電機(jī)與拖動(dòng) 緒論

1、楊天明楊天明 主編主編高等教育出版社高等教育出版社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社出版說明出版說明 本電子教案電機(jī)是與河南科技學(xué)院楊天明主編的本電子教案電機(jī)是與河南科技學(xué)院楊天明主編的電機(jī)與拖動(dòng)電機(jī)與拖動(dòng)相配套的電子教案。相配套的電子教案。 通過豐富的實(shí)物圖片和動(dòng)畫，使深?yuàn)W、復(fù)雜的電機(jī)通過豐富的實(shí)物圖片和動(dòng)畫，使深?yuàn)W、復(fù)雜的電機(jī)理論變得易于講解和理解，使極難闡述的電機(jī)結(jié)構(gòu)、繞理論變得易于講解和理解，使極難闡述的電機(jī)結(jié)構(gòu)、繞組布線等問題變得淺顯易懂。靈活使用本電子教案，必組布線等問題變得淺顯易懂。靈活使用本電子教案，必將對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果起到很好的促進(jìn)作用，同將對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量和

2、教學(xué)效果起到很好的促進(jìn)作用，同時(shí)在一定程度上解決課堂教學(xué)的學(xué)時(shí)數(shù)日漸減少所帶來時(shí)在一定程度上解決課堂教學(xué)的學(xué)時(shí)數(shù)日漸減少所帶來的困難。的困難。 電機(jī)拖動(dòng)教學(xué)光盤電機(jī)拖動(dòng)教學(xué)光盤河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院第第0 章章 緒論緒論第第 1 章章 直流電機(jī)的基本原理直流電機(jī)的基本原理第第 2 章直流電機(jī)的運(yùn)行原理章直流電機(jī)的運(yùn)行原理第第 3 章直流電動(dòng)機(jī)的過渡過程章直流電動(dòng)機(jī)的過渡過程第第 4 章單相變壓器章單相變壓器第第 5 章三相變壓器及其他用途變壓器章三相變壓器及其他用途變壓器第第 6 章三相異步電動(dòng)機(jī)的基本原理章三相異步電動(dòng)機(jī)的基本原理第第 7 章三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理章三相異

3、步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理第第 8 章三相異步電動(dòng)機(jī)的過渡過程章三相異步電動(dòng)機(jī)的過渡過程第第 9 章其他交流電機(jī)及電動(dòng)機(jī)的選擇章其他交流電機(jī)及電動(dòng)機(jī)的選擇第第 10 章章 控制電機(jī)控制電機(jī)實(shí)驗(yàn)課：實(shí)驗(yàn)課：8 18 學(xué)時(shí)。學(xué)時(shí)。 教材：教材： 楊天明楊天明. 電機(jī)與拖動(dòng)電機(jī)與拖動(dòng). 參考書：參考書： 各種各種“電機(jī)與拖動(dòng)電機(jī)與拖動(dòng)”、“電機(jī)原理電機(jī)原理”方面的書籍。方面的書籍。 要求：要求： 課前預(yù)習(xí)、做筆記、按時(shí)完成作業(yè)。課前預(yù)習(xí)、做筆記、按時(shí)完成作業(yè)。課程安排與要求課程安排與要求緒緒 論論 河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院 跨世紀(jì)工程三峽 三峽水電站是目前世界上最大的水電站，共安裝26臺(tái)70萬千瓦的大型水輪發(fā)電

4、機(jī)組，總裝機(jī)容量1820萬千瓦，26臺(tái)機(jī)組陸續(xù)發(fā)電，電站多年平均發(fā)電量為847億千瓦時(shí)。按照三峽工程建設(shè)計(jì)劃，2003年三峽電站首批機(jī)組發(fā)電，2009年機(jī)組全部投產(chǎn)。緒緒 論論 左岸1號(hào)機(jī)組水輪電機(jī)軸緒緒 論論 水輪機(jī)上冠外徑 9315毫米，下環(huán)外徑10600毫米，重達(dá)425噸。緒緒 論論 緒緒 論論 直徑24米、重七百多噸的定子吊裝成功電能電能機(jī)械能機(jī)械能電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 磁場(chǎng)磁場(chǎng)水能水能熱能熱能風(fēng)能風(fēng)能原子能原子能緒緒 論論 緒緒 論論0.1.20.1.2電機(jī)的概念電機(jī)的概念 電機(jī)：機(jī)械能與電能(或信號(hào))傳遞與變換的電磁機(jī)械裝置。0.1.30.1.3電機(jī)的分類電機(jī)的分類1.1.按

5、電機(jī)的功能分按電機(jī)的功能分 發(fā)電機(jī)；電動(dòng)機(jī)；變壓器、變頻機(jī)、變流機(jī)、移相器；控制電機(jī)。 2.2.按電流的類型及工作原理的某些差異分按電流的類型及工作原理的某些差異分 直流電機(jī)；交流異步電機(jī)；交流同步電機(jī)及各種具有專門用途的控制電機(jī)等。 河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院 0.1 0.1 電機(jī)的概念電機(jī)的概念0.1.10.1.1電能的應(yīng)用電能的應(yīng)用0.2 0.2 電機(jī)及電力拖動(dòng)的發(fā)展概況電機(jī)及電力拖動(dòng)的發(fā)展概況0.2.10.2.1電機(jī)的發(fā)展概況電機(jī)的發(fā)展概況1.1.電機(jī)的產(chǎn)生電機(jī)的產(chǎn)生 1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 1833年，楞次建立楞次定律。 1834年，雅可比制造出世界上第一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)。 1

6、838年，用直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電動(dòng)輪船試驗(yàn)成功。 1871年，凡麥爾準(zhǔn)發(fā)明了交流發(fā)電機(jī)。 1882年，法國(guó)學(xué)者德普勒發(fā)明了遠(yuǎn)距離送電的方法。同年，美國(guó)著名發(fā)明家愛迪生創(chuàng)建了美國(guó)第一個(gè)火力發(fā)電站，把輸電線結(jié)成網(wǎng)絡(luò)，從此電能作為一種新能源而廣泛應(yīng)用。 1885年，費(fèi)那里斯發(fā)現(xiàn)了兩相電流能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 1886年，研制成功兩相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)模型。 19世紀(jì)末，發(fā)明了三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、三相同步發(fā)電機(jī)、三相變壓器以及三相輸電方式。緒論緒論 河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院2.2.電機(jī)的發(fā)展電機(jī)的發(fā)展 (1)大容量：電機(jī)制造向著大型、巨型發(fā)展; (2)普通容量的中小型電機(jī)：向多用途、多品種方向發(fā)展，向高效節(jié)能方向發(fā)展; (3

7、)微電機(jī)：在機(jī)器人、醫(yī)療器械、仿生、自動(dòng)化等領(lǐng)域里得到了快速發(fā)展。 0.2.20.2.2電力拖動(dòng)的發(fā)展概況電力拖動(dòng)的發(fā)展概況1.1.電力拖動(dòng)及其組成電力拖動(dòng)及其組成2.2.電力拖動(dòng)的發(fā)展電力拖動(dòng)的發(fā)展 (1)成組拖動(dòng)“天軸” ； (2)單電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)； (3)多電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)。 3.3.電力拖動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)電力拖動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)自動(dòng)化自動(dòng)化 (1)有觸點(diǎn)控制系統(tǒng)：繼電器-接觸器 (2)無觸點(diǎn)控制系統(tǒng)：電力電子技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)以及檢測(cè)與傳感技術(shù)。 緒緒 論論 河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院0.30.3本課程的性質(zhì)、任務(wù)、內(nèi)容、要求與特點(diǎn)本課程的性質(zhì)、任務(wù)、內(nèi)容、要求與特點(diǎn)0.3.10.3.1本課程的性質(zhì)

8、本課程的性質(zhì) 專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。0.3.2 0.3.2 本課程的任務(wù)本課程的任務(wù)1.了解常用的直流電機(jī)、變壓器、交流電機(jī)和控制電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理。2.掌握電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的分析方法和運(yùn)行性能。3.理解電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)各種參數(shù)的物理意義，并能熟練應(yīng)用等效電路和相量圖。4.理解電機(jī)中的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系。5.通過實(shí)驗(yàn)，掌握電機(jī)的基本實(shí)驗(yàn)方法和電機(jī)使用的基本技能。緒緒 論論 河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院0.3.3 0.3.3 本課程的內(nèi)容本課程的內(nèi)容 直流電機(jī)及拖動(dòng)、變壓器、異步電機(jī)及拖動(dòng)、同步電動(dòng)機(jī)、控制電機(jī)和電動(dòng)機(jī)容量的選擇等內(nèi)容。0.3.40.3.4本課程的要求本課程的要求1.了解磁場(chǎng)的基本理論知識(shí)。2.

9、掌握常用的交、直流電機(jī)及變壓器的基本原理。3.掌握電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性以及各種運(yùn)行狀態(tài)的基本原理。4.掌握電力拖動(dòng)系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法、調(diào)速原理和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。5.掌握控制電機(jī)的工作原理、特性及用途。6.掌握電力拖動(dòng)系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)容量的選擇。7.掌握電機(jī)與電力拖動(dòng)系統(tǒng)的基本實(shí)驗(yàn)方法與技能，并具有熟練的運(yùn)算能力。緒緒 論論 河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院0.3.50.3.5本課程的特點(diǎn)本課程的特點(diǎn) 電機(jī)拖動(dòng)是理論性強(qiáng)、實(shí)踐性也強(qiáng)。 分析電機(jī)與電力拖動(dòng)的工作原理要用到電學(xué)、磁學(xué)和動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)理論，既要有時(shí)間概念，又要有空間概念，所以理論性較強(qiáng)。 而用理論分析各種電機(jī)和電力拖動(dòng)的實(shí)際問題時(shí)，必須結(jié)合電機(jī)的具體結(jié)構(gòu)

10、、采用工程觀點(diǎn)和理論聯(lián)系實(shí)的際工程分析方法。 除要掌握基本理論以外，還應(yīng)注意培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作技能和計(jì)算能力，所以實(shí)踐性也較強(qiáng)。因此，學(xué)習(xí)本門課程應(yīng)該特別注意理論聯(lián)系實(shí)際。緒緒 論論 河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院0.4.10.4.1磁場(chǎng)的概念磁場(chǎng)的概念1.1.磁場(chǎng)磁場(chǎng) 電流周圍的效應(yīng)場(chǎng)。 河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院磁疇（磁化前）磁疇（磁化前）磁疇（磁化后）磁疇（磁化后） 圖 0.2 磁性物質(zhì)的磁化磁性物質(zhì)內(nèi)部存在著很多很小的“磁疇”。磁性物質(zhì)的高導(dǎo)磁性被廣泛應(yīng)用于變壓器和電機(jī)中。緒緒 論論 河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院緒緒 論論 INIF 2. 磁動(dòng)勢(shì)（磁通勢(shì)、磁勢(shì)）磁動(dòng)勢(shì)（磁通勢(shì)、磁勢(shì)）F F 磁動(dòng)勢(shì)是產(chǎn)生磁場(chǎng)的源泉。

11、3.3.磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度H H 表征距離磁源即磁動(dòng)勢(shì)一定位置的地方，磁動(dòng)勢(shì)影響強(qiáng)度的一個(gè)物理量。 rHHdlINFl2rINrFH22 （a） （b）圖 0.3 電流方向與磁力線方向的關(guān)系4.4.磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率 導(dǎo)磁介質(zhì)導(dǎo)磁性能的物理量。 真空中的磁導(dǎo)率： 導(dǎo)磁介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率：緒緒 論論 河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院0rmH701045.5.磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度（磁通密度磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度（磁通密度B B） 表征距離磁源即磁動(dòng)勢(shì)一定位置的地方，磁動(dòng)勢(shì)感應(yīng)能力強(qiáng)弱的一個(gè)物理量 0rHB6. 6. 磁通磁通(1)磁通:垂直穿過某一截面（面積為S）磁力線的數(shù)目。 sdBs Bs sB圖 0.4 垂直穿過截面S上的磁力線(

12、2)磁鏈:垂直穿過N匝線圈的磁力線稱為磁鏈。 N7. 7. 磁阻磁阻R Rm m 磁阻磁阻是磁力線通過磁路時(shí)所遇到的阻礙。 磁阻與磁路的長(zhǎng)度成正比,與磁路的磁導(dǎo)率成反比，并與磁路的截面積成反比。 磁路：磁力線通過的路徑。0.4.2 0.4.2 電磁場(chǎng)基本定律電磁場(chǎng)基本定律1.1.全電流定律全電流定律2.2.磁路的歐姆定律磁路的歐姆定律 對(duì)圖0.5所示的磁路，則有將 和 代入上式即得一般情況下，磁導(dǎo)m ：緒緒 論論 河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院 SlRmilIHdl圖 0.6全電流定律圖0.5 磁路示意圖iKKIlH2211lHlHlHkkNIlHlH2211BHBSFNIRRlSlSmm21222111mmnmmRFRRRF21mmR13.3.電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)定律( (楞次定律楞次定律) ) 變化的磁場(chǎng)會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 (1)自感電動(dòng)勢(shì)eL 電感： 其實(shí)質(zhì)表征的就是電磁裝置電與磁轉(zhuǎn)換能力的大小。 (2)互感電動(dòng)勢(shì)eM 互感磁鏈 互感 (3)切割電動(dòng)勢(shì)eV 緒緒 論論 河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院 dtddtdNedtddtdNeLLLiLLdtddtdNeM21212圖 0.7 互感線圈BlVeV21221N圖0.8 切割電動(dòng)勢(shì)的右手定則212121111221