電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)

緒論2電機(jī)的分類

3電機(jī)的應(yīng)用電能生產(chǎn)——由同步發(fā)電機(jī)生產(chǎn)；高壓輸電——由升壓變壓器將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓升高到輸電電壓再輸送；降壓用電——由降壓變壓器將輸來(lái)的高壓電降為所需低電壓，供給用電設(shè)備；生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)——由各種電動(dòng)機(jī)或電力拖動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；控制系統(tǒng)中的信號(hào)轉(zhuǎn)換——由各種控制電機(jī)完成。4本教材內(nèi)容

“電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)”課程是把“電機(jī)學(xué)”和“電力拖動(dòng)基礎(chǔ)”兩門課整合為一門課。本教材以電力拖動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的電機(jī)和電力拖動(dòng)為重點(diǎn)，從使用的角度介紹交、直流電機(jī)、變壓器、控制電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、主要工作特性以及電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行特性等。5課程性質(zhì)本課程屬專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，學(xué)習(xí)過(guò)程中要用到《高等數(shù)學(xué)》、《大學(xué)物理》、《電路》等課程的知識(shí)。本課程雖是基礎(chǔ)課，但又具有專業(yè)性質(zhì)，講授的內(nèi)容是電機(jī)方面非常具體、實(shí)際的問(wèn)題。因此，課程的特點(diǎn)是理論性強(qiáng)，實(shí)踐性也強(qiáng)。6教學(xué)目的

本課程的教學(xué)目的是，通過(guò)課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握常用交、直流電機(jī)及變壓器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行性能和實(shí)驗(yàn)方法；了解交直流電力拖動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)，掌握他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、制動(dòng)及調(diào)速等各種運(yùn)行狀態(tài)的靜動(dòng)態(tài)特性和參數(shù)計(jì)算；掌握異步電動(dòng)機(jī)特性分析、啟動(dòng)、制動(dòng)方法和交流電動(dòng)機(jī)常用調(diào)速方法；學(xué)會(huì)選擇電動(dòng)機(jī)容量的方法。7學(xué)習(xí)方法1首先，學(xué)習(xí)中應(yīng)注意，在實(shí)際運(yùn)行著的電機(jī)中，電、磁、力、熱等物理定律同時(shí)起作用，互相制約，分析解決這種復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，往往需要忽略一些次要矛盾，抓住主要矛盾加以解決，只要所得結(jié)果正確，引起的誤差在允許的范圍內(nèi)，這在工程上是允許的，這與以前所學(xué)課程中解決問(wèn)題理想化、單一化有很大區(qū)別，學(xué)習(xí)時(shí)需有足夠的認(rèn)識(shí)。8學(xué)習(xí)方法2其次應(yīng)注意，本課程的動(dòng)力用電機(jī)包括變壓器及各種電動(dòng)機(jī)等，種類繁多，各具特性，但就其內(nèi)部電磁關(guān)系耦合過(guò)程和機(jī)電能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，仍有其內(nèi)在聯(lián)系。他們的基本工作原理都是建立在電磁感應(yīng)定律和電磁力定律基礎(chǔ)上的；他們的能量轉(zhuǎn)換都是以磁場(chǎng)為媒介，其電磁關(guān)系可抽象為電路參數(shù)，得出基本方程式和等值電路，這是共性方面。9學(xué)習(xí)方法2在學(xué)習(xí)中應(yīng)將各種電機(jī)的相似性有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)，注意課程內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系，形成學(xué)習(xí)本課程鮮明的主線，只要學(xué)好了變壓器，對(duì)交流機(jī)和直流機(jī)的內(nèi)容就比較容易掌握了。10學(xué)習(xí)方法3

最后應(yīng)注意，理論聯(lián)系實(shí)際，注重做好本課程開(kāi)設(shè)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，立足于學(xué)會(huì)使用各類電機(jī)，在實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)解決實(shí)際問(wèn)題的方法，注意培養(yǎng)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。11基本電磁定律

學(xué)習(xí)本課過(guò)程中常要用到的基本電磁定律有：全電流定律、磁路歐姆定律、電磁力定律、電磁感應(yīng)定律、基爾霍夫電流定律和電壓定律等。12（1）電路定律①電路歐姆定律

流過(guò)電阻R(resistance)的電流I(current)大小與電阻兩端的電壓U(voltage)成正比，與電阻R的大小成反比，即有

13（1）電路定律②基爾霍夫第一定律電路中任意節(jié)點(diǎn)的電流的代數(shù)和等于零，即有③基爾霍夫第二定律對(duì)電路中任一回路，電壓降的代數(shù)和等于電動(dòng)勢(shì)(emf)的代數(shù)和，即有

14（2）電磁感應(yīng)定律

一匝數(shù)(turn)為N的線圈(winding)，在變化的磁場(chǎng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e(induceelectromotiveforce)的大小與線圈匝數(shù)N和線圈所交鏈的磁通(themagnticflux)對(duì)時(shí)間的變化率dF/dt成正比，當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正方向與產(chǎn)生它的磁通正方向符合右手螺旋定則時(shí)，則有15（3）全電流定律

磁場(chǎng)中沿任一閉合回路的磁場(chǎng)強(qiáng)度H(themagneticfieldintensity)的線積分等于該閉合回路所包圍的所有導(dǎo)體電流的代數(shù)和，即有16（4陽(yáng)）電細(xì)磁力亞定律載流爺導(dǎo)體稱在磁囑場(chǎng)中畜受到袍力的四作用懇，當(dāng)怨磁場(chǎng)禿與導(dǎo)體身相互籌垂直厘作用姥時(shí)，眠作用緊在載附流導(dǎo)才體的妖電磁否力為17（5巾）磁圖路定擾律①磁路詳基爾隨霍夫掩第一走定律在磁竊路(m吐ag顛ne系ti榨c你ci裝rc啄ui敲t)中根道據(jù)磁驅(qū)通的僵連續(xù)昨性可得：咱穿入善任一轉(zhuǎn)閉合敢面的認(rèn)磁通禍必等腫于穿短出該合閉合清面的磁通撞，即算磁路諸中通愉過(guò)任省何閉箱合面堡上的誰(shuí)磁通求的代期數(shù)和等于池零，唇則有上式得中一洋般將皮穿出癢閉合惹面的震磁通撐取正箭號(hào)，終穿入閉合寇面的牲磁通謀取負(fù)風(fēng)號(hào)。18（5潛）磁餅路定娘律②磁路士基爾劃霍夫撿第二證定律根據(jù)睡麥克駐斯韋謹(jǐn)方程遇可得鬧出：雜在閉令合的帥磁路檔中，各段樓磁壓玩降的哀代數(shù)級(jí)和等授于閉帖合磁餡路中石磁動(dòng)糕勢(shì)(m惑mf滲)的代數(shù)脂和，缸即有上式掏中，H——磁場(chǎng)爹強(qiáng)度鳴，A/為m；L——各段紀(jì)磁路梨的長(zhǎng)度窗，m；N——線積跨分線賤路所隸包圍仰的導(dǎo)林體數(shù)投；I——每根耀導(dǎo)體僻所流幟過(guò)的潮電流下，A。19（5賤）磁執(zhí)路定檔律③磁路著歐姆塘定律在無(wú)交分支閃的磁驚路中毅，磁狗通F與磁些動(dòng)勢(shì)F大小遠(yuǎn)成正比，址與磁月路中厘的總堆磁阻Rm(t蓄ot訪al飄r案el蘋uc局ta改nc倒e)的大悶小成反比嗚，即漏有上式孔中，Rm——磁路閣的總穗磁阻徹，1/扔H。20磁路疑與電納路對(duì)題比表21電機(jī)敢中鐵踢磁材初料的善特點(diǎn)（1）磁圍化曲灣線(m校ag習(xí)ne忽ti鮮za商ti里on闖c告ur儉ve幸)鐵磁朱材料賀具有臉如下特偶點(diǎn)：它的齊磁化啦曲線嘆具有飽尿和性抄，磁柿導(dǎo)率μFe不是垂常數(shù)當(dāng)，且波隨H變化而變堆化。22電機(jī)阻中鐵佳磁材屋料的免特點(diǎn)（2）磁撥滯回騙線(t票he牙h很ys敢te錯(cuò)re籮si宰s顏lo周op瀉)不同窯的鐵廊磁物壤質(zhì)其請(qǐng)磁滯回線賴寬窄急是不偉同的屆，當(dāng)粘鐵磁材料阿的磁矛滯回曲線較粉窄時(shí)沒(méi)，可用它門的平霧均磁跑化曲巖線，咱即基本磁碎化曲澆線進(jìn)葡行計(jì)擱算（宿如圖3曲線3所示蒜）。23電機(jī)品中鐵帆磁材菌料的新特點(diǎn)根據(jù)啄磁滯柏回線叢形狀砍的不守同，扯鐵磁才材料獻(xiàn)可分味為硬磁材湖料(h撲ar意d伶ma殊gn究et竭ic基m止at撞er兔ia酒l)和軟爺磁材搭料(s度of膚tma趟gn乒et讀ic蹲m議at紅er朱ia胃l)。硬磁懸材料向的磁毛滯回炭線胖儲(chǔ)寬，眉剩磁妻、矯野頑力循大，如鎢與鋼、這鈷鋼抗、鎳威鋁鈷叫合金雀、釹煎鐵硼編等。宅一般纏用來(lái)制造旅永久肅磁鐵辮。24電機(jī)扶中鐵揪磁材飲料的狗特點(diǎn)軟磁剪材料桑的磁愉滯回舞線瘦思窄，張剩磁贏、矯薪頑力樹(shù)小，如硅陣鋼片姓、鑄歲鋼等遞。由脖于電冠機(jī)鐵伐心采旦用軟鐵磁材求料制成，跳其磁敢滯回奔線瘦照窄，槳在進(jìn)輝行磁冠路計(jì)縱算時(shí)樹(shù)，為街了簡(jiǎn)化計(jì)才算，肚不考歌慮磁依滯現(xiàn)憑象，猛而用界基本瘡磁化塌曲線渴來(lái)表示B與H之間故的關(guān)號(hào)系，樸故通損常所兵講的敞鐵磁遭材料右的磁軋化曲線憑是指裁基本怒磁化限曲線餓。25電機(jī)隊(duì)中鐵勻磁材拼料的休特點(diǎn)（3）交糾流磁般路中器的鐵陸心損悶耗(c址or和e梅lo搭ss爺)交流始磁路陵中存扁在著咽鐵心掠損耗做，鐵蛛心損話耗又墓分為磁滯讓損耗(h泰ys食te調(diào)re傻si勺s勿lo刮ss贊)和渦持流損非耗(e妨dd同y-船cu屠rr席en津tlo揮ss并)。26電機(jī)夜中鐵模磁材贏料的壺特點(diǎn)①磁滯耍損耗鐵磁菜材料臭在交泛變的愉磁場(chǎng)縣中反層復(fù)磁煉化，江磁疇(d樸om附ai嶼ns嗽)間相類互摩器擦，厚產(chǎn)生車損耗顯，這步種損訪耗稱勞為磁滯損世耗。拋磁滯筒損耗他與交殊變磁充場(chǎng)的余頻率f、鐵何心的守體積V、磁宴滯回寬線的榆面積望成正挎比。27電機(jī)鑼中鐵辮磁材巡壽料的田特點(diǎn)磁滯汽損耗陳功率隆可用除下式碗表示付：式中杏，kh——磁滯尸損耗之系數(shù)號(hào)，它阻的大歷小取妹決于芒材料性質(zhì)含；對(duì)四一般匆電工教鋼片n=1施.6～2.步3；f——磁通浴交變頻率角；Bm——磁通烈密度六的最煤大值綱。28電機(jī)喬中鐵犁磁材澡料的樓特點(diǎn)②渦流欺損耗鐵心兆是有墨阻值請(qǐng)的，揭當(dāng)磁詢通交訪變時(shí)倍，鐵系心中序就會(huì)感應(yīng)間交變懶的電蠻動(dòng)勢(shì)尚，在課導(dǎo)電要的鐵籃心中咬就會(huì)繳產(chǎn)生哄環(huán)流車，這種作電流沈在鐵箭心構(gòu)喪成