電機(jī)拖動(dòng)緒論

02-9月-23第1章緒論一、電機(jī)及電力拖動(dòng)技術(shù)的發(fā)展概況電能是現(xiàn)代大量應(yīng)用的一種能量形式。

電能的優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)和變換比較經(jīng)濟(jì)、效率高；傳輸和分配比較容易，使用和控制方便，無(wú)污染等1.1課程性質(zhì)02-9月-23電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)是用電動(dòng)機(jī)來(lái)拖動(dòng)機(jī)械運(yùn)行的系統(tǒng)。包括：電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)機(jī)械、控制設(shè)備和電源五個(gè)部分。電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)生產(chǎn)負(fù)載控制設(shè)備電源電力拖動(dòng)系統(tǒng)：02-9月-23

電機(jī)：是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能和機(jī)械能之間轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。電機(jī)動(dòng)力類控制電機(jī)變壓器直流電機(jī)交流電機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)異步電機(jī)同步電機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)電機(jī)及其分類直流伺服電機(jī)交流伺服電機(jī)步進(jìn)電機(jī)自整角機(jī)02-9月-23電機(jī)的發(fā)展概況20世紀(jì)以前，電機(jī)的發(fā)展過(guò)程是由誕生到在工業(yè)上初步應(yīng)用、各種電機(jī)的初步定型以及電機(jī)理論和電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算的建立和發(fā)展。20世紀(jì)的特征是由電氣化時(shí)代進(jìn)入原子能、計(jì)算機(jī)及自動(dòng)化時(shí)代，不僅對(duì)電機(jī)提出了諸如性能良好、運(yùn)行可靠、單位容量的重量輕、體積小等方面愈來(lái)愈多的要求，而且隨著自動(dòng)控制系統(tǒng)和計(jì)算裝置的發(fā)展，在電動(dòng)機(jī)理論基礎(chǔ)上，發(fā)展出多種高精度、快響應(yīng)的控制電機(jī)，成為電機(jī)學(xué)科的一個(gè)獨(dú)立分支。直線電機(jī)、霍爾電機(jī)、超聲波電動(dòng)機(jī)等與此同時(shí)由于電力電子學(xué)等學(xué)科的滲透，使電機(jī)這一較為成熟的學(xué)科得到新的發(fā)展——電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)。02-9月-23我國(guó)電機(jī)工業(yè)的發(fā)展概況我國(guó)的電機(jī)制造工業(yè)在新中國(guó)成立后發(fā)生了巨大的變化。不僅建成了獨(dú)立自主和完整的體系，而且有一些產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到或接近世界先進(jìn)水平，就各種拖動(dòng)系統(tǒng)中的主要設(shè)備——電動(dòng)機(jī)而言，近年來(lái)已生產(chǎn)了不少大型的直流電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)；在中小型電機(jī)和控制電機(jī)方面，亦自行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)了不少新系列電機(jī)。由于生產(chǎn)上的需要，電機(jī)的新原理、新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料、新的運(yùn)行方式和調(diào)試方面亦進(jìn)行許多摸索、研究和試驗(yàn)工作，取得了不少成就。電機(jī)在制造上也向著大型、巨型發(fā)展。02-9月-23電機(jī)拖動(dòng)具有良好的起、制動(dòng)性能，平滑調(diào)速。世界電力拖動(dòng)研究的中心。逐漸取代直流拖動(dòng)交流電機(jī)拖動(dòng)直流電機(jī)拖動(dòng)02-9月-23二、本課程的性質(zhì)、任務(wù)與內(nèi)容

性質(zhì)：十分重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。

任務(wù)：掌握常用交、直流電機(jī)及變壓器等的基本結(jié)構(gòu)與工作原理以及電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行性能，分析計(jì)算，電機(jī)選擇與實(shí)驗(yàn)方法，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程準(zhǔn)備必要的基礎(chǔ)知識(shí)。內(nèi)容：直流電機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)、變壓器、三相異步電動(dòng)機(jī)、三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)等幾個(gè)部分。02-9月-23

電機(jī)與拖動(dòng)是一門理論性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，同時(shí)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(shí)面廣，是電磁學(xué)、動(dòng)力學(xué)等學(xué)科知識(shí)的綜合。用理論分析電機(jī)及拖動(dòng)的實(shí)際問(wèn)題時(shí)，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(shí)，還要注意培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作技能和計(jì)算方法。本課程的特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法為了學(xué)好本門課程，必須做到以下幾點(diǎn)：1.掌握基本概念、基本原理2.熟記基本公式3.實(shí)驗(yàn)中用理論解釋現(xiàn)象4.討論，答疑

02-9月-23三、參考書1、顧繩谷編《電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)》機(jī)械工業(yè)出版社2、應(yīng)崇實(shí)編《電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)》機(jī)械工業(yè)出版社3、李發(fā)海等編《電機(jī)學(xué)》科學(xué)出版社02-9月-231.2本課程常用的物理概念和定律1.2.1磁感應(yīng)強(qiáng)度（磁通密度）B1.2.2磁通量（磁通）

磁場(chǎng)是由電流產(chǎn)生的，表征磁場(chǎng)強(qiáng)弱及方向的物理量是磁感應(yīng)強(qiáng)度。單位：特斯拉（T）或Wb/m2

在均勻磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度與垂直于磁場(chǎng)方向的面積的乘積，為通過(guò)該面積的通量，稱為磁通量，簡(jiǎn)稱磁通。單位：Wb1.2.3磁場(chǎng)強(qiáng)度H磁場(chǎng)強(qiáng)度只與產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流以及這些電流分布有關(guān)，而與磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率無(wú)關(guān)，單位是安／米（A/m）。是為了簡(jiǎn)化計(jì)算而引入的輔助物理量。02-9月-23H與B的區(qū)別H∝I，與介質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān)。B與電流的大小和介質(zhì)的性質(zhì)均有關(guān)。02-9月-231.2.4安培環(huán)路定律（全電流定律）

磁場(chǎng)強(qiáng)度H沿任意閉合回路L的線積分，等于該閉合回路所包圍的全部電流的代數(shù)和，即計(jì)算時(shí)，繞行方向符合右手螺旋定則的電流取正號(hào)，反之取負(fù)號(hào)。若閉合回路上各點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度分段相等且其方向與閉合回路的切線方向一致，則：02-9月-23由安培環(huán)路定律可以看出，同樣一個(gè)通電螺線管，其中有無(wú)鐵磁物質(zhì)與磁感應(yīng)強(qiáng)度有很大關(guān)系，但是與磁場(chǎng)強(qiáng)度無(wú)關(guān)。02-9月-231.2.5鐵磁材料的磁化特性鐵磁材料：鐵、鎳、鈷及其合金

鐵磁材料在外磁場(chǎng)中呈現(xiàn)很強(qiáng)的磁性，此現(xiàn)象稱為鐵磁物質(zhì)的磁化。磁疇μ=(2000～6000)μ002-9月-2302-9月-23磁滯現(xiàn)象是鐵磁材料的一個(gè)特性。2、磁滯回線剩磁Br矯頑力Hc02-9月-233、軟磁材料鐵磁材料可分為：軟磁材料和硬磁材料

μ高，Br小，Hc小，磁滯回線窄而長(zhǎng)，如：電工硅鋼片、鑄鐵、鑄鋼等，制造電機(jī)、變壓器的鐵心。02-9月-235、硬磁材料

μ不高，Br大，Hc大，磁滯回線寬而胖，制造永久磁鐵，如：鋁鎳鈷、鐵氧體、稀土鈷、釹鐵硼等。02-9月-231.2.6簡(jiǎn)單磁路的計(jì)算方法如同把電流流過(guò)的路徑稱為電路一樣，磁通所通過(guò)的路徑稱為磁路。主磁通漏磁通主磁通勵(lì)磁線圈勵(lì)磁電流：直流磁路、交流磁路02-9月-231、磁路歐姆定律磁動(dòng)勢(shì)：磁阻：02-9月-23作用在磁路上的磁動(dòng)勢(shì)F等于磁路內(nèi)的磁通量Φ乘以磁阻Rm，此關(guān)系與電路中的歐姆定律在形式上十分相似，因此亦稱為磁路的歐姆定律。2、磁路的基爾霍夫定律磁路的基爾霍夫第一定律：02-9月-233、磁路的基爾霍夫第二定律

在閉合磁回路中，磁路各段磁壓降代數(shù)和等于作用于該磁路上的磁動(dòng)勢(shì)之和。02-9月-23磁路電路物理量磁動(dòng)勢(shì)

F=ΦRm電動(dòng)勢(shì)E=IR磁通量Φ電流I磁阻Rm=l/(μA)電阻R磁導(dǎo)Λ=1/Rm電導(dǎo)G磁導(dǎo)率μ電導(dǎo)率ρ

基本定律歐姆定律Φ=F/Rm歐姆定律I=E/R基爾霍夫第一定律ΣΦ=0

基爾霍夫第一定律Σi=0

基爾霍夫第二定律ΣNi=ΣHklk基爾霍夫第二定律Σe=ΣIR磁路和電路的類比02-9月-23磁路和電路的差別電路中有電流就有功率損耗。磁路中恒定磁通下沒(méi)有功率損耗；電流全部在導(dǎo)體中流動(dòng)，而在磁路中沒(méi)有絕對(duì)的磁絕緣體，除在鐵心的磁通外，空氣中也有漏磁通；電阻多數(shù)為常數(shù)，磁阻為變量；對(duì)于線性電路可應(yīng)用疊加原理，而當(dāng)磁路飽和時(shí)為非線形不能應(yīng)用疊加原理。02-9月-23直流磁路的計(jì)算磁路計(jì)算分為兩種類型：1）給定磁通，計(jì)算所需的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)（正問(wèn)題）2）給定勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)，計(jì)算磁路內(nèi)的磁通量（逆問(wèn)題）正問(wèn)題的計(jì)算步驟：1）將磁路按材料性質(zhì)和不同的截面尺寸分段。2）計(jì)算各段磁路的有效截面積Ak和平均長(zhǎng)度lk。3）計(jì)算各段磁路的平均磁通密度Bk；Bk=Φk/Ak

。4）根據(jù)Bk求出對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度Hk。5）計(jì)算各段磁路的磁位降Hklk，最后求得產(chǎn)生給定磁通量時(shí)所需的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)F，F(xiàn)=ΣHklk。02-9月-23簡(jiǎn)單串聯(lián)磁路就是不計(jì)漏磁影響，僅