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电机及拖动基础 电机及拖动基础 赖建生 北京理工大学珠海学院 讲师 jianshenglai@163.com 07563622611 绪 论 什么是电机？ 以电磁感应理论为原理来实现能量转换或信号传递的电气设备或机电元件。 什么是电机学？ 阐述电机基本理论的教科书。 电机在国民经济中的运用 本课程与其他课程的紧密联系 对电气工程（电力系统）的技术人员必然要从事电力系统稳定性研究，首先要研究电气设备的特性。 对电气工程（电力）的技术人员只有弄清楚所控制对象及其各类电动机的特性，才能搞好自动控制的问题。 电机学课程的内容和类型 内容： 电机的原理、结构、特性和应用 直流电机、变压器、异步电机和同步电机 以变压器和同步电机为重点 电机的类型： 按原理：发电机、电动机和变压器 按电流：直流电机、交流电机（同步、异步和变压器） 按运动方式：旋转、静止（变压器）和直线电机 使用场合。。。 某台电机，结构上不作任何改变，即可作为发电机使用，也可作为电动机使用——电机可逆性原理 《电机学》的基本要求 电机学的学习方法 电机学的稳态（主）和暂态（辅） 电磁场—磁路和电路—等效电路、方程式和相量图 方程中含有电势平衡、磁势平衡、转矩平衡和功率平衡 方程式：谐波分析法、对称分量法 掌握电机知识的共性，注意到各种电机的个性。 如原理 结构 电机学的学时安排 教材及参考书 教材： 李发海，朱东起主编. 电机学(第四版) .北京：科学出版社，2007 参考书： 辜承林、陈乔夫、熊永前编. 电机学（第二版）. 武汉：华中科技大学出版社，2005 许实章主编. 电机学. 北京：机械工业出版社，1988.1? 第一章 电磁学基本知识 电路基本知识和定律 磁路 1 电路基本知识和定律 三. 电路模型(circuit model) 理想元件及参数 四. 集中参数电路 (lumped circuit) 基尔霍夫电流定律 （Kirchhoff s Current Law，KCL） 基尔霍夫电压定律 （ Kirchhoff s Voltage Law，KVL) （一）电路术语 (二) 基尔霍夫电流定律 (Kirchhoffs Current Law，KCL) 讨论： 电流产生磁场 2.1电磁感应定律 设有一线圈位于磁场中 ，当该线圈中的磁链发生变化时，线圈中将有感应电动势(简称电势)产生。感应电势的数值与线圈所匝链的磁链的变化率成正比。感应电势的方向将倾向于产生一电流，如电流能流通，该电流的磁化作用将阻止线圈的磁链发生变化。 线圈中的感应电势将倾向于阻止线圈中磁链的变化 两种感应电势 线圈中磁链的变化 (1)磁通本身就是由交流电流所产生，也就是说磁通本身随时间在变化着，这样产生的电势称为变压器电势。（线圈与磁场相对静止） (2)磁通本身不随时间变化，但由于线圈与磁场间有相对运动而引起线圈中磁链的变化，这样产生的电势称为运动电势或速度电势 e=Blv 电磁力 载流导体位于磁场中时，导体上受到力Fe 发电机（电动机）基本作用原理 电机可逆性原理 如在电机轴上外施机械功率，通过电机导体在磁场中作用产生感应电势可输出电功率；如在电机电路中从电源输入电功率，则载流导体在磁场作用下可使电机旋转而输出机械功率。 任何电机既可以作为发电机运行，又可以作为电动机运行 不论用作发电机或电动机，感应电势和电磁力都同时作用于导体。 2.0 引言 研究磁路的必要性： 电机是以磁场为介质进行机电能量转换的装置。 三个简单的物理事实： 1、电流周围存在磁场 2、变化的磁场会产生电场——由磁生电——机械能向电能转换； 3、通电导体会在磁场中受力——电能向机械能的转换 电机中存在磁场/电流/作用力。 在工程中，通常将磁场问题简化为磁路问题。 2 磁路 (1)磁感应线的回转方向和电流方向之间的关系遵守右手螺旋法则 (2)磁场中的磁感应线不相交，每点的磁感应强度的方向确定唯一 (3)载流导线周围的磁感应线都是围绕电流的闭合曲线 i - Fe - v 电动机 发电机 v - e - i 一 磁场的基本常用量 磁感应强度（又称磁通密度）B —— 表征磁场强弱及方向的物理量。单位：Wb/m2 磁通量Φ —— 垂直穿过某截面积的磁力线总和。 单位：Wb 磁场强度H —— 计算磁场时引用的物理量。 B=μH ，单位：A/m 真实的物理量，反映了该点处的磁特性 磁感应强度的积分值，描述了磁场的总体特性 磁感应强度与该点磁导率的乘积，反映了建立该点磁场的源 2.2 磁路的基本定律 B、H、Φ之间的关系 产生磁场的电流建立 磁势F 各点处产生磁场强度