電機(jī)拖動(dòng)課件 緒論

緒論電機(jī)、電力拖動(dòng)技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用磁路的基本知識(shí)磁場(chǎng)的基本知識(shí)電磁學(xué)的基本定律鐵磁材料本課程的內(nèi)容、任務(wù)、特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法1.電機(jī)、電力拖動(dòng)技術(shù)的作用1.1電能和電機(jī)電能是現(xiàn)代能源中應(yīng)用最廣的二次能源，它的生產(chǎn)、變換、傳送、分配、使用和控制都較為方便經(jīng)濟(jì)，而要實(shí)現(xiàn)電能的生產(chǎn)、變換和使用等都離不開(kāi)電機(jī)。電機(jī)是一種利用電磁感應(yīng)定理和電磁力定律，將能量或信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換或變換的電磁機(jī)械裝置。

1.2電機(jī)的分類1.3電機(jī)的應(yīng)用在電力工業(yè)中，產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)和對(duì)電能進(jìn)行變換、傳輸與分配的變壓器是電站和變電所的主要設(shè)備。在機(jī)械制造、冶金、紡織、石油、煤炭、化工、印刷及其他工業(yè)企業(yè)中，人們利用電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，去拖動(dòng)機(jī)床、軋鋼機(jī)、紡織機(jī)、鉆探機(jī)、電鏟機(jī)、起重機(jī)、傳輸帶等各種生產(chǎn)機(jī)械，從而滿足生產(chǎn)工藝過(guò)程的要求。1.3電機(jī)的應(yīng)用在交通運(yùn)輸業(yè)中，需要大量的牽引電動(dòng)機(jī)和船用、航空電動(dòng)機(jī)。隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展，電力排灌、播種、收割等農(nóng)用機(jī)械中，都需要規(guī)格不同的電動(dòng)機(jī)。在伺服傳動(dòng)、機(jī)器人傳動(dòng)、航天航空和國(guó)防科學(xué)等領(lǐng)域的自動(dòng)控制技術(shù)中，各種各樣的控制電機(jī)作為檢測(cè)、定位、隨動(dòng)、執(zhí)行和解算元件。在日益走進(jìn)百姓家庭的小轎車中，其內(nèi)裝備的各類微特電機(jī)一般已超過(guò)60臺(tái)以上。1.3電機(jī)的應(yīng)用在醫(yī)療儀器、電動(dòng)工具、家用電器、辦公自動(dòng)化設(shè)備和計(jì)算機(jī)外部設(shè)備中，也離不開(kāi)功能各異的小功率電動(dòng)機(jī)和特種電機(jī)……

綜上所述，電機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國(guó)防、科技、文教領(lǐng)域以及人們?nèi)粘Ｉ钪?，早已成為提高生產(chǎn)效率和科技水平以及提高生活質(zhì)量的主要載體之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域起著重要的作用。1.4電力拖動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)電力拖動(dòng)—以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)方式電力拖動(dòng)具有優(yōu)良的性能，起動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)和調(diào)速的控制簡(jiǎn)單方便、快速性好且效率高。

電動(dòng)機(jī)的類型很多，具有各種不同的運(yùn)行特性，可以滿足各種類型生產(chǎn)機(jī)械的要求。電力拖動(dòng)系統(tǒng)各參數(shù)的檢測(cè)、信號(hào)的變換與傳送方便，易于實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。

1.5電力拖動(dòng)的前景和地位電力拖動(dòng)已成為現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸?shù)茸顝V泛采用的拖動(dòng)方式，而且隨著自動(dòng)控制理論的不斷發(fā)展，電力電子器件的采用，以及數(shù)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與采用，電力拖動(dòng)裝置的特性品質(zhì)大大提高，極大地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的準(zhǔn)確性、可靠性、快速性，提高了電力拖動(dòng)系統(tǒng)的控制自動(dòng)化程度，所以電力拖動(dòng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域電氣自動(dòng)化的基礎(chǔ)。2.磁路的基本知識(shí)

2.1電路和磁路對(duì)于電路系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在電動(dòng)勢(shì)E的作用下，電流I從E的正極通過(guò)導(dǎo)體流向負(fù)極。可見(jiàn)，構(gòu)成一個(gè)完整的電路系統(tǒng)需要電動(dòng)勢(shì)、電導(dǎo)體，并應(yīng)可以形成電流。

在磁路系統(tǒng)中，也有一個(gè)磁動(dòng)勢(shì)F(類似于電路中的電動(dòng)勢(shì))，在F的作用下產(chǎn)生一個(gè)磁通Φ(類似于電路中的電流)，Φ從磁動(dòng)勢(shì)的N極(北極)通過(guò)一個(gè)通路(類似于電路中的導(dǎo)體)到S極(南極)，這個(gè)通路就是磁路。2.1電路和磁路由于鐵磁材料的磁導(dǎo)率比空氣的磁導(dǎo)率大幾千倍，即空氣磁阻比鐵磁材料磁阻大幾千倍，因此構(gòu)成磁路的材料均使用導(dǎo)磁率高的鐵磁材料。由于非鐵磁物質(zhì)(如空氣)也能通過(guò)磁通，這就造成鐵磁材料構(gòu)成的磁路周圍空氣中也必然會(huì)有磁通奴，而空氣磁阻比鐵磁材料磁阻大幾千倍，因此蛾比垂小得多，奴常被稱為漏磁通，西稱為主磁通?？梢?jiàn)，磁路問(wèn)題要比電路問(wèn)題復(fù)雜得多。

2.2電機(jī)電器中的磁路

在電機(jī)和某些電器的磁路中，一般還需要一段空氣隙，或者說(shuō)空氣隙也是磁路的組成部分。圖1—1是電機(jī)電器的幾種常用磁路結(jié)構(gòu)。圖(a)是普通變壓器的磁路，它全部由鐵磁材料組成；圖(b)是電磁繼電器的磁路，它除了鐵磁材料外，還有一段空氣隙；圖(c)表示電機(jī)磁路，也是由鐵磁材料和空氣隙組成的。另外，圖(a)是有分支的并聯(lián)磁路，圖(b)是無(wú)分支的串聯(lián)磁路，由空氣隙段和鐵磁材料串聯(lián)組成。圖中，實(shí)(或虛)線表示磁通的路徑。

2.2電機(jī)電器中的磁路2.3電氣設(shè)備中磁動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生

為了產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場(chǎng)，在一般電氣設(shè)備中都使用電流來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)。電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的方法是：把繞制好的N匝線圈套裝在鐵芯上，并在線圈內(nèi)通入電流i，這樣在鐵芯和線圈周圍的空間中就會(huì)形成磁場(chǎng)。其中，大多數(shù)磁通通過(guò)鐵芯，稱為主磁通Φ；小部分磁通圍繞線圈，稱為漏磁通Φδ，如圖1—2所示。2.3電氣設(shè)備中磁動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生套裝在鐵芯上用于產(chǎn)生磁通的N匝線圈稱為勵(lì)磁線圈，勵(lì)磁線圈中的電流i稱為勵(lì)磁電流。若勵(lì)磁電流為直流，則磁路中的磁通是恒定的，不隨時(shí)間變化，這種磁路稱為直流磁路，如直流電機(jī)的勵(lì)磁磁路；若勵(lì)磁電流為交流，則磁路中的磁通是交變的，隨圖1—2磁動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生和磁路歐姆定律時(shí)間而變化，這種磁路稱為交流磁路，如交流電機(jī)、變壓器的磁路。3磁場(chǎng)的基本知識(shí)

3.1磁感應(yīng)強(qiáng)度B

描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱及方向的物理量稱為磁感應(yīng)強(qiáng)度(磁通密度)B。為了形象地描繪磁場(chǎng)，往往采用磁感應(yīng)線，通常稱為磁力線，它是無(wú)頭無(wú)尾的閉合曲線。圖1—3中畫(huà)出了直線電流及螺線管電流產(chǎn)生的磁力線。圖1—3電流磁場(chǎng)中的磁力線(a)直線電流；(b)螺線管電流磁力線的方向與產(chǎn)生它的電流方向滿足右手螺旋關(guān)系，如圖1—3(a)所示。

在國(guó)際單位制中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的單位為特(特斯拉)，單位符號(hào)為T，1T=1Wb／㎡。

3.2磁通Φ

穿過(guò)某一截面S的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的通量，即穿過(guò)截面S的磁力線根數(shù)稱為磁感應(yīng)通量，簡(jiǎn)稱磁通，用Φ表示，即在均勻磁場(chǎng)中，如果截面S與B垂直，如圖1-4所示，則式(1-1)變?yōu)?1-2)式中：B為磁通密度，簡(jiǎn)稱磁密；S為面積。在國(guó)際單位制中，垂的單位名稱為韋(韋伯)，單位符號(hào)為Wb。

3.3磁場(chǎng)強(qiáng)度H

計(jì)算導(dǎo)磁物質(zhì)中的磁場(chǎng)時(shí)，引入輔助物理量磁場(chǎng)強(qiáng)度H，它與磁密B的關(guān)系為B=μH(1-3)式中,μ為導(dǎo)磁物質(zhì)的磁導(dǎo)率。真空的磁導(dǎo)率為。鐵磁材料的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于真空的磁導(dǎo)率，例如，鑄鋼的μ約為μ。的1000倍，各種硅鋼片的產(chǎn)約為μ。的6000～7000倍。在國(guó)際單位制中，磁場(chǎng)強(qiáng)度H的單位名稱為安(安培)／米，單位符號(hào)為A／m。

4電磁學(xué)的基本定律

4.1安培環(huán)路定律——描述電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的規(guī)律

導(dǎo)體中有電流流過(guò)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生與該載流導(dǎo)體相交鏈的磁通。安培環(huán)路定律的定義：在磁場(chǎng)中，沿任意一個(gè)閉合磁回路的磁場(chǎng)強(qiáng)度線積分等于該回路所交鏈的所有電流的代數(shù)和，即(1-4)式中，∑