电机与拖动绪论

1、杨天明杨天明 主编主编高等教育出版社高等教育出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社Lfchun 制作 出版说明出版说明 本电子教案电机是与河南科技学院杨天明主编的本电子教案电机是与河南科技学院杨天明主编的电机与拖动电机与拖动相配套的电子教案。相配套的电子教案。 通过丰富的实物图片和动画，使深奥、复杂的电机通过丰富的实物图片和动画，使深奥、复杂的电机理论变得易于讲解和理解，使极难阐述的电机结构、绕理论变得易于讲解和理解，使极难阐述的电机结构、绕组布线等问题变得浅显易懂。灵活使用本电子教案，必组布线等问题变得浅显易懂。灵活使用本电子教案，必将对提高教学质量和教学效果起到很好的促进作用，

2、同将对提高教学质量和教学效果起到很好的促进作用，同时在一定程度上解决课堂教学的学时数日渐减少所带来时在一定程度上解决课堂教学的学时数日渐减少所带来的困难。的困难。 电机拖动教学光盘电机拖动教学光盘河南科技学院机电学院Lfchun 制作 河南科技学院机电学院第第0 章章 绪论绪论第第 1 章章 直流电机的基本原理直流电机的基本原理第第 2 章直流电机的运行原理章直流电机的运行原理第第 3 章直流电动机的过渡过程章直流电动机的过渡过程第第 4 章单相变压器章单相变压器第第 5 章三相变压器及其他用途变压器章三相变压器及其他用途变压器第第 6 章三相异步电动机的基本原理章三相异步电动机的基本原理第第

3、 7 章三相异步电动机的运行原理章三相异步电动机的运行原理第第 8 章三相异步电动机的过渡过程章三相异步电动机的过渡过程第第 9 章其他交流电机及电动机的选择章其他交流电机及电动机的选择第第 10 章章 控制电机控制电机实验课：实验课：8 18 学时。学时。 教材：教材： 杨天明杨天明. 电机与拖动电机与拖动. 参考书：参考书： 各种各种“电机与拖动电机与拖动”、“电机原理电机原理”方面的书籍。方面的书籍。 要求：要求： 课前预习、做笔记、按时完成作业。课前预习、做笔记、按时完成作业。课程安排与要求课程安排与要求绪绪 论论 河南科技学院机电学院 跨世纪工程三峡 三峡水电站是目前世界上最大的水电

4、站，共安装26台70万千瓦的大型水轮发电机组，总装机容量1820万千瓦，26台机组陆续发电，电站多年平均发电量为847亿千瓦时。按照三峡工程建设计划，2003年三峡电站首批机组发电，2009年机组全部投产。绪绪 论论 左岸1号机组水轮电机轴绪绪 论论 水轮机上冠外径 9315毫米，下环外径10600毫米，重达425吨。绪绪 论论 绪绪 论论 直径24米、重七百多吨的定子吊装成功Lfchun 制作 电能电能机械能机械能电动机电动机 发电机发电机 磁场磁场水能水能热能热能风能风能原子能原子能绪绪 论论 绪绪 论论0.1.20.1.2电机的概念电机的概念 电机：机械能与电能(或信号)传递与变换的电磁

5、机械装置。0.1.30.1.3电机的分类电机的分类1.1.按电机的功能分按电机的功能分 发电机；电动机；变压器、变频机、变流机、移相器；控制电机。 2.2.按电流的类型及工作原理的某些差异分按电流的类型及工作原理的某些差异分 直流电机；交流异步电机；交流同步电机及各种具有专门用途的控制电机等。 河南科技学院机电学院 0.1 0.1 电机的概念电机的概念0.1.10.1.1电能的应用电能的应用Lfchun 制作 0.2 0.2 电机及电力拖动的发展概况电机及电力拖动的发展概况0.2.10.2.1电机的发展概况电机的发展概况1.1.电机的产生电机的产生 1831年，法拉第发现的电磁感应现象。 18

6、33年，楞次建立楞次定律。 1834年，雅可比制造出世界上第一台直流电动机。 1838年，用直流电动机拖动电动轮船试验成功。 1871年，凡麦尔准发明了交流发电机。 1882年，法国学者德普勒发明了远距离送电的方法。同年，美国著名发明家爱迪生创建了美国第一个火力发电站，把输电线结成网络，从此电能作为一种新能源而广泛应用。 1885年，费那里斯发现了两相电流能产生旋转磁场。 1886年，研制成功两相感应电动机模型。 19世纪末，发明了三相感应电动机、三相同步发电机、三相变压器以及三相输电方式。绪论绪论 河南科技学院机电学院2.2.电机的发展电机的发展 (1)大容量：电机制造向着大型、巨型发展;

7、(2)普通容量的中小型电机：向多用途、多品种方向发展，向高效节能方向发展; (3)微电机：在机器人、医疗器械、仿生、自动化等领域里得到了快速发展。 0.2.20.2.2电力拖动的发展概况电力拖动的发展概况1.1.电力拖动及其组成电力拖动及其组成2.2.电力拖动的发展电力拖动的发展 (1)成组拖动“天轴” ； (2)单电机拖动系统； (3)多电动机拖动系统。 3.3.电力拖动系统发展的趋势电力拖动系统发展的趋势自动化自动化 (1)有触点控制系统：继电器-接触器 (2)无触点控制系统：电力电子技术、微型计算机以及检测与传感技术。 绪绪 论论 河南科技学院机电学院Lfchun 制作 0.30.3本课

8、程的性质、任务、内容、要求与特点本课程的性质、任务、内容、要求与特点0.3.10.3.1本课程的性质本课程的性质 专业技术基础课程。0.3.2 0.3.2 本课程的任务本课程的任务1.了解常用的直流电机、变压器、交流电机和控制电机的基本结构与工作原理。2.掌握电机稳态运行时的分析方法和运行性能。3.理解电机稳态运行时各种参数的物理意义，并能熟练应用等效电路和相量图。4.理解电机中的能量转换关系。5.通过实验，掌握电机的基本实验方法和电机使用的基本技能。绪绪 论论 河南科技学院机电学院0.3.3 0.3.3 本课程的内容本课程的内容 直流电机及拖动、变压器、异步电机及拖动、同步电动机、控制电机和

9、电动机容量的选择等内容。0.3.40.3.4本课程的要求本课程的要求1.了解磁场的基本理论知识。2.掌握常用的交、直流电机及变压器的基本原理。3.掌握电动机的机械特性以及各种运行状态的基本原理。4.掌握电力拖动系统中电动机的调速方法、调速原理和技术经济指标。5.掌握控制电机的工作原理、特性及用途。6.掌握电力拖动系统中电动机容量的选择。7.掌握电机与电力拖动系统的基本实验方法与技能，并具有熟练的运算能力。绪绪 论论 河南科技学院机电学院0.3.50.3.5本课程的特点本课程的特点 电机拖动是理论性强、实践性也强。 分析电机与电力拖动的工作原理要用到电学、磁学和动力学的基础理论，既要有时间概念，

10、又要有空间概念，所以理论性较强。 而用理论分析各种电机和电力拖动的实际问题时，必须结合电机的具体结构、采用工程观点和理论联系实的际工程分析方法。 除要掌握基本理论以外，还应注意培养实验操作技能和计算能力，所以实践性也较强。因此，学习本门课程应该特别注意理论联系实际。绪绪 论论 河南科技学院机电学院0.4.10.4.1磁场的概念磁场的概念1.1.磁场磁场 电流周围的效应场。 河南科技学院机电学院磁畴（磁化前）磁畴（磁化前）磁畴（磁化后）磁畴（磁化后） 图 0.2 磁性物质的磁化磁性物质内部存在着很多很小的“磁畴”。磁性物质的高导磁性被广泛应用于变压器和电机中。绪绪 论论 河南科技学院机电学院绪绪

11、 论论 INIF 2. 磁动势（磁通势、磁势）磁动势（磁通势、磁势）F F 磁动势是产生磁场的源泉。3.3.磁场强度磁场强度H H 表征距离磁源即磁动势一定位置的地方，磁动势影响强度的一个物理量。 rHHdlINFl2rINrFH22 （a） （b）图 0.3 电流方向与磁力线方向的关系4.4.磁导率磁导率 导磁介质导磁性能的物理量。 真空中的磁导率： 导磁介质的相对磁导率：绪绪 论论 河南科技学院机电学院0rmH701045.5.磁场感应强度（磁通密度磁场感应强度（磁通密度B B） 表征距离磁源即磁动势一定位置的地方，磁动势感应能力强弱的一个物理量 0rHB6. 6. 磁通磁通(1)磁通:垂

12、直穿过某一截面（面积为S）磁力线的数目。 sdBs Bs sB图 0.4 垂直穿过截面S上的磁力线(2)磁链:垂直穿过N匝线圈的磁力线称为磁链。 N7. 7. 磁阻磁阻R Rm m 磁阻磁阻是磁力线通过磁路时所遇到的阻碍。 磁阻与磁路的长度成正比,与磁路的磁导率成反比，并与磁路的截面积成反比。 磁路：磁力线通过的路径。0.4.2 0.4.2 电磁场基本定律电磁场基本定律1.1.全电流定律全电流定律2.2.磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律 对图0.5所示的磁路，则有将 和 代入上式即得一般情况下，磁导m ：绪绪 论论 河南科技学院机电学院 SlRmilIHdl图 0.6全电流定律图0.5 磁路示意图iKKIlH2211lHlHlHkkNIlHlH2211BHBSFNIRRlSlSmm21222111mmnmmRFRRRF21mmR13.3.电磁感应定律电磁感应定律( (楞次定律楞次定律) ) 变化的磁场会在线圈中产生感应电动势。 (1)自感电动势eL 电感： 其实质表征的就是电磁装置电与磁转换能力的大小。 (2)互感电动势eM 互感磁链 互感 (3)切割电动势eV 绪绪 论论 河南科技学院机电学院 dtddtdNedtddtdNeLLLiLLdtddtdNeM21212图 0.7 互感线圈BlVeV21221N图0.8 切割电动势的右手定则2121211112