杭州電子科技大學自動化電機第1講-緒論

1、本課程的性質與安排1 1、本課程屬于、本課程屬于重要的基礎課重要的基礎課，也是進入電氣工，也是進入電氣工程專業(yè)的第一門程專業(yè)的第一門非常重要的專業(yè)課非常重要的專業(yè)課；整個電氣工整個電氣工程學科的發(fā)展都與電機的發(fā)展息息相關。程學科的發(fā)展都與電機的發(fā)展息息相關。2 2、一共、一共6464個學時，其中個學時，其中5656個教學課時，個教學課時， 8 8個實驗課時；個實驗課時；3 3、該課程以高等數(shù)學、大學物理和電路理、該課程以高等數(shù)學、大學物理和電路理 論為基礎。論為基礎。第第1頁頁第一章第一章 緒論緒論 電機電機是以電磁感應和電磁力定律為基本工作原理是以電磁感應和電磁力定律為基本工作原理進行進行電

2、能的傳遞電能的傳遞或或機電能量轉換機電能量轉換的機械設備的機械設備 。 電動機電動機拖動生產機械運轉拖動生產機械運轉完成既定的工藝要求，完成既定的工藝要求，則稱為則稱為電力拖動電力拖動。第一部分：電機概論第第4頁頁 電機拖動系統(tǒng)是用電動機來拖動機械運行的系統(tǒng)。電機拖動系統(tǒng)是用電動機來拖動機械運行的系統(tǒng)。包括：電動機、傳動機構、生產機械、控制設備和電源包括：電動機、傳動機構、生產機械、控制設備和電源五個部分。五個部分。它們之間的關系如下它們之間的關系如下 電動機電動機傳動機構傳動機構生產機械生產機械控制設備控制設備電源電源第第5頁頁第第6頁頁從功能意義上電機可以按如下劃分從功能意義上電機可以按如

3、下劃分電機是實現(xiàn)機械能與電能相互轉換的電磁設備電機是實現(xiàn)機械能與電能相互轉換的電磁設備電動機：電動機： 電能電能機械能機械能發(fā)電機：發(fā)電機： 機械能機械能電能電能變壓器：變壓器： U U1 1交流電能交流電能U U2 2交流電能交流電能第第7頁頁電機的分類：電機的分類：1 1、按電能形式、按電能形式分分直流電機直流電機交流電機交流電機發(fā)電機發(fā)電機電動機電動機異步機異步機同步機同步機發(fā)電機發(fā)電機電動機電動機發(fā)電機發(fā)電機電動機電動機第第8頁頁 2 2、按能量轉、按能量轉 換形式分換形式分直流電機直流電機交流電機交流電機發(fā)電機發(fā)電機電動機電動機異步機異步機同步機同步機交流電機交流電機異步機異步機同步

4、機同步機直流電機直流電機第第9頁頁3、按運動形式分、按運動形式分旋轉電機旋轉電機直線電機直線電機靜止的變壓器靜止的變壓器電機在國民經濟中的作用：電機在國民經濟中的作用：1 1、電能的生產、傳輸和分配中的主要設備、電能的生產、傳輸和分配中的主要設備一簡單供電系統(tǒng)圖一簡單供電系統(tǒng)圖電廠電廠1升壓升壓Tr降壓降壓Tr用戶用戶電廠電廠2升壓升壓Tr降壓降壓Tr用戶用戶第第10頁頁1020kV110kV,220kV 330kV,500kV10kV,6kV 380V,220V2 2、各種生產機械和裝備的動力設備、各種生產機械和裝備的動力設備第第11頁頁3 3、自動控制系統(tǒng)中的重要元件、自動控制系統(tǒng)中的重要

5、元件第第12頁頁控制器控制器功率執(zhí)行裝置功率執(zhí)行裝置電機及拖動對象電機及拖動對象信號處理信號處理傳感器傳感器+-控制理論控制理論系統(tǒng)建模系統(tǒng)建模系統(tǒng)辨識系統(tǒng)辨識自適應控制自適應控制最優(yōu)控制最優(yōu)控制電力電子技術電力電子技術電機節(jié)能技術電機節(jié)能技術機電能量轉換原理機電能量轉換原理電機原理與傳動電機原理與傳動PLC單片機單片機DSP數(shù)字信號處理數(shù)字信號處理傳感器傳感器檢測與診斷檢測與診斷抗干擾技術抗干擾技術測量信號處理等測量信號處理等重要的專業(yè)基礎課重要的專業(yè)基礎課4 4、機器人動力單元、機器人動力單元第第13頁頁大型和超小型方向發(fā)展大型和超小型方向發(fā)展三峽水輪發(fā)電機轉子三峽水輪發(fā)電機轉子 直徑直徑

6、18.8m各種微電機各種微電機第第14頁頁第二部分第二部分 物理概念和定律物理概念和定律一、磁路的基本概念一、磁路的基本概念磁路：磁通磁路：磁通 經過的路徑。經過的路徑。基本物理量：基本物理量：單位：單位：Wb/m2;或或T2、磁通、磁通 單位：單位：Wb1、磁感應強度、磁感應強度B（磁密）（磁密） 3、磁場強度、磁場強度 H單位：單位：A/m 4、磁動（通）勢磁動（通）勢 F=NI 單位：安匝單位：安匝 5、磁位差磁位差 (磁壓降磁壓降)V=Hl 單位：單位：A 線圈中有電流線圈中有電流I，線圈周圍就會產生磁場，磁場強弱取，線圈周圍就會產生磁場，磁場強弱取決于線圈匝數(shù)決于線圈匝數(shù)N和電流和電

7、流I的乘積的乘積IN，該乘積就叫磁動勢，該乘積就叫磁動勢F。第第15頁頁鐵心鐵心磁通磁通高壓線圈高壓線圈變壓器磁路圖變壓器磁路圖低壓線圈低壓線圈高壓線圈高壓線圈低壓線圈低壓線圈第第16頁頁氣氣 隙隙電電 樞樞 漏磁通漏磁通 主磁通主磁通NS磁磁 軛軛直流電機磁路圖直流電機磁路圖第第17頁頁1 1、磁感應強度、磁感應強度B B（磁密磁密）表示磁場內某點的表示磁場內某點的磁場強弱和方向磁場強弱和方向的物理量；的物理量；通常用磁力線形象地描述空間磁場的強弱和方向。通常用磁力線形象地描述空間磁場的強弱和方向。2IBr3 3、磁場強度、磁場強度H H2 2、磁通、磁通 sdBs6、磁導率、磁導率 表示物

8、質導磁能力強弱的物理量表示物質導磁能力強弱的物理量 =B/H單位：亨單位：亨/米米空氣磁導率空氣磁導率 0=4 10-7H/m7、磁阻、磁阻Rm磁阻磁阻Rm=L/ ( S)L:磁路長度；磁路長度； ：磁導率；磁導率；S：磁路截面積：磁路截面積單位：單位：1/亨亨鐵磁材料磁導率鐵磁材料磁導率 0，但不是一個常數(shù)但不是一個常數(shù)第第18頁頁二二 . .磁路的基本定律磁路的基本定律1、安培環(huán)路定律（全電流定律）、安培環(huán)路定律（全電流定律）lNIFHdl 磁場強度磁場強度H沿任意閉合回路沿任意閉合回路l的線積分，等于該閉合的線積分，等于該閉合回路所包圍的全電流，即回路所包圍的全電流，即第第19頁頁HlH

9、IN1nkkkHlIN2、磁路歐姆定律、磁路歐姆定律磁路中的磁通與磁勢成正比，與磁阻成反比，即磁路中的磁通與磁勢成正比，與磁阻成反比，即磁通磁通 =F/Rm3、磁路的基爾霍夫第一定律、磁路的基爾霍夫第一定律 任何磁路中，流進節(jié)點的磁通代數(shù)和為零。任何磁路中，流進節(jié)點的磁通代數(shù)和為零。4、磁路的基爾霍夫第二定律、磁路的基爾霍夫第二定律 在閉合磁回路中，磁路各段磁壓降代數(shù)和等于在閉合磁回路中，磁路各段磁壓降代數(shù)和等于作用于該磁路上的磁動勢之和。作用于該磁路上的磁動勢之和。 第第20頁頁1、電磁力定律、電磁力定律電磁力電磁力f=Bliif電磁力方向：電磁力方向：左手定則左手定則判斷判斷第第23頁頁三

10、三. .基本電磁定律基本電磁定律3、電磁感應定律電磁感應定律變化的磁場會產生電場，使導體中產生感應電變化的磁場會產生電場，使導體中產生感應電動勢。稱為動勢。稱為電磁感應現(xiàn)象電磁感應現(xiàn)象1）切割電動勢：）切割電動勢：導體在磁場中運動時，導體中會感應出導體在磁場中運動時，導體中會感應出電動勢電動勢e 。大?。捍笮。弘妱蓦妱輊=Blv。B: 磁密；磁密；l：導體長度；：導體長度；v：導體與磁場的相對速度。：導體與磁場的相對速度。正方向：用正方向：用楞次定律楞次定律判斷。判斷。電勢電勢e正方向正方向表示電位升高的方向，既有電源的負極表示電位升高的方向，既有電源的負極指向正極，與指向正極，與U相反。相反

11、。ev第第21頁頁2）變壓器電動勢：）變壓器電動勢：線圈中的磁通變化時，線圈中會感應電動勢線圈中的磁通變化時，線圈中會感應電動勢e：感應電動勢感應電動勢I Ne電勢電勢e正方向：正方向：用用楞次定律楞次定律判斷判斷或是或是e 的正方向與的正方向與 正方向符合右手螺旋關系正方向符合右手螺旋關系dtdNdtde第第22頁頁四、高導磁性四、高導磁性1、含義：在一個空間（外）磁場中，放入鐵磁材、含義：在一個空間（外）磁場中，放入鐵磁材料，該磁場會被大大加強。料，該磁場會被大大加強。iiB1iiB2B1B2第第24頁頁3、材料導磁率、材料導磁率=B/HH2、高導磁性原因、高導磁性原因附加磁場附加磁場外磁場外磁場第第25頁頁五、鐵磁材料的磁化過程和磁化曲線五、鐵磁材料的磁化過程和磁化曲線磁場強度磁場強度H與鐵磁材料中與鐵磁材料中B的關系曲線的關系曲線 B=f(H)換向（正常）磁化曲線換向（正常）磁化曲線 BH第第26頁頁六、鐵磁材料的磁滯和剩磁現(xiàn)象六、鐵磁材料的磁滯和剩磁現(xiàn)象 鐵磁材料中磁場鐵磁材料中磁場B的變化落后于外磁場的變化落后于外磁場H的變化的變化稱為磁滯現(xiàn)象，從而在鐵磁材料中產生了剩磁。稱為磁滯現(xiàn)象，從而在鐵磁材料中產生了剩磁。BH-Hc剩磁剩磁矯頑力矯頑力0Bsm =B/H0 i =B/H0 HcBr第第27頁