《電機(jī)拖動緒論》課件.ppt

1、2020/7/29,電機(jī)與拖動基礎(chǔ)機(jī)電信息工程學(xué)院主講：劉巖川,電機(jī)與拖動,2020/7/29,第1章 緒 論,一、電機(jī)及電力拖動技術(shù)的發(fā)展概況,電能是現(xiàn)代大量應(yīng)用的一種能量形式。,電能的優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)和變換比較經(jīng)濟(jì)、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(zhì),2020/7/29,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),電力拖動系統(tǒng)：,2020/7/29,電機(jī)：是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能和機(jī)械能之間轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。,電機(jī),電機(jī)及其分類,2020/7/29,電機(jī)的發(fā)展概況,20世紀(jì)以前，

2、電機(jī)的發(fā)展過程是由誕生到在工業(yè)上初步應(yīng)用、各種電機(jī)的初步定型以及電機(jī)理論和電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算的建立和發(fā)展。,20世紀(jì)的特征是由電氣化時代進(jìn)入原子能、計(jì)算機(jī)及自動化時代，不僅對電機(jī)提出了諸如性能良好、運(yùn)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(jì)算裝置的發(fā)展，在電動機(jī)理論基礎(chǔ)上，發(fā)展出多種高精度、快響應(yīng)的控制電機(jī)，成為電機(jī)學(xué)科的一個獨(dú)立分支。 直線電機(jī)、霍爾電機(jī)、超聲波電動機(jī)等,與此同時由于電力電子學(xué)等學(xué)科的滲透，使電機(jī)這一較為成熟的學(xué)科得到新的發(fā)展電動機(jī)控制技術(shù)。,2020/7/29,我國電機(jī)工業(yè)的發(fā)展概況,我國的電機(jī)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(dú)立自主和完整的體系，而且有一些產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到或接近世界先進(jìn)水平，就各種拖動系統(tǒng)中的主要設(shè)備電動機(jī)而言，近年來已生產(chǎn)了不少大型的直流電動機(jī)、異步電動機(jī)和同步電動機(jī)； 在中小型電機(jī)和控制電機(jī)方面，亦自行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)了不少新系列電機(jī)。 由于生產(chǎn)上的需要，電機(jī)的新原理、新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料、新的運(yùn)行方式和調(diào)試方面亦進(jìn)行許多摸索、研究和試驗(yàn)工作，取得了不少成就。 電機(jī)在制造上也向著大型、巨型發(fā)展。,2020/7/29,電機(jī)拖動,具有良好的起、制動性能，平滑調(diào)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(zhì)、任務(wù)與內(nèi)容,性質(zhì)：十分重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。,任務(wù)：掌握常用交

4、、直流電機(jī)及變壓器等的基本結(jié)構(gòu)與工作原理以及電力拖動系統(tǒng)的運(yùn)行性能，分析計(jì)算，電機(jī)選擇與實(shí)驗(yàn)方法，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程準(zhǔn)備必要的基礎(chǔ)知識。,內(nèi)容：直流電機(jī)、直流電動機(jī)的電力拖動、變壓器、三相異步電動機(jī)、三相異步電動機(jī)的電力拖動等幾個部分。,2020/7/29,電機(jī)與拖動是一門理論性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，同時又具有專業(yè)課的性質(zhì)，涉及的基礎(chǔ)理論和實(shí)際知識面廣，是電磁學(xué)、動力學(xué)等學(xué)科知識的綜合。用理論分析電機(jī)及拖動的實(shí)際問題時，必須結(jié)合電機(jī)的具體結(jié)構(gòu)，采用工程觀點(diǎn)和分析方法。掌握基本理論的同時，還要注意培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作技能和計(jì)算方法。,本課程的特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法,為了學(xué)好本門課程，必須做到以下幾點(diǎn)： 1.掌握基本概念

5、、基本原理 2.熟記基本公式 3.實(shí)驗(yàn)中用理論解釋現(xiàn)象 4.討論，答疑,2020/7/29,三、參考書,1、顧繩谷編電機(jī)及拖動基礎(chǔ) 機(jī)械工業(yè)出版社 2、應(yīng)崇實(shí)編電機(jī)及拖動基礎(chǔ)機(jī)械工業(yè)出版社 3、李發(fā)海等編電機(jī)學(xué) 科學(xué)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(yīng)強(qiáng)度（磁通密度）B,1.2.2 磁通量（磁通）,磁場是由電流產(chǎn)生的，表征磁場強(qiáng)弱及方向的物理量是磁感應(yīng)強(qiáng)度。單位：特斯拉（ T ）或Wb/m2,在均勻磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)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(qiáng)度H,磁場強(qiáng)度只與產(chǎn)生磁場的電流

6、以及這些電流分布有關(guān)，而與磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率無關(guān)，單位是安米（A/m）。是為了簡化計(jì)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(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。 B 與電流的大小和介質(zhì)的性質(zhì)均有關(guān)。,2020/7/29,1.2.4 安培環(huán)路定律（全電流定律）,磁場強(qiáng)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(shù)和，即,計(jì)算時，繞行方向符合右手螺旋定則的電流取正號，反之取負(fù)號。,若閉合回路上各點(diǎn)的磁場強(qiáng)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(zhì)與磁感應(yīng)強(qiáng)度有很大關(guān)系，但是與磁場強(qiáng)

7、度無關(guān)。,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(xiàn)很強(qiáng)的磁性，此現(xiàn)象稱為鐵磁物質(zhì)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(xiàn)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(jī)、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(jì)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(nèi)的磁通量乘以磁阻Rm，此關(guān)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(shù)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(dǎo)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(shù)為常數(shù)，磁阻為變量； 對于線性電路可應(yīng)用疊加原理，而當(dāng)磁路飽和時為非線形不能應(yīng)用疊加原理。,2020/7/29,直流磁路的計(jì)算,磁路計(jì)算分為兩種類型：,1）給定磁通，計(jì)算所需的勵磁磁動勢（正問題）,2）給定勵磁磁動勢，計(jì)算磁路內(nèi)的磁通量（逆問題）,正問題的計(jì)算步驟：,1）將磁路按材料性質(zhì)和不同的截面尺寸分段。,2）計(jì)算各段磁路的有效截面積Ak和平均長度lk。,3）計(jì)算各段磁路的平均磁通密度Bk；Bk =k/Ak 。,4）根據(jù)Bk求出對應(yīng)的磁場強(qiáng)度Hk 。,5）計(jì)算各段磁路的磁位降Hklk，最后求得產(chǎn)生給定磁通量時所需的勵磁磁動勢F，F(xiàn)=Hklk。,2020/7/29,簡單串聯(lián)磁路就是不計(jì)漏磁影響，僅有一