磁的问题，实际使用中，直流电机有他励，串励和复励，下图所 示的原理图就是他励直流电机——调速应用最广泛的直流电机。
电枢电源和励磁电源是分开的。
？分别改变电枢电压和励磁电压，对 电机会有什么影响呢？
直流电机的基本原理
▪ 直流电机的调速公式（机械特性参数表达式）
有上式可见,改变U、R、Φ都可以改变电机的速度n,由此产生了 直流电机的三种调速方式。
▪ 缺点 （1）电机粗而短，不适合牵引等对体积要求较高的场合； （2）惯量大，不适合频繁起制动，且对动态响应能力要求较高 的场合； （3）维护难，需要定期更换换向器； （4）防护等级无法做到很高。
电机学基础知识
▪ 一、常用工业电机的分类 ▪ 二、负载类型 ▪ 三、负载工作制 ▪ 四、电机的工作制 ▪ 五、电机的机械参数 ▪ 六、电机的铭牌参数 ▪ 七、直流电机的基本原理 ▪ 八、交流电机的基本原理 ▪ 九、电机的基本保护
负载的工作制
▪ 平稳负载 转矩长时间不变，或变化不大，如水泵，风机，压缩机等负
载。此类负载控制简单，一般考虑功率和起动转矩满足要求即可。
▪ 波动负载或短时重复负载 负载长期施加，但大小波动或周期性施加，如轧钢机械，此
类负载控制较复杂，除考虑功率和起动转矩外还需考虑过载能力。
▪ 短时负载 负载施加时间很短，在整个负载周期中占比很小，如飞剪，
电压范围（V） 功率范围（KW）
380～690 380～690 200～600 200～690 200～690 100～600 100～600 100～600 220~480 220~480
0.75～1400 0.75～250 0.37～37 0.37～250 0.37～1500 0.37～22 0.37～22 0.37～22 2.2~250 2.2~250
系列
PowerFlex755 PowerFlex753 PowerFlex70 PowerFlex700 PowerFlex700S PowerFlex527 PowerFlex525 PowerFlex523 PowerFlex400P PowerFlex400 PowerFlex40P PowerFlex40 PowerFlex4M PowerFlex4
电机学基础知识
▪ 一、常用工业电机的分类 ▪ 二、负载类型 ▪ 三、负载工作制 ▪ 四、电机的工作制 ▪ 五、电机的机械参数 ▪ 六、电机的铭牌参数 ▪ 七、直流电机的基本原理 ▪ 八、交流电机的基本原理 ▪ 九、电机的基本保护
常用工业电机的分类
▪ 控制类： 伺服电机 步进电机
▪ 动力类： 直流电机 他励电机 串励电机 复励电机
电机的机械参数
▪ 电机的机械公式
P=μT*n/9550
P：功率 μ：效率 T：额定转矩 N：额定转速
电机学基础知识
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B: 最大转矩点 (拐点）
S Sm,T Tm
临界转差率 最大转矩
A: 起动点
n 0, S 1,T TQ
起动转矩
交流电机的基本原理
▪ 6、交流异步电机的控制设备
类别
级别 工程级
类型 PowerFlex750系列
PowerFlex7系列
罗克韦尔自动化变频器系列 元件级
PowerFlex520系列 PowerFlex4系列
电机的铭牌参数
▪ 电机的铭牌参数 请大家观察下面铭牌参数，并计算功率 找出功率、电压和电流的关系。
电机学基础知识
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电机的基本保护
▪ 短路保护 电机绕组短路后，瞬间产生很大电流，烧坏电机，甚至损坏电
源和电网其他设备，所以需要尽快切断电源，需要熔断器或断路 器。 ▪ 过载保护
长时间大电流工作，会累积发热，损毁电机绝缘，需要过载继 电器或其他高性能电子保护设备或集成在智能设备中。 ▪ 过热保护
预埋在电机绕组中的热敏电阻或其他温度检测元件，直接保护。 ▪ …… ▪ 其他保护详见变频器相关产品介绍！
T f (S)
T f (n)
电机参数一定时，U1、 f1不变时，T仅与S（n） 有关
交流电机的基本原理
▪ 5、交流异步电机的机械特性 交流电机机械特性曲线
额定运行点 最大转矩点
理想空载点
起动点
感应电机的机械特性
D: 理想空载点（同步点）
n n1, S 0,T 0
C: 额定运行点
n nN , S SN ,T TN
此类负载通常有较大的惯量，负载施加时惯量做工，一般要求有 足够的起动转矩和过载能力，电机功率可适当放小。
电机学基础知识
▪ 一、常用工业电机的分类 ▪ 二、负载类型 ▪ 三、负载工作制 ▪ 四、电机的工作制 ▪ 五、电机的机械参数 ▪ 六、电机的铭牌参数 ▪ 七、直流电机的基本原理 ▪ 八、交流电机的基本原理 ▪ 九、电机的基本保护
▪ 4、交流异步电机的机械特性 交流电机机械特性的参数表达式
Te
3 pU12r2' / s
2
f1
r1
r2'
s
2
x1 x2'
2
其中：
p：为电机极对数； U1：为相电压有效值
r1：为定子每相绕组的电阻 x1：为每相漏电抗 r2’：为折算到定子侧的每相电阻 x2’：为折算到定子侧的漏电抗
n 1 S n1
负载类型
▪ 恒转矩负载 反抗性负载 势能负载
▪ 恒功率负载 收放卷
▪ 二次方负载 风机 水泵
电机学基础知识
▪ 一、常用工业电机的分类 ▪ 二、负载类型 ▪ 三、负载工作制 ▪ 四、电机的工作制 ▪ 五、电机的机械参数 ▪ 六、电机的铭牌参数 ▪ 七、直流电机的基本原理 ▪ 八、交流电机的基本原理 ▪ 九、电机的基本保护
的场合； （4）无电气维护； （5）防护等级高。 ▪ 缺点 （1）过载能力较直流较差，在挖掘设备上是优点； （2）调速设备成本较高；
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直流电机的基本原理
▪ 直流电机调速的机械特性 固有机械特性
调压机械特性
串阻机械特性
弱磁机械特性
直流电机的基本原理
▪ 数字式直流调速设备——PowerFlex DC ▪ 型号
20P21AD035RA0NNN 20P41AD035RA0NNN
直流电机的基本原理
▪ 直流调速系统的特点 ▪ 优点
（1）调速范围广，调速特性平滑； （2）过载能力强，起动和制动转矩大； （3）调速设备成本较低。
导体被磁场切割，感应出电流，产
生电磁力，进而拖到转子旋转。
交流电机的基本原理
▪ 2、交流电机的结构
散热筋
端 环
轴
风扇
机
端
接线盒 座
盖
定子绕 组
轴 鼠笼转承 子
三相感应电机的结构图交流电机基本原理▪ 3、交流电机常用控制方式 直接启动 降压启动 星三角起动 SMC起动 变频起动
交流电机的基本原理
电机的工作制
▪ 连续工作制S1 ▪ 短时工作制S2 ▪ 断续周期工作制S4
电机学基础知识
▪ 一、常用工业电机的分类 ▪ 二、负载类型 ▪ 三、负载工作制 ▪ 四、电机的工作制 ▪ 五、电机的机械参数 ▪ 六、电机的铭牌参数 ▪ 七、直流电机的基本原理 ▪ 八、交流电机的基本原理 ▪ 九、电机的基本保护
直流电机的基本原理
▪ 直流电机的基本原理 左手法则 安培定律 F=BLI F：电磁力 B：磁场强度 L： 导体长度 I：导体电流 有F，电机就可以旋转吗？ α=Δω / Δt Td-Tl=Jα T=F*r 所以控制速度的根本是控制转矩，最终是控制电流I。
直流电机的基本原理
▪ 他励电机原理图 上图是直流电机模型，其磁场是简单的永磁体，并没有考虑 励
常用工业电机的分类
交流电机 异步电机 鼠笼电机 绕线电机 同步电机 永磁电机 励磁电机
电机学基础知识
▪ 一、常用工业电机的分类 ▪ 二、负载类型 ▪ 三、负载工作制 ▪ 四、电机的工作制 ▪ 五、电机的机械参数 ▪ 六、电机的铭牌参数 ▪ 七、直流电机的基本原理 ▪ 八、交流电机的基本原理 ▪ 九、电机的基本保护
220~600 220~600 100~480
0.37~11 0.37~11 0.37~11
100~480
0.37~3.7
交流电机的基本原理
▪ 7、交流传动系统的特点 ▪ 优点
（1）采用高性能变频器可以达到类似直流电机的性能； （2）电机细、长，适合牵引等对体积要求较高的场合； （3）惯量小适合频繁起制动，且对动态响应能力要求较高
交流电机的基本原理
▪ 1、三相交流电及同步磁场
i A BC
▪ 三相交流电条件
ia = Im sinωt
t
ib = Im sin (ωt-120)
ic = Im sin (ωt-240)
ia + ib+ ic=0
▪ 旋转磁场
将上述三相交流电输入交流电机定
子，就会形成一个旋转磁场。
n0 = 60f /p