电动机基本知识详解课件.ppt

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1、第四章电动机及其驱动电路机电一体化系统中的驱动模块在系统中的作用，是改变系统的运行状态和产生所希望的运动输出。第一节电动机基本知识第二节直流电动机第三节永磁同步（直流无刷）电动机第四节交流感应电动机第五节超声波电动机第六节电动机的选择第一节电动机基本知识一、直流电机的产生与形成1820年奥斯特发现了电流磁效应。随后安培通过总结电流在磁场中所受机械力的情况建立了安培定律。1821年9月，英国物理学家法拉第发现通电的导线能绕永久磁铁旋转以及磁体绕载流导体的运动，第一次实现了电磁运动向机械运动的转换，其原理

2、如下图。1822年,法国的阿拉戈.盖.吕萨克发明电磁铁,即用电流通过绕线的方法使其中铁块磁化。1826年,德国G.S.欧姆提出电路实验定律--欧姆定律。1831年,法拉第利用电磁感应发明了世界上第一台真正意义上的电机--法拉第圆盘发电机,如图示。同年夏天，亨利对法拉第的电动机模型进行了改进，制作了一个简单的装置(振荡电动机),如图。振荡电机其重要意义:第一次展示了由磁极排斥和吸引产生的连续运动，是电磁铁在电动机中的真正应用。1832年，斯特金发明了换向器,据此对亨利的振荡电动机进行改进，并制成世界上第

3、一台能产生连续运动的旋转电动机，其原理如右图4。后来他还制作了一个并励直流电动机。图4斯特金的旋转电动机原理示意图1832年，法国A.H.皮克西在巴黎公开了一台永久磁铁型旋转式交流发电机,如图5。一年后，他在发电机上安装整流子，将交流电变为直流电。图5皮克西发明的永久磁铁型旋转式交流发电机1832年，俄籍德国人H.F.E.楞次提出“电动机－发电机”原理--楞次定律证明发电机和电动机是可逆的但1870年以前，直流发电机与电动机一直独立发展着1834年,德国的雅可比制成一种简单的装置:在两个U型电磁铁中间

4、,装一六臂轮,每臂带两根棒型磁铁,通电后,棒型磁铁与U型磁铁之间产生相互吸引和排斥作用,带动轮轴转动,如图6。图6雅可比的电动机1845年,英国惠斯通用电磁铁代替永久磁铁,并取得专利权。这是增强发电机输出功率的一个重要措施。1857年,惠斯通发明自激电磁铁型发电机。1866年,西门子的创始人维尔纳.冯.西门子制成直流自激、并激式直流发电机。1867年在巴黎世界博览会上展出第一批样机。西门子首次完成把机械能转换成为电能的发明，从而开始了19世纪晚期“强电”技术时代。1870年格拉姆(1826～1901)

5、将T形电枢绕组改为环形电枢绕组,发明了直流发电机,在设计上,直流发电机和电动机很相似。后来,格拉姆证明向直流发动机输入电流,其转子会象电动机一样旋转。于是,这种格拉姆型电动机大量制造出来。效率也不断提高。与此同时,西门子接着制造更好的发电机,并着手研究由电动机驱动的车辆,于是西门子公司制成了世界电车。1879年,在柏林工业展览会上,西门子公司不冒烟的电车赢得观众的一片喝彩。西门子电机车当时只有3马力。后来美国发明大王爱迪生试验的电机车已达12-15马力。但当时的电动机全是直流电机，只限于驱动电车。18

6、73年,英国的詹·麦克斯韦完成了经典电磁理论基础《电和磁》，提出了著名的麦克斯韦方程。1875年,比利时Z.T.格拉姆将改造后的发电机安装在法国巴黎北火车站发电厂，是世界第一座火电厂。1880年，爱迪生观察到用叠片铁芯可以减少温升和能耗。1880年，霍普金森确立了磁路的欧姆定律。1882年，德国将米斯巴哈水电站发出的2千瓦直流电通过57千米1500～2000伏电线输送到慕尼黑，证明直流远距离输电的可能性。这一方面成为直流电机发展中的大事，促进它们的广泛利用，另一方面暴露出直流电在传输中的缺点：电压越高

7、，电能的传输损失越小，但高压直流发电机困难较大，而且单机容量越大，换向也越困难，换向器上的火花使电机工作不稳定。由于那时直流换流技术还未出现，人们把目光投向交流电机。二、交流电机的产生与形成1824年,法国人阿拉果在转动悬挂着的磁针时发现其外围环上受到机械力。次年，他重复这一实验时，发现外围环的转动又使磁针偏转。这些实验导致后来感应电机的出现。1888年,美国发明家特斯拉发明了交流电动机。它是根据电磁感应原理制成,又称感应电动机,其结构简单,使用交流电,无需整流。无火花,因此被广泛应用于工业和家庭电器

8、中。1876年,雅布洛奇科夫用交流发电机为其“电烛”供电，是交流电用于照明的开始。不久出现了原始型式的同步发电机和变压器。1879年,英国人拜依莱用依次变动四个磁极上的励磁电流得到旋转磁场。1882-1885年,匈牙利工程师代里等3人首创变压器。1885年,费拉里斯提出两相交流感应电动机的模型。1886年，美国的特斯拉(N.Tesla,1856～1943)也制成两相绕线式交流异步电动机模型,1888年他又在意大利科学院提出《利用交流电产生旋转磁场》的论文