绪 论
电机是以电磁感应和电磁力定律为基本工作
原理进行电能的传递或机电能量转换的机械 。
一、电机在国民经济中的作用,
? 1,电能的生产、传输和分配中的主要设备
? 2,各种生产机械和装备的动力设备
? 3,自动控制系统中的重要元件
电机与拖动基础
图 0-1 简单的电力系统示意图
发电机 电动机 变压器 控制电机
就能量转换的功能来看
静止电机
(变压器)
旋转电机
按学科的不同
直流电机 交流电机
根据应用场合的要求和电源的不同
电机的分类
二,电机的分类,
由此,我们已经可以看出电机是任何一个国家基
础建设所必不可缺的进行电能的生产、传输和分
配中的主要设备。
三、电机中所用的主要材料,
已经知道电机是进行机电能量转换或讯号转换的
机械电磁装置,由此,电机中所用的材料无外乎,
1)导电材料:构成电机中的电路系统,为了减少损
耗,要求材料的电阻率小,常用的有紫铜和铝。
2)导磁材料:构成电机中的磁路系统,要求材料具
有较高的导磁率和较底的铁耗系数,常用硅钢片、
钢板和铸钢。
3)绝缘材料:作为带电体之间及带电体与铁心间
的电气隔离,要求耐热好,介电性能高。
4)结构材料:使电机各个零件构成一个整体,要
求材料的机械强度好,加工方便,重量轻。
四、电机的发热,
任何机械装置工作了一段时间后,都会出现发热
的现象,我们已经学过了电工和大物,那么,很
显然,这是损耗的出现所导致的结果。
1,温升,电机的温度在工作了一段时间后不在上升
而达到某一稳定数值,此值和周围冷却介质温度
之差,我们称之为温升。
电机的温升不仅取决与损耗的大小和散热情况,
还与电机的工作方式有关,
定额:制造厂按国家标准的要求对电机的全
部电量和机械量的数值以及运行的持续时
间和顺序所做的规定称为电机的定额,
(既电机的工作方式)。
1)连续定额 2)短时定额 3)周期工作定额
五,电机的冷却,
电机的冷却快慢直接 决定了电机的寿命和额
定容量。
1)冷却介质:空气,氢气,水和油
2)冷却方式:外部冷却和内部冷却。现代
巨型电机均采用内部冷却方式。
六、电机的防护,
电机的防护方式有开启式、防护式、封闭式和
防爆式。
1)开启式:即电机的定子两端和端盖上都有很大
的通分口,散热好但只能在清洁、干净的环境
中使用。
2)防护式:机座下面有通风口,散热好,但不能
防止潮气和灰尘,适于在干燥的环境中使用。
3)封闭式:完全封闭,适用于任何环境中
4)防爆式:在封闭的基础上制成隔爆形式,机壳
有足够的强度。适用与易燃易爆的场合 。
七、研究电机时常用的基本定律,
1、全电流定律(安培环路定律),
在磁场中沿任一闭和回路磁场强度的线积分等于穿过该
回路所有电流的代数和,即
∮ LH ?dl=∑I
其中电流的正方向与闭合回路的正方向满足右手定则。
2、电磁感应定律,
在我们回顾的所有定律中这将是最重要的一个, 简单的
说电磁感应定律就是变化的电场附近会产生变化的磁场,
而变化的磁场附近会产生变化的电场。
定义:无论何种原因使的与闭合线圈交链的
磁链 ψ随着时间 T变化时, 线圈中将会
产生感应电动势 e
分类:根据原因的不同, 感应电动势可分为以
下两类,
1) 切割 ( 运动 ) 电动势,指线圈不动, 跨接在
线圈上的导体运动, 使得穿过线圈的磁通随着
时间的变化而变化 。 此时的 e叫做切割电动势
e=Blv,方向由右手定则判定 。
dt
dN
dt
de ????? ?
2) 变压器电动势,指线圈不变, 穿过线
圈的磁通 Ф发生变化, 这样在线圈内将
产生感应电动势, 其大小与线圈的匝数
和磁通变化率成正比, 方向由楞次定律
决定,
dt
d
Ne
?
??
3.电磁力定律,
载流导体在磁场中要受到力的作用,方

用左手定则判定。
f=Bil
在旋转电机中,作用在转子载流导体上
的电磁力将使转子受到一个力矩,我们
称之为电磁转矩。电磁转矩是电机实现
机电能量转换的重要物理量。
4.回顾右手定则,左手定则、磁感应强度
(磁通密度) B,和磁通 Ф,
5.电路定律,
1)欧姆定律,u=iR
2)基尔霍夫第一定律(电流定律),
∑i=0
3)基尔霍夫第二定律(电压定律),
在电路中,对任一回路,沿回路环绕一周,
回路内所有电动势的代数和等于所有电压
降的代数和,即,
∑e= ∑u
6.磁路及磁路定律,
无论是静止的电机还是旋转的电机,都必须以电磁场作为
其耦合场,换句话说,磁场是电机必不可缺的工作环境。
电流在它周围的空间建立磁场,磁场的分布我们常用一些
闭合线(磁力线)来描述,
电路:电流流过的路径我们称之为电路。
磁路:磁力线所经过的路径称为磁路。
磁路的材料不同,其导磁性能也不同。
铁磁材料的特点,
( 1)磁导率随着外加磁场的变化而发生相应的变化,存在
磁饱和现象 。
( 2)在交变磁场的作用下,存在磁滞和涡流现象,在铁磁
物质内产生能量损耗,即铁耗。
1)磁路的欧姆定律,
考虑到磁路和电路在分析思路上基本一直,所以
我们在分析磁路时,可以将全电流定律应用到磁路
中来。如图所示,截面相等的无分支闭和磁路上,
则有,
∮ LH ?dl=∑I =Hl=Ni
因为 B=μH=,即 于是,
A
?
NiAl ???
m
m
F
R
F
Al
Ni
?????
?/
即磁路中的磁通 Φ等于作用在该磁路上的磁动势 F
除以磁路的磁阻 Rm或乘以磁导,这就是磁 路的
欧姆定律。
2)磁路的基尔霍夫第一定律
于是如图所示,
3)磁路的基尔霍夫第二定律
磁路和电路在这里有所不同,在磁路中,构成磁路的
各个部分的材料和截面会有所不同,这样在分析时,我
们要将磁路进行分段,每段有相同的材料和截面,即 B
和 μ要相同。则
m?
0???
0321 ??????
? ? ? ? ? ?????? mRFNiHldlH
注意:尽管磁路和电路在物理量和基本定律
上有一一对应的关系,但是,磁路和电路仍
有本质的区别,
1) 电路中可以有电动势而无电流,磁路中有
磁动势必有磁通
2)电路中有电流就有功率损耗,而在恒磁通
下,磁路中无损耗
3)电流只在导体中流过,而磁路中除了主磁
通外还必须考虑到漏磁通的影响
4)电路中电阻率在一定温度下恒定不变,而
由于铁磁材料构成的磁路中,磁导率是随着
磁密而变化的,所以磁导率不是一个常数。
八、能量守恒定律,
物理中的能量守恒定律在这里同样使用,
稳态运行时,
九、本课程的任务,
电机学是电气工程及其自动化、自动化专业的主
要技术基础课。是为了为以后的专业课的学习打
下准备和基础。所以,学好电机学对后面的专业
课的学习是至关重要的,并为今后从事专业方面
的工作打下坚实的基础。
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