電機與應用緒論課件

1、1電機介紹2課程說明3本課程常用的物理概念和定律0 / 49緒論1電機介紹0 / 49緒論1.電機介紹（1）電能 電能是現(xiàn)代常用的一種能源。 電能應用廣泛，自從電能出現(xiàn)以后，由于電能在變換、傳輸、分配、使用和控制等都比較方便，而且易于大量生產(chǎn)，集中管理，遠距離傳輸和實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點，因此電能在現(xiàn)代社會中，取代了其他控制方法，廣泛應用于各行各業(yè)中。1 / 491.電機介紹（1）電能1 / 49葛洲壩水利樞紐工程寶鋼電廠2 / 49葛洲壩水利樞紐工程寶鋼電廠2 / 49引進600MW汽輪發(fā)電機國產(chǎn)300MW汽輪發(fā)電機3 / 49引進600MW汽輪發(fā)電機國產(chǎn)300MW汽輪發(fā)電機3 / 49現(xiàn)場運行

2、的水輪發(fā)電機4 / 49現(xiàn)場運行的水輪發(fā)電機4 / 49風力發(fā)電波浪發(fā)電波浪能電站外景 波浪能電站內(nèi)景 5 / 49風力發(fā)電波浪發(fā)電波浪能電站外景 波浪能電站內(nèi)景 5 / 49連接發(fā)電機與電網(wǎng)的升壓變壓器連接發(fā)電機的封閉母線與電網(wǎng)相連的高壓出線端6 / 49連接發(fā)電機與電網(wǎng)的升壓變壓器連接發(fā)電機的封閉母線與電網(wǎng)相連的 至今保留在美國麻省理工學院 的由愛迪生發(fā)明的一種直流電動機各行業(yè)廣泛使用電動機7 / 49 至今保留在美國麻省理工學院各行業(yè)廣泛使用電動機7 簡單的電力系統(tǒng)示意圖8 / 49簡單的電力系統(tǒng)示意圖8 / 499 / 499 / 49是以電磁感應和電磁力定律為基本工作原理進行電能的傳

3、遞電機或機電能量轉(zhuǎn)換的機械 （2）電機電能的生產(chǎn)、變換、傳輸、分配、使用和控制等電動機：電能 機械能發(fā)電機：機械能 電能變壓器：U1交流電能 U2交流電能10 / 49是以電磁感應和電磁力定律為基本工作原理進行電能的傳遞電機或機電機圖11 / 49電機圖11 / 49電機圖12 / 49電機圖12 / 49（3）電機的分類13 / 49（3）電機的分類13 / 49電機變壓器直流電機直流發(fā)電機直流電動機交流電機控制電機同步電機同步發(fā)電機同步電動機異步電機異步發(fā)電機異步電動機綜合以上分類方法，可歸納如下：14 / 49電機變壓器直流電機直流發(fā)電機直流電動機交流電機控制電機同步電變壓器發(fā)電機交流電

4、動機15 / 49變壓器發(fā)電機交流電動機15 / 49（4）電機的應用1）電力系統(tǒng)原動機發(fā)電機升壓變壓器降壓變壓器用戶16 / 49（4）電機的應用1）電力系統(tǒng)原動機發(fā)電機升壓降壓用戶16 /2）一般工業(yè)軋鋼機電解鋁數(shù)控機床冶金工業(yè)17 / 492）一般工業(yè)軋鋼機電解鋁數(shù)控機床冶金17 / 493）交通運輸18 / 493）18 / 494）家用電器19 / 494）家用電器19 / 49（5）新型電力傳動現(xiàn)代控制技術的使用，使電機具有更良好的特性電機已成為各種機電系統(tǒng)中一種極為重要的元件電力電子學、計算機、電機學和控制論結(jié)合而發(fā)展成的新學科20 / 49（5）新型電力傳動現(xiàn)代控制技術的使用，

5、使電機具有更良好的特性同步發(fā)電機定子各種微電機（6）電機的發(fā)展方向21 / 49同步發(fā)電機定子各種微電機（6）電機的發(fā)展方向21 / 492 課程說明（1）課程性質(zhì)、任務 本課程是工業(yè)電氣自動化和電氣技術等專業(yè)的一門專業(yè)基礎課。 本課程的任務是讓學生掌握電機基本結(jié)構(gòu)和工作原理，以及拖動系統(tǒng)的運行性能、分析計算、電機選擇及試驗方法，培養(yǎng)在電機及電力拖動方面分析和解決問題的能力，為今后學習和工作打下堅實的基礎。 22 / 492 課程說明（1）課程性質(zhì)、任務 本課程是工業(yè)電氣自動電路分析電子技術基礎大學物理電機與應用運動控制系統(tǒng)（2）和其他課程的關系23 / 49電路分析電機與應用運動控制系統(tǒng)（2

6、）和其他課程的關系23 /（3）本課程的特點及學習方法 本課程是一門技術基礎課，同時又具有專業(yè)課的性質(zhì)，涉及的基礎理論和實際知識面廣，是電磁學、動力學、熱力學等學科知識的綜合。必須結(jié)合電機的具體結(jié)構(gòu)，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。學好本門課程，必須做到以下幾點：1）抓主要矛盾，有條件地略去一些次要因素；2）抓住重點，牢固掌握基本概念、基本原理和主要特性；3）要有良好的學習方法，運用對比或比較的方法，分析電機的共性和特點，加深對原理和性能的理解；4）理論聯(lián)系實際，重視科學實驗和工程實踐；5）充分預習和復習。24 / 49（3）本課程的特點及學習方

7、法 本課程是一門技術基礎課，教材：葉國平.電機與應用.學期總課時：64學時課堂教學：36學時 實驗課：10學時 參考書： 各種“電機與拖動”、“電機原理”方面的書籍。 （4）課程內(nèi)容與安排 本課程的內(nèi)容有直流電機、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、微控電機等部分25 / 49教材：葉國平.電機與應用.（4）課程內(nèi)容與安排 本課程葉國平主編.電機與應用 電子工業(yè)出版社李發(fā)海主編.電機與拖動基礎 清華大學出版社顧繩谷主編.電機及拖動基礎（第2版）（上、下冊） 機械工業(yè)出版社26 / 49葉國平主編.電機與應用26 / 49（5）考核方式期末考試：70%實驗：1

8、0%平時（出勤、紀律、作業(yè)等）：20%27 / 49（5）考核方式期末考試：70%27 / 493 本課程常用的物理概念和定律磁感應強度(或磁通密度) B磁通量(或磁通) 磁場強度 H安培環(huán)路定律鐵磁材料的磁化特性簡單磁路的計算方法載流導體在磁場中的安培力電磁感應定律28 / 493 本課程常用的物理概念和定律磁感應強度(或磁通密度) B229 / 4929 / 49磁場是由電流產(chǎn)生的。描述磁場強弱及方向的物理量是磁感應強度。磁力線是無頭無尾的閉合曲線。磁感應強度與產(chǎn)生它的電流之間的關系用畢奧-薩伐爾定律描述，磁力線的方向與電流的方向滿足右手螺旋關系。30 / 49磁場是由電流產(chǎn)生的。描述磁場

9、強弱及方向的物理量是磁感應強度。(1)磁感應線的回轉(zhuǎn)方向和電流方向之間的關系遵守右手螺旋法則(2)磁場中的磁感應線不相交，每點的磁感應強度的方向確定唯一(3)載流導線周圍的磁感應線都是圍繞電流的閉合曲線磁力線31 / 49(1)磁感應線的回轉(zhuǎn)方向和電流方向之間的關系遵守右手螺旋法則在均勻磁場中，如果截面與垂直，則上式變?yōu)榛蛟谥浦械膯挝幻Q為韋伯， ；B的單位名稱為特斯拉， 。32 / 49在均勻磁場中，如果截面與垂直，則上式變?yōu)榛蛟谥浦械膯挝幻Q為式中， 是導磁物質(zhì)的磁導率。 真空中磁導率為 。 鐵磁材料的 。在制中的單位名稱安培/米， 。33 / 49式中， 是導磁物質(zhì)的磁導率。33 / 4

10、9式中， 為該磁路所包圍的全電流，因此，這個定律也叫全電流定律。簡化辦法： 上式也可以理解為，消耗在任一閉合磁回路上的磁通勢，等于該磁路所鏈著的全部電流。i3 H dl i2 i1l34 / 49式中， 為該磁路所包圍的全電流，因此，這個定律也叫全電磁化特性曲線 磁滯回線較窄的鐵磁材料屬于軟磁材料，如硅鋼片、鐵鎳合金、鑄鋼等。這些材料磁導率較高，回線包圍面積小，磁滯損耗小，多用于做電機、變壓器的鐵心。硬磁材料，如鎢鋼、鈷鋼等，磁滯回線較寬，主要用做永久磁鐵。35 / 49磁化特性曲線 磁滯回線較窄的鐵磁材料屬于軟磁材料，如如圖，根據(jù)安培環(huán)路定律 帶氣隙的鐵心磁路 當氣隙長度遠遠小于兩側(cè)的鐵心截

11、面的邊長時， 鐵心和氣隙中為均勻磁場，則其中 F=NI：磁路的磁動勢 Hl：鐵心上的磁壓降 H：氣隙上的磁壓降36 / 49如圖，根據(jù)安培環(huán)路定律 帶氣隙的鐵心磁路 當氣隙長在均勻磁場中，若載流直導體與方向垂直，長度為，流過的電流為，則載流導體所受的力為37 / 49在均勻磁場中，若載流直導體與方向垂直，長度為，流過的電流為， 在電機學中，習慣上用左手定則確定的方向，即把左手伸開，大拇指與其他四指成900，如圖所示，如果磁力線指向手心，其他四指指向?qū)w中電流的方向，則大拇指的指向就是導體受力的方向。38 / 49 在電機學中，習慣上用左手定則確定的方向，即把左手變化的磁場會產(chǎn)生電場，使導體中產(chǎn)生感應電動勢，這就是電磁感應現(xiàn)象。在電機中，電磁感應現(xiàn)象主要表現(xiàn)在兩個方面1、切割電動勢39 / 49變化的磁場會產(chǎn)生電場，使導體中產(chǎn)生感應電動勢，這就是電磁感應右手定則