电机与拖动基础1章课件

电机与拖动基础电机与拖动基础第第1 1章章 绪论绪论1.1课程概述一、电能是使用最广的一种能源，因为它在生产、传输、分配、转换、控制和管理等方面都非常方便。二、电机在电能应用中的重要作用。电机是一种机电能量变换的电磁装置。发电机：机械能电能 电动机：电能机械能 变压器：实现电压等级变换的电磁装置电机拖动：是指以电动机为能量源，通过电能转换为机械能的形式，驱动其他的生产机械部件运行。电源电源控制设备控制设备电动机电动机传动机构传动机构生产机械生产机械三、电力拖动的优势：1.高效、经济；2.特性好，能满足不同生产机械的需要；3.易操作、易控制、可实现远程控制、控制精度高。电机应用无处不在大型电机：各种机床、升降机、风机、水泵、电力机车；小型电机：各种电动工具、家用电器；控制电机：数控机床、打印机、机器人等。四、变压器与发电机水力发电机水力发电机火力发电机火力发电机风力发电机风力发电机五、课程性质本课程是工业电气自动化专业和非电机专业最主要的技术基础理论课，可为学习自动控制系统等专业打下坚实的理论基础，同时，本课程又兼有专业课的性质。六、六、学习导航学习导航（一）主要目的1.直流电机原理与直流电动机的电力拖动2.交流电机原理与交流电动机的电力拖动3.变压器的原理与运行4.其它类型电机的工作原理（二）课程特点1.电机原理与拖动相结合2.强调应用性，简化理论（三）导航图（三）导航图直流直流直流直流电机电机电机电机原理：原理，结构，机械特性。拖动（运行）：起动，调速，制动，过渡过程。变压器概述，运行特性。交流交流交流交流电机电机电机电机原理：原理，结构，电磁关系，机械特性。拖动（运行）：起动，调速，制动。其它电机同步电机，各种微控电机。1.2 1.2 本课程常用的物理概念和定律本课程常用的物理概念和定律1.2.1 磁感应强度（磁通密度）B磁场是由电流产生的。描述磁场强弱及方向的物理量是磁感应强度B。1.2.1 磁感应强度（磁通密度）磁感应强度（磁通密度）B磁感应强度B与产生它的电流之间的关系用毕奥-萨伐尔定律描述，磁力线的方向与电流的方向满足右手螺旋关系。1.2.2 1.2.2 磁通量（磁通）磁通量（磁通）穿过某一截面S的磁感应强度的通量，即穿过截面S的磁力线根数称为磁通量（磁通），表示。均匀磁场中，如果S与B垂直，则：=BS 或 B=/S 在国际单位制中，的单位为韦伯，Wb；B的单位为特斯拉，T，1T=1Wb/m21.2.3 磁场强度磁场强度H辅助物理量磁场强度H与磁感应强度B的关系 B=H0=410-7H/m，铁磁材料的0，铸钢约1000倍，硅钢约60007000倍。国际单位中，场强度H的单位名称为安培/米，单位符号A/m。B和H物理量的理解：I IHBHB1.2.4 安倍环路定律安倍环路定律在磁场中，沿任意一个闭合回路的磁场强度线积分等于该回路所环链的所有电流的代数和。简化计算：把回路按不同的磁介质和不同的几何形状分段计算，各段的磁场强度用平均值，则有1.2.5 1.2.5 铁磁材料的磁化特性铁磁材料的磁化特性铁磁材料（铁、镍、钴等）的比0大几千到几万倍。不是一个常数，用B-H曲线描述。B-H曲线的特点：1.具有磁滞特性2.具有饱和性1.2.5 1.2.5 铁磁材料的磁化特性铁磁材料的磁化特性按磁滞回线的宽窄不同分软磁和硬磁磁滞回线窄的称为软磁材料：硅钢、铁镍合金、铸钢等，值较高，磁滞损耗小。多用于电机和变压器。磁滞回线宽的称为硬磁材料：钨钢、钴钢等。主要用于做永久磁铁，磁记录。1.2.6 简单磁路的计算方法简单磁路的计算方法铁磁材料有导磁作用该磁路可分两段计算，根据安倍定律 Hl+HHl+H=IN=INl l、N N已知，与I的关系与H的关系 1.2.6 简单磁路的计算方法简单磁路的计算方法计算路径：I IHBHB至此，在理论上解决了电机的电磁参数确定后，由励磁绕组的电流可以确定电机空载时的气隙磁密B和磁通量。1.2.7 载流导体在磁场中的安倍力磁场对场中的载流导体施加的力称为安倍力 df f=idl lB 在均匀磁场中，若i B，导体长l，则 f=Blif 的方向用左手定则确定。1.2.8 电磁感应定律变化的磁场会产生电场，使导体中产生感应电动势。表现在两个方面。1.导体与磁场有相对运动，导体切割磁力线时，导体内产生感应电动势。称为导导体体切割电动势切割电动势。e=Blv电动势方向满足右手定则1.2.8 电磁感应定律2.2.线线圈圈中中的的磁磁通通变变化化时时，线线圈圈内内产产生生感感应应电电动动势势。称称为为变压器电动势。变压器电动势。楞次定律：闭合回路中，感应楞次定律：闭合回路中，感应电流的方向总是使得它所激发电流的方向总是使得它所激发的磁场来阻碍引起感应电流的的磁场来阻碍引起感应电流的磁通的变化。磁通的变化。能量转换：磁能能量转换：磁能能量转换：磁能能量转换：磁能 电能电能电能电能