電機(jī)及拖動基礎(chǔ)第一章

電機(jī)及拖動基礎(chǔ)第一章第1頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利1.1電機(jī)及電力拖動的應(yīng)用發(fā)展1．電能電能是現(xiàn)代常用的一種能源。電能應(yīng)用廣泛，自從電能出現(xiàn)以后，由于電能在變換、傳輸、分配、使用和控制等都比較方便，而且易于大量生產(chǎn)，集中管理，遠(yuǎn)距離傳輸和實(shí)現(xiàn)自動控制等優(yōu)點(diǎn)，因此電能在現(xiàn)代社會中，取代了其他控制方法，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中。由于電能的生產(chǎn)、輸送和使用很方便，在電能的使用和傳輸?shù)确矫骐姍C(jī)起著重要的作用。

第2頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利電能的產(chǎn)生主要由發(fā)電機(jī)來完成。在電能的生產(chǎn)電能的生產(chǎn)集中在發(fā)電廠。在火電廠、水電廠和核電廠中。水輪機(jī)、汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)、把燃料燃燒的熱能、水流的機(jī)械能或原子核裂變的原子能都轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔??；鹆Πl(fā)電廠中的汽輪發(fā)電機(jī)組。它是由汽輪機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)出電能。水電廠中的水輪發(fā)電機(jī)組由水輪機(jī)驅(qū)動水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。第3頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利

發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓一般為10．5～20kV、為了減少遠(yuǎn)距離輸電中的能量損失。應(yīng)采用高壓輸電，輸電電壓為ll0kV．220kV，330kV，500kV或更高。把發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓升高到輸電電壓是由變壓器完成的。高壓輸電線將電能輸送到各個(gè)用電區(qū)．由于各種用電設(shè)備如電動機(jī)、電爐、電燈等需要不同的低電壓、例如6kV，lkV。380V，220V。因此再由變壓器把高電壓降為所需低電壓，供給用電部門使用。第4頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利2．電機(jī)電機(jī)分為:發(fā)電機(jī)和電動機(jī)發(fā)動機(jī)是將其他能（如動能，熱能等）轉(zhuǎn)換成電能的裝置，電機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換成其他能的裝置，兩者結(jié)構(gòu)基本一樣。電動機(jī)也稱電機(jī)（俗稱馬達(dá)），在電路中用字母“M”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“D”）表示。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動力矩，作為用電器或小型機(jī)械的動力源。電動機(jī)有多種類型:（1）按工作電源分類根據(jù)電動機(jī)工作電源的不同，可分為直流電動機(jī)和交流電動機(jī)。其中交流電動機(jī)還分為單相電動機(jī)和三相電動機(jī)。第5頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利（2）按結(jié)構(gòu)及工作原理分類電動機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為異步電動機(jī)和同步電動機(jī)。同步電動機(jī)還可分為永磁同步電動機(jī)、磁阻同步電動機(jī)和磁滯同電動機(jī)。異步電動機(jī)可分為感應(yīng)電動機(jī)和交流換向器電動機(jī)。感應(yīng)電動機(jī)又分為三相異步電動機(jī)、單相異步電動機(jī)和罩極異步電動機(jī)。交流換向器電動機(jī)又分為單相串勵電動機(jī)、交直流兩用電動機(jī)和推斥電動機(jī)。第6頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利直流電動機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為無刷直流電動機(jī)和有刷直流電動機(jī)。有刷直流電動機(jī)可分為永磁直流電動機(jī)和電磁直流電動機(jī)。電磁直流電動機(jī)又分為串勵直流電動機(jī)、并勵直流電動機(jī)、他勵直流電動機(jī)和復(fù)勵直流電動機(jī)。永磁直流電動機(jī)又分為稀土永磁直流電動機(jī)、鐵氧體永磁直流電動機(jī)和鋁鎳鈷永磁直流電動機(jī)。第7頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利

同步電動機(jī)還可分為永磁同步電動機(jī)、磁阻同步電動機(jī)和磁滯同電動機(jī)。異步電動機(jī)可分為感應(yīng)電動機(jī)和交流換向器電動機(jī)。感應(yīng)電動機(jī)又分為三相異步電動機(jī)、單相異步電動機(jī)和罩極異步電動機(jī)。交流換向器電動機(jī)又分為單相串勵電動機(jī)、交直流兩用電動機(jī)和推斥電動機(jī)。第8頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利直流電動機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為無刷直流電動機(jī)和有刷直流電動機(jī)。有刷直流電動機(jī)可分為永磁直流電動機(jī)和電磁直流電動機(jī)。電磁直流電動機(jī)又分為串勵直流電動機(jī)、并勵直流電動機(jī)、他勵直流電動機(jī)和復(fù)勵直流電動機(jī)。永磁直流電動機(jī)又分為稀土永磁直流電動機(jī)、鐵氧體永磁直流電動機(jī)和鋁鎳鈷永磁直流電動機(jī)。（3）按起動與運(yùn)行方式分類電動機(jī)按起動與運(yùn)行方式可分為電容起動式電動機(jī)、電容盍式電動機(jī)、電容起動運(yùn)轉(zhuǎn)式電動機(jī)和分相式電動機(jī)。第9頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利（4）按用途分類電動機(jī)按用途可分為驅(qū)動用電動機(jī)和控制用電動機(jī)。

驅(qū)動用電動機(jī)又分為電動工具（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴(kuò)孔等工具）用電動機(jī)、家電（包括洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器、錄音機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、吸塵器、照相機(jī)、電吹風(fēng)、電動剃須刀等）用電動機(jī)及其它通用小型機(jī)械設(shè)備（包括各種小型機(jī)床、小型機(jī)械、醫(yī)療器械、電子儀器等）用電動機(jī)。

控制用電動機(jī)又分為步進(jìn)電動機(jī)和伺服電動機(jī)等。第10頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利（5）按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分類電動機(jī)按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可分為籠型感應(yīng)電動機(jī)（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為鼠籠型異步電動機(jī)）和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為繞線型異步電動機(jī)）。（6）按運(yùn)轉(zhuǎn)速度分類電動機(jī)按運(yùn)轉(zhuǎn)速度可分為高速電動機(jī)、低速電動機(jī)、恒速電動機(jī)、調(diào)速電動機(jī)。第11頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利低速電動機(jī)又分為齒輪減速電動機(jī)、電磁減速電動機(jī)、力矩電動機(jī)和爪極同步電動機(jī)等。調(diào)速電動機(jī)除可分為有級恒速電動機(jī)、無級恒速電動機(jī)、有級變速電動機(jī)和無極變速電動機(jī)外，還可分為電磁調(diào)速電動機(jī)、直流調(diào)速電動機(jī)、PWM變頻調(diào)速電動機(jī)和開關(guān)磁阻調(diào)速電動機(jī)等等。第12頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利3．電力拖動（1）電機(jī)用電器電器設(shè)備在各行各業(yè)有廣泛的應(yīng)用。源動力拖動生產(chǎn)機(jī)械工作時(shí)，電器是二者之間銜接的重要元件。電器又是各種生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)行時(shí)的起動、調(diào)速、制動、轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)及停機(jī)的主要控制元件。第13頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利（2）電力拖動在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，家用電器中及國防控制系統(tǒng)，采用電機(jī)拖動生產(chǎn)機(jī)械，以完成工藝要求，達(dá)到控制目的，舉目可見，這種以電動機(jī)為原動機(jī)的拖動方式叫做電機(jī)拖動，或稱為電力拖動。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，電力拖動系統(tǒng)是一個(gè)重要的領(lǐng)域，對一些大型設(shè)備，如礦井卷揚(yáng)機(jī)械，金屬切削機(jī)床，造紙機(jī)，紡織機(jī)，軋機(jī)等等，電力拖動系統(tǒng)的好壞都直接影響其產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。一個(gè)高度電氣化自動化的現(xiàn)代企業(yè)，沒有性能優(yōu)良的電力拖動系統(tǒng)是很難想象的。第14頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利(3)電力拖動的任務(wù)在于通過電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，這是因?yàn)殡娏ν蟿泳哂性S多其它拖動方式無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)主要是：（1）電動機(jī)與被拖動的生產(chǎn)機(jī)械的聯(lián)接方便，而且效率高；（2）電動機(jī)種類多，型號多，已發(fā)展成系列化，多功能化等，可以滿足各種各樣的生產(chǎn)機(jī)械要求；（3）電力拖動具有良好的調(diào)速、起動、制動性能，控制方便，易于實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制和完善的保護(hù)系統(tǒng)；（4）電力拖動系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和檢測，便于實(shí)現(xiàn)集中管理和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化。第15頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利電力拖動系統(tǒng)的組成，見下圖。其中電動機(jī)是一個(gè)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換元件，它將從電源輸入的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行于發(fā)電狀態(tài)時(shí)，則將生產(chǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。傳動機(jī)構(gòu)用以傳遞動力，實(shí)現(xiàn)速度和運(yùn)行方式的變換。第16頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利1.2本課程的任務(wù)1.2.1本課程要掌握的要點(diǎn)通過電機(jī)學(xué)課程的學(xué)習(xí)，要掌握以下幾點(diǎn)。1．課程內(nèi)容（1）電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；電機(jī)的鐵心；繞組；氣隙；電機(jī)殼等。（2）電機(jī)的運(yùn)行原理電機(jī)的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換原理；運(yùn)行原理等。（3）電機(jī)的特性電機(jī)的工作特性；機(jī)械特性；變壓器的外特性；效率特性。第17頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利（4）電機(jī)的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)；實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備；實(shí)驗(yàn)的要求；實(shí)驗(yàn)的目的；實(shí)驗(yàn)中所用設(shè)備的使用方法；實(shí)驗(yàn)的步驟；實(shí)驗(yàn)接線；實(shí)驗(yàn)過程中的操作方式；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)設(shè)備銘牌記錄；實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫。2．學(xué)習(xí)中要注意的問題（1）理論聯(lián)系實(shí)際。首先要學(xué)好電機(jī)的基本理論，掌握電磁規(guī)律加深對物理概念的理解。對具體電機(jī)結(jié)構(gòu)也要有一定了解，否則不可能深入掌握理論。第18頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利（2）重視學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)。從具體電機(jī)入手掌握分析電機(jī)理論的工具，學(xué)習(xí)分析電機(jī)理論問題的方法并能靈活應(yīng)用。重視數(shù)學(xué)計(jì)算，提高定量計(jì)算的能力。（3）抓主要矛盾，培養(yǎng)工程觀點(diǎn)。在分析復(fù)雜的實(shí)際問題中，常常需要忽略一些次要因素，抓主要矛盾加以解決，這樣所得的結(jié)果在工程應(yīng)用上已經(jīng)足夠正確。在某種條件下的次要因素，在另一條件下又可能成為有決定影響的主要因素，要根據(jù)研究的問題及條件而變。第19頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利（4）電機(jī)學(xué)通過對具體電機(jī)的分析闡述基本電磁規(guī)律，具有復(fù)雜性和綜合性的特點(diǎn)。在電機(jī)中，各種電、磁、力、熱等方面的物理定律同時(shí)在一臺電機(jī)上起作用?；ハ嘀萍s，必須綜合考慮。（5）重視實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)動手能力。通過電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)，打好強(qiáng)電實(shí)驗(yàn)的基本功，為專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)打好基礎(chǔ)。第20頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利3．電機(jī)理論中的基本知識點(diǎn)電機(jī)中所用的材料電機(jī)一般是以磁場為耦合場，利用電磁感應(yīng)和電磁力的作用來實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的動力機(jī)械設(shè)備。因此，電機(jī)中所用的材料可分為以下4類：（1）導(dǎo)電材料。用于電機(jī)中的電路系統(tǒng)，為減小電阻損耗，要求材料的電阻率小，常選用紫銅及鋁。（2）導(dǎo)磁材料。用于電機(jī)中的磁路系統(tǒng)，為了在一定勵磁磁動勢下產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場和降低鐵耗，要求材料具有較高的磁導(dǎo)率和較低的鐵耗系數(shù)，常用硅鋼片、鋼板和鑄鋼制成。

第21頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利（3）絕緣材料。用于帶電體之間及帶電體與鐵芯之間的電氣隔離。要求材料的介電強(qiáng)度高且耐熱性能好。按耐熱能力可分為A，E，B，F(xiàn)，H，C等6級，其最高允許工作溫度分別為105，120，130，155，180℃和高于180°C。絕緣材料的壽命受電機(jī)工作溫度的影響很大，若電機(jī)運(yùn)行時(shí)溫度超過允許值，則其使用壽命將縮短。（4）結(jié)構(gòu)材料。使各部分構(gòu)成整體、支撐和連接其他機(jī)械。要求材料的機(jī)械強(qiáng)度好，加工方便，重量輕。常用鑄鐵、鑄鋼、鋼板、鋁合金和工程塑料。第22頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利4．電機(jī)的發(fā)熱、冷卻及防護(hù)（1）電機(jī)中的損耗電機(jī)是電能傳遞或機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的機(jī)械，在能量傳遞或轉(zhuǎn)換過程中，電機(jī)自身消耗的功率稱為損耗。電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，其輸入功率P1等于輸出功率P2與所有損耗∑p之和，即

稱為功率平衡方程式。電機(jī)運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)體中電流產(chǎn)生的電阻損耗I2R稱為銅牦pCu；鐵芯中交變磁通產(chǎn)生的磁滯損耗和渦流損耗稱為鐵耗pFe，其大小與鐵芯的材料、Bm2及交變頻率f有關(guān)；轉(zhuǎn)動部分與軸承、電刷及空氣間的摩擦稱為機(jī)械損耗pm，其大小與電機(jī)結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)速有關(guān)；由于齒槽的存在，諧波和漏磁等因素而引起的額外損耗稱為附加損耗pad,其大小與電機(jī)型式、容量有關(guān)。電機(jī)中的總損耗為第23頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利

電機(jī)的損耗一方面降低了電機(jī)的運(yùn)行效率，另一方面轉(zhuǎn)變成熱能，使電機(jī)發(fā)熱，溫度升高，嚴(yán)重時(shí)將直接影響電機(jī)的壽命。（2）電機(jī)的發(fā)熱電機(jī)中各種損耗轉(zhuǎn)變的熱能，使電機(jī)的溫度升高。電機(jī)的溫度升高后，便通過輻射和對流作用向周圍散發(fā)熱量，當(dāng)電機(jī)產(chǎn)生的熱量等于電機(jī)散發(fā)出去的熱量時(shí)，電機(jī)的溫度便不再上升而達(dá)到某一穩(wěn)定數(shù)值，此值與周圍冷卻介質(zhì)溫度之差，稱為溫升(單位用絕對溫度K。從數(shù)值上看，用K與用攝氏溫度°C表示時(shí)是一樣的)。第24頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利電機(jī)中使用的各種絕緣材料，都有一定的最高允許工作溫度(單位°C)，在該溫度極限內(nèi)，電機(jī)長期工作時(shí)，絕緣材料的電性能、機(jī)械性能和化學(xué)性能都不會顯著變壞，通?？杀ＷC20年的壽命，若超過此溫度，電機(jī)的絕緣材料會速老化，從而使電機(jī)的性能變壞，嚴(yán)重時(shí)可被燒毀，造成電機(jī)的損壞。第25頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利當(dāng)電機(jī)所用絕緣材料的等級確定后，電機(jī)的最高允許溫度也就確定了，其溫升限值則取決于冷卻介質(zhì)的溫度，即環(huán)境溫度。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，企業(yè)制造的全國各地全年都適用的電機(jī)，環(huán)境空氣溫度為+40℃。電機(jī)的溫升不僅取決于損耗的大小和散熱情況，還與電機(jī)的工作方式有關(guān)。按國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，對電機(jī)的全部電量和機(jī)械量的數(shù)值以及運(yùn)行的持續(xù)時(shí)間和順序所作的規(guī)定，稱為電機(jī)的定額。電機(jī)的定額分為：

第26頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利1）連續(xù)定額，即電機(jī)按規(guī)定的全部電量和機(jī)械量數(shù)值，能夠長期連續(xù)運(yùn)行。這種電機(jī)運(yùn)行時(shí)各部分的溫升都能達(dá)到穩(wěn)定值，且不會超過允許溫升限值。2）短時(shí)定額，即電機(jī)按規(guī)定的全部電量和機(jī)械量數(shù)值，從實(shí)際冷態(tài)開始，在規(guī)定的持續(xù)時(shí)間限值內(nèi)運(yùn)行(標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)時(shí)間有10，30，60及90min4種)。這種電機(jī)的工作時(shí)間比較短，運(yùn)行時(shí)各部分的溫升達(dá)不到穩(wěn)定值，而運(yùn)行后的停歇時(shí)間相當(dāng)長，下一次起動運(yùn)行時(shí)電機(jī)各部分的溫升已降低到零。電機(jī)的定額是按標(biāo)準(zhǔn)工作時(shí)間結(jié)束時(shí)達(dá)到的實(shí)際溫升等于允許溫升來確定的。第27頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利

3）周期工作定額，即電機(jī)按規(guī)定的全部電量和機(jī)械量數(shù)值，長期在一系列完全相同的周期內(nèi)運(yùn)行，每個(gè)周期包括一個(gè)額定負(fù)載時(shí)間和一個(gè)停機(jī)或空載時(shí)間，額定負(fù)載時(shí)間與整個(gè)周期之比稱為負(fù)載持續(xù)率(標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載持續(xù)率有15％，25％，40％及60％4種，每個(gè)周期10min)。這種電機(jī)工作時(shí)間和停歇時(shí)間都很短，在工作時(shí)間結(jié)束時(shí)溫升達(dá)不到穩(wěn)定值，在停歇時(shí)間結(jié)束時(shí)溫升也降不到零。電機(jī)的定額是按運(yùn)行時(shí)的實(shí)際最高溫升等于允許溫升來確定的。

第28頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利4）短時(shí)定額和周期工作定額的電機(jī)應(yīng)按規(guī)定的定額運(yùn)行，才能保證它的溫升不超過允許溫升限值。若把短時(shí)定額或周期工作定額的電機(jī)用來長期運(yùn)行，則將因其溫升大大超過允許限值而損壞電機(jī)。（3）電機(jī)的冷卻電機(jī)的冷卻決定了電機(jī)的散熱能力及電機(jī)的溫升，從而直接影響電機(jī)的壽命和額定容量電機(jī)冷卻的主要問題是確定冷卻介質(zhì)和冷卻方式。冷卻介質(zhì)是指能夠直接或間接地帶走電機(jī)中所產(chǎn)生的熱量的物質(zhì)，通常有空氣、氫氣、水和油。

第29頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利冷卻方式分外部冷卻和內(nèi)部冷卻兩大類。外部冷卻時(shí)，冷卻介質(zhì)只與電機(jī)的鐵芯、繞組端部和機(jī)殼的外表面接觸，熱量先從發(fā)熱體內(nèi)部傳到這些表面，再傳給冷卻介質(zhì)-內(nèi)部冷卻時(shí)，冷卻介質(zhì)進(jìn)入發(fā)熱體(空心導(dǎo)線)內(nèi)部，直接帶走熱量。顯然內(nèi)冷比外冷效果好，液體介質(zhì)比氣體介質(zhì)冷卻效果好?，F(xiàn)代巨型電機(jī)均采用內(nèi)部冷卻方式。5．電機(jī)的防護(hù)電機(jī)的防護(hù)方式有開啟式、防護(hù)式、封閉式和防爆式4種。（1）開啟式電機(jī)的定于兩側(cè)和端蓋上都有很大的通風(fēng)口，其散熱效果好，因而冷卻方式常為自然冷卻。但容易進(jìn)入灰塵、水滴和鐵屑等雜物，只能在清潔、干凈的環(huán)境中使用。

第30頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利（2）防護(hù)式電機(jī)的機(jī)座下面有通風(fēng)口。其散熱好，能防止水滴、沙粒和鐵屑等雜物濺人或落人電機(jī)內(nèi)，但不能防止潮氣和灰塵侵人．適用于比較干燥、沒有腐蝕性和爆炸性氣體的環(huán)境。（3）封閉式電機(jī)的機(jī)座和端蓋上均無通風(fēng)孔，完全是封閉的。封閉式又分為自冷式、自扇冷式、他扇冷式、管道通風(fēng)式及密封式等。前4種，環(huán)境的潮氣及灰塵也不易進(jìn)入電機(jī)，適用于塵土多、特別潮濕，有腐蝕性氣體，易受風(fēng)雨、易引起火災(zāi)等較惡劣的環(huán)境。密封式電機(jī)可以浸在液體中使用，如潛水泵上的電機(jī)。第31頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利（4）防爆式電機(jī)在封閉式基礎(chǔ)上制成隔爆形式，機(jī)殼有足夠的強(qiáng)度，適用于有易燃易爆氣體的場所，如礦井、油庫、煤氣站等。

6．電機(jī)的安裝方式電機(jī)的安裝方式分為臥式和立式。

臥式電機(jī)安裝后轉(zhuǎn)軸為水平方向，

立式電機(jī)的轉(zhuǎn)軸則為垂直方向，兩種類型的電機(jī)使用的軸承不同，一般情況下用臥式的居多。第32頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利1.2.2電機(jī)及拖動基礎(chǔ)中常用的定律1．磁路定律及概念（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度(或磁通密度)B磁場是由電流產(chǎn)生的，描述磁場強(qiáng)弱及方向的物理量是磁感應(yīng)強(qiáng)度Bc，為了形象地描繪磁場，可用磁感應(yīng)線，或磁力線來描繪磁場的空間分布，磁力線的方向與產(chǎn)生它的電流方向符合右手螺旋定則，如果電流通過一根直導(dǎo)體，用右手握住載流導(dǎo)體伸直大拇指表示電流方向，則彎曲的四指即為磁力線的方向。如果電流通過一匝或多匝線圈，用右手握住線圈，彎曲的四指表示線圈導(dǎo)體中電流的方向，則伸直的大拇指即為線圈內(nèi)部磁力線的方向磁感應(yīng)強(qiáng)度量值可用通過垂直于磁場方向的單位面積的磁力線數(shù)來表示，單位為特斯拉。第33頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利（2）磁通穿過某一截面S的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的通量，即穿過截面S的磁力線根數(shù)稱為磁感應(yīng)通量，簡稱磁通。用Φ表示

Φ=BS及B=Φ/S（1—1）當(dāng)截面S與不垂直，S的法線與B的夾角為α，則（1—2）磁通的單位為韋伯（Wb）

1T=1Wb/m2（3）磁場強(qiáng)度H它可定義為：介質(zhì)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與介質(zhì)磁導(dǎo)率μ之比。（1—3）它表示在由某一宏觀電流分布所產(chǎn)生的磁場中。如果分別充滿不同的介質(zhì)，則在場中同一點(diǎn)的磁場強(qiáng)度是相同的,而與介質(zhì)種類無關(guān)。而磁感應(yīng)強(qiáng)度B會隨著介質(zhì)的不同而不同，不同的程度取決于介質(zhì)的磁導(dǎo)率μ。磁場強(qiáng)度單位為安/米（A/m）。第34頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利(4)磁動勢F電流通過的路徑是電路，在電路中電流是由電動勢產(chǎn)生的。同樣，在磁路中，產(chǎn)生磁通的是磁動勢F，它等于流過線圈電流I與其匝數(shù)的乘W的乘積。（1—4）磁動勢的方向由產(chǎn)生它的線圈電流按右手螺旋定則確定。磁動勢的單位是安匝或安。(5)磁阻Rm和電路中的電阻一樣，磁路中也有磁阻Rm，它對磁通起阻礙作用。磁阻與磁路的平均長l，磁路截面S及磁路的磁導(dǎo)率μ有關(guān)，即（1—5）第35頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利2.磁性材料自然界的物質(zhì)按導(dǎo)磁能力的大小，或者說按磁化的特性，可分為磁性材與非磁性材料兩大類。磁性材料又稱為鐵磁材料，主要有鐵、鎳、鈷及其合金。其性能如下。(1)導(dǎo)磁性磁導(dǎo)率是用來衡世物質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量。由實(shí)驗(yàn)測得真空的磁導(dǎo)率μ為

它是一個(gè)常數(shù)。任何一種物質(zhì)的磁導(dǎo)率μ與真空磁導(dǎo)率μ0的比，稱為該物質(zhì)的相對磁導(dǎo)率μr，即（1—6）磁導(dǎo)率的單位是亨利/米（H/m），即歐姆秒/米（Ω·s/m）。第36頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利對非磁性材料，，，幾乎不具有磁化特性，而且各種非磁性材料的導(dǎo)磁率都是常數(shù)。鐵磁材料的磁導(dǎo)率很高，，可達(dá)數(shù)百乃至數(shù)千至數(shù)萬倍，具有可被強(qiáng)磁化的性能。鐵磁物質(zhì)之所以能被磁化。是因?yàn)樗鼈儍?nèi)部存在磁疇．當(dāng)沒有外磁場存在時(shí)。各個(gè)磁疇排列混亂，磁場相互抵消，對外不顯示磁性?！┯辛送獯艌?，磁疇將按外磁場方向排列，外磁場越強(qiáng)，排列越齊，這樣便產(chǎn)生了與外磁場同方向的磁場，使鐵磁物質(zhì)內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度大大增強(qiáng)，即鐵磁物質(zhì)被強(qiáng)烈磁化了。

第37頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利(2)磁飽和性鐵磁物質(zhì)的磁化磁場。不會隨外磁場的增強(qiáng)而無限地增強(qiáng)，當(dāng)外磁場增大到一定值時(shí)，全部磁疇的磁場方向都轉(zhuǎn)向與外磁場方向相一致，磁性不在增強(qiáng)時(shí)，磁化磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)B便達(dá)到飽和值。鐵磁材料的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨外磁場強(qiáng)度H的變化曲線、稱為磁化曲線，見圖1－2的B=f（H）曲線磁化曲線0a段，外磁場較弱，主要是與外磁場同方向的嵫疇邊界增大的過程，B增加緩慢。在ab段，外磁場H較強(qiáng)，主要是磁疇沿外磁場方向的轉(zhuǎn)動過程、B迅速增大、在bc段，外磁場增大時(shí)，能夠沿外磁場方向轉(zhuǎn)動的磁疇越來越少了B的增加逐漸變慢，出現(xiàn)磁飽和現(xiàn)象，c點(diǎn)為飽和點(diǎn)。第38頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利過了飽和點(diǎn)，鐵磁材料的磁導(dǎo)率趨于。由于鐵磁材料的B和H不成正比，因此其磁導(dǎo)率不是常數(shù)，隨H的變化而變化。見圖l-2中=f（H）曲線雖然磁通Ф與B成正比，產(chǎn)生磁通的勵磁電流I與H成正比，但鐵磁物質(zhì)的B與H不成正比．因此Φ與I也不成正比．第39頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利(3)磁滯性當(dāng)鐵磁物質(zhì)被反復(fù)磁化時(shí)，相應(yīng)于外磁場增加的上升磁化曲線與相應(yīng)于外磁場減小的下降磁化曲線不重合，如圖1—3所示，這種現(xiàn)象稱為磁滯，即磁化過程是不可逆。用測量方法求取磁化曲線時(shí)，實(shí)際上得到的是磁滯回線。在磁滯回線上，當(dāng)H下降到零時(shí)，B不是零而Br。稱剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度，又稱剩磁；而對應(yīng)B等于零時(shí)的H稱為矯頑力。鐵磁物質(zhì)根據(jù)磁滯回線的形狀及其在工程上的用途可分為兩大類。1)軟磁構(gòu)材料具有較小的矯頑力，磁滯回線較窄，且磁導(dǎo)率高。常用的有鑄鐵、硅鋼、坡莫合金及鐵氧體等，一般用來制造電機(jī)、電器及變壓器件的鐵心。2)硬磁材料具有較大的矯頑力，磁滯回線較寬，有較高的剩磁Br。常用的有碳鋼、鈷鋼、鎳鋁鈷合金及釹鐵硼等。一般用來制造永久磁鐵。

第40頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利第41頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利

3．全電流定律(安培環(huán)路定律)

當(dāng)導(dǎo)體中有電流流過時(shí)。就會產(chǎn)生與該載流導(dǎo)體相交鏈的磁通，它們之間的大小與方向可用全電流定律來表征。設(shè)空間有n根載載流導(dǎo)體，其電流分別為I1，I2，…In則沿任何閉合路徑l，對磁場強(qiáng)度H的線積分．等于該閉合回路所包圍的導(dǎo)體電流的代數(shù)和。即（1—7）即全電流定律。若導(dǎo)體電流方向和積分路徑方向符合右手螺旋定則時(shí)，該電流取正號，反之取負(fù)號。對圖1—4，中電流所示方向，∑I

=

如果磁場是由電流為I、匝數(shù)為W的線圈產(chǎn)生，則對于包含線圈全部匝數(shù)的任何路徑均有

第42頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利4．磁路基爾霍夫定律

(1)磁路基爾霍夫第一定律電氣設(shè)備中經(jīng)常遇到一些具有分支的磁路，如圖1—5所示。當(dāng)線圈流過電流I后產(chǎn)生的磁通設(shè)為Ф1。在A處分為兩條并聯(lián)支路。其磁通分別為Ф1和Ф2。磁通連續(xù)性原理指出：穿入任一閉合面的磁通必然等于穿出該閉合面的磁通，故對A閉合面而言，流人該面的磁通Ф1，必然等于流出該面的磁通Ф2與Ф3之和，即或式中，將穿入閉合面的磁通取正號，穿出閉合面的磁通取負(fù)號，從上式見．穿過閉合面的總磁通量等于零。上式又可記為（1—8）（1—8）稱為磁路基爾霍夫第一定律。第43頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材張方謝勝利(2)磁路基爾霍夫第二定律取任—閉合磁路。如圖1—5，中ABCD磁路，根據(jù)全電流定律,對于任一閉合磁路則為