电机概述ppt课件

电机概述 电机分类 基本电磁定律 变压器 直流电机 交流电机 实验与结论 1 电机的分类 2 电机学概述 电机分类 基本电磁定律 变压器 直流电机 交流电机 3 全电流定律 首先规定方向 当导体电流的方向与积分路径的方向符合右螺旋关系时为正 反之为负 结论 磁场中沿任一闭回路的磁场强度 的线积分等于该闭回路回路所包围的所有导体电流的代数和 4 电磁力定律 载流导体在磁场中要受到电磁力的作用 三方向互相垂直时 其大小为 方向由左手定则确定 5 电磁感应定律 1 变压器电动势线圈与磁通之间没有相对切割关系 仅由线圈交链的磁通发生变化而引起的感应电动势称为变压器电势 如 自感电动势 互感电动势 电动势方向由右手定则确定 2 运动电动势 速率电动势 若磁场恒定 构成线圈的导体切割磁力线 使线圈交链的磁通发生变化 导体中感应的电动势称为运动电动势 三方向互相垂直时 其大小 6 电机概述 电机分类 基本电磁定律 变压器 直流电机 交流电机 7 变压器 将一种电压的电能转换为另一种电压的电能的静止设备 说明 输电过程中 通常先经过升压变压器将电压升高 高压电经输电线传送到远方的城市 然后经过降压变压器降压 最后经配电降压变压器分配给用户 输送同样的功率 电压低则电流大 电流越大 要求输送线越粗 而输送线一般都采用铜线 由于铜线的高成本和大质量 大电流给实际输送电线路的铺设提出了极大的挑战 另一方面大电流会在输电线路上引起极大的损耗 造成线路上极大的的压降 导致受电端电压很低 电能传送不出去 为什么要采用变压器 8 变压器组成与结构 绕组 铁心 油箱 9 单相变压器工作原理 原线圈上加交变电流电铁心中产生交变磁通量副线圈中产生交变电动势副线圈相当于交流电源对外供电 10 三相变压器 由三台完全相同的单相变压器按三相连接方式连接而成 把三台单相变压器的铁心柱贴合在一起 这时 在中央公共铁心柱内的磁通为三相磁通之和 当三相变压器正常运行 三相对称 时 合成磁通为零 因此中央公共铁心柱可以省去 为了工艺方便 使中间相轭部磁路缩短 三个相的铁心柱排在一个平面上 11 电机学概述 电机分类 基本电磁定律 变压器 直流电机 交流电机 12 直流电机 能输出直流电流的发电机 或通入直流电流而产生机械运动的电动机 用途相当广泛 13 直流电机用途 励磁机 直流发电机 用于小于100MW的单机同步发电机 电源 直流发电机将机械能转化为直流电能 动力 直流电动机直流电能转化为机械能 信号传递 测量元件 直流测速发电机机械信号转换为电信号 信号传递 执行元件 直流伺服电动机将控制信号转换为机械信号 14 直流电机的物理模型图解释 说明 上图表示一台最简单的两极直流电机模型 固定部分 定子 主磁极N和S 电刷B1和B2旋转部分 转子 电枢铁心 两根导体连成的电枢线圈 换向器定子与转子间 气隙 当电枢旋转时 电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通 15 直流发电机 说明 条件 原动机拖动转子以每分n转运动 电机的主磁极有磁场 现象 导体感应电势 大小与磁通密度B 导体的有效长度l和导体切割磁场速度v三者的乘积成正比 其方向用右手定则判断 16 直流电动机 说明 条件 直流发电机去掉原动机 给两个电刷加上直流电源现象1 有直流电流从电刷A流入 经过线圈abcd 从电刷B流出 根据电磁力定律 载流导体ab和cd受到电磁力的作用 其方向可由左手定则判定 两段导体受到的力形成了一个转矩 使得转子逆时针转动 现象2 转过180度后 直流电流从电刷A流入 在线圈中的流动方向是dcba 从电刷B流出 此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向同样可由左手定则判定 它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动 17 直流电机的励磁方式 a 他励式 b 并励式 c 串励式 d 复励式 18 直流电机的换向 无刷直流电动机 采用电子换向装置取代机械换向器和电刷 避免电刷与换向器间的滑动接触 19 电机概述 电机分类 基本电磁定律 变压器 直流电机 交流电机 20 交流电机 能输出交流电流的发电机 或通入交流电流而产生机械运动的电动机 交流电机 分类 交流电机 结构 21 交流电机结构 22 定子铁心 23 定子绕组 24 转子铁心 25 转子绕组和轴 26 鼠笼式转子 27 绕线式转子 28 异步电动机工作原理 1 异步电动机定子上有三相对称的交流绕组 2 三相对称交流绕组通入三相对称交流电流时 将在电机气隙空间产生旋转磁场 3 转子绕组的导体处于旋转磁场中 4 转子导体切割磁力线 并产生感应电势 5 转子导体通过端环自成闭路 并通过感应电流 6 感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁力 判断电磁力的方向 7 电磁力作用在转子上将产生电磁转矩 并驱动转子旋转 29 转子绕组和轴 30 同步发电机工作原理 主磁场的建立 励磁绕组通以直流励磁电流 建立极性相间的励磁磁场 即建立起主磁场 载流导体 三相对称的电枢绕组充当功率绕组 成为感应电势或者感应电流的载体 切割运动 原动机拖动转子旋转 给电机输入机械能 极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组 相当于绕组的导体反向切割励磁磁场 交变电势 有效值 频率 的产生 由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动 电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势 通过引出线 即可提供交流电源 交变性与对称性 由于旋转磁场极性相间 使得感应电势的极性交变 由于电枢绕组的对称性 保证了感应电势的三相对称性 31 凸极式转子与水轮发电机 凸极式转子凸极式转子常用在水轮发电机上 由于水轮机的转速较低 要发出工频电能 发电机的极数就比较多 做成凸极式结构工艺上较为简单 另外 中小型同步电机多半也做成凸极式 水轮发电机 32 隐极式转子与汽轮发电机 隐极式转子隐极式转子常用在汽轮发电机上 在大容量高转速汽轮发电机中 转子圆周线速度极高 最大可达170m s 细长的隐极式圆柱体转子能减小转子本体及转子上的各部件所承受的巨大离心力 但是 考虑到转子冷却和强度方面的要求 隐极式转子的结构和加工工艺较为复杂 汽轮发电机 33 举例 电机实验的研究对象 34 结论 电机是一种能实现机电能量转换的电磁装