电机与拖动 教学课件 作者 孙建忠 刘凤春 第1章.ppt

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1、1.1电机的基本功能与主要类型1.2电机的基本原理1.3电机的制造材料电机是以电磁感应原理和电磁力定律为基本工作原理制成的一种旋转电器，能将电能转换成机械能或将机械能转换成电能。一、电机及电力拖动技术的发展概况社会生产力的进步，由原始的手工小作坊发展为具有一定机械化程度的规模生产，主要由蒸汽机来拖动生产机械。电机是随着生产的发展而发展的，电机及电力拖动技术的发展加速了工业电气自动化的进程。1、电动机是一种将电能转变为机械能的电机，而电能具有许多区别于其他形式能的优点。2、电动机的种类和型式很多，可以充分满足各种不同类型的生产机械对原动

2、机的要求。3、电动机的控制方法简便，并可实现遥控和自动控制。电机常用的分类方式有两种：一是按功能分，有发电机、电动机、变压器和控制电机四大类；二是按电机结构或转速分，有变压器和旋转电机。两种方法归纳如下：变压器直流发电机直流电机直流电动机同步发电机电机同步电机同步电动机交流电机异步发电机控制电机异步电机异步电动机1.2.1磁场的基本概念1.2.2磁路及其基本定律1.2.3电磁感应定律1.2.4线圈的电路方程1.2.5电磁力定律、电磁转矩1.2.6电机的可逆性原理1.2.1磁场的基本概念1.磁感应强度与磁感线2.磁通量与磁通连续性定理3

3、.磁场强度与磁导率4.磁场储能1.磁感应强度与磁感线描述磁场强弱及方向的物理量是磁感应强度B，往往采用磁力线来形象地描绘磁场，磁力线可以看成是无头无尾的闭合曲线。磁感应强度与产生它的电流之间的关系用毕奥-萨伐尔定律描述，磁力线方向与产生该磁场的电流的方向满足右手螺旋关系。1)磁感线的回转方向和电流方向之间的关系遵守右手螺旋法则。2)磁感线总是闭合的，既无起点，也无终点。3)磁场中的磁感线不会相交，因为磁场中每一点的磁感应强度的方向都是确定的、唯一的。2.磁通量与磁通连续性定理•穿过某一截面的磁感应强度的通量，即穿过截面的磁力线根数称为

4、磁通量，简称磁通，表示为：BdSs•在均匀磁场中，如果截面与垂直，则上式变为：BS•为单位截面积上的磁通，称为磁通密度，简称磁密。在国际单位制中的单位名称为韦[伯]，单位符号；的单位名称为[特斯拉]，单位符号。图1-2磁感应强度与磁通的关系3.磁场强度与磁导率在充满均匀磁介质的情况下，若包括介质因磁化而产生的磁场在内时，用磁感应强度B表示；单独由电流或者运动电荷所引起的磁场（不包括介质磁化而产生的磁场时）则引入磁场强度H，它与磁密的关系为：BH式中为导磁物质的磁导率。真空的磁导率0为。铁磁材料0的，例

5、如铸0钢的约为的1000倍，各种硅钢片600的0~7000约为0的倍。国际单位制中磁场强度的单位名A称/m为安[培]/米，单位符号。4.磁场储能磁场能够储存能量，这些能量是在磁场建立过程中由其他能源的能量转换而来的。电机就是借助磁场储能来实现机电能量转换的。81.2.2磁路及其基本定律1.安培环路定律(全电流定律)2.磁路的欧姆定律3.磁路的基尔霍夫第一定律4.磁路的基尔霍夫第二定律1.安培环路定律(全电流定律)在磁场中，沿任意一个闭合有向回路的磁场强度线积分等于该回路所交链的所有电流的代数和，即:HdlIl这个定律

6、也叫安培环路定律。一般情况下，如果电流的参考方向与回路方满足右手螺旋关系，该电流前取正号，否则取负号。同时，磁场强度沿闭合回路的线积分的大小只与包围的电流代数和有关，与积分路径无关。li2i1.i3.in图1.2全电流定律的原理示意图102.磁路的欧姆定律正如电动势作用在一定电阻的电路上产生的电流遵循欧姆定律一样，一定的磁动势作用在一定磁阻的磁路上可以产生磁通。磁通的大小同样遵循磁路的欧姆定律。FRm电路与磁路基本物理量对照表3.磁路的基尔霍夫第一定律磁通的连续性定律告诉我们，穿出(或进入)任意闭合面的总磁通量恒等于零，即∑Φ＝０

7、，比拟于电路中的基尔霍夫第一定律∑i=0，该定律亦称为磁路的基尔霍夫第一定律。4.磁路的基尔霍夫第二定律在电机和变压器的磁路中，磁路通常不是同一种材料构成的，可以将磁路按材料及截面不同分成若干个磁路段，每一段为同一材料、相同界面积，且磁路内磁通密度处处相等。磁路图1.2.3电磁感应定律1.变压器电动势2.运动电动势变化的磁场会产生电场，使导体中产生感应电动势，这就是电磁感应现象。在电机中电磁感应现象有两种形式：①导线与磁场有相对运动，导线切割磁力线时，导线内产生感应电动势。称之为切割电动势,也称运动电势；②交链线圈的磁通发生变化时，线

8、圈内产生感应电动势，称之为变压器电势。图感应电动势与磁通的正方向1.变压器电动势2.运动电动势长度为l的直导线在磁场中与磁场相对运动，导线切割磁力线的速度为v，导线处的磁感应强度为B时，若磁场均匀，直导线、磁感应强度、导