電機與拖動緒論

1、楊天明楊天明 主編主編高等教育出版社高等教育出版社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社Lfchun 制作 出版說明出版說明 本電子教案電機是與河南科技學院楊天明主編的本電子教案電機是與河南科技學院楊天明主編的電機與拖動電機與拖動相配套的電子教案。相配套的電子教案。 通過豐富的實物圖片和動畫，使深奧、復雜的電機通過豐富的實物圖片和動畫，使深奧、復雜的電機理論變得易于講解和理解，使極難闡述的電機結構、繞理論變得易于講解和理解，使極難闡述的電機結構、繞組布線等問題變得淺顯易懂。靈活使用本電子教案，必組布線等問題變得淺顯易懂。靈活使用本電子教案，必將對提高教學質量和教學效果起到很好的促進作用，

2、同將對提高教學質量和教學效果起到很好的促進作用，同時在一定程度上解決課堂教學的學時數日漸減少所帶來時在一定程度上解決課堂教學的學時數日漸減少所帶來的困難。的困難。 電機拖動教學光盤電機拖動教學光盤河南科技學院機電學院Lfchun 制作 河南科技學院機電學院第第0 章章 緒論緒論第第 1 章章 直流電機的基本原理直流電機的基本原理第第 2 章直流電機的運行原理章直流電機的運行原理第第 3 章直流電動機的過渡過程章直流電動機的過渡過程第第 4 章單相變壓器章單相變壓器第第 5 章三相變壓器及其他用途變壓器章三相變壓器及其他用途變壓器第第 6 章三相異步電動機的基本原理章三相異步電動機的基本原理第第

3、 7 章三相異步電動機的運行原理章三相異步電動機的運行原理第第 8 章三相異步電動機的過渡過程章三相異步電動機的過渡過程第第 9 章其他交流電機及電動機的選擇章其他交流電機及電動機的選擇第第 10 章章 控制電機控制電機實驗課：實驗課：8 18 學時。學時。 教材：教材： 楊天明楊天明. 電機與拖動電機與拖動. 參考書：參考書： 各種各種“電機與拖動電機與拖動”、“電機原理電機原理”方面的書籍。方面的書籍。 要求：要求： 課前預習、做筆記、按時完成作業(yè)。課前預習、做筆記、按時完成作業(yè)。課程安排與要求課程安排與要求緒緒 論論 河南科技學院機電學院 跨世紀工程三峽 三峽水電站是目前世界上最大的水電

4、站，共安裝26臺70萬千瓦的大型水輪發(fā)電機組，總裝機容量1820萬千瓦，26臺機組陸續(xù)發(fā)電，電站多年平均發(fā)電量為847億千瓦時。按照三峽工程建設計劃，2003年三峽電站首批機組發(fā)電，2009年機組全部投產。緒緒 論論 左岸1號機組水輪電機軸緒緒 論論 水輪機上冠外徑 9315毫米，下環(huán)外徑10600毫米，重達425噸。緒緒 論論 緒緒 論論 直徑24米、重七百多噸的定子吊裝成功Lfchun 制作 電能電能機械能機械能電動機電動機 發(fā)電機發(fā)電機 磁場磁場水能水能熱能熱能風能風能原子能原子能緒緒 論論 緒緒 論論0.1.20.1.2電機的概念電機的概念 電機：機械能與電能(或信號)傳遞與變換的電磁

5、機械裝置。0.1.30.1.3電機的分類電機的分類1.1.按電機的功能分按電機的功能分 發(fā)電機；電動機；變壓器、變頻機、變流機、移相器；控制電機。 2.2.按電流的類型及工作原理的某些差異分按電流的類型及工作原理的某些差異分 直流電機；交流異步電機；交流同步電機及各種具有專門用途的控制電機等。 河南科技學院機電學院 0.1 0.1 電機的概念電機的概念0.1.10.1.1電能的應用電能的應用Lfchun 制作 0.2 0.2 電機及電力拖動的發(fā)展概況電機及電力拖動的發(fā)展概況0.2.10.2.1電機的發(fā)展概況電機的發(fā)展概況1.1.電機的產生電機的產生 1831年，法拉第發(fā)現的電磁感應現象。 18

6、33年，楞次建立楞次定律。 1834年，雅可比制造出世界上第一臺直流電動機。 1838年，用直流電動機拖動電動輪船試驗成功。 1871年，凡麥爾準發(fā)明了交流發(fā)電機。 1882年，法國學者德普勒發(fā)明了遠距離送電的方法。同年，美國著名發(fā)明家愛迪生創(chuàng)建了美國第一個火力發(fā)電站，把輸電線結成網絡，從此電能作為一種新能源而廣泛應用。 1885年，費那里斯發(fā)現了兩相電流能產生旋轉磁場。 1886年，研制成功兩相感應電動機模型。 19世紀末，發(fā)明了三相感應電動機、三相同步發(fā)電機、三相變壓器以及三相輸電方式。緒論緒論 河南科技學院機電學院2.2.電機的發(fā)展電機的發(fā)展 (1)大容量：電機制造向著大型、巨型發(fā)展;

7、(2)普通容量的中小型電機：向多用途、多品種方向發(fā)展，向高效節(jié)能方向發(fā)展; (3)微電機：在機器人、醫(yī)療器械、仿生、自動化等領域里得到了快速發(fā)展。 0.2.20.2.2電力拖動的發(fā)展概況電力拖動的發(fā)展概況1.1.電力拖動及其組成電力拖動及其組成2.2.電力拖動的發(fā)展電力拖動的發(fā)展 (1)成組拖動“天軸” ； (2)單電機拖動系統； (3)多電動機拖動系統。 3.3.電力拖動系統發(fā)展的趨勢電力拖動系統發(fā)展的趨勢自動化自動化 (1)有觸點控制系統：繼電器-接觸器 (2)無觸點控制系統：電力電子技術、微型計算機以及檢測與傳感技術。 緒緒 論論 河南科技學院機電學院Lfchun 制作 0.30.3本課

8、程的性質、任務、內容、要求與特點本課程的性質、任務、內容、要求與特點0.3.10.3.1本課程的性質本課程的性質 專業(yè)技術基礎課程。0.3.2 0.3.2 本課程的任務本課程的任務1.了解常用的直流電機、變壓器、交流電機和控制電機的基本結構與工作原理。2.掌握電機穩(wěn)態(tài)運行時的分析方法和運行性能。3.理解電機穩(wěn)態(tài)運行時各種參數的物理意義，并能熟練應用等效電路和相量圖。4.理解電機中的能量轉換關系。5.通過實驗，掌握電機的基本實驗方法和電機使用的基本技能。緒緒 論論 河南科技學院機電學院0.3.3 0.3.3 本課程的內容本課程的內容 直流電機及拖動、變壓器、異步電機及拖動、同步電動機、控制電機和

9、電動機容量的選擇等內容。0.3.40.3.4本課程的要求本課程的要求1.了解磁場的基本理論知識。2.掌握常用的交、直流電機及變壓器的基本原理。3.掌握電動機的機械特性以及各種運行狀態(tài)的基本原理。4.掌握電力拖動系統中電動機的調速方法、調速原理和技術經濟指標。5.掌握控制電機的工作原理、特性及用途。6.掌握電力拖動系統中電動機容量的選擇。7.掌握電機與電力拖動系統的基本實驗方法與技能，并具有熟練的運算能力。緒緒 論論 河南科技學院機電學院0.3.50.3.5本課程的特點本課程的特點 電機拖動是理論性強、實踐性也強。 分析電機與電力拖動的工作原理要用到電學、磁學和動力學的基礎理論，既要有時間概念，

10、又要有空間概念，所以理論性較強。 而用理論分析各種電機和電力拖動的實際問題時，必須結合電機的具體結構、采用工程觀點和理論聯系實的際工程分析方法。 除要掌握基本理論以外，還應注意培養(yǎng)實驗操作技能和計算能力，所以實踐性也較強。因此，學習本門課程應該特別注意理論聯系實際。緒緒 論論 河南科技學院機電學院0.4.10.4.1磁場的概念磁場的概念1.1.磁場磁場 電流周圍的效應場。 河南科技學院機電學院磁疇（磁化前）磁疇（磁化前）磁疇（磁化后）磁疇（磁化后） 圖 0.2 磁性物質的磁化磁性物質內部存在著很多很小的“磁疇”。磁性物質的高導磁性被廣泛應用于變壓器和電機中。緒緒 論論 河南科技學院機電學院緒緒

11、 論論 INIF 2. 磁動勢（磁通勢、磁勢）磁動勢（磁通勢、磁勢）F F 磁動勢是產生磁場的源泉。3.3.磁場強度磁場強度H H 表征距離磁源即磁動勢一定位置的地方，磁動勢影響強度的一個物理量。 rHHdlINFl2rINrFH22 （a） （b）圖 0.3 電流方向與磁力線方向的關系4.4.磁導率磁導率 導磁介質導磁性能的物理量。 真空中的磁導率： 導磁介質的相對磁導率：緒緒 論論 河南科技學院機電學院0rmH701045.5.磁場感應強度（磁通密度磁場感應強度（磁通密度B B） 表征距離磁源即磁動勢一定位置的地方，磁動勢感應能力強弱的一個物理量 0rHB6. 6. 磁通磁通(1)磁通:垂

12、直穿過某一截面（面積為S）磁力線的數目。 sdBs Bs sB圖 0.4 垂直穿過截面S上的磁力線(2)磁鏈:垂直穿過N匝線圈的磁力線稱為磁鏈。 N7. 7. 磁阻磁阻R Rm m 磁阻磁阻是磁力線通過磁路時所遇到的阻礙。 磁阻與磁路的長度成正比,與磁路的磁導率成反比，并與磁路的截面積成反比。 磁路：磁力線通過的路徑。0.4.2 0.4.2 電磁場基本定律電磁場基本定律1.1.全電流定律全電流定律2.2.磁路的歐姆定律磁路的歐姆定律 對圖0.5所示的磁路，則有將 和 代入上式即得一般情況下，磁導m ：緒緒 論論 河南科技學院機電學院 SlRmilIHdl圖 0.6全電流定律圖0.5 磁路示意圖iKKIlH2211lHlHlHkkNIlHlH2211BHBSFNIRRlSlSmm21222111mmnmmRFRRRF21mmR13.3.電磁感應定律電磁感應定律( (楞次定律楞次定律) ) 變化的磁場會在線圈中產生感應電動勢。 (1)自感電動勢eL 電感： 其實質表征的就是電磁裝置電與磁轉換能力的大小。 (2)互感電動勢eM 互感磁鏈 互感 (3)切割電動勢eV 緒緒 論論 河南科技學院機電學院 dtddtdNedtddtdNeLLLiLLdtddtdNeM21212圖 0.7 互感線圈BlVeV21221N圖0.8 切割電動勢的右手定則2121211112