電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)0章

第1章緒論1.1課程概述一、電能是使用最廣的一種能源，因?yàn)樗谏a(chǎn)、傳輸、分配、轉(zhuǎn)換、控制和管理等方面都非常方便。二、電機(jī)在電能應(yīng)用中的重要作用。電機(jī)是一種機(jī)電能量變換的電磁裝置。發(fā)電機(jī)：機(jī)械能→電能電動(dòng)機(jī)：電能→機(jī)械能變壓器：實(shí)現(xiàn)電壓等級(jí)的變換的電磁裝置第1章緒論電機(jī)是能源系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備：發(fā)電——輸電——用電1.發(fā)電環(huán)節(jié)——各種電機(jī)發(fā)電環(huán)節(jié)發(fā)電環(huán)節(jié)發(fā)電環(huán)節(jié)發(fā)電環(huán)節(jié)輸配電環(huán)節(jié)輸配電環(huán)節(jié)第1章緒論三、電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的方式稱為電力拖動(dòng)。電力拖動(dòng)的優(yōu)勢(shì)：1.高效、經(jīng)濟(jì)；2.特性好，能滿足不同生產(chǎn)機(jī)械的需要；3.易操作、易控制、可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、控制精度高。電動(dòng)機(jī)應(yīng)用無(wú)處不在大型電機(jī)：各種機(jī)床、升降機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵、電力機(jī)車；小型電機(jī)：各種電動(dòng)工具、家用電器；控制電機(jī)：數(shù)控機(jī)床、打印機(jī)、機(jī)器人等。第1章緒論

簡(jiǎn)單的電力拖動(dòng)系統(tǒng)由電源、電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、負(fù)載和自動(dòng)控制裝置等部分組成，見圖。電力拖動(dòng)系統(tǒng)的組成用電環(huán)節(jié)——電動(dòng)機(jī)第1章緒論四、電機(jī)發(fā)展歷程及當(dāng)前狀況1、歷程1834年直流電動(dòng)機(jī)1831年電磁感應(yīng)定律——直流發(fā)電機(jī)1871年交流發(fā)電機(jī)1885年異步電動(dòng)機(jī)1888年三相制第1章緒論第1章緒論2、我國(guó)目前實(shí)際應(yīng)用情況第1章緒論3、電機(jī)新技術(shù)第1章緒論第1章緒論第1章緒論第1章緒論第1章緒論第1章緒論第1章緒論我國(guó)開展的項(xiàng)目我國(guó)開展的項(xiàng)目我國(guó)開展的項(xiàng)目我國(guó)開展的項(xiàng)目我國(guó)開展的項(xiàng)目第1章緒論五、課程性質(zhì)

本課程是工業(yè)電氣自動(dòng)化專業(yè)和非電機(jī)專業(yè)最主要的技術(shù)基礎(chǔ)理論課，可為學(xué)習(xí)自動(dòng)控制系統(tǒng)等專業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，同時(shí)，本課程又兼有專業(yè)課的性質(zhì)。五、學(xué)習(xí)導(dǎo)航（一）主要目的1.直流電機(jī)原理與直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)2.交流電機(jī)原理與交流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)3.變壓器的原理與運(yùn)行4.其它類型電機(jī)的工作原理（二）課程特點(diǎn)1.電機(jī)原理與拖動(dòng)相結(jié)合2.強(qiáng)調(diào)應(yīng)用性，簡(jiǎn)化理論（三）導(dǎo)航圖直流電機(jī)原理：原理，結(jié)構(gòu)，機(jī)械特性。拖動(dòng)（運(yùn)行）：起動(dòng)，調(diào)速，制動(dòng)，過(guò)渡過(guò)程。變壓器概述，運(yùn)行特性。交流電機(jī)原理：原理，結(jié)構(gòu)，電磁關(guān)系，機(jī)械特性。拖動(dòng)（運(yùn)行）：起動(dòng)，調(diào)速，制動(dòng)。其它電機(jī)同步電機(jī)，各種微控電機(jī)。第1章緒論1.2

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）B磁場(chǎng)是由電流產(chǎn)生的。描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱及方向的物理量是磁感應(yīng)強(qiáng)度B。

1.2.1磁感應(yīng)強(qiáng)度（磁通密度）B磁感應(yīng)強(qiáng)度B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。1.2.2

磁通量（磁通）Φ穿過(guò)某一截面S的磁感應(yīng)強(qiáng)度的通量，即穿過(guò)截面S的磁力線根數(shù)稱為磁通量（磁通），Φ表示。均勻磁場(chǎng)中，如果S與B垂直，則：

Φ=BS

或B=Φ/S

在國(guó)際單位制中，Φ的單位為韋[伯]，Wb；B的單位為特[斯拉]，T，1T=1Wb/m21.2.3

磁場(chǎng)強(qiáng)度H輔助物理量磁場(chǎng)強(qiáng)度H與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的關(guān)系

B=μHμ導(dǎo)磁物質(zhì)的磁導(dǎo)率。μ0=4π10-7H/m，鐵磁材料的μ>>μ0，鑄鋼約1000倍，硅鋼約6000～7000倍。國(guó)際單位中，場(chǎng)強(qiáng)度H的單位名稱為安[培]/米，單位符號(hào)A/m。B和H物理量的理解：

I→H→μ→B→Φ1.2.4

安倍環(huán)路定律在磁場(chǎng)中，沿任意一個(gè)閉合回路的磁場(chǎng)強(qiáng)度線積分等于該回路所環(huán)鏈的所有電流的代數(shù)和。簡(jiǎn)化計(jì)算：把回路按不同的磁介質(zhì)和不同的幾何形狀分段計(jì)算，各段的磁場(chǎng)強(qiáng)度用平均值，則有1.2.5

鐵磁材料的磁化特性鐵磁材料（鐵、鎳、鈷等）的μ比μ0大幾千到幾萬(wàn)倍。μ不是一個(gè)常數(shù)，用B-H曲線描述。B-H曲線的特點(diǎn)：1.具有磁滯特性2.具有飽和性1.2.5

鐵磁材料的磁化特性按磁滯回線的寬窄不同分軟磁和硬磁磁滯回線窄的稱為軟磁材料：硅鋼、鐵鎳合金、鑄鋼等，μ值較高，磁滯損耗小。多用于電機(jī)和變壓器。磁滯回線寬的稱為硬磁材料：鎢鋼、鈷鋼等。主要用于做永久磁鐵，磁記錄。1.2.6

簡(jiǎn)單磁路的計(jì)算方法鐵磁材料有導(dǎo)磁作用該磁路可分兩段計(jì)算，根據(jù)安倍定律

Hl+Hδδ=INl、δ、N已知，Φ與I的關(guān)系Φ與H的關(guān)系1.2.6

簡(jiǎn)單磁路的計(jì)算方法計(jì)算路徑：I→H→μ→B→Φ至此，在理論上解決了電機(jī)的電磁參數(shù)確定后，由勵(lì)磁繞組的電流可以確定電機(jī)空載時(shí)的氣隙磁密B和磁通量Φ。1.2.7載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的安倍力磁場(chǎng)對(duì)場(chǎng)中的載流導(dǎo)體施加的力稱為安倍力

df=i?dl×B

在均勻磁場(chǎng)中，若i

B，導(dǎo)體長(zhǎng)l，則

f=B?l?if的方向用左手定則確定。1.2.8電磁感應(yīng)定律變化的磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，使導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。表現(xiàn)在兩個(gè)方面。1.導(dǎo)體與磁場(chǎng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體切割磁力線時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。稱為導(dǎo)體切割電動(dòng)勢(shì)。

e=B?l