大工《電機與拖動》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頁電機與拖動輔導(dǎo)資料一主 題：電機學(xué)的基礎(chǔ)知識的輔導(dǎo)文章電機的基本功能與主要類型、電機的基本原理、電機的制造材料學(xué)習(xí)時間：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)們加深對電機學(xué)相關(guān)知識的理解。本章需要大家重點了解的內(nèi)容包括：電機的分類以及相對應(yīng)的特點、電機學(xué)基本定律。電機的分類（重點了解） 電機是實現(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。按照電機在能量轉(zhuǎn)換和信號傳遞中所起的作用不同，電機可以分為下列幾類：發(fā)電機將機械功率轉(zhuǎn)換為電

2、功率電動機將電功率轉(zhuǎn)換為機械功率變壓器、變流器、變頻機、移相器將電能轉(zhuǎn)換為另一種形式控制電機在自動控制系統(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的結(jié)構(gòu)特點及電源性質(zhì)分類，電機主要有下列幾類：靜止電機變壓器旋轉(zhuǎn)電機包括直流電機和交流電機，根據(jù)電機轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系，交流電機又分為同步電機和異步電機直流電機電源為直流電的電機同步電機交流電機的一種，運行中轉(zhuǎn)速恒為同步轉(zhuǎn)速，電力系統(tǒng)中的發(fā)電機主要是同步電機異步電機也是交流電機的一種，運行中電機轉(zhuǎn)速不等于同步轉(zhuǎn)速，異步電機主要用做電動機電機的電與磁（了解）電機是通過電磁感應(yīng)原理來實現(xiàn)能量變換的，電和磁是構(gòu)成電機的兩大要素，二者

3、缺一不可，如圖1所示。電在電機中主要以路的形式出現(xiàn)，即由電機內(nèi)的繞組構(gòu)成電機的電路。磁在電機中是以場的形式存在的。圖1 電機的要素表征磁場強弱的物理量是磁感應(yīng)強度，磁場中各點的磁感應(yīng)強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)強度的通量稱為磁通量，簡稱磁通，用表示，定義為 磁場強度是進行磁場計算時引進的一個輔助物理量，在各向同性介質(zhì)中，它與磁感應(yīng)強度之間有如下關(guān)系： 在工程分析計算中，常將磁場簡化為磁路來簡化電機的分析與設(shè)計。 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。電機學(xué)的基本定律（重點了解）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的基本定律，可逆性原理是電機中的普遍規(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度的方向滿足右手螺旋規(guī)律時，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，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，磁通本身是隨時間變化的。 2）運動電動勢：磁場本身不隨時間變化，但線圈和磁場有相對運動，由于線圈與磁場間的相對運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）電機的可逆性原理 電機可逆性原理說明，發(fā)電機和電動機只是一種電機的兩種不同運行方式而已。實際上，某些電機常稱為發(fā)電機（或電動機），這說明該類電機作為發(fā)電機（或電動機）運行時性能較好，而不是說只能用作發(fā)電機（或電動機）。 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)電機的制造材料（了解） 各種電機雖然結(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，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，即逐漸喪失其機械強度和絕緣性能。為了保證電機能在一定的年限內(nèi)可靠運行，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)