電機結構與裝配(第一講)2015.9.4

1、電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論電機結構與裝配電機結構與裝配 電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論課課堂堂用用書書 電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論包含的章節(jié)： 緒論緒論 第一章：直流電機第一章：直流電機 第二章：直流電機的電力拖動第二章：直流電機的電力拖動 第三章：變壓器第三章：變壓器 第四章：三相異步電動機第四章：三相異步電動機 第五章：三相異步電動機的電力拖動第五章：三相異步電動機的電力拖動 第六章：其他用途的電動機第六章：其他用途的電動機 第七章：控制電機第七章：控制電機 第八章：電動機容量的選擇第八章：電動機容量的選擇 附錄附錄 用用“時鐘表示法時鐘表示法”確定三相變壓器的聯(lián)

2、結組確定三相變壓器的聯(lián)結組 電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 緒 論 電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論目目 錄錄 0 緒 論 123電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論0.1 0.1 電機、電力拖動技術在國民經濟中的作用電機、電力拖動技術在國民經濟中的作用 1、電能是現代能源中應用最廣的二次能源，它的生產、變換、傳輸、 分配、使用和控制都比較方便經濟，而要實現電能的生產、變換和使用等都離不開電機。 2、電機是一種利用電磁感應定律和電磁力定律，將能量或信號進行轉換或變換的電磁機械裝置。電機在國民經濟的各個領域起著重要作用。在電力工業(yè)中，產生電能的發(fā)電機和對電

3、能進行變換、傳輸與分配的變壓器是電站和變電所的主要設備。在工業(yè)企業(yè)中，人們利用電動機把電能轉換為機械能去拖動各種生產機械，從而滿足生產工藝過程的要求。在交通運輸業(yè)中，需要大量的牽引電動機。在電力排灌、播種、收割等農用機械中，都需要規(guī)格不同的電動機。在品種繁多的家用電器中，也離不開功能各異的小功率電動機。 電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論0.1 0.1 電機、電力拖動技術在國民經濟中的作用電機、電力拖動技術在國民經濟中的作用 1、電力拖動系統(tǒng)概念：用電動機作為原動機拖動生產機械運行的系統(tǒng) 2、電力拖動有其一系列的優(yōu)點： （1 1） 電能的遠距離輸送簡便經濟，分配簡單，檢測方便； （2 2）

4、電力拖動比其他形式的拖動效率高，電動機與被拖動機械的聯(lián)接簡便； （3 3） 電動機的形式和種類很多，具有各種各樣的特性，可適應不同生產機械的需要，且電力拖動的起動、制動與調速等控制簡便迅速，調節(jié)性能好； （4 4） 可實現遠距離控制與自動調節(jié)，并進而實現生產過程的自動化。 電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論0.2 0.2 電機的類型及所用的材料電機的類型及所用的材料 現代能源的主要形式是電能，與電能密切關聯(lián)的電機廣泛應用于社會生產的各個部門和社會生活的各個方面。電機的類型有如下幾種： 無論是哪一種電機，都必須以磁場作為其耦合場，通過電磁感應作用來實現能量轉換 電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論

5、緒論電能的產生電能的產生變換變換傳送傳送 使用使用電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論l本課程是電氣自動化、電氣技術和機電一體化等專業(yè)的一門專業(yè)基礎課。l“電機與拖動基礎”是“電機學”和“電力拖動技術基礎”兩部分內容的有機結合，它是在學習了“電工基礎”等課程的基礎上，通過講授直流電機、變壓器、交流電機的基本理論和電力拖動的基本原理等知識，以期達到下列要求：l（1 1） 熟悉直流電機

6、、變壓器、三相異步電動機的基本結構，掌握它們的工作原理。l（2 2） 掌握直流電動機、三相異步電動機的機械特性及各種運轉狀態(tài)的基本理論。l（3 3） 掌握直流電動機、三相異步電動機起動、制動、調速的電力拖動基本原理和計算方法。l（4 4） 掌握電機及電力拖動實驗的基本方法和技能。 0.3 0.3 本課程的主要內容、任務和學習方法本課程的主要內容、任務和學習方法電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論l“電機與拖動基礎”既是一門技術基礎課，又具有專業(yè)課的性質，不僅有理論的分析推導、磁場的抽象敘述，還要用基本理論去分析比較復雜又帶有機、電、磁綜合性的工程實際問題，這是學習本課程的難點。學習時應注意以下

7、幾點：l（1 1） 牢固掌握基本概念、基本原理和主要特性。l（2 2） 可運用類比或比較的學習方法，找出各種電機的共性和個性，以加深對各種電機及拖動系統(tǒng)性能的理解。l（3 3） 要理論聯(lián)系實際，重視實驗和實訓環(huán)節(jié)。l（4 4） 課前應預習，課后應及時復習,并選擇適當的思考題和習題作為課外作業(yè)，以鞏固理論知識，提高理解和運算能力。0.3 0.3 本課程的主要內容、任務和學習方法本課程的主要內容、任務和學習方法電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 直 流 電 機 電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論1 1 直流電機直流電機目目 錄錄123電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒

8、論緒論l【知識目標】【知識目標】l掌握直流電機的基本結構、直流發(fā)電機和直流電動機的基本原理、直流電機的勵磁方式和磁場分布、直流電動機的電樞電動勢和電磁轉矩以及直流電動機的機械特性。l【能力目標】【能力目標】l學習直流電機的拆卸、接線方法；計算直流電動機的電樞電動勢、電磁轉矩；掌握直流電動機的運行特性。1.1 直流電機的工作原理與結構直流電機的工作原理與結構電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論l直流電機可分為直流發(fā)電機和直流電動機兩大類。將機械能轉化為電能的直流電機是將機械能轉化為電能的直流電機是直流發(fā)電機直流發(fā)電機，將電能轉化為機械能的直流電機是將電能轉化為機械能的直流電機是直流電動機直流電動

9、機。l直流電機的優(yōu)點：直流電機具有良好的調速性能、較大的起動轉矩和過載能力，一般應用于對起動和調速要求較高的場合。另外，結構復雜、成本較高、維護較困難是直流電機的不足之處。1.1 直流電機的工作原理與結構直流電機的工作原理與結構電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論l圖1.1所示為直流發(fā)電機的工作原理模型。 直流電機的定子直流電機的定子:在圖1.1中，N、S為一對固定的磁極; 直流電機的轉子直流電機的轉子:abcd是固定在可旋轉鐵質圓柱體上的線圈，線圈連同鐵質圓柱體是直流電機可轉動的部分; 換向片換向片:線圈的末端a、d聯(lián)結到兩個相互絕緣并可以隨線圈一同轉動的導電片上; 氣隙氣隙: :轉子線圈與

10、外電路的聯(lián)結是通過放置在換向片上固定不動的電刷進行的。在定子與轉子間有間隙存在。1.1 直流電機的工作原理與結構直流電機的工作原理與結構電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論圖圖1.1直流發(fā)電機的工作原理模型直流發(fā)電機的工作原理模型 1.1 直流電機的工作原理與結構直流電機的工作原理與結構圖1.1直流發(fā)電機的工作原理模型在直流發(fā)電機的模型中，當有原動機拖動轉子以一定的轉速逆時針旋轉時，根據電磁感應定律可知，在線圈abcd中將產生感應電動勢。電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論圖1.2 1.1 直流電機的工作原理與結構直流電機的工作原理與結構電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論圖圖1.2 直流電動

11、機的模型直流電動機的模型 1.1 直流電機的工作原理與結構直流電機的工作原理與結構電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論 由以上分析可以看出：任何一臺電機既可以作為發(fā)電機運行，也可以作為電動機運行，這一性質稱為電機的可逆原理。 電機的可逆原理不僅適用于直流電機，也適用于交流電機。電機的實際運行方式由外施條件決定，如果電機轉子輸入機械能，而電樞繞組輸出電能，電機作為發(fā)電機運行；如果在電樞繞組中輸入電能，轉子輸出機械能，則電機作為電動機運行。1.1 直流電機的工作原理與結構直流電機的工作原理與結構電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論l直流電動機和直流發(fā)電機的結構基本是相同的，即都有可旋轉部分和靜止部

12、分?？尚D部分稱為轉子，靜止部分稱為定子，在定子和轉子之間存在著氣隙。小型直流電動機結構如圖1.3所示，其剖面結構如圖1.4所示。l（1 1） 定子部分定子部分l定子的作用，在電磁方面是產生磁場和構成磁路，在機械方面是整個電機的支撐。定子由磁極、機座、換向極、電刷裝置、端蓋和軸承等組成，如圖1.3所示。1.1 直流電機的工作原理與結構直流電機的工作原理與結構電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論圖圖1.3小型直流電動機的結小型直流電動機的結構構1.1 直流電機的工作原理與結構直流電機的工作原理與結構電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論圖圖1.4小型直流電動機的剖面結小型直流電動機的剖面結構構1電

13、樞繞組；2電樞鐵芯；3機座；4主磁極鐵芯；5勵磁繞組；6換向繞組；7換向極鐵芯；8主磁極極靴；9機座底腳1.1 直流電機的工作原理與結構直流電機的工作原理與結構電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論l 換向器又稱整流子。 對于發(fā)電機，換向器的作用是把電樞繞組中的交變電動勢轉變?yōu)橹绷麟妱觿菹蛲獠枯敵鲋绷麟妷?；對于電動機，它是把外界供給的直流電流轉變?yōu)槔@組中的交變電流以使電機旋轉。1.1 直流電機的工作原理與結構直流電機的工作原理與結構電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論NoImageNoImageNoImageNoImageNoImage電機型號電機型號銘牌數據主要有：銘牌數據主要有：額定功率額定

14、功率額定電壓額定電壓額定電流額定電流額定轉速額定轉速額定勵磁電流額定勵磁電流勵磁方式勵磁方式出廠數據如出廠編號、出廠日期等出廠數據如出廠編號、出廠日期等1.1.2 2 直流電機的直流電機的銘牌數據銘牌數據電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論NoImageNoImageNoImageNoImageZ 27 2 一般用途直流電機一般用途直流電機 第二次改型設計第二次改型設計 機座號機座號 電樞鐵心長度電樞鐵心長度1 1、電機型號、電機型號1號為短鐵心，號為短鐵心，2 號為長鐵心號為長鐵心1號最小，號最小，12 號最大號最大型號表明電機所屬的系列及主要型號表明電機所屬的系列及主要特性。知道了型號，可

15、從相關手特性。知道了型號，可從相關手冊中查出電機的許多技術數據。冊中查出電機的許多技術數據。電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論2、額定值、額定值(1)額定功率額定功率PN PN(kw) 是指在規(guī)定的工作條件下，長期運行是指在規(guī)定的工作條件下，長期運行允許輸出的功率。對于發(fā)電機來說，是指正負電刷之間輸出允許輸出的功率。對于發(fā)電機來說，是指正負電刷之間輸出的電功率；對于電動機，則是指軸上輸出的機械功率。的電功率；對于電動機，則是指軸上輸出的機械功率。(2)額定電壓額定電壓N UN(V)對發(fā)電機來說，是指在額定電流下輸對發(fā)電機來說，是指在額定電流下輸出額定功率時的端電壓；對電動機來說，是指所規(guī)定的

16、正常出額定功率時的端電壓；對電動機來說，是指所規(guī)定的正常工作時，加在電動機兩端的直流電源電壓。工作時，加在電動機兩端的直流電源電壓。(3)額定電流額定電流I IN I IN(A)是直流電機正常工作時輸出或輸入的是直流電機正常工作時輸出或輸入的最大電流值。最大電流值。對于發(fā)電機，三個額定值之間的關系為 PN=UNIN 對于電動機，三個額定值之間的關系為 PN=UNINN (4)額定轉速額定轉速nN nN (r/min)是指電機額定運行時的轉速。是指電機額定運行時的轉速。額定效率；額定效率； N =（PN/P1）*%電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論例例1-3 一臺直流一臺直流發(fā)電機發(fā)電機， P

17、N=10KW，UN=230V，nN=2850r/min， N=85%。求其額定電流和額定負。求其額定電流和額定負載時的輸入功率。載時的輸入功率。 。AAUPINNN48.4323010103kWWWPPNN76.111176085. 0101031解解 電機及拖動基礎電機及拖動基礎緒論緒論NoImageNoImageNoImageNoImageNoImageZ系列：一般用途直流電動機系列：一般用途直流電動機 （如（如 Z2， Z3，Z4等系列）；等系列）；ZF系列：一般用途直流發(fā)電機系列：一般用途直流發(fā)電機ZT系列：廣調速直流電動機；系列：廣調速直流電動機；ZZJ系列：冶金起重機用直流電動機；系列：冶金起重機用直流電動機；ZQ系列：直流牽引電動機；系列：直流牽引電動機；ZH系列：船用直流電動機；系列：船用直流電動機； ZA系列：防爆安全型直流電動機；系列：防爆安全型直流電動機； ZKJ系列：挖掘機用直流電動機；系列：挖掘機用直流電動機； ZJ系列：精密機床用直流電動機；系