車用電機(jī)原理及應(yīng)用 第2版 課件 1、2 緒論、直流電機(jī)原理與建模

緒論車用電機(jī)原理及應(yīng)用PrinciplesandApplicationsofAutomotiveElectricMotorsOUTLINE了解電機(jī)技術(shù)發(fā)展的歷史了解電機(jī)技術(shù)的應(yīng)用掌握電機(jī)的定義了解電能控制技術(shù)應(yīng)用的背景了解電機(jī)的基本分類了解本課程的安排美國一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中國一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化預(yù)測結(jié)論：

電能作為最為靈活的二次能源，

是未來可再生能源利用的最可能的載體。電機(jī)的定義：

電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的裝置。在你的專業(yè)中或生活中哪些地方要用到電機(jī)？電機(jī)技術(shù)的發(fā)展-第一階段英國物理學(xué)家、化學(xué)家法拉第（1791-1867）“電磁轉(zhuǎn)動”他將導(dǎo)線放置于內(nèi)嵌磁鐵的汞池之中，利用化學(xué)電池在導(dǎo)線中通入持續(xù)電流，此時導(dǎo)線繞著磁鐵旋轉(zhuǎn)?！胺ɡ诒P”1831年，法拉第利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象，發(fā)明了法拉第圓盤發(fā)電機(jī)。法拉第盤的主體是一導(dǎo)電圓盤，當(dāng)該導(dǎo)電圓盤在垂直于磁場的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，其半徑切割磁場的磁力線，在圓心與圓周之間產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。電能機(jī)械能機(jī)械能電能俄籍物理學(xué)家楞次（1804-1865）《電動機(jī)與發(fā)電機(jī)的可逆性》電機(jī)技術(shù)的發(fā)展-第二階段美籍物理學(xué)家特斯拉（1856-1943）電池十九世紀(jì)八十年代，特斯拉發(fā)明了交流電以克服直流發(fā)電不適用于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膯栴}，交流輸電開始逐步被接受。1888年，俄國電工科學(xué)家多利沃-多布羅沃利斯基制成了一臺功率為2.2千瓦的交流發(fā)電機(jī)，這是世界上第一臺可實(shí)用化的三相交流異步電機(jī)直流電機(jī)能量密度成本……輸電效率高壓交流電機(jī)80%*（

60%*電能利用=電機(jī)消耗）=交流異步電消耗機(jī)交流輸電電動模型車（1935）電機(jī)技術(shù)的發(fā)展-第三階段電網(wǎng)交流電動機(jī)交流發(fā)電機(jī)50/60Hz供電頻率供電相角電力電子技術(shù)（變頻技術(shù)）利用功率半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)高性能的電能變換電機(jī)技術(shù)的發(fā)展-第三階段電機(jī)變頻器電源2023.3電機(jī)的特點(diǎn)功率、轉(zhuǎn)速范圍廣：從毫瓦級到百萬瓦級；響應(yīng)速度快：是內(nèi)燃機(jī)和汽輪機(jī)的10倍以上；設(shè)計靈活：可以被設(shè)計成各種形式：蝶形、筒形、直線形等；環(huán)境友好：無排放污染，振動噪聲?。豢刂旗`活：可以實(shí)現(xiàn)扭矩（力）和轉(zhuǎn)速（速度）大小方向的靈活控制；運(yùn)行效率高：效率特性均勻，空載和待機(jī)模式下?lián)p耗??；課程安排上課時間：1-12,星期五第3,4節(jié)南嶺-逸夫樓-B314;答疑時間：星期五中午12：30-1：30能動樓413考核方式課堂考勤(50%)+大作業(yè)(50%)電力電子PWM技術(shù)原理（第5章）電力電子電路的實(shí)現(xiàn)（6.2-6.3）整流與逆變電路（6.4）電力電子電路的散熱設(shè)計（6.5）直流電機(jī)直流電機(jī)的工作原理（第2章）直流電機(jī)的建模（3.1-3.2）直流電機(jī)的控制（3.3-3.4）交流電機(jī)交流電機(jī)的工作原理及分類（第7章）永磁同步電機(jī)的建模（第9章）永磁同步電機(jī)矢量控制（10.1）三相交流逆變電路的原理及應(yīng)用（10.3-10.4）永磁同步電機(jī)的效率特性與外特性（8.4）感應(yīng)電機(jī)的原理與矢量控制（第11章）袁新枚等.車用電機(jī)原理及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016或袁新枚等.車用電機(jī)原理及應(yīng)用（第二版）北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2023參考資料李永東.交流電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012Seung-KiSul.ControlofElectricMachineDriveSystems張永昌等譯電機(jī)傳動系統(tǒng)控制.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014電機(jī)的分類根據(jù)電源性質(zhì)直流電機(jī)交流電機(jī)___交流同步電機(jī)|_交流異步電機(jī)根據(jù)能量傳遞轉(zhuǎn)換的功能發(fā)電機(jī)電動機(jī)根據(jù)運(yùn)動的形式旋轉(zhuǎn)電機(jī)直線電機(jī)電機(jī)的應(yīng)用轉(zhuǎn)矩輸出（牽引負(fù)載）汽車驅(qū)動轉(zhuǎn)向助力高鐵電力航母……轉(zhuǎn)速控制（流體負(fù)載）CPU風(fēng)扇發(fā)動機(jī)油泵，水泵……位置控制（位能負(fù)載）電梯機(jī)器人手臂數(shù)控機(jī)床……B.Sarlioglu,C.T.Morris,D.Han,andS.Li,"DrivingTowardAccessibility:AReviewofTechnologicalImprovementsforElectricMachines,PowerElectronics,andBatteriesforElectricandHybridVehicles,"IEEEIndustryApplicationsMagazine,vol.23,pp.14-25,2017.電機(jī)的應(yīng)用電機(jī)的分類Tasla——inductionmotor

直流電機(jī)異步感應(yīng)電機(jī)永磁同步電機(jī)開關(guān)磁阻電機(jī)功率密度2.54.553.5效率2.54.553.5可控性554.53可靠性3545技術(shù)成熟度554.54成本444.54Pruis——PMSMmotorPruis——PMSMmotor電機(jī)的應(yīng)用起動機(jī)48V系統(tǒng)電子節(jié)氣門發(fā)電機(jī)電控噴嘴電動助力轉(zhuǎn)向（EPS）電驅(qū)動懸架大電機(jī)與小電機(jī)大電機(jī)額定功率700MW額定電壓

20kV額定電流

22.5kA小電機(jī)謝謝！

歡迎提問直流電機(jī)原理與建模車用電機(jī)原理及應(yīng)用PrinciplesandApplicationsofAutomotiveElectricMotorsOUTLINE理解直流電機(jī)換向器的工作原理掌握直流電機(jī)的等效電路與建模了解直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)理解電機(jī)發(fā)電和電動的物理過程電磁學(xué)復(fù)習(xí)電磁感應(yīng)定律感應(yīng)電動勢的大小與其交鏈的磁通的變化率成正比

電磁學(xué)復(fù)習(xí)洛倫茲力磁場對運(yùn)動電荷的作用力

洛倫茲力在電路中的宏觀描述

電機(jī)能量轉(zhuǎn)換背后的電磁原理電磁感應(yīng)定律

洛倫茲力

右手定則左手定則

電能

機(jī)械能

直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)定子stator轉(zhuǎn)子rotor換向器commutator電樞繞組Armaturewinding車用直流電機(jī)——起動機(jī)定子stator轉(zhuǎn)子rotor電樞繞組Armaturewinding換向器commutator勵磁繞組Excitingwinding直流電機(jī)的勵磁形式直流電機(jī)換向器的工作原理電樞繞組Armaturewinding換向器commutator

問題：如果直流電機(jī)只有一個線圈，在電動狀態(tài)下會有什么問題？如果直流電機(jī)有多個線圈，可以解決以上問題么？直流電機(jī)換向器的工作原理換向器commutator直流電機(jī)的建模建模的目的？模型的形式？代數(shù)方程和微分方程的區(qū)別？模型的求解？通過對自動控制原理的學(xué)習(xí)，是否可以回答一下問題直流電機(jī)的建模

電能

機(jī)械能

電壓方程轉(zhuǎn)矩方程反電勢方程直流電機(jī)的建模機(jī)械運(yùn)動方程

問題：當(dāng)上式導(dǎo)數(shù)為0時，物理意義是什么？若假設(shè)傳動軸阻尼與轉(zhuǎn)速成正比，則以上運(yùn)動方程變?yōu)椋?/p>

直流電機(jī)的建模直流電機(jī)穩(wěn)態(tài)