电机与应用绪论

1电机介绍2课程说明3本课程常用的物理概念和定律0/49绪论1.电机介绍（1）电能电能是现代常用的一种能源。电能应用广泛，自从电能出现以后，由于电能在变换、传输、分配、使用和控制等都比较方便，而且易于大量生产，集中管理，远距离传输和实现自动控制等优点，因此电能在现代社会中，取代了其他控制方法，广泛应用于各行各业中。1/49葛洲坝水利枢纽工程宝钢电厂2/49引进600MW汽轮发电机国产300MW汽轮发电机3/49现场运行的水轮发电机4/49风力发电波浪发电波浪能电站外景

波浪能电站内景

5/49连接发电机与电网的升压变压器连接发电机的封闭母线与电网相连的高压出线端6/49

至今保留在美国麻省理工学院的由爱迪生发明的一种直流电动机各行业广泛使用电动机7/49简单的电力系统示意图8/499/49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电机或机电能量转换的机械（2）电机电能的生产、变换、传输、分配、使用和控制等电动机：电能机械能发电机：机械能电能变压器：U1交流电能U2交流电能10/49电机图11/49电机图12/49（3）电机的分类13/49电机变压器直流电机直流发电机直流电动机交流电机控制电机同步电机同步发电机同步电动机异步电机异步发电机异步电动机综合以上分类方法，可归纳如下：14/49变压器发电机交流电动机15/49（4）电机的应用1）电力系统原动机发电机升压变压器降压变压器用户16/492）一般工业轧钢机电解铝数控机床冶金工业17/493）交通运输18/494）家用电器19/49（5）新型电力传动现代控制技术的使用，使电机具有更良好的特性电机已成为各种机电系统中一种极为重要的元件电力电子学、计算机、电机学和控制论结合而发展成的新学科20/49同步发电机定子各种微电机（6）电机的发展方向21/492课程说明（1）课程性质、任务

本课程是工业电气自动化和电气技术等专业的一门专业基础课。

本课程的任务是让学生掌握电机基本结构和工作原理，以及拖动系统的运行性能、分析计算、电机选择及试验方法，培养在电机及电力拖动方面分析和解决问题的能力，为今后学习和工作打下坚实的基础。

22/49电路分析电子技术基础大学物理电机与应用运动控制系统（2）和其他课程的关系23/49（3）本课程的特点及学习方法

本课程是一门技术基础课，同时又具有专业课的性质，涉及的基础理论和实际知识面广，是电磁学、动力学、热力学等学科知识的综合。必须结合电机的具体结构，采用工程观点和分析方法。掌握基本理论的同时，还要注意培养实验操作技能和计算方法。学好本门课程，必须做到以下几点：1）抓主要矛盾，有条件地略去一些次要因素；2）抓住重点，牢固掌握基本概念、基本原理和主要特性；3）要有良好的学习方法，运用对比或比较的方法，分析电机的共性和特点，加深对原理和性能的理解；4）理论联系实际，重视科学实验和工程实践；5）充分预习和复习。24/49教材：叶国平.电机与应用.学期总课时：64学时课堂教学：36学时实验课：10学时参考书：各种“电机与拖动”、“电机原理”方面的书籍。

（4）课程内容与安排

本课程的内容有直流电机、直流电动机的电力拖动、变压器、三相异步电动机、三相异步电动机的电力拖动、微控电机等部分25/49叶国平主编.《电机与应用》电子工业出版社李发海主编.《电机与拖动基础》清华大学出版社顾绳谷主编.《电机及拖动基础》（第2版）（上、下册）机械工业出版社26/49（5）考核方式期末考试：70%实验：10%平时（出勤、纪律、作业等）：20%27/493本课程常用的物理概念和定律磁感应强度(或磁通密度)B磁通量(或磁通)磁场强度H安培环路定律铁磁材料的磁化特性简单磁路的计算方法载流导体在磁场中的安培力电磁感应定律28/4929/49磁场是由电流产生的。描述磁场强弱及方向的物理量是磁感应强度。磁力线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，磁力线的方向与电流的方向满足右手螺旋关系。30/49(1)磁感应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)磁场中的磁感应线不相交，每点的磁感应强度的方向确定唯一(3)载流导线周围的磁感应线都是围绕电流的闭合曲线磁力线31/49在均匀磁场中，如果截面与垂直，则上式变为或在制中的单位名称为韦[伯]，；B的单位名称为特[斯拉]，。32/49式中，是导磁物质的磁导率。真空中磁导率为。铁磁材料的。在制中的单位名称安[培]/米，。33/49式中，为该磁路所包围的全电流，因此，这个定律也叫全电流定律。简化办法：

上式也可以理解为，消耗在任一闭合磁回路上的磁通势，等于该磁路所链着的全部电流。i3

H

dl

i2

i1l34/49磁化特性曲线

磁滞回线较窄的铁磁材料属于软磁材料，如硅钢片、铁镍合金、铸钢等。这些材料磁导率较高，回线包围面积小，磁滞损耗小，多用于做电机、变压器的铁心。硬磁材料，如钨钢、钴钢等，磁滞回线较宽，主要用做永久磁铁。35/49如图，根据安培环路定律

带气隙的铁心磁路

当气隙长度δ远远小于两侧的铁心截面的边长时，铁心和气隙中为均匀磁场，则其中

F=NI：磁路的磁动势

Hl：铁心上的磁压降

Hδδ：气隙上的磁压降36/49在均匀磁场中，若载流直导体与方向垂直，长度为，流过的电流为，则载流导体所受的力为37/49

在电机学中，习惯上用左手定则确定的方向，即把左手伸开，大拇指与其他四指成900，如图所示，如果磁力线指向手心，其他四指指向导体中电流的方向，则大拇指的指向就是导体受力的方向。38/49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，电磁感应现象主要表现在两个方面1、切割电动势39/49右手定则

在电机学