电机与拖动第1章.ppt

电机与拖动 第一章 绪 论 主要内容 本章主要介绍电机的简单分类、电力拖动系统的组成、主要内容、课程的性质与特点，回顾与总结本课程必须的基本电磁量、定理、定律、铁磁材料的特性。一方面便于读者对课程有一个简单了解，同时为后续章节提供基础。 1.1　教材内容与课程性质 电能转换为机械能主要由电动机完成。电动机拖动生产机械运转的方式称为电力拖动。由于电动机的效率高、种类和规格多、具有各种良好的特性，电力拖动易于操作和控制，可以实现自动控制和远距离控制，因此，电力拖动广泛应用于国民经济各领域。例如各种机床、轧制生产线、电力机车、风机、水泵、电动工具乃至家用电器等，数不胜数。 为了能建立一个感性认识，对电机进行简单的分类如下： 1.2 电力拖动系统的组成 简单的电力拖动系统由电源、电动机、传动机构、负载和自动控制装置等部分组成，见图1.1。 图1.1 电力拖动系统的组成 电源提供电动机和控制系统所需的电能；电动机完成电能向机械能的转换；传动机构用于传递动力，并实现运转方式和运转速度的转换，以满足不同负载的要求；自动控制装置则控制电动机拖动负载按照设定的工作方式运行，完成规定的生产任务。 1.３　电机理论常用基本电磁量和所遵循的基本电磁定律 由于电机是利用电磁感应和电磁力原理来进行能量传递和转换，因此有必要先复习在先修课中讲过的几个常用基本电磁量和电磁定律。 1.3.1 磁感应强度B 描述磁场强弱及方向的物理量是磁感应强度B，往往采用磁力线来形象地描绘磁场，磁力线可以看成是无头无尾的闭合曲线。磁感应强度与产生它的电流之间的关系用毕奥-萨伐尔定律描述，磁力线方向与产生该磁场的电流的方向满足右手螺旋关系。 1.3.2 磁通量 穿过某一截面的磁感应强度的通量，即穿过截面的磁力线根数称为磁通量，简称磁通，用表示。即 (1.1) 在均匀磁场中，如果截面与垂直，则上式变为 (1.2) 为单位截面积上的磁通，称为磁通密度，简称磁密。在国际单位制中的单位名称为韦[伯]，单位符号；的单位名称为[特斯拉]，单位符号。 1.3.3 磁场强度 在充满均匀磁介质的情况下，若包括介质因磁化而产生的磁场在内时，用磁感应强度B表示；单独由电流或者运动电荷所引起的磁场（不包括介质磁化而产生的磁场时）则引入磁场强度H，它与磁密的关系为 (1.3) 式中 为导磁物质的磁导率。真空的磁导率为 。铁磁材料的 ，例如铸钢的 约为 的1000 倍，各种硅钢片的 约为 的 倍。国际单位制中磁场强度的单位名称为安[培]/米，单位符号 。 1.3.4 全电流定律 在磁场中，沿任意一个闭合有向回路的磁场强度线积分等于该回路所交链的所有电流的代数和，即： (1.4) 这个定律也叫安培环路定律。一般情况下，如果电流的参考方向与回路方满足右手螺旋关系，该电流前取正号，否则取负号。同时，磁场强度沿闭合回路的线积分的大小只与包围的电流代数和有关，与积分路径无关。 1.3.5 磁路的欧姆定律 正如电动势作用在一定电阻的电路上产生的电流遵循欧姆定律一样，一定的磁动势作用在一定磁阻的磁路上可以产生磁通。磁通的大小同样遵循磁路的欧姆定律。 （1.5） 表1-1 电路与磁路基本物理量对照表 1.3.6 载流导体在磁场中的电磁力 电流元受电磁力的大小及方向由安培定律来描述，为 式中为线元；为电流元，方向同电流的方向；为电流元所在处的磁感应强度；为磁场对电流元的作用力。 在均匀磁场中，若载流直导线与方向垂直、长度为、流过的电流为，载流导线所受的力为，则