電機(jī)與應(yīng)用緒論

1、0 / 49 緒論緒論 電能是現(xiàn)代常用的一種能源。 電能應(yīng)用廣泛，自從電能出現(xiàn)以后，由于電 能在變換、傳輸、分配、使用和控制等都比較方便，而且易于大量生產(chǎn)，集中 管理，遠(yuǎn)距離傳輸和實(shí)現(xiàn)自動控制等優(yōu)點(diǎn)，因此電能在現(xiàn)代社會中，取代了其 他控制方法，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中。 1 / 49 2 / 49 引進(jìn)引進(jìn)600MW汽輪發(fā)電機(jī)汽輪發(fā)電機(jī)國產(chǎn)國產(chǎn)300MW汽輪發(fā)電機(jī)汽輪發(fā)電機(jī) 3 / 49 現(xiàn)場運(yùn)行的水輪發(fā)電機(jī)現(xiàn)場運(yùn)行的水輪發(fā)電機(jī) 4 / 49 風(fēng)力發(fā)電 波浪發(fā)電 波浪能電站外景波浪能電站外景 波浪能電站內(nèi)景波浪能電站內(nèi)景 5 / 49 連接發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的升壓變壓器連接發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的升壓變壓器 連接

2、發(fā)電 機(jī)的封閉 母線 與電網(wǎng)相連 的高壓出線 端 6 / 49 至今保留在美國麻省理工學(xué)院至今保留在美國麻省理工學(xué)院 的由愛迪生發(fā)明的一種直流電動機(jī)的由愛迪生發(fā)明的一種直流電動機(jī) 各行業(yè)廣泛使用電動機(jī)各行業(yè)廣泛使用電動機(jī) 7 / 49 8 / 49 9 / 49 電能的生產(chǎn)、變換、傳輸、分配、使用和控制等電能的生產(chǎn)、變換、傳輸、分配、使用和控制等 10 / 49 電機(jī)圖 11 / 49 電機(jī)圖 12 / 49 發(fā) 電 機(jī) 電 動 機(jī) 變 壓 器 控 制 電 機(jī) 就 能 量 轉(zhuǎn) 換 的 功 能 來 看 靜 止 電 機(jī) （ 變 壓 器 ） 旋 轉(zhuǎn) 電 機(jī) 按 學(xué) 科 的 不 同 直 流 電 機(jī) 交

3、 流 電 機(jī) 根 據(jù) 應(yīng) 用 場 合 的 要 求 和 電 源 的 不 同 電 機(jī) 的 分 類 13 / 49 電機(jī) 變壓器 直流電機(jī) 直流發(fā)電機(jī) 直流電動機(jī) 交流電機(jī) 控制電機(jī) 同步電機(jī) 同步發(fā)電機(jī) 同步電動機(jī) 異步電機(jī) 異步發(fā)電機(jī) 異步電動機(jī) 綜合以上分類方法，可歸納如下： 14 / 49 變壓 器 發(fā)電機(jī) 交流電動機(jī) 15 / 49 1 1）電力系統(tǒng)）電力系統(tǒng) 原動機(jī)發(fā)電機(jī) 升壓 變壓器 降壓 變壓器 用戶 16 / 49 2 2）一般工業(yè)）一般工業(yè) 軋鋼機(jī) 電解鋁 數(shù)控 機(jī)床 冶金 工業(yè) 17 / 49 3 3） 交交 通通 運(yùn)運(yùn) 輸輸 18 / 49 家用電器 19 / 49 20 /

4、 49 21 / 49 本課程是工業(yè)電氣自動化和電氣技術(shù)等專業(yè)的一門專業(yè)基本課程是工業(yè)電氣自動化和電氣技術(shù)等專業(yè)的一門專業(yè)基 礎(chǔ)課礎(chǔ)課。 本課程的任務(wù)是讓學(xué)生掌握電機(jī)基本結(jié)構(gòu)和工作原理，以本課程的任務(wù)是讓學(xué)生掌握電機(jī)基本結(jié)構(gòu)和工作原理，以 及拖動系統(tǒng)的運(yùn)行性能、分析計算、電機(jī)選擇及試驗方法，培及拖動系統(tǒng)的運(yùn)行性能、分析計算、電機(jī)選擇及試驗方法，培 養(yǎng)在電機(jī)及電力拖動方面分析和解決問題的能力，為今后學(xué)習(xí)養(yǎng)在電機(jī)及電力拖動方面分析和解決問題的能力，為今后學(xué)習(xí) 和工作打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。和工作打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。 22 / 49 電路分析 電子技術(shù)基礎(chǔ) 大學(xué)物理 電機(jī)與應(yīng)用 運(yùn)動控制系統(tǒng) 23 / 49 本

5、課程是一門技術(shù)基礎(chǔ)課，同時又具有專業(yè)課的性質(zhì)，涉 及的基礎(chǔ)理論和實(shí)際知識面廣，是電磁學(xué)、動力學(xué)、熱力學(xué)等 學(xué)科知識的綜合。必須結(jié)合電機(jī)的具體結(jié)構(gòu)，采用工程觀點(diǎn)和 分析方法。掌握基本理論的同時，還要注意培養(yǎng)實(shí)驗操作技能 和計算方法。 學(xué)好本門課程，必須做到以下幾點(diǎn)： 1）抓主要矛盾，有條件地略去一些次要因素； 2）抓住重點(diǎn)，牢固掌握基本概念、基本原理和主要特性； 3）要有良好的學(xué)習(xí)方法，運(yùn)用對比或比較的方法，分析電 機(jī)的共性和特點(diǎn)，加深對原理和性能的理解； 4）理論聯(lián)系實(shí)際，重視科學(xué)實(shí)驗和工程實(shí)踐； 5）充分預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)。 24 / 49 教材：葉國平.電機(jī)與應(yīng)用. 學(xué)期總課時：64學(xué)時 課堂教學(xué)

6、：36學(xué)時 實(shí)驗課：10學(xué)時 參考書： 各種“電機(jī)與拖動”、“電機(jī)原理”方面的書籍。 （4）課程內(nèi)容與安排 本課程的內(nèi)容有直流電機(jī)、直流電動機(jī)的電力拖動、變壓器、 三相異步電動機(jī)、三相異步電動機(jī)的電力拖動、微控電機(jī)等部分 25 / 49 n葉國平主編.電機(jī)與應(yīng)用 電子工業(yè)出版社 n李發(fā)海主編.電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 清華大學(xué)出版社 n顧繩谷主編.電機(jī)及拖動基礎(chǔ)（第2 版）（上、下冊） 機(jī)械工業(yè)出版社 26 / 49 （5）考核方式 期末考試：期末考試：70% 實(shí)驗：實(shí)驗：10% 平時（出勤、紀(jì)律、作業(yè)等）：平時（出勤、紀(jì)律、作業(yè)等）：20% 27 / 49 3 本課程常用的物理概念和定律 28 / 4

7、9 29 / 49 n磁場是由電流產(chǎn)生的。描述磁場強(qiáng)弱及方 向的物理量是磁感應(yīng)強(qiáng)度。 n磁力線是無頭無尾的閉合曲線。 n磁感應(yīng)強(qiáng)度與產(chǎn)生它的電流之間的關(guān)系用 畢奧-薩伐爾定律描述，磁力線的方向與電 流的方向滿足右手螺旋關(guān)系。 30 / 49 (1)磁感應(yīng)線的回轉(zhuǎn)方向和電流方向 之間的關(guān)系遵守右手螺旋法則 (2)磁場中的磁感應(yīng)線不相交，每點(diǎn) 的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向確定唯一 (3)載流導(dǎo)線周圍的磁感應(yīng)線都是圍 繞電流的閉合曲線 磁力線 31 / 49 在均勻磁場中，如果截面與垂直，則上式變?yōu)?S dSB BS S B 或 在制中的單位名稱為韋伯， ；B的單位名 稱為特斯拉， 。 Wb T 32 / 4

8、9 式中， 是導(dǎo)磁物質(zhì)的磁導(dǎo)率。 真空中磁導(dǎo)率為 。 鐵磁材料的 。在制中的單位名稱安 培/米， 。 HB mH /104 7 0 0 mA/ 33 / 49 l IdlH 式中， 為該磁路所包圍 的全電流，因此，這個定 律也叫全電流定律。 I 簡化辦法： INIlH n kk 1 上式也可以理解為，消耗在任一閉合磁回路上 的磁通勢，等于該磁路所鏈著的全部電流。 i3 H dl i2 i1 l 34 / 49 n磁化特性曲線 磁滯回線較窄的鐵磁材料屬于軟磁材料，如硅鋼片、鐵鎳合金、鑄鋼等。這 些材料磁導(dǎo)率較高，回線包圍面積小，磁滯損耗小，多用于做電機(jī)、變壓器的鐵 心。硬磁材料，如鎢鋼、鈷鋼等，

9、磁滯回線較寬，主要用做永久磁鐵。 35 / 49 n如圖，根據(jù)安培環(huán)路定律 INHHl 帶氣隙的鐵心磁路帶氣隙的鐵心磁路 當(dāng)氣隙長度當(dāng)氣隙長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于兩側(cè)的鐵遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于兩側(cè)的鐵 心截面的邊長時，心截面的邊長時， 鐵心和氣隙中鐵心和氣隙中 為均勻磁場，則為均勻磁場，則 其中其中 F=NI：磁路的磁動勢磁路的磁動勢 Hl：鐵心上的磁壓降：鐵心上的磁壓降 H：氣隙上的磁壓降：氣隙上的磁壓降 36 / 49 Bidldf 在均勻磁場中，若載流直導(dǎo)體與方向垂直，長 度為，流過的電流為，則載流導(dǎo)體所受的力為 Blif 37 / 49 在電機(jī)學(xué)中，習(xí)慣上用左手定則確定的方向，即把左手伸開，大拇指與其他 四指成900，如圖所示，如果磁力線指向手心，其他四指指向?qū)w中電流的方向， 則大拇指的指向就是導(dǎo)體受力的方向。 38 / 49 n變化的磁場會產(chǎn)生電場，使導(dǎo)體中產(chǎn)生感 應(yīng)電動勢，這就是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。在電機(jī) 中，電磁感應(yīng)現(xiàn)象主要表現(xiàn)在兩個方面 Blve 1、切割電動勢 39 / 49 右手定則 在