B T2
T5
C T3
T6
任务三、了解感应电机运行原理
☺ 想一想：
假如电机的转子没有安装永久磁铁，电机 能否旋转？
☞ 答案：能够。就是感应电机。因为定子通 入三相正弦波交流后，能够产生旋转磁场。
通俗理解：利用旋转的磁场也可以吸引导磁材料 转子旋转。
感应电机结构
电机轴 轴承 接线盒 定子绕组 风叶
外壳 机座 铭牌
感应电机原理
2. 电流所产生的磁场怎样表示？绘出上图的磁场。
3. 下图中的两导体受到的电磁力方向怎样？
N
N
F
F
S
S
电磁力和电磁转矩
☞ 电机运行原理
FB I
R
LF
电磁力：F = BIL；电磁转矩：M = 2FR；
☻结论：电机输出转矩与电机结构（绕组半径R和长
度L）、磁场强度B、电流I有关；结构决定后，M决 定于磁场强度 B和绕组电流 I。
同类型的负载驱动，其要求不同。
☺ 例如：数控机床的控制
刀具的进给运动（前后、左右移动）：
主要技术指标：最大进给力。
刀具的旋转运动（切削工件）：
主要技术指标：单位时间能够去除的材料体积。
☞ 决定机床加工能力的参数，不能因为刀具移动 速度、转速的变化而变化。
☞ 刀具进给
M=F·（h/2π） h：滚珠丝杠螺