大工《電機(jī)與拖動》輔導(dǎo)資料內(nèi)容

1、大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院第 PAGE 4頁 共 NUMPAGES 4頁電機(jī)與拖動輔導(dǎo)資料一主 題：電機(jī)學(xué)的基礎(chǔ)知識的輔導(dǎo)文章電機(jī)的基本功能與主要類型、電機(jī)的基本原理、電機(jī)的制造材料學(xué)習(xí)時(shí)間：2016年10月3日-10月9日內(nèi) 容：我們這周主要學(xué)習(xí)課件第1章電機(jī)學(xué)的基礎(chǔ)知識的相關(guān)內(nèi)容。希望通過下面的內(nèi)容能使同學(xué)們加深對電機(jī)學(xué)相關(guān)知識的理解。本章需要大家重點(diǎn)了解的內(nèi)容包括：電機(jī)的分類以及相對應(yīng)的特點(diǎn)、電機(jī)學(xué)基本定律。電機(jī)的分類（重點(diǎn)了解） 電機(jī)是實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和信號轉(zhuǎn)換的電磁裝置，在現(xiàn)代社會中起著重要的作用。按照電機(jī)在能量轉(zhuǎn)換和信號傳遞中所起的作用不同，電機(jī)可以分為下列幾類：發(fā)電機(jī)將機(jī)械功率轉(zhuǎn)換為電

2、功率電動機(jī)將電功率轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率變壓器、變流器、變頻機(jī)、移相器將電能轉(zhuǎn)換為另一種形式控制電機(jī)在自動控制系統(tǒng)中起檢測、放大、執(zhí)行和校正作用，作為控制系統(tǒng)的控制元件按照電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及電源性質(zhì)分類，電機(jī)主要有下列幾類：靜止電機(jī)變壓器旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括直流電機(jī)和交流電機(jī)，根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系，交流電機(jī)又分為同步電機(jī)和異步電機(jī)直流電機(jī)電源為直流電的電機(jī)同步電機(jī)交流電機(jī)的一種，運(yùn)行中轉(zhuǎn)速恒為同步轉(zhuǎn)速，電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)主要是同步電機(jī)異步電機(jī)也是交流電機(jī)的一種，運(yùn)行中電機(jī)轉(zhuǎn)速不等于同步轉(zhuǎn)速，異步電機(jī)主要用做電動機(jī)電機(jī)的電與磁（了解）電機(jī)是通過電磁感應(yīng)原理來實(shí)現(xiàn)能量變換的，電和磁是構(gòu)成電機(jī)的兩大要素，二者

3、缺一不可，如圖1所示。電在電機(jī)中主要以路的形式出現(xiàn)，即由電機(jī)內(nèi)的繞組構(gòu)成電機(jī)的電路。磁在電機(jī)中是以場的形式存在的。圖1 電機(jī)的要素表征磁場強(qiáng)弱的物理量是磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁場中各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可以用磁感線的疏密程度來表示，應(yīng)注意磁感線是人為的設(shè)想出來、畫出來的，并非磁場中真的有這種線存在。穿過某一截面的磁感應(yīng)強(qiáng)度的通量稱為磁通量，簡稱磁通，用表示，定義為 磁場強(qiáng)度是進(jìn)行磁場計(jì)算時(shí)引進(jìn)的一個(gè)輔助物理量，在各向同性介質(zhì)中，它與磁感應(yīng)強(qiáng)度之間有如下關(guān)系： 在工程分析計(jì)算中，常將磁場簡化為磁路來簡化電機(jī)的分析與設(shè)計(jì)。 需要指出的是，電路和磁路只是形式上相似，二者在本質(zhì)上是有區(qū)別的，主要體現(xiàn)在以下方面：在電路

4、中真正的帶電粒子做定向運(yùn)動，而在磁路中卻沒有任何粒子沿著閉合回路流動。對電來講，存在電的導(dǎo)體和絕緣體，電流集中在導(dǎo)體中通過，但是并不存在磁的導(dǎo)體和絕緣體。因此，磁路概念并不像電路概念那樣簡明。電機(jī)學(xué)的基本定律（重點(diǎn)了解）安培環(huán)路定律、電磁感應(yīng)定律和電磁力定律是分析電機(jī)的基本定律，可逆性原理是電機(jī)中的普遍規(guī)律，簡要介紹如下：（1）安培環(huán)路定律（全電流定律） 在磁場中，磁場強(qiáng)度矢量沿任一閉合路徑的線積分，等于該閉合路徑所包圍的電流的代數(shù)和，即式中，為全電流（傳導(dǎo)電流和位移電流）的代數(shù)和。 當(dāng)電流的方向與閉合線上磁場強(qiáng)度的方向滿足右手螺旋規(guī)律時(shí)，電流取正值，否則取負(fù)值。 （2）電磁感應(yīng)定律 設(shè)有一匝

5、數(shù)為N的線圈位于磁場中，當(dāng)與線圈交鏈的磁鏈發(fā)生變化時(shí)，線圈中將有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生。感應(yīng)電動勢的數(shù)值與線圈所匝鏈的磁鏈的變化率成正比。如果感應(yīng)電動勢的正方向與磁通的正方向符合右手螺旋關(guān)系，則感應(yīng)電動勢為式中，負(fù)號含義是線圈中的感應(yīng)電動勢傾向于阻止線圈內(nèi)磁鏈的變化。 線圈中磁鏈的變化有以下兩種不同的方式： 1）變壓器電動勢：線圈與磁場相對靜止，磁通由交流電流所產(chǎn)生，磁通本身是隨時(shí)間變化的。 2）運(yùn)動電動勢：磁場本身不隨時(shí)間變化，但線圈和磁場有相對運(yùn)動，由于線圈與磁場間的相對運(yùn)動而引起與線圈交鏈的磁鏈變化。 （3）電磁力定律 位于磁場中的載流導(dǎo)體受到磁場力的作用，該力稱為電磁力。如果磁場與載流導(dǎo)體相互

6、垂直，則作用在導(dǎo)體上的電磁力為 （4）電機(jī)的可逆性原理 電機(jī)可逆性原理說明，發(fā)電機(jī)和電動機(jī)只是一種電機(jī)的兩種不同運(yùn)行方式而已。實(shí)際上，某些電機(jī)常稱為發(fā)電機(jī)（或電動機(jī)），這說明該類電機(jī)作為發(fā)電機(jī)（或電動機(jī)）運(yùn)行時(shí)性能較好，而不是說只能用作發(fā)電機(jī)（或電動機(jī)）。 該部分可以用以下的知識結(jié)構(gòu)表征，如下圖2所示。圖2 知識結(jié)構(gòu)電機(jī)的制造材料（了解） 各種電機(jī)雖然結(jié)構(gòu)不同，但都是由導(dǎo)電回路（包括定子回路和轉(zhuǎn)子回路）和導(dǎo)磁回路組成的，電磁系統(tǒng)用絕緣材料分隔開，并利用各種結(jié)構(gòu)零件組合在一起。因此，電機(jī)的制造材料主要為導(dǎo)電材料、導(dǎo)磁材料、絕緣材料以及結(jié)構(gòu)材料四大類。此外還有散熱、冷卻、潤滑等材料。 鐵磁材料（鐵

7、族元素及其合金）是良好的導(dǎo)磁材料，工程上用鐵磁材料來構(gòu)成電機(jī)和變壓器的主磁路。鐵磁材料具有高導(dǎo)磁性、磁飽和特性和磁滯特性。 鐵磁材料在交變磁場作用下反復(fù)磁化時(shí)，內(nèi)部磁疇不停翻轉(zhuǎn)和摩擦?xí)a(chǎn)生磁滯損耗；由于鐵心既是導(dǎo)磁體又是導(dǎo)電體，交變磁場在鐵心中感應(yīng)的電動勢將在鐵心中引起渦流，從而在鐵心中產(chǎn)生渦流損耗。磁滯損耗和渦流損耗統(tǒng)稱為鐵耗。電機(jī)和變壓器采用各種電工鋼片（俗稱硅鋼片）疊成鐵心，就是為了減小鐵耗。 絕緣材料在電機(jī)中的作用是把導(dǎo)電部分（如銅線）與不導(dǎo)電部分（如鐵心）隔開，或把不同電位的導(dǎo)體隔開（如相間絕緣、匝間絕緣）。在熱的作用下，絕緣材料會逐漸老化，即逐漸喪失其機(jī)械強(qiáng)度和絕緣性能。為了保證電機(jī)能在一定的年限內(nèi)可靠運(yùn)行，對絕緣材料都規(guī)定了容許工作溫度。絕緣材料可分為Y、A、E、B、F、H、C七級，其中Y級絕緣已基本淘汰，各級絕緣的允許工作溫度和主要材料見表1-1.表1-1 絕緣材料的等級絕緣等級YAEBFHC允許工作溫度90105120130155180180典型例題1變壓器用來改變( )。A.電流的形式 B.交流電的頻率C.交流電的電壓 D.交流電的相位答案：C2磁路的基爾霍夫第二定律是( )在磁路中的體現(xiàn)。A.安培環(huán)