电机拖动与基础第1章 绪论

1、电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础1电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础2 第一章 绪论 F:/%E7%94%B5%E6%9C%BA%E5%AD%A6%E8%AF%BE%E4%BB%B6/%E7%94%B5%E6%9C%BA%E5%AD%A6%E7%BB%AA%E8%AE%BA%E8%AF%BE%E4%BB%B6/%E7%94%B5%E6%9C%BA%E4%B8%8E%E6%8B%96%E5%8A%A8%E8%AF%BE%E7%A8%8B%E5%89%8D%E8%A8%80.ppt电力拖动的动力学 F:/%E7%94%B5%E6%9C%BA%E5%

2、AD%A6%E8%AF%BE%E4%BB%B6/%E7%94%B5%E6%9C%BA%E5%AD%A6%E7%BB%AA%E8%AE%BA%E8%AF%BE%E4%BB%B6/%E7%94%B5%E6%9C%BA%E4%B8%8E%E6%8B%96%E5%8A%A8%E8%AF%BE%E7%A8%8B%E5%89%8D%E8%A8%80.ppt%23-1,33,%E7%AC%AC%E4%BA%8C%E7%AB%A0%20%20%E7%9B%B4%20%E6%B5%81%20%E7%94%B5%20%E6%9C%BA直流电机原理 第四章 他励直流电动机的运行 第五章 变压器 第六章 交流电机理论

3、的共同问题 电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础3第七章 异步电动机 第八章 三相异步电动机的起动与制动 第九章同步电机第十章三相交流电动机调速第十一章电动机的选择第十二章微控电机电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础4电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础5电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础6电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础7电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础8 电机是以电磁感应和电磁力定律为基本工电机是以电磁感应和电磁力定律为基本工作原理进行电能的传递或机

4、电能量转换的作原理进行电能的传递或机电能量转换的机械机械 。电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础9电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础10电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础11发 电 机 电 动 机 变 压 器 控 制 电 机就 能 量 转 换 的 功 能 来 看静 止 电 机（ 变 压 器 ）旋 转 电 机按 学 科 的 不 同直 流 电 机交 流 电 机根 据 应 用 场 合 的 要 求 和 电 源 的 不 同电 机 的 分 类电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础12电机与拖动基础电机与拖动基础202

5、2-5-7电机与拖动基础13电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础14 电能易于转换、传输、分配和控制，是电能易于转换、传输、分配和控制，是现代能源的主要形式。现代能源的主要形式。 电能的生产是由发电机完成的，发电机电能的生产是由发电机完成的，发电机把机械能转换为电能。而电能的生产集把机械能转换为电能。而电能的生产集中在火力、水力及原子能发电厂进行。中在火力、水力及原子能发电厂进行。 为了减少输电中的能量损失，远距离输为了减少输电中的能量损失，远距离输电均采用高电压方式，然后经降压再供电均采用高电压方式，然后经降压再供给用户；电压的升高和降低都是由变压给用户；电压的升高和降

6、低都是由变压器完成的。器完成的。 电动机则把电能转换为机械能，电动电动机则把电能转换为机械能，电动机拖动生产机械运转称为电力拖动。机拖动生产机械运转称为电力拖动。电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础15风力发电机电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础16水轮发电机现场电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础17 单机容量万千瓦的三峡水电发电机组使用。这个“巨无霸”般的定子机座安装定位后直径可达米、高米、总重量余吨；三峡电站7号水轮发电机的转子 直径为18.43米，高3.5米，重1700吨电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机

7、与拖动基础18汽轮发动机电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础19电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础20自耦变压器电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础21交流电机图片电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础22同步发电机定子结构电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础232、驱动生产机械、驱动生产机械 磁悬浮列车磁悬浮列车 大型车床大型车床电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础24电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础25主要应用领域主要应用领域 1.工

8、业应用：各种生产机床、轧钢机、矿井提升机、球磨机、造纸机等 2.交通运输：电力机车、电动汽车、磁悬浮列车 3.国防军事：军艇的电力推进系统、鱼雷发射、坦克的电力牵引系统 4.航空航天：卫星发射电力推动系统 5.民用：冰箱、洗衣机、空调、风扇、吸尘器 6.电子仪器设备：各种伺服驱动电机、计算机硬盘驱动电机电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础26电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础27车用电机及其驱动系统车用电机及其驱动系统 电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础28大型和超小型方向发展大型和超小型方向发展同步发电机定子同步发电机定子

9、各种微电机各种微电机 电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础29电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础30要求：要求： 掌握磁路的基本概念及其电机磁路的特点掌握磁路的基本概念及其电机磁路的特点 掌握描述磁路的基本物理量掌握描述磁路的基本物理量 掌握研究磁路的几个基本定律掌握研究磁路的几个基本定律 熟练掌握电磁感应定律和电磁力定律熟练掌握电磁感应定律和电磁力定律 掌握铁磁材料的性质及其磁化曲线掌握铁磁材料的性质及其磁化曲线电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础31电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础32电机与拖动基

10、础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础337、磁阻、磁阻Rm电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础34电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础35 2、磁路欧姆定律、磁路欧姆定律 考虑到磁路和电路在分析考虑到磁路和电路在分析思路上基本一直，所以思路上基本一直，所以 我们在分析磁路时，我们在分析磁路时，可以将全电流定律可以将全电流定律应用到磁路中来。应用到磁路中来。如图所示，截面相等的无分支闭如图所示，截面相等的无分支闭合磁路上，则有：合磁路上，则有： 因为因为 ,即即 于是：于是： sHBNIslmmFRFSlNI/NIHlIHdll电机与拖动基础

11、电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础36 即磁路中的磁通即磁路中的磁通等于作用在该磁路上的磁动势等于作用在该磁路上的磁动势 F除以磁路的磁阻除以磁路的磁阻Rm或乘以磁导或乘以磁导 ，这就是磁，这就是磁 路的欧路的欧姆定律。姆定律。3 磁路的基尔霍夫第一定律磁路的基尔霍夫第一定律于是如图所示：于是如图所示：m003210dSB电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础374 磁路的基尔霍夫第二定律磁路的基尔霍夫第二定律 磁路和电路在这里有所不同，在磁路中，构成磁磁路和电路在这里有所不同，在磁路中，构成磁路的各个部分的材料和截面会有所不同，这样在路的各个部分的材料和截面会有

12、所不同，这样在分析时，我们要将磁路进行分段，每段有相同的分析时，我们要将磁路进行分段，每段有相同的材料和截面，即材料和截面，即B和和要相同。则要相同。则mRFNiHldlHnkkINIlH1电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础381、电磁感应定律、电磁感应定律 dtdNdtde电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础39 1）运动电势）运动电势(动生电动势动生电动势)：导体在磁场：导体在磁场中运动时，导体中会感应出电势中运动时，导体中会感应出电势e 。大小：。大小：电势电势e=Blv。B: 磁密；磁密； l：导体长度；：导体长度； v：导体与磁场的相对速

13、度。正方向：用右导体与磁场的相对速度。正方向：用右手定则判断手定则判断 电势电势e正方向表示电位升高的方向，与正方向表示电位升高的方向，与U相反。如果同一元件上相反。如果同一元件上e和和U正方向相同正方向相同时，时，e= -U。电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础40电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础41 一个通电流的导体，在磁场中要受到力的作用，一个通电流的导体，在磁场中要受到力的作用，这个力叫电磁力。这个力叫电磁力。 电磁力电磁力f=Bli 电磁力方向：左手定则判断电磁力方向：左手定则判断 *回顾右手定则，左手定则回顾右手定则，左手定则磁感应强

14、度磁感应强度（磁通密度）（磁通密度）B、和磁通和磁通 :电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础42电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础43 铁磁物质是一种性能特异，在现代科技和国防上用途广泛的材料。铁，钴，镍及其众多合金以及含铁的氧化物（铁氧体）均属铁磁物质。其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化，磁导率 很高。另一特性是磁滞，即磁场作用停止后，铁磁材料仍保留磁化状态。下图为铁磁物质的磁感应强度与磁场强度H之间的关系曲线。 电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础44B-HsHc-HcHs-BmBm0Brabscr-BrHrcs电机与拖动

15、基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础45 图中的原点。表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即B=H=O 。当外磁场H从零开始增加时，磁感应强度B随之缓慢上升，如线段落0a所示；继之B随H迅速增长，如ab段所示；其后，B的增长又趋缓慢；当H值增至Hs 时，B 的值达到 Bs ，在S点的Bs和Hs，通常又称本次磁滞回线的Bm和Hm。曲线oabs段称为起始磁化曲线。电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础46 当磁场从Hs逐渐减少至零时，磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到o点，而是沿一条新的曲线sr下降，比较线段os和sr，我们看到：H减小，B也相应减小，但B的变化滞

16、后于H的变化，这个现象称为磁滞，磁滞的明显特征就是当H=0时，B不为0，而保留剩磁Br。 当磁场反向从o逐渐变为-Hc时，磁感应强度B=O，这就说明要想消除剩磁，必须施加反向磁场，Hc称为矫顽力。它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力，线段rc称为退磁曲线。电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础47 图还表明，当外磁场按Hs 0-Hc-Hs 0 Hc Hs次序变化时，相应的磁感应强度则按闭合曲线srcsrcs变化时，这闭合曲线称为磁滞回线。所以，当铁磁材料处于交变磁场中时（如变压器铁心），将沿磁滞回线反复被磁化去磁反向磁化反向去磁，由于磁畴的存在，此过程要消耗能量，以热的形

17、式从铁磁材料中释出。这种损耗称为磁滞损耗，可以证明，磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。 当初始态为H=B=O的铁磁材料，在峰值磁场强度H由弱到强的交变磁场作用下磁化，可以得到面积由小到大向外扩张的一组磁滞回线， 电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础48电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础49电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础50 饱和磁滞回线与换向磁化曲线上的各有关饱和磁滞回线与换向磁化曲线上的各有关磁学量磁学量 电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础51(四四)铁磁材料的磁损耗铁磁材料的磁损耗 当铁磁材料

18、处于变化磁场中，会产生涡流损耗和磁滞损耗。当铁磁材料处于变化磁场中，会产生涡流损耗和磁滞损耗。1、涡流损耗、涡流损耗 C Fe ：系数：系数 D：厚度：厚度 f: 频率频率 B：磁密：磁密2、磁滞损耗、磁滞损耗 小磁铁来回翻转，摩擦耗能。小磁铁来回翻转，摩擦耗能。222BfDCPFeFe2fBKPhh电机与拖动基础电机与拖动基础2022-5-7电机与拖动基础52注意：尽管磁路和电路在物理量和基本定律注意：尽管磁路和电路在物理量和基本定律上有一一对应的关系，但是，磁路和电路上有一一对应的关系，但是，磁路和电路仍有本质的区别：仍有本质的区别：1）电路中可以有电动势而无电流，磁路中有电路中可以有电动势而无电流，磁路中有磁动势必有磁通磁动势必有磁通2）电路中有电流就有功率损耗，而在恒磁通）电路中有电流就有功率损耗，而在恒磁通下，磁路中无损耗下，磁路中无损耗3）电流只在导体中流过，而磁路中除了主磁）电流只在导体中流过，而磁路中除了主磁通外还必