電機(jī)原理及拖動（第4版）緒論

《電機(jī)原理及拖動》

第4版緒論電機(jī)發(fā)展簡史1.初期發(fā)展時期：電磁感應(yīng)定律的發(fā)現(xiàn)；1821年電動機(jī)作用原理，1831年電磁感應(yīng)定律直流電動機(jī)的發(fā)展；電磁鐵－>永久磁鐵，發(fā)電機(jī)－>化學(xué)電池單相交流電的應(yīng)用；交流電用于照明，閉合磁路的變壓器制成三相交流電的應(yīng)用；二相交流電動機(jī)，三相交流電動機(jī)，三相變壓器2.近代發(fā)展時期1920年用于家用電器的單相交流電機(jī)誕生，各種主要電機(jī)有成型設(shè)計(jì)，開始了電動機(jī)的近代發(fā)展時期。電機(jī)的主要作用電機(jī)是能量轉(zhuǎn)換裝置，是利用電磁感應(yīng)原理工作的機(jī)械，是實(shí)現(xiàn)電能的生產(chǎn)、變換、傳輸、分配、使用和控制的電磁機(jī)械裝置。按照功能對電機(jī)進(jìn)行分類可分為：發(fā)電機(jī)、電動機(jī)、變壓器和控制電機(jī)四大類；按電機(jī)結(jié)構(gòu)或旋轉(zhuǎn)靜止可分為：變壓器和旋轉(zhuǎn)電機(jī)。電機(jī)的分類

電機(jī)拖動系統(tǒng)是用電動機(jī)來拖動機(jī)械運(yùn)行的系統(tǒng)。包括：電動機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)機(jī)械、控制設(shè)備和電源五個部分。電動機(jī)傳動機(jī)構(gòu)生產(chǎn)負(fù)載控制設(shè)備電源電機(jī)拖動的分類電機(jī)拖動具有良好的起、制動性能，平滑調(diào)速。國內(nèi)外電力拖動研究的中心。逐漸取代直流拖動交流電機(jī)拖動直流電機(jī)拖動電機(jī)拖動的分類電能的生產(chǎn)傳輸過程電能的生產(chǎn)、傳輸和分配直流輸電系統(tǒng)電能驅(qū)動生產(chǎn)機(jī)械和裝備拖動生產(chǎn)機(jī)械如金屬切削、礦山機(jī)械、交通運(yùn)輸機(jī)械、起重機(jī)械、化工機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械、電動工具、家用電器等?？刂葡到y(tǒng)和智能化裝置的重要原件研究對象1.電路：電路主要指電樞繞組部分，它的形式和連接方法影響電勢的數(shù)量和質(zhì)量。繞組帶上負(fù)載對磁場的影響是研究電機(jī)的核心問題；2.磁路：此外電機(jī)中磁路分析的準(zhǔn)確性直接影響電路的計(jì)算，在磁路不飽和時電路參數(shù)為常數(shù)，磁路飽和時與磁路有關(guān)的電路參數(shù)是非線性的；3.機(jī)械特性：在電機(jī)能量轉(zhuǎn)換過程中涉及電磁力矩及相應(yīng)的轉(zhuǎn)速問題，二者關(guān)系n＝f(T)為電機(jī)的機(jī)械特性；4.損耗：在能量轉(zhuǎn)換中存在各種損耗，主要有銅損和鐵損。電學(xué)、磁學(xué)和動力學(xué)原理的綜合運(yùn)用1.直流和交流電路原理2.磁路定律3.電磁關(guān)系4.電、磁和力的關(guān)系5.力學(xué)定律6.能量轉(zhuǎn)換和守恒定律7.材料的特性1.電路分析和磁路定律交、直流電路分析歐姆定律：基爾霍夫定律電磁關(guān)系磁路歐姆定律磁路基爾霍夫定律2.磁路歐姆定律：鐵磁材料的不為常數(shù)。磁路的基爾霍夫第一定律：說明磁通是連續(xù)的。磁路的基爾霍夫第二定律：

磁路電路磁動勢F

電動勢E

磁壓降Um

電壓U

磁阻Rm

電阻R

磁導(dǎo)Λ

電導(dǎo)G基本定律歐姆定律Φ＝F／RmI＝E／R基爾霍夫第一定律ΣΦ＝0ΣI＝0基爾霍夫第二定律ΣNI＝ΣΦRmΣU＝0物理量磁路與電路的類比與區(qū)別3.電磁關(guān)系電磁感應(yīng)定律全電流定律電流方向與積分方向符合右手螺旋定則為正導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動產(chǎn)生電勢.eBvBfi載流導(dǎo)體在磁場中受到的電磁力。4.電、磁和力的關(guān)系5.力學(xué)定律直線運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的動力學(xué)定律力和力矩的關(guān)系：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動：輸入能量＝輸出能量＋損耗6.能量守恒7.材料特性分析鐵磁材料的磁化磁效應(yīng)：電荷運(yùn)動產(chǎn)生磁場磁疇：鐵磁材料中有相同磁場方向的原子組成的磁體磁化：鐵磁材料在外磁場作用下產(chǎn)生磁性材料特性磁化曲線、磁滯現(xiàn)象

真空的磁導(dǎo)率：相對磁導(dǎo)率：非鐵磁材料剩磁矯頑力材料特性磁滯損耗B＝f（H）HB

＝f（H）0渦流損耗鐵損原始磁化曲線磁滯回線磁路與電路區(qū)別（1）電路中有電流，就有功率損耗；而直流磁路中，維持一定的磁通量，鐵心中沒有功率損耗。（2）在電路中電流全部在導(dǎo)線中流動，導(dǎo)線外沒有電流；在磁路中，沒有絕對的磁絕緣體，除了鐵心中，總有一部分漏磁通散布在周圍空氣中。（3）電阻率在一定溫度下是不變的；磁阻率不是常數(shù)，是磁通密度的函數(shù)。（4）對線性電路，計(jì)算時可以用疊加定理；鐵心磁路，飽和時磁路是非線性，不能用疊加定理。磁滯損耗和渦流損耗是什幺原因引起的？答：磁滯損耗由于B交變時鐵磁物質(zhì)磁化不可逆，磁疇之間反復(fù)摩擦，消耗能量而產(chǎn)生的。它與交變頻率f成正比，與磁密幅值B的α次方成正比。渦流損耗是由于通過鐵心的磁通ф發(fā)生變化時，在鐵心中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，再由于這個感應(yīng)電勢引起電流（渦流）而產(chǎn)生的電損耗。它與交變頻率f的平方和B的平方成正比。磁滯損耗和渦流損耗是什幺原因引起的？答：磁滯損耗由于B交變時鐵磁物質(zhì)磁化不可逆，磁疇之間反復(fù)摩擦，消耗能量而產(chǎn)生的。它與交變頻率f成正比，與磁密幅值B的α次方成正比。渦流損耗是由于通過鐵心的磁通ф發(fā)生變化時，在鐵心中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，再由于這個感應(yīng)電勢引起電流（渦流）而產(chǎn)生的電損耗。它與交變頻率f的平方和B的平方成正比。電磁轉(zhuǎn)矩是怎樣產(chǎn)生的？它在機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過程中起著什么作用？答：電機(jī)中電磁轉(zhuǎn)矩是由載流導(dǎo)體在磁場中受力而產(chǎn)生的，在機(jī)電能量轉(zhuǎn)換中是機(jī)械能和電能轉(zhuǎn)換的完成者。一鐵環(huán)的平均半徑為0.3米，鐵環(huán)的橫截面積為一直徑等于0.05米的圓形，在鐵環(huán)上繞有線圈，當(dāng)線圈中電流為5安時，在鐵心中產(chǎn)生的磁通為0.003韋，查表知當(dāng)B=1.528T時H=3180A，試求線圈應(yīng)有匝數(shù)。解：鐵環(huán)中磁路平均長度（m）圓環(huán)的截面積S＝鐵環(huán)內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度磁場強(qiáng)度H＝3180（A）