电机原理及拖动（第4版）绪论

《电机原理及拖动》

第4版绪论电机发展简史1.初期发展时期：电磁感应定律的发现；1821年电动机作用原理，1831年电磁感应定律直流电动机的发展；电磁铁－>永久磁铁，发电机－>化学电池单相交流电的应用；交流电用于照明，闭合磁路的变压器制成三相交流电的应用；二相交流电动机，三相交流电动机，三相变压器2.近代发展时期1920年用于家用电器的单相交流电机诞生，各种主要电机有成型设计，开始了电动机的近代发展时期。电机的主要作用电机是能量转换装置，是利用电磁感应原理工作的机械，是实现电能的生产、变换、传输、分配、使用和控制的电磁机械装置。按照功能对电机进行分类可分为：发电机、电动机、变压器和控制电机四大类；按电机结构或旋转静止可分为：变压器和旋转电机。电机的分类

电机拖动系统是用电动机来拖动机械运行的系统。包括：电动机、传动机构、生产机械、控制设备和电源五个部分。电动机传动机构生产负载控制设备电源电机拖动的分类电机拖动具有良好的起、制动性能，平滑调速。国内外电力拖动研究的中心。逐渐取代直流拖动交流电机拖动直流电机拖动电机拖动的分类电能的生产传输过程电能的生产、传输和分配直流输电系统电能驱动生产机械和装备拖动生产机械如金属切削、矿山机械、交通运输机械、起重机械、化工机械、农用机械、电动工具、家用电器等。控制系统和智能化装置的重要原件研究对象1.电路：电路主要指电枢绕组部分，它的形式和连接方法影响电势的数量和质量。绕组带上负载对磁场的影响是研究电机的核心问题；2.磁路：此外电机中磁路分析的准确性直接影响电路的计算，在磁路不饱和时电路参数为常数，磁路饱和时与磁路有关的电路参数是非线性的；3.机械特性：在电机能量转换过程中涉及电磁力矩及相应的转速问题，二者关系n＝f(T)为电机的机械特性；4.损耗：在能量转换中存在各种损耗，主要有铜损和铁损。电学、磁学和动力学原理的综合运用1.直流和交流电路原理2.磁路定律3.电磁关系4.电、磁和力的关系5.力学定律6.能量转换和守恒定律7.材料的特性1.电路分析和磁路定律交、直流电路分析欧姆定律：基尔霍夫定律电磁关系磁路欧姆定律磁路基尔霍夫定律2.磁路欧姆定律：铁磁材料的不为常数。磁路的基尔霍夫第一定律：说明磁通是连续的。磁路的基尔霍夫第二定律：

磁路电路磁动势F

电动势E

磁压降Um

电压U

磁阻Rm

电阻R

磁导Λ

电导G基本定律欧姆定律Φ＝F／RmI＝E／R基尔霍夫第一定律ΣΦ＝0ΣI＝0基尔霍夫第二定律ΣNI＝ΣΦRmΣU＝0物理量磁路与电路的类比与区别3.电磁关系电磁感应定律全电流定律电流方向与积分方向符合右手螺旋定则为正导体在磁场中运动产生电势.eBvBfi载流导体在磁场中受到的电磁力。4.电、磁和力的关系5.力学定律直线运动和旋转运动的动力学定律力和力矩的关系：旋转运动：输入能量＝输出能量＋损耗6.能量守恒7.材料特性分析铁磁材料的磁化磁效应：电荷运动产生磁场磁畴：铁磁材料中有相同磁场方向的原子组成的磁体磁化：铁磁材料在外磁场作用下产生磁性材料特性磁化曲线、磁滞现象

真空的磁导率：相对磁导率：非铁磁材料剩磁矫顽力材料特性磁滞损耗B＝f（H）HB

＝f（H）0涡流损耗铁损原始磁化曲线磁滞回线磁路与电路区别（1）电路中有电流，就有功率损耗；而直流磁路中，维持一定的磁通量，铁心中没有功率损耗。（2）在电路中电流全部在导线中流动，导线外没有电流；在磁路中，没有绝对的磁绝缘体，除了铁心中，总有一部分漏磁通散布在周围空气中。（3）电阻率在一定温度下是不变的；磁阻率不是常数，是磁通密度的函数。（4）对线性电路，计算时可以用叠加定理；铁心磁路，饱和时磁路是非线性，不能用叠加定理。磁滞损耗和涡流损耗是什幺原因引起的？答：磁滞损耗由于B交变时铁磁物质磁化不可逆，磁畴之间反复摩擦，消耗能量而产生的。它与交变频率f成正比，与磁密幅值B的α次方成正比。涡流损耗是由于通过铁心的磁通ф发生变化时，在铁心中产生感应电势，再由于这个感应电势引起电流（涡流）而产生的电损耗。它与交变频率f的平方和B的平方成正比。磁滞损耗和涡流损耗是什幺原因引起的？答：磁滞损耗由于B交变时铁磁物质磁化不可逆，磁畴之间反复摩擦，消耗能量而产生的。它与交变频率f成正比，与磁密幅值B的α次方成正比。涡流损耗是由于通过铁心的磁通ф发生变化时，在铁心中产生感应电势，再由于这个感应电势引起电流（涡流）而产生的电损耗。它与交变频率f的平方和B的平方成正比。电磁转矩是怎样产生的？它在机电能量转换过程中起着什么作用？答：电机中电磁转矩是由载流导体在磁场中受力而产生的，在机电能量转换中是机械能和电能转换的完成者。一铁环的平均半径为0.3米，铁环的横截面积为一直径等于0.05米的圆形，在铁环上绕有线圈，当线圈中电流为5安时，在铁心中产生的磁通为0.003韦，查表知当B=1.528T时H=3180A，试求线圈应有匝数。解：铁环中磁路平均长度（m）圆环的截面积S＝铁环内的磁感应强度磁场强度H＝3180（A）