§1-1電機(jī)理論基礎(chǔ)知識(shí)第一章

直流電機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)講授新課一.電機(jī)：是以磁場為媒介進(jìn)行機(jī)械能和電能相互轉(zhuǎn)換的電磁裝置。二.電機(jī)按能量轉(zhuǎn)換方式分類：2.（直流）電能機(jī)械能：（直流）電動(dòng)機(jī)1.機(jī)械能（直流）電能：（直流）發(fā)電機(jī)§1-1電機(jī)理論基礎(chǔ)知識(shí)第一章直流電機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)講1二、分析電機(jī)原理常用物理量及常用的基本定律

（一）常用物理量1.磁感應(yīng)強(qiáng)度B：描述磁場強(qiáng)弱和磁場方向的物理量。2.磁通Φ：垂直穿過某一截面s的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的通量。Φ=B?S通電直導(dǎo)線的磁場通電螺旋管的磁場二、分析電機(jī)原理常用物理量及常用的基本定律（一）常用物理量123.磁場強(qiáng)度H：描述磁場強(qiáng)度和方向的輔助物理量。B=μ?H4.磁勢(shì)F：電流產(chǎn)生磁勢(shì)，磁勢(shì)建立磁場。F=N?

I5.磁鏈ψ=N?Φ3.磁場強(qiáng)度H：描述磁場強(qiáng)度和方向的輔助物理量。B=μ?H43（二）常用的基本電磁定律1.全電流定律任意一個(gè)閉合回線上的總磁壓，等于被這個(gè)閉合回線所包圍的面內(nèi)穿過的全部電流的代數(shù)和，這個(gè)規(guī)律稱為全電流定律。其中,電流的正方向與閉合回路的正方向滿足右手定則。dH（二）常用的基本電磁定律1.全電流定律其中,電流的正42.電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)現(xiàn)象:當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通（不論由于什么原因）發(fā)生變化時(shí)，在導(dǎo)體回路中就會(huì)產(chǎn)生電流。閉合回路磁通變化的原因有兩種：（2）ψ本身不隨時(shí)間變化，線圈切割磁力線，產(chǎn)生動(dòng)生電勢(shì)。（發(fā)電機(jī)原理）(右手定則)（1）ψ隨時(shí)間變化，而閉合回路的任一部分對(duì)媒質(zhì)沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感生電勢(shì)。（變壓器原理）（楞次定律)2.電磁感應(yīng)定律閉合回路磁通變化的原因有兩種：（2）ψ本身不53.電磁力定律載流導(dǎo)體在磁場中受到力的作用。（電動(dòng)機(jī)原理）(左手定則)3.電磁力定律(左手定則)6一、直流發(fā)電機(jī)的工作原理

§1-2直流電機(jī)基本工作原理一（一）簡單模型簡介：主磁極N，S——產(chǎn)生靜止磁場（定子）電樞繞組——絕緣導(dǎo)體ab與cd構(gòu)成的線圈，安放在電樞鐵芯上（轉(zhuǎn)子）換向器——電樞繞組的首段和末端分別連到圓弧形的銅片（換向片）上，換向片直接相互絕緣，換向片構(gòu)成的整體叫換向器。換向器固定在轉(zhuǎn)軸上，且與轉(zhuǎn)軸相互絕緣。（轉(zhuǎn)子）電刷——與換向器滑動(dòng)接觸，使旋轉(zhuǎn)的電路與外界靜止的電路相連接。（定子）21§1-2直流電機(jī)基本工作原理一（一）簡單模型簡介：電刷—7（二）直流發(fā)電機(jī)工作原理（e=Blv,方向：右手定則）121（二）直流發(fā)電機(jī)工作原理（e=Blv,方向：右手定則）1218（二）直流發(fā)電機(jī)工作原理（e=Blv,方向：右手定則）電壓：A+B-感應(yīng)電流方向：b→a,c→d121vvee（二）直流發(fā)電機(jī)工作原理（e=Blv,方向：右手定則）電壓：921（二）直流發(fā)電機(jī)工作原理（e=Blv,方向：右手定則）負(fù)載ABabcd無evvn221（二）直流發(fā)電機(jī)工作原理（e=Blv,方向：右手定則）負(fù)10（二）直流發(fā)電機(jī)工作原理（e=Blv,方向：右手定則）感應(yīng)電流方向：a→b,d→c電壓：A+B-321vvee（二）直流發(fā)電機(jī)工作原理（e=Blv,方向：右手定則）感應(yīng)電11A2B1（二）直流發(fā)電機(jī)工作原理（e=Blv,方向：右手定則）abcd負(fù)載無evvn4A2B1（二）直流發(fā)電機(jī)工作原理（e=Blv,方向：右手定則12（二）直流發(fā)電機(jī)工作原理（e=Blv,方向：右手定則）12342121電壓：A+B-感應(yīng)電流方向：b→a,c→d無e無e感應(yīng)電流方向：a→b,d→c電壓：A+B-（二）直流發(fā)電機(jī)工作原理（e=Blv,方向：右手定則）12313結(jié)論：1.電樞線圈中的電勢(shì)方向由于電樞旋轉(zhuǎn)而隨時(shí)間做正負(fù)變化。2.電刷A、B間出現(xiàn)了一個(gè)極性不變的電動(dòng)勢(shì)或電壓。3.換向器的作用：把直流發(fā)電機(jī)電樞線圈中交變的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，變成電刷A、B兩端輸出的直流電動(dòng)勢(shì)，這種作用稱為整流。結(jié)論：14實(shí)際電機(jī)中，電樞上放置了許多線圈組成的電樞繞組，這些線圈均勻分布在電樞表面，并按一定規(guī)律連接起來。實(shí)踐證明，若每極下線圈邊數(shù)大于8時(shí)，電勢(shì)脈動(dòng)的幅值將可小于1%，基本是一直流電勢(shì)。（多線圈）實(shí)際電機(jī)中，電樞上放置了許多線圈組成的電樞繞組，這些線圈均勻15當(dāng)電刷之間接有負(fù)載時(shí)，在電動(dòng)勢(shì)的作用下就在電路中產(chǎn)生與電動(dòng)勢(shì)方向相同的電流。同時(shí)載流導(dǎo)體在磁場中必然產(chǎn)生一個(gè)電磁力（f=Bli,方向：左手定則），電磁力對(duì)轉(zhuǎn)軸形成電磁轉(zhuǎn)矩Te，因電磁轉(zhuǎn)矩與電樞旋轉(zhuǎn)的方向相反，起制動(dòng)作用，故稱之為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。要維持發(fā)電機(jī)狀態(tài)，原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)矩T機(jī)械必須克服電磁轉(zhuǎn)矩Te，方可實(shí)現(xiàn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。21T機(jī)械Teeeff當(dāng)電刷之間接有負(fù)載時(shí)，在電動(dòng)勢(shì)的作用下就在電路中產(chǎn)生與16直流發(fā)電機(jī)工作的條件是：1、直流電機(jī)內(nèi)部需要有磁場存在2、原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子以n（r/min）旋轉(zhuǎn)3、機(jī)械轉(zhuǎn)矩大于電磁轉(zhuǎn)矩直流發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)是：1、將輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)換為電功率輸出2、利用換向器和電刷將電樞線圈中的交變電動(dòng)勢(shì)和電流整成直流電輸出3、電樞線圈中電流的方向和感應(yīng)電勢(shì)的方向相同。4、電磁轉(zhuǎn)矩起制動(dòng)作用直流發(fā)電機(jī)工作的條件是：直流發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)是：17二、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理（f=Bli,方向：左手定則）T=f.R1n逆時(shí)針轉(zhuǎn)向21iiffTe二、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理（f=Bli,方向：左手定則）T=f1821二、直流電動(dòng)機(jī)工作原理（f=Bli,方向：左手定則）ABabcd無Te221二、直流電動(dòng)機(jī)工作原理（f=Bli,方向：左手定則）A19二、直流電動(dòng)機(jī)工作原理（f=Bli,方向：左手定則）3n逆時(shí)針轉(zhuǎn)向iiffTe21二、直流電動(dòng)機(jī)工作原理（f=Bli,方向：左手定則）3n逆20A2B1二、直流電動(dòng)機(jī)工作原理（f=Bli,方向：左手定則）abcd4A2B1二、直流電動(dòng)機(jī)工作原理（f=Bli,方向：左手定則21二、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理（f=Bli,方向：左手定則）21iiffTeiiffTe211234電壓：A+B-感應(yīng)電流方向：b→a,c→d無e無e感應(yīng)電流方向：a→b,d→c電壓：A+B-二、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理（f=Bli,方向：左手定則）21i22結(jié)論：1.電樞線圈中的電流是隨時(shí)間做正負(fù)變化。2.換向器的作用：把直流電動(dòng)機(jī)兩端的直流電，變成電樞線圈中的交流電，這種作用稱為逆變。結(jié)論：23當(dāng)電樞線圈旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞線圈在導(dǎo)體中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)（e=Blv,方向：左手定則）。因感應(yīng)電勢(shì)的方向與輸入電流的方向相反，稱為反電動(dòng)勢(shì)。要維持電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，外部輸入電動(dòng)勢(shì)必須大于電樞內(nèi)部切割運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。21iivvTeee當(dāng)電樞線圈旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞線圈在導(dǎo)體中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，24直流電動(dòng)機(jī)工作的條件是：1、直流電機(jī)內(nèi)部需要有磁場存在2、將電機(jī)外部接入直流電源3、外部輸入電動(dòng)勢(shì)必須大于電樞內(nèi)部運(yùn)動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)直流電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是：1、將輸入的電功率轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率輸出2、利用換向器和電刷將外部的直流電逆變成內(nèi)部電樞線圈中的交變電動(dòng)勢(shì)3、外部輸入電流的方向與電樞線圈中感應(yīng)電勢(shì)的方向相反。4、電磁轉(zhuǎn)矩起驅(qū)動(dòng)作用直流電動(dòng)機(jī)工作的條件是：直流電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是：25e和Te對(duì)電機(jī)的作用直流發(fā)電機(jī)直流電動(dòng)機(jī)e電源電動(dòng)勢(shì)反電動(dòng)勢(shì)Te制動(dòng)轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩總結(jié)：e和Te對(duì)直流發(fā)電機(jī)直流電動(dòng)機(jī)e電源電動(dòng)勢(shì)反電動(dòng)勢(shì)Te制動(dòng)轉(zhuǎn)26引入下文：這節(jié)課我們用簡單的電機(jī)模型來分析電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的工作原理，實(shí)際生活和生產(chǎn)中用的電機(jī)要比模型復(fù)雜的多，下節(jié)課我們就