電機(jī)及拖動基礎(chǔ)北方工業(yè)大學(xué)二

電機(jī)與拖動基礎(chǔ)

緒論2電機(jī)的分類

3電機(jī)的應(yīng)用電能生產(chǎn)——由同步發(fā)電機(jī)生產(chǎn)；高壓輸電——由升壓變壓器將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓升高到輸電電壓再輸送；降壓用電——由降壓變壓器將輸來的高壓電降為所需低電壓，供給用電設(shè)備；生產(chǎn)機(jī)械的拖動——由各種電動機(jī)或電力拖動系統(tǒng)實現(xiàn)；控制系統(tǒng)中的信號轉(zhuǎn)換——由各種控制電機(jī)完成。4本教材內(nèi)容

“電機(jī)與拖動基礎(chǔ)”課程是把“電機(jī)學(xué)”和“電力拖動基礎(chǔ)”兩門課整合為一門課。本教材以電力拖動系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的電機(jī)和電力拖動為重點，從使用的角度介紹交、直流電機(jī)、變壓器、控制電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、主要工作特性以及電力拖動系統(tǒng)的運(yùn)行特性等。5課程性質(zhì)本課程屬專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，學(xué)習(xí)過程中要用到《高等數(shù)學(xué)》、《大學(xué)物理》、《電路》等課程的知識。本課程雖是基礎(chǔ)課，但又具有專業(yè)性質(zhì)，講授的內(nèi)容是電機(jī)方面非常具體、實際的問題。因此，課程的特點是理論性強(qiáng)，實踐性也強(qiáng)。6教學(xué)目的

本課程的教學(xué)目的是，通過課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握常用交、直流電機(jī)及變壓器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行性能和實驗方法；了解交直流電力拖動的基礎(chǔ)知識，掌握他勵直流電動機(jī)啟動、制動及調(diào)速等各種運(yùn)行狀態(tài)的靜動態(tài)特性和參數(shù)計算；掌握異步電動機(jī)特性分析、啟動、制動方法和交流電動機(jī)常用調(diào)速方法；學(xué)會選擇電動機(jī)容量的方法。7學(xué)習(xí)方法1首先，學(xué)習(xí)中應(yīng)注意，在實際運(yùn)行著的電機(jī)中，電、磁、力、熱等物理定律同時起作用，互相制約，分析解決這種復(fù)雜問題時，往往需要忽略一些次要矛盾，抓住主要矛盾加以解決，只要所得結(jié)果正確，引起的誤差在允許的范圍內(nèi)，這在工程上是允許的，這與以前所學(xué)課程中解決問題理想化、單一化有很大區(qū)別，學(xué)習(xí)時需有足夠的認(rèn)識。8學(xué)習(xí)方法2其次應(yīng)注意，本課程的動力用電機(jī)包括變壓器及各種電動機(jī)等，種類繁多，各具特性，但就其內(nèi)部電磁關(guān)系耦合過程和機(jī)電能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，仍有其內(nèi)在聯(lián)系。他們的基本工作原理都是建立在電磁感應(yīng)定律和電磁力定律基礎(chǔ)上的；他們的能量轉(zhuǎn)換都是以磁場為媒介，其電磁關(guān)系可抽象為電路參數(shù)，得出基本方程式和等值電路，這是共性方面。9學(xué)習(xí)方法2在學(xué)習(xí)中應(yīng)將各種電機(jī)的相似性有機(jī)地統(tǒng)一起來，注意課程內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系，形成學(xué)習(xí)本課程鮮明的主線，只要學(xué)好了變壓器，對交流機(jī)和直流機(jī)的內(nèi)容就比較容易掌握了。10學(xué)習(xí)方法3

最后應(yīng)注意，理論聯(lián)系實際，注重做好本課程開設(shè)的相關(guān)實驗，立足于學(xué)會使用各類電機(jī)，在實驗中學(xué)習(xí)解決實際問題的方法，注意培養(yǎng)解決工程實際問題的能力。11基本電磁定律

學(xué)習(xí)本課過程中常要用到的基本電磁定律有：全電流定律、磁路歐姆定律、電磁力定律、電磁感應(yīng)定律、基爾霍夫電流定律和電壓定律等。12（1）電路定律①電路歐姆定律

流過電阻R(resistance)的電流I(current)大小與電阻兩端的電壓U(voltage)成正比，與電阻R的大小成反比，即有

13（1）電路定律②基爾霍夫第一定律電路中任意節(jié)點的電流的代數(shù)和等于零，即有③基爾霍夫第二定律對電路中任一回路，電壓降的代數(shù)和等于電動勢(emf)的代數(shù)和，即有

14（2）電磁感應(yīng)定律

一匝數(shù)(turn)為N的線圈(winding)，在變化的磁場中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e(induceelectromotiveforce)的大小與線圈匝數(shù)N和線圈所交鏈的磁通(themagnticflux)對時間的變化率dF/dt成正比，當(dāng)感應(yīng)電動勢正方向與產(chǎn)生它的磁通正方向符合右手螺旋定則時，則有15（3）全電流定律

磁場中沿任一閉合回路的磁場強(qiáng)度H(themagneticfieldintensity)的線積分等于該閉合回路所包圍的所有導(dǎo)體電流的代數(shù)和，即有16（4）電磁力定律

載流導(dǎo)體在磁場中受到力的作用，當(dāng)磁場與導(dǎo)體相互垂直作用時，作用在載流導(dǎo)體的電磁力為17（5）磁路定律①磁路基爾霍夫第一定律在磁路(magneticcircuit)中根據(jù)磁通的連續(xù)性可得：穿入任一閉合面的磁通必等于穿出該閉合面的磁通，即磁路中通過任何閉合面上的磁通的代數(shù)和等于零，則有上式中一般將穿出閉合面的磁通取正號，穿入閉合面的磁通取負(fù)號。18（5）磁路定律②磁路基爾霍夫第二定律根據(jù)麥克斯韋方程可得出：在閉合的磁路中，各段磁壓降的代數(shù)和等于閉合磁路中磁動勢(mmf)的代數(shù)和，即有上式中，H——磁場強(qiáng)度，A/m；L——各段磁路的長度，m；N——線積分線路所包圍的導(dǎo)體數(shù)；I——每根導(dǎo)體所流過的電流，A。19（5）磁路定律③磁路歐姆定律在無分支的磁路中，磁通F與磁動勢F大小成正比，與磁路中的總磁阻Rm(totalreluctance)的大小成反比，即有上式中，Rm——磁路的總磁阻，1/H。20磁路三與電三路對三比表21電機(jī)三中鐵三磁材三料的三特點（1）磁三化曲三線(m三ag三ne三ti三za三ti三on三c三ur三ve三)鐵磁三材料三具有三如下特三點：它的三磁化三曲線三具有飽三和性三，磁三導(dǎo)率μFe不是三常數(shù)三，且三隨H變化而變?nèi)?2電機(jī)三中鐵三磁材三料的三特點（2）磁三滯回三線(t三hehy三st三er三es三islo三op三)不同三的鐵三磁物三質(zhì)其三磁滯回線三寬窄三是不三同的三，當(dāng)三鐵磁材料三的磁三滯回三線較三窄時三，可用它三的平三均磁三化曲三線，三即基本磁三化曲三線進(jìn)三行計三算（三如圖3曲線3所示三）。23電機(jī)三中鐵三磁材三料的三特點根據(jù)三磁滯三回線三形狀三的不三同，三鐵磁三材料三可分三為硬磁材三料(h三ar三d三ma三gn三et三ic三m三at三er三ia三l)和軟三磁材三料(s三of三tma三gn三et三ic三m三at三er三ia三l)。硬磁三材料三的磁三滯回三線胖三寬，三剩磁三、矯三頑力三大，如鎢三鋼、三鈷鋼三、鎳三鋁鈷三合金三、釹三鐵硼三等。三一般三用來制造三永久三磁鐵三。24電機(jī)三中鐵三磁材三料的三特點軟磁三材料三的磁三滯回三線瘦三窄，三剩磁三、矯三頑力三小，如硅三鋼片三、鑄三鋼等三。由三于電三機(jī)鐵三心采三用軟三磁材三料制成，三其磁三滯回三線瘦三窄，三在進(jìn)三行磁三路計三算時三，為三了簡化計三算，三不考三慮磁三滯現(xiàn)三象，三而用三基本三磁化三曲線三來表示B與H之間三的關(guān)三系，三故通三常所三講的三鐵磁三材料三的磁三化曲線三是指三基本三磁化三曲線三。25電機(jī)三中鐵三磁材三料的三特點（3）交三流磁三路中三的鐵三心損三耗(c三or三e三lo三ss三)交流三磁路三中存三在著三鐵心三損耗三，鐵三心損三耗又三分為磁滯三損耗(hy三st三er三es三islo三ss三)和渦三流損三耗(e三dd三y-三cu三rr三en三tlo三ss三)。26電機(jī)三中鐵三磁材三料的三特點①磁滯三損耗鐵磁三材料三在交三變的三磁場三中反三復(fù)磁三化，三磁疇(d三om三ai三ns三)間相三互摩三擦，三產(chǎn)生三損耗三，這三種損三耗稱三為磁滯損三耗。三磁滯三損耗三與交三變磁三場的三頻率f、鐵三心的三體積V、磁三滯回三線的三面積三成正三比。27電機(jī)三中鐵三磁材三料的三特點磁滯三損耗三功率三可用三下式三表示三：式中三，kh——磁滯三損耗三系數(shù)三，它三的大三小取三決于三材料性質(zhì)三；對三一般三電工三鋼片n=1三.6～2.三3；f——磁通三交變頻率三；Bm——磁通三密度三的最三大值三。28電機(jī)三中鐵三磁材三料的三特點②渦流三損耗鐵心三是有三阻值三的，三當(dāng)磁三通交三變時三，鐵三心中三就會感應(yīng)三交變?nèi)碾娙齽觿萑谌龑?dǎo)電三的鐵三心中三就會三產(chǎn)生三環(huán)流三，這種三電流三在鐵三心構(gòu)三成的三回路三與磁三通相三環(huán)