电机原理及拖动第一章课件.ppt

教学安排教材：教材：电机原理及拖动电机原理及拖动 主编主编 彭鸿才彭鸿才 机械工业出版社机械工业出版社学时：上学期学时：上学期4848，下学期，下学期4040，共，共8888学时学时成绩：考试成绩成绩：考试成绩8585，平时成绩，平时成绩1515实验：独立设课实验：独立设课3232学时学时 1 绪 论课程性质：十分重要的自动化专业基础课，是后续课程性质：十分重要的自动化专业基础课，是后续专业课的基础如果不能很好的掌握电机的工作原专业课的基础如果不能很好的掌握电机的工作原理及电力拖动的静态、动态特性，就不能组成一个理及电力拖动的静态、动态特性，就不能组成一个良好性能的自动控制系统良好性能的自动控制系统在工农业生产、国防军工农业生产、国防军事、日常生活，随处可见的自动化设备、各种电器事、日常生活，随处可见的自动化设备、各种电器几乎无一例外与电机有着密切关系自动化控制的几乎无一例外与电机有着密切关系自动化控制的目标大都由电动机具体实现因此从各方面来说：目标大都由电动机具体实现因此从各方面来说：电机课程十分重要电机课程十分重要如：传送带、洗如：传送带、洗衣机、电动门衣机、电动门 电机原理及拖动电机原理及拖动是一门理论性很强的专业是一门理论性很强的专业基础课，涉及的基础理论和实际知识面广，需要基础课，涉及的基础理论和实际知识面广，需要电磁学、动力学、热力学等学科知识的综合运用。

电磁学、动力学、热力学等学科知识的综合运用与其它基础课不同的是电机是一个具体的工业设与其它基础课不同的是电机是一个具体的工业设备，受各种条件的制约，因此本课程也具有专业备，受各种条件的制约，因此本课程也具有专业课的性质，在用理论分析电机及拖动的实际问题课的性质，在用理论分析电机及拖动的实际问题时，必须结合电机的实际应用状态，学会采用时，必须结合电机的实际应用状态，学会采用工工程观点程观点和分析方法解决问题掌握基本理论的同和分析方法解决问题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时，还要注意培养实验操作技能和计算方法忽略次要矛盾忽略次要矛盾 绪 论 3课程任务：本课程的任务是让大家在了解电机结课程任务：本课程的任务是让大家在了解电机结构和工作原理的基础上，掌握电机参数的分析计构和工作原理的基础上，掌握电机参数的分析计算、电机选择、运行及实验方法，培养在电机及算、电机选择、运行及实验方法，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习和工作打下坚实的基础绪论 4 为了学好本门课程，应该注意以下几点：1.抓主要矛盾，有条件地略去一些次要因素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，运用对比或比较分析电机不同状态的共性和特点，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。

绪论 5电机发展简史1.初期发展时期：电磁感应定律的发现：第一代电机雏形，法拉第圆盘发电机直流电动机的发展：产生连续运动的震荡电机，产生连续运动的旋转电机单相交流电的应用：早期交流发电机模型，闭合磁路的变压器制成三相交流电的应用：二相交流电动机，三相交流电动机，三相变压器 6电机发展简史2.近代发展时期 上世纪二十年代用于家用电器的单相交流电机诞生，各种主要电机有成型设计，开始了电动机的近代发展时期7电机的主要作用 电机是能量转换装置，是利用电磁感应原理工作的机械，是实现电能的生产、变换、传输、分配、使用和控制的电磁机械装置按照功能对电机进行分类可分为：发电机、电动机、变压器和控制电机四大类；按电机结构或旋转静止可分为：变压器和旋转电机电机”是指与电能有关的转换器械，有能量的输入也有能量的输出且有一方或双方是电能8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电机分类自动控制系统中的执行元件、检测元件旋转电机动力类直线电机电力变压器特殊变压器直线电机 一般电动机工作时都是转动的，直线运动能不能直接运用直线运动的电机来驱动，从而省略中间转换装置？设想把一台旋转运动的感应电动机沿着半径的方向剖开，并且展平，这就成了一台直线感应电动机在直线电机中，相当于旋转电机定子的，叫初级；相当于旋转电机转子的，叫次级初级中通以交流，次级就在电磁力的作用下沿着初级做直线运动。

10直线电机 直线电机的基本缺点是很难将定子与转子空隙做成象旋转式电机那么小，旋转式是无限循环的，而直线电动机是有端头的泄漏磁通多，电气机械能量转换的效率低，电力的消耗量多，直线电机在设计、制造方面有它自己的特点，产品尚不如旋转电机那样成熟，有待进一步研究和改进11 电机的主要用途之一是拖动其他机械进行生产活动电机拖动系统是用电动机来拖动机械运行的系统包括：电动机、传动机构、生产机械、控制设备和电源五个部分电动机传动机构生产负载控制设备电源电机拖动的分类 12电机拖动具有良好的起、制动性能，平滑调速国内外电力拖动研究的中心逐渐取代直流拖动交流电机拖动直流电机拖动异步电机其特点是结构简单、坚固耐用、成本低廉、低转矩脉动，低噪声，不需要位置传感器，转速极限高电机拖动的分类 13照明电机在电能生产传输过程作用 14电能的生产、传输和分配 15新型发电装置，电离气体发电和磁流气体发电，发出的是直流电直流输电系统 16电机拖动生产机械如金属切削、矿山机械、交通运输机械、起重机械、化工机械、农用机械、电动工具、家用电器等电机驱动生产机械和装备 17控制系统和智能化装置的重要元件 181.电路：电路主要指电枢绕组部分，它的形式和连接方法影响电势的数量和质量。

绕组带上负载对磁场的影响是研究电机的核心问题；2.磁路：此外电机中磁路分析的准确性直接影响电路的计算，在磁路不饱和时电路参数为常数，磁路饱和时与磁路有关的电路参数是非线性的；课程研究对象 193.机械特性：在电机能量转换过程中涉及电磁力矩及相应的转速问题，二者关系nf(T)为电机的机械特性；4.损耗：在能量转换中存在各种损耗，主要有铜损和铁损课程研究对象 201.直流和交流电路分析原理2.磁路定律3.电磁关系4.电、磁和力的关系5.力学定律6.能量转换和守恒定律7.材料的特性 电学、磁学和动力学原理的综合运用 21电磁感应定律全电流定律：电流方向与积分电流方向与积分方向符合右手螺方向符合右手螺旋定则为正旋定则为正1.电磁关系 222.电路分析和磁路定律交、直流电路分析欧姆定律：基尔霍夫定律电磁关系磁路欧姆定律磁路基尔霍夫定律 23用一定形状的铁心形成闭合路径磁路产生磁通的激励称为磁动势F=INIlSRm 称为磁路的磁阻，阻碍磁通的物理量；l 为磁路的平均长度；S 为磁路的截面积磁路欧姆定律根据全电流定律 24铁磁材料的 不为常数：磁路欧姆定律：磁路的基尔霍夫第一定律：说明磁通是连续的磁路的基尔霍夫第二定律：25电路欧姆定律与磁路欧姆定律比较磁磁路路电电路路磁动势磁动势 F磁通磁通 磁感应强度磁感应强度B磁阻磁阻 R=l/S电动势电动势E 电流电流 I电流密度电流密度 J电阻电阻 R=l/SNI+EIR若磁路不均匀，由不同材料构成，则磁路的磁阻应由不同的几段串联而成，即I 0S0S11l1S12l2S2 26欧姆定律：F Rm IE R基尔霍夫定律：0 I03.磁路与电路的对比 274.电、磁和力的关系导体在磁场中运动产生电势.eBvBfi载流导体在磁场中受到的电磁力。

285.力学定律直线运动和旋转运动的动力学定律力和力矩关系：旋转运动：29输入能量输出能量损耗6.能量守恒 30分析铁磁材料的磁化磁效应：电荷运动产生磁场磁畴：铁磁材料中有相同磁场方向的原子组成的磁体磁化：铁磁材料在外磁场作用下产生磁性7.材料特性 31l磁化曲线、磁滞现象 真空的磁导率：相对磁导率：非铁磁材料剩磁矫顽力材料特性 32磁滞回线l磁滞损耗Bf（H）HBf（H）0涡流损耗铁损原始磁化曲线材料特性 33 （1）电路中有电流，就有功率损耗；直流磁路中，维持一定的磁通量，铁心中没有功率损耗2）在电路中电流全部在导线中流动，导线外没有电流；在磁路中，没有绝对的磁绝缘体，除了铁心中，总有一部分漏磁通散布在周围空气中磁路与电路区别 34 （3）电阻率在一定温度下是不变的；磁阻率不是常数，是磁通密度的函数4）对线性电路，计算时可以用叠加定理；铁心磁路，饱和时磁路是非线性，不能用叠加定理磁路与电路区别 35磁滞损耗和涡流损耗是什幺原因引起的？答：磁滞损耗由于B交变时铁磁物质磁化不可逆，磁畴之间反复摩擦，消耗能量而产生的它与交变频率f成正比，与磁密幅值B的次方成正比涡流损耗是由于通过铁芯的磁通发生变化时，在贴心中产生感应电势，再由于这个感应电势引起电流（涡流）而产生电损耗。

它与交变频率f的平方和B的平方成正比磁路思考题 36电磁转矩是怎样产生的？它在机电能量转换过程中起着什么作用？答：电机中电磁转矩是由载流导体在磁场中受力而产生的，在机电能量转换中是机械能和电能转换的完成者磁路思考题 37一铁环的平均半径为0.3米，铁环的横截面积为一直径等于0.05米的圆形，在铁环上绕有线圈，当线圈中电流为5安时，在铁心中产生的磁通为0.003韦，查表知当B=1.528T时H=3180A，试求线圈应有匝数解：铁环中磁路平均长度 （m）圆环的截面积S铁环内的磁感应强度磁场强度H3180（A）FH =31801.896000（A）故：匝数为N （匝）38设上题铁心中的磁通减少一半，线圈匝数不变，问此时线圈中流过电流比原来大，还是小？39第一章直流电机原理第一节直流电机结构用途及基本工作原理第二节直流电机的空载磁场第三节直流电机的电枢绕组第四节直流电机的电枢反应第五节直流电机的电枢电动势与电磁转矩第六节直流发电机第七节直流电动机第八节直流电机换向简介 40世界上第一台电机雏形返 41法拉第圆盘发电机返 42产生的连续运动振荡电动机返 43能产生连续运动的旋转电动机返 44永久磁铁型旋转式交流发电机返 45直流电机的用途电源励磁机测速伺服 46直流电机的结构（P6图1-4）47直流电机结构（P6图1-4）48 49换向极换向极是安换向极是安装在两相邻装在两相邻主磁极之间主磁极之间的一个小磁的一个小磁极，它的极，它的作作用是改善直用是改善直流电机的换流电机的换向向情况，使情况，使电机运行时电机运行时不产生有害不产生有害的火花。

的火花50电刷装置（P7图1-6）电刷装置是电枢电路的引出（或引入）装置1.连线 2.刷杆 3.电刷 4.刷握 51换向器在直流发电在直流发电机中，换向机中，换向器起整流作器起整流作用，在直流用，在直流电动机中，电动机中，换向器起逆换向器起逆变作用变作用 52电枢截面 53电枢绕组 是直流电机的电是直流电机的电路部分，也是感生路部分，也是感生电动势，产生电磁电动势，产生电磁转矩进行机电能量转矩进行机电能量转换的部分转换的部分槽楔 54直流电机主要结构主磁极换向磁极电刷装置机座端盖定子转子电枢铁心电枢绕组换向器转轴轴承 55直流电机基本工作原理 56直流发电机原理原动机驱动电机转子逆时针旋转，导体ab在N极下感应电势e的方向由b指向a；转子旋转 180 后，导体ab在S极下感应电势e的方向由a指向b电刷A的极性始终为正，电刷B的极性始终为负，因此在电刷A、B两端可获得直流电动势57发电机电势波形 58把电刷把电刷A A、B B接到直流电源上，电刷接到直流电源上，电刷A A接正极，电刷接正极，电刷B B接负极此时电枢线圈接负极此时电枢线圈中将电流流过，如图在磁场作用下，中将电流流过，如图在磁场作用下，N N极性下导体极性下导体abab受力方向从右向左，受力方向从右向左，S S 极下导体极下导体cdcd受力方向从左向右。

该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩受力方向从左向右该电磁力形成逆时针方向的电。