《電機拖動緒論》課件.ppt

1、2020/7/29,電機與拖動基礎機電信息工程學院主講：劉巖川,電機與拖動,2020/7/29,第1章 緒 論,一、電機及電力拖動技術的發(fā)展概況,電能是現代大量應用的一種能量形式。,電能的優(yōu)點：生產和變換比較經濟、效率高；傳輸和分 配比較容易，使用和控制方便，無污染等,1.1 課程性質,2020/7/29,電機拖動系統(tǒng)是用電動機來拖動機械運行的系統(tǒng)。包括：電動機、傳動機構、生產機械、控制設備和電源五個部分。,電動機,電力拖動系統(tǒng)：,2020/7/29,電機：是指依據電磁感應定律實現電能和機械能之間轉換或傳遞的一種電磁裝置。,電機,電機及其分類,2020/7/29,電機的發(fā)展概況,20世紀以前，

2、電機的發(fā)展過程是由誕生到在工業(yè)上初步應用、各種電機的初步定型以及電機理論和電機設計計算的建立和發(fā)展。,20世紀的特征是由電氣化時代進入原子能、計算機及自動化時代，不僅對電機提出了諸如性能良好、運行可靠、單位容量的重量輕、體積小等方面愈來愈多的要求，而且隨著自動控制系統(tǒng)和計算裝置的發(fā)展，在電動機理論基礎上，發(fā)展出多種高精度、快響應的控制電機，成為電機學科的一個獨立分支。 直線電機、霍爾電機、超聲波電動機等,與此同時由于電力電子學等學科的滲透，使電機這一較為成熟的學科得到新的發(fā)展電動機控制技術。,2020/7/29,我國電機工業(yè)的發(fā)展概況,我國的電機制造工業(yè)在新中國成立后發(fā)生了巨大的變化。 不僅建

3、成了獨立自主和完整的體系，而且有一些產品已經達到或接近世界先進水平，就各種拖動系統(tǒng)中的主要設備電動機而言，近年來已生產了不少大型的直流電動機、異步電動機和同步電動機； 在中小型電機和控制電機方面，亦自行設計和生產了不少新系列電機。 由于生產上的需要，電機的新原理、新結構、新工藝、新材料、新的運行方式和調試方面亦進行許多摸索、研究和試驗工作，取得了不少成就。 電機在制造上也向著大型、巨型發(fā)展。,2020/7/29,電機拖動,具有良好的起、制動性能，平滑調速。,世界電力拖動研究的中心。逐漸取代直流拖動,2020/7/29,二、本課程的性質、任務與內容,性質：十分重要的專業(yè)基礎課。,任務：掌握常用交

4、、直流電機及變壓器等的基本結構與工作原理以及電力拖動系統(tǒng)的運行性能，分析計算，電機選擇與實驗方法，為學習后續(xù)課程準備必要的基礎知識。,內容：直流電機、直流電動機的電力拖動、變壓器、三相異步電動機、三相異步電動機的電力拖動等幾個部分。,2020/7/29,電機與拖動是一門理論性很強的專業(yè)基礎課，同時又具有專業(yè)課的性質，涉及的基礎理論和實際知識面廣，是電磁學、動力學等學科知識的綜合。用理論分析電機及拖動的實際問題時，必須結合電機的具體結構，采用工程觀點和分析方法。掌握基本理論的同時，還要注意培養(yǎng)實驗操作技能和計算方法。,本課程的特點及學習方法,為了學好本門課程，必須做到以下幾點： 1.掌握基本概念

5、、基本原理 2.熟記基本公式 3.實驗中用理論解釋現象 4.討論，答疑,2020/7/29,三、參考書,1、顧繩谷編電機及拖動基礎 機械工業(yè)出版社 2、應崇實編電機及拖動基礎機械工業(yè)出版社 3、李發(fā)海等編電機學 科學出版社,2020/7/29,1.2 本課程常用的物理概念和定律,1.2.1 磁感應強度（磁通密度）B,1.2.2 磁通量（磁通）,磁場是由電流產生的，表征磁場強弱及方向的物理量是磁感應強度。單位：特斯拉（ T ）或Wb/m2,在均勻磁場中，磁感應強度與垂直于磁場方向的面積的乘積，為通過該面積的通量，稱為磁通量，簡稱磁通。單位：Wb,1.2.3 磁場強度H,磁場強度只與產生磁場的電流

6、以及這些電流分布有關，而與磁介質的磁導率無關，單位是安米（A/m）。是為了簡化計算而引入的輔助物理量。,2020/7/29,H 與 B 的區(qū)別,H I，與介質的性質無關。 B 與電流的大小和介質的性質均有關。,2020/7/29,1.2.4 安培環(huán)路定律（全電流定律）,磁場強度H沿任意閉合回路L的線積分，等于該閉合回路所包圍的全部電流的代數和，即,計算時，繞行方向符合右手螺旋定則的電流取正號，反之取負號。,若閉合回路上各點的磁場強度分段相等且其方向與閉合回路的切線方向一致，則：,2020/7/29,由安培環(huán)路定律可以看出，同樣一個通電螺線管，其中有無鐵磁物質與磁感應強度有很大關系，但是與磁場強

7、度無關。,2020/7/29,1.2.5 鐵磁材料的磁化特性,鐵磁材料：鐵、鎳、鈷及其合金,鐵磁材料在外磁場中呈現很強的磁性，此現象稱為鐵磁物質的磁化。,磁疇,=(2000 6000)0,2020/7/29,1、起始磁化曲線,起始磁化曲線可分為四段：開始磁化段、線性段、趨近飽和段、飽和段,2020/7/29,磁滯現象是鐵磁材料的一個特性。,2、磁滯回線,剩磁Br,矯頑力Hc,2020/7/29,3、軟磁材料,鐵磁材料可分為：軟磁材料和硬磁材料,高， Br小， Hc小，磁滯回線窄而長，如：電工硅鋼片、鑄鐵、鑄鋼等，制造電機、變壓器的鐵心。,2020/7/29,5、硬磁材料,不高，Br大， Hc大

8、，磁滯回線寬而胖，制造永久磁鐵，如：鋁鎳鈷、鐵氧體、稀土鈷、釹鐵硼等。,2020/7/29,1.2.6 簡單磁路的計算方法,如同把電流流過的路徑稱為電路一樣，磁通所通過的路徑稱為磁路。,主磁通,漏磁通,主磁通,勵磁線圈,勵磁電流,：直流磁路,、交流磁路,2020/7/29,1、磁路歐姆定律,磁動勢：,磁阻：,2020/7/29,作用在磁路上的磁動勢F等于磁路內的磁通量乘以磁阻Rm，此關系與電路中的歐姆定律在形式上十分相似，因此亦稱為磁路的歐姆定律。,2、磁路的基爾霍夫定律,磁路的基爾霍夫第一定律：,2020/7/29,3、磁路的基爾霍夫第二定律,在閉合磁回路中，磁路各段磁壓降代數和等于作用于該

9、磁路上的磁動勢之和。,2020/7/29,磁路和電路的類比,2020/7/29,磁路和電路的差別,電路中有電流就有功率損耗。磁路中恒定磁通下沒有功率損耗； 電流全部在導體中流動，而在磁路中沒有絕對的磁絕緣體，除在鐵心的磁通外，空氣中也有漏磁通； 電阻多數為常數，磁阻為變量； 對于線性電路可應用疊加原理，而當磁路飽和時為非線形不能應用疊加原理。,2020/7/29,直流磁路的計算,磁路計算分為兩種類型：,1）給定磁通，計算所需的勵磁磁動勢（正問題）,2）給定勵磁磁動勢，計算磁路內的磁通量（逆問題）,正問題的計算步驟：,1）將磁路按材料性質和不同的截面尺寸分段。,2）計算各段磁路的有效截面積Ak和平均長度lk。,3）計算各段磁路的平均磁通密度Bk；Bk =k/Ak 。,4）根據Bk求出對應的磁場強度Hk 。,5）計算各段磁路的磁位降Hklk，最后求得產生給定磁通量時所需的勵磁磁動勢F，F=Hklk。,2020/7/29,簡單串聯磁路就是不計漏磁影響，僅有一