電機(jī)與拖動(dòng)技術(shù)課件緒 言

1.1電機(jī)的定義廣言之,電機(jī)可泛指所有實(shí)施電能生產(chǎn)、傳輸、使用和電能特性轉(zhuǎn)換的機(jī)械或裝置.緒言1、概述電機(jī)學(xué)研究的電機(jī)：電磁式電機(jī)——是依據(jù)電磁感應(yīng)定律和電磁力定律，由電路和磁路構(gòu)成的能實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換或信號(hào)傳遞與轉(zhuǎn)換的裝置。e=Blvf=Bli機(jī)械能電能電路磁路1.2電機(jī)的主要類型按運(yùn)動(dòng)方式分：按習(xí)慣：需要指出的是:

發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)只是電機(jī)的兩種運(yùn)行形式，其本身是可逆的。也就是說(shuō)，同一臺(tái)電機(jī)，既可作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，也可作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，只是從設(shè)計(jì)要求和綜合性能考慮，其技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性未必兼得罷了.電機(jī)的基本任務(wù)都是實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，這在結(jié)構(gòu)上就必然要求有一個(gè)靜止部分和一個(gè)旋轉(zhuǎn)部分，且二者之間還要有一個(gè)適當(dāng)?shù)拈g隙。在電機(jī)學(xué)中，靜止部分被稱為定子，旋轉(zhuǎn)部分被稱為轉(zhuǎn)子，間隙被稱為氣隙。氣隙中的磁場(chǎng)分布及其變化規(guī)律在能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中起決定性作用，這是電機(jī)學(xué)研究的重點(diǎn)問(wèn)題之一。1.3電機(jī)中使用的材料導(dǎo)電材料:一般選用紫銅線(棒)導(dǎo)磁材料:主要采用硅鋼片,亦稱為電工鋼片結(jié)構(gòu)材料:鑄鐵,鑄鋼和鋼板絕緣材料:聚酯漆,環(huán)氧樹脂,玻璃絲帶,電工紙,云母片,玻璃纖維板等.電機(jī)常用絕緣材料按性能化分為A、E、B、F、H、C等六個(gè)等級(jí)1.4電機(jī)的作用和地位

電機(jī)是電能生產(chǎn)、傳輸、使用和電能特性變換的核心裝置對(duì)電力工業(yè)本身來(lái)說(shuō)，電機(jī)就是發(fā)電廠和變電站的主要設(shè)備。在機(jī)器制造業(yè)和其它所有輕、重型制造工業(yè)中在冶金工業(yè)中在石油和天然氣的鉆探及加壓泵送過(guò)程中在煤炭的開采和輸送過(guò)程中在化學(xué)提煉和加工設(shè)備中在電氣化鐵路和城市交通以及作為現(xiàn)代化高速交通工具之一的磁懸浮列車中在建筑、醫(yī)藥、糧食加工工業(yè)中在供水和排灌系統(tǒng)中2電機(jī)發(fā)展史2.1直流電機(jī)的產(chǎn)生和形成1821－1834年1821年，法拉第(Faraday)發(fā)現(xiàn)了載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的現(xiàn)象(即電動(dòng)機(jī)的作用原理)，并首次使用模型表演了這種把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的過(guò)程。1831年，法拉第又發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律。在這一基本定律的指導(dǎo)下，第二年，皮克西(Pixii)利用磁鐵和線圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，再加上一個(gè)換向裝置，制成了一臺(tái)原始型旋轉(zhuǎn)磁極式直流發(fā)電機(jī)。這就是現(xiàn)代直流發(fā)電機(jī)的雛形。1833年，楞次(Lenz)證明了電機(jī)的可逆原理，但在1870年以前，直流發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)一直被看作兩種不同的電機(jī)而獨(dú)立發(fā)展著。但經(jīng)濟(jì)性、可靠性、容量卻未達(dá)到實(shí)用化要求，即廉價(jià)直流電源的問(wèn)題并沒(méi)有很快得到解決，因而電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展依然緩慢。1834—1870年這段時(shí)間內(nèi)，發(fā)電機(jī)研究領(lǐng)域產(chǎn)生了三項(xiàng)重大的發(fā)明和改進(jìn)。

在勵(lì)磁方面，首先從永磁體轉(zhuǎn)變到采用電流線圈，其后，1866年，西門子兄弟(W&CWSiemens)又從蓄電池他勵(lì)發(fā)展到發(fā)電機(jī)自勵(lì)。

在電樞方面，格拉姆(Gramme)于1870年提出采用環(huán)形繞組。1870—1890年是直流電機(jī)發(fā)展的另一個(gè)重要階段。1873年，海夫納—阿爾泰涅克(Hefner—Alteneck)發(fā)明了鼓形繞組1880年，愛(ài)迪生(Edison)提出采用疊片鐵心，進(jìn)一步減少了鐵心損耗，降低了繞組溫升。鼓形電樞繞組和有槽疊片鐵心結(jié)構(gòu)一直沿用至今。

在電機(jī)理論方面1886年霍普金森兄弟(J&EHopkinson)確立了磁路歐姆定律。1891年阿諾爾特(Anoret)建立了直流電樞繞組理論。這就使直流電機(jī)的分析和設(shè)計(jì)建立在更為科學(xué)的基礎(chǔ)上。因此，到19世紀(jì)90年代，直流電機(jī)已經(jīng)具備了現(xiàn)代直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

然而，隨著直流電的廣泛應(yīng)用，直流電機(jī)的固有缺點(diǎn)也很快暴露出來(lái)。首先，遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，要減少線路損耗，就必須升高電壓，而制造高壓直流發(fā)電機(jī)卻有很多不可克服的困難。此外，單機(jī)容量不斷增大，電機(jī)的換向也就變得越來(lái)越困難。因此，19世紀(jì)80年代以后，人們的注意力逐漸向交流電機(jī)方面轉(zhuǎn)移。2.2交流電機(jī)的形成和發(fā)展1832年，人們就知道了單相交流發(fā)電機(jī)，而直流電機(jī)中的換向器也就是為了實(shí)現(xiàn)繞組中交變電流與端口直流電流之間的相互轉(zhuǎn)換而設(shè)計(jì)的特定裝置。1870年以前，由于生產(chǎn)上沒(méi)有需要，加上當(dāng)時(shí)科學(xué)水平的限制，人們對(duì)交流電的特點(diǎn)還不大了解。1876年，亞勃羅契柯夫(Yaporochikov)首次采用交流電機(jī)和開磁路式串聯(lián)變壓器給“電燭”供電。1884年，霍普金森兄弟發(fā)明了具有閉合磁路的變壓器，同年，齊波諾斯基(Zipernowski)、德拉(Deri)和勃拉弟(Blathy)三人又提出了芯式和殼式結(jié)構(gòu)。交流發(fā)電機(jī)交流電動(dòng)機(jī)1825年，阿拉戈(Arago)利用金屬圓環(huán)的旋轉(zhuǎn)，使懸掛其中的磁針得到了偏轉(zhuǎn)。實(shí)際上，這一現(xiàn)象展示的就是多相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作原理。1879年，貝利(Beiley)采用依次變動(dòng)四個(gè)磁極上的勵(lì)磁電流的辦法，首次用電的方式獲得了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。1883年，臺(tái)勃萊茲進(jìn)一步在理論上闡明，兩個(gè)在時(shí)間和空間上各自相差1／4周期的交變磁場(chǎng)，合成后可以得到一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。1885年，費(fèi)拉里斯把用交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)