电机概述课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,.,*,电机概述,电机分类,基本电磁定律,变压器,直流电机,交流电机,实验与结论,.,电机概述电机分类基本电磁定律变压器直流电机交流电机实验与结论,1,电机的分类,旋转电机,电动机：将电能转换为机械能，驱动电流机械,发电机：由原动机拖动，将机械能转换为电能,控制电机：进行信号的传递和转化，控制系统中的执行，检测或解算元件,电机,静止电机：变压器,直流电机,交流电机,旋转电机,异步电机,同步电机,.,电机的分类旋转电机电动机：将电能转换为机械能，驱动电流机械发,2,电机学概述,电机分类,基本电磁定律,变压器,直流电机,交流电机,全电流定律,电磁感应定律,电磁力定律,.,电机学概述电机分类基本电磁定律变压器直流电机交流电机,3,I,2,I,1,I,3,全电流定律,首先规定方向：当导体电流的方向与积分路径的方向符合右螺旋关系时为正，反之为负。,I,2,I,1,I,3,L,1,L,2,结论：磁场中沿任一闭回路的磁场强度的线积分等于该闭回路回路所包围的所有导体电流的代数和。,.,I2I1I3全电流定律首先规定方向：当导体电流的方向与积分路,4,电磁力定律,载流导体在磁场中要受到电磁力的作用，三方向互相垂直时，其大小为,方向由左手定则确定。,B,I,F,最大,.,电磁力定律 载流导体在磁场中要受到电磁力的作用，三方向,5,电磁感应定律,1,变压器电动势,线圈与磁通之间没有相对切割关系，仅由线圈交链的磁通发生变化而引起的感应电动势称为变压器电势，如：自感电动势、互感电动势,电动势方向由右手定则确定。,2,运动电动势（速率电动势）,若磁场恒定，构成线圈的导体切割磁力线，使线圈交链的磁通发生变化，导体中感应的电动势称为运动电动势，三方向互相垂直时，其大小,e,l,B,v,l,.,电磁感应定律1变压器电动势电动势方向由右手定则确定。2运,6,电机概述,电机分类,基本电磁定律,变压器,直流电机,交流电机,定义与作用,单相变压器,三相变压器,结构,.,电机概述电机分类基本电磁定律变压器直流电机交流电机,7,变压器：,将一种电压的电能转换为另一种电压的电能的静止设备,说明：,输电过程中，通常先经过,升压变压器,将电压升高，高压电经输电线传送到远方的城市，然后经过,降压变压器,降压，最后经,配电降压变压器,分配给用户。,输送同样的功率，电压低则电流大。电流越大，要求输送线越粗，而输送线一般都采用铜线，由于铜线的高成本和大质量，大电流给实际输送电线路的铺设提出了极大的挑战。另一方面大电流会在输电线路上引起极大的损耗，造成线路上极大的的压降，导致受电端电压很低，电能传送不出去。,为什么要采用变压器？,.,变压器：将一种电压的电能转换为另一种电压的电能的静止设备说明,8,变压器组成与结构,变压器,绕组,铁心,油箱,.,变压器组成与结构变压器绕组铁心油箱.,9,单相变压器工作原理,原线圈上加交变,电流电,铁心中产生交变,磁通量,副线圈中产生交,变电动势,副线圈相当于交,流电源对外供电,.,单相变压器工作原理原线圈上加交变.,10,三相变压器,由三台完全相同的单相变压器按三相连接方式连接而成。,把三台单相变压器的铁心柱贴合在一起，这时，在中央公共铁心柱内的磁通为三相磁通之和。,当三相变压器正常运行,(,三相对称,),时，合成磁通为零，因此中央公共铁心柱可以省去。,为了工艺方便，使中间相轭部磁路缩短，三个相的铁心柱排在一个平面上。,.,三相变压器由三台完全相同的单相变压器按三相连接方式连接而成。,11,电机学概述,电机分类,基本电磁定律,变压器,直流电机,交流电机,定义与结构,直流发电机,直流电动机,物理模型,励磁与换向,.,电机学概述电机分类基本电磁定律变压器直流电机交流电机,12,直流电机：,能输出直流电流的发电机，或通入直流电流而产生机械运动的电动机，,用途,相当广泛。,定,子,转,子,电磁部分,机械部分,电磁部分,机械部分,.,直流电机：能输出直流电流的发电机，或通入直流电流而产生机械运,13,直流电机用途,励磁机,(,直流发电机,),用于小于,100MW,的单机同步发电机,电源,直流发电机将机械能转化为直流电能,动力,直流电动机直流电能转化为机械能,信号传递,(,测量元件,),直流测速发电机机械信号转换为电信号,信号传递,(,执行元件,),直流伺服电动机将控制信号转换为机械信号,.,直流电机用途励磁机(直流发电机)用于小于100MW的单机同,14,直流电机的物理模型图解释,说明：,上图表示一台最简单的两极直流电机模型。,固定部分,(,定子,),：主磁极,N,和,S,，电刷,B1,和,B2,旋转部分,(,转子,),：电枢铁心，两根导体连成的电枢线圈，换向器,定子与转子间：气隙。,当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。,.,直流电机的物理模型图解释 说明：.,15,直流发电机,说明：,条件：原动机拖动转子以每分,n,转运动，电机的主磁极有磁场。,现象：导体感应电势，大小与磁通密度,B,、导体的有效长度,l,和导体切割磁场速度,v,三者的乘积成正比，其方向用,右手定则,判断。,.,直流发电机说明：.,16,直流电动机,说明：,条件：直流发电机去掉原动机，给两个电刷加上直流电源,现象,1,：有直流电流从电刷,A,流入，经过线圈,abcd,，从电刷,B,流出，根据,电磁力定律,，载流导体,ab,和,cd,受到电磁力的作用，其方向可由,左手定则,判定，两段导体受到的力形成了一个转矩，使得转子逆时针转动。,现象,2,：转过,180,度后，直流电流从电刷,A,流入，在线圈中的流动方向是,dcba,，从电刷,B,流出。此时载流导体,ab,和,cd,受到电磁力的作用方向同样可由,左手定则,判定，它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。,.,直流电动机说明：.,17,直流电机的励磁方式,a),他励式；,b),并励式；,c),串励式；,d),复励式,.,直流电机的励磁方式a)他励式； b)并励式；,18,直流电机的换向,无刷直流电动机：采用电子换向装置取代机械换,向器和电刷，避免电刷与换向器间的滑动接触。,.,直流电机的换向无刷直流电动机：采用电子换向装置取代机械换.,19,电机概述,电机分类,基本电磁定律,变压器,直流电机,交流电机,定义与结构,异步电动机,同步发电机,.,电机概述电机分类基本电磁定律变压器直流电机交流电机,20,交流电机：,能输出交流电流的发电机，或通入交流电流而产生机械运动的电动机。,交流电机,异步电机,同步电机,鼠笼式,异步电动机,绕线式,异步电动机,隐极式,同步电动机,凸极式,同步电动机,分类：,交流电机,定子铁心,：定子冲片,定子绕组,其他部件：机座，端盖，风罩，铭牌,定子,转子,转子铁心,：转子冲片,转子绕组,其他部件：轴，,轴承，风扇,结构：,.,交流电机：能输出交流电流的发电机，或通入交流电流而产生机械运,21,交流电机结构,.,交流电机结构.,22,定子铁心,.,定子铁心.,23,定子绕组,.,定子绕组.,24,转子铁心,.,转子铁心.,25,转子绕组和轴,.,转子绕组和轴.,26,鼠笼式转子,.,鼠笼式转子.,27,绕线式转子,.,绕线式转子.,28,异步电动机工作原理,1,、异步电动机定子上有三相对称的交流绕组；,2,、三相对称交流绕组通入三相对称交流电流时，将在电机气隙空间产生旋转磁场；,3,、转子绕组的导体处于旋转磁场中；,4,、转子导体切割磁力线，并产生感应电势；,5,、转子导体通过端环自成闭路，并通过感应电流。,6,、感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁力，判断电磁力的方向。,7,、电磁力作用在转子上将产生电磁转矩，并驱动转子旋转。,.,异步电动机工作原理1、异步电动机定子上有三相对称的交流绕组；,29,转子绕组和轴,.,转子绕组和轴.,30,同步发电机工作原理,主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。 载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体。, 切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能），极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。, 交变电势,(,有效值，频率,),的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过引出线，即可提供交流电源。 交变性与对称性：由于旋转磁场极性相间，使得感应电势的极性交变；由于电枢绕组的对称性，保证了感应电势的三相对称性。,.,同步发电机工作原理主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，,31,凸极式转子与水轮发电机,凸极式转子,凸极式转子常用在水轮发电机上。由于水轮机的转速较低，要发出工频电能，发电机的极数就比较多，做成凸极式结构工艺上较为简单。另外，中小型同步电机多半也做成凸极式。,水轮发电机,.,凸极式转子与水轮发电机凸极式转子水轮发电机.,32,隐极式转子与汽轮发电机,隐极式转子,隐极式转子常用在汽轮发电机上。在大容量高转速汽轮发电机中，转子圆周线速度极高，最大可达,170m/s,。细长的隐极式圆柱体转子能减小转子本体及转子上的各部件所承受的巨大离心力。但是，考虑到转子冷却和强度方面的要求，隐极式转子的结构和加工工艺较为复杂。,汽轮发电机,.,隐极式转子与汽轮发电机隐极式转子 汽轮发电机.,33,举例：电机实验的研究对象,.,举例：电机实验的研究对象.,34,结论,电机是一种能实现机电能量转换的电磁装置，,是变压器、电动机和发电机的统称。,不同类的电机有不同的特性，随着科学技术的不断更新发展，电机技术的改进也在日新月异。,同时，电机是一门实践性很强的课程。开设电机实验有利于学生加深对所学基本理论的认识，透彻的了解电机的特性，同时培养学生掌握对电机的实验方法和操作技能。,.,结论 电机是一种能实现机电能量转换的电磁装置，不同类的电机有,35,