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1、 本课件与许晓峰主编的本课件与许晓峰主编的电机与拖动电机与拖动教材教材配套。由许晓峰、赵君有和衣丽葵老师共同制作配套。由许晓峰、赵君有和衣丽葵老师共同制作完成。由于时间和制作水平有限，有不足之处，完成。由于时间和制作水平有限，有不足之处，欢迎批评指正。欢迎批评指正。教育科学“十五”国家规划课题研究成果教材 高 等 教 育 出 版 社高等教育电子音像出版社许晓峰 赵君有 衣丽葵 主编电机与拖动电子教案电机与拖动电子教案电机与拖动电子教案电机与拖动电子教案绪论绪论第第1 1章章 直流电机直流电机第第2 2章章 直流电动机的电力拖动直流电动机的电力拖动第第3 3章章 变压器变压器第第4 4章章 三相
2、异步电动机三相异步电动机第第5 5章章 三相异步电动机的电力拖动三相异步电动机的电力拖动电机与拖动电子教案绪 论教学内容：教学内容：0.1 电机及电力拖动系统概述0.2 电机与拖动课程的性质与任务0.3 本课程（教材）的内容与一般分析方法0.4 本课程的学习方法0.5 电机理论中常用的物理概念与基本电磁定律绪 论教学目的与要求：教学目的与要求：1 掌握电机及电力拖动系统基本概念2 了解电机及电力拖动系统的发展现状及未来发展趋势3 了解本课程的内容及其分析方法4 了解本课程的性质、任务、特点及学习方法5 复习电机理论中常用的物理概念与基本电磁定律绪 论 电机电机：是利用电磁感应原理工作的机械。是
3、利用电磁感应原理工作的机械。电机常用的分类方式有两种：电机常用的分类方式有两种：一是按功能分，有发电机、电动机、变一是按功能分，有发电机、电动机、变压器和控制电机四大类；二是按电机结构或转速分，有变压器和旋转电机压器和控制电机四大类；二是按电机结构或转速分，有变压器和旋转电机。0.1 0.1 电机及电力拖动系统概述电机及电力拖动系统概述两种方法归纳如下两种方法归纳如下：电机电机变压器变压器直流电机直流电机直流发电机直流发电机直流电动机直流电动机交流电机交流电机控制电机控制电机同步电机同步电机同步发电机同步发电机同步电动机同步电动机异步电机异步电机异步发电机异步发电机异步电动机异步电动机0.1绪
4、 论 电力拖动系统电力拖动系统是用是用电动机电动机来拖动生产机械运行的系统。包来拖动生产机械运行的系统。包括：电动机、传动机构、生产机械、控制设备和电源五个部分。括：电动机、传动机构、生产机械、控制设备和电源五个部分。它们之间的关系如下它们之间的关系如下 电动机电动机传动机构传动机构生产机械生产机械控制设备控制设备电源电源0.1绪 论本课程的性质：本课程的性质：本课程是自动化、电气工程及自动化（供用电技术方向）本课程是自动化、电气工程及自动化（供用电技术方向）和农业电气化与自动化等专业的一门重要的专业基础课。和农业电气化与自动化等专业的一门重要的专业基础课。0.2 0.2 电机与拖动课程的性质
5、与任务电机与拖动课程的性质与任务本课程的任务本课程的任务:是让学生掌握电机的基本结构和工作原理，以及拖动系统是让学生掌握电机的基本结构和工作原理，以及拖动系统的运行性能、分析计算、电机选择及试验方法，培养在电机及的运行性能、分析计算、电机选择及试验方法，培养在电机及电力拖动方面分析和解决问题的能力，为今后学习和工作打下电力拖动方面分析和解决问题的能力，为今后学习和工作打下坚实的基础。坚实的基础。0.2绪 论0.3 0.3 本课程（教材）的内容与一般分析方法本课程（教材）的内容与一般分析方法本课程的内容包括：本课程的内容包括：电机学电机学：主要涉及一般电机（直流电机、变压器、异步电机与：主要涉及
6、一般电机（直流电机、变压器、异步电机与同步电机）的基本结构、运行原理、电磁物理过程和基本特性同步电机）的基本结构、运行原理、电磁物理过程和基本特性的分析与计算以及实验方法。的分析与计算以及实验方法。电力拖动部分电力拖动部分：主要讨论电动机的机械特性及应用和各类电机：主要讨论电动机的机械特性及应用和各类电机组成的拖动系统的起动、制动及调速的方法、分析与计算问题。组成的拖动系统的起动、制动及调速的方法、分析与计算问题。驱动和控制微电机部分驱动和控制微电机部分：包括驱动和控制微电机的工作原理、：包括驱动和控制微电机的工作原理、运行特性、控制方式、误差分析以及应用情况。运行特性、控制方式、误差分析以及
7、应用情况。0.3绪 论一般分析方法：一般分析方法：首先讨论各种电机的基本运行原理与结构。首先讨论各种电机的基本运行原理与结构。重点分析各种电机空载和负载时的电磁物理过程。重点分析各种电机空载和负载时的电磁物理过程。利用相关电磁定律及电机内部的电磁物理过程，找出电磁过程的数利用相关电磁定律及电机内部的电磁物理过程，找出电磁过程的数学描述即基本方程式，以及等效电路和相量图。学描述即基本方程式，以及等效电路和相量图。利用数学模型及等效电路和相量图对各种电机的运行特性和性能指利用数学模型及等效电路和相量图对各种电机的运行特性和性能指标进行分析计算。标进行分析计算。根据电动机的机械特性和负载的转矩特性讨
8、论各种拖动系统的稳定根据电动机的机械特性和负载的转矩特性讨论各种拖动系统的稳定性及电机的各种运行状态，分析讨论各类电机拖动系统的起动、制动性及电机的各种运行状态，分析讨论各类电机拖动系统的起动、制动和调速性能。和调速性能。通过实验，学会电机参数的测定方法以及加深对各种电机运行性能、通过实验，学会电机参数的测定方法以及加深对各种电机运行性能、起制动特性和调速特性的理解。起制动特性和调速特性的理解。0.3绪 论0.4 0.4 本课程的学习方法本课程的学习方法 为了学好本门课程，学习时应注意以下几点：为了学好本门课程，学习时应注意以下几点：抓主要矛盾，有条件地略去一些次要因素，找出问抓主要矛盾，有条
9、件地略去一些次要因素，找出问 题题的本质。的本质。抓住重点，牢固掌握基本概念、基本原理和主要特性。抓住重点，牢固掌握基本概念、基本原理和主要特性。要有良好的学习方法，运用对比或比较的方法，分析电机的要有良好的学习方法，运用对比或比较的方法，分析电机的共性和特点，加深对原理和性能的理解。共性和特点，加深对原理和性能的理解。理论联系实际，重视科学实验和工程实践理论联系实际，重视科学实验和工程实践。充分预习和复习。充分预习和复习。0.4绪 论0.5 0.5 电机理论中常用的物理概念与基本电磁定律电机理论中常用的物理概念与基本电磁定律0.5.1 0.5.1 有关磁场的几个物理量有关磁场的几个物理量一、
10、磁感应强度一、磁感应强度B:B:又称磁通密度又称磁通密度,它是描述磁场强弱及方向的它是描述磁场强弱及方向的 物理量，单位为特斯拉（物理量，单位为特斯拉（T T）。）。二、磁通量二、磁通量:简称磁通简称磁通,它是指穿过某一截面它是指穿过某一截面A A的磁感应强度的磁感应强度B B的通量，单位为韦伯（的通量，单位为韦伯（WbWb）。在均匀磁场：）。在均匀磁场：=BA三、磁场强度三、磁场强度H:H:为建立电流与由其产生的磁场之间的数量关为建立电流与由其产生的磁场之间的数量关系而引入的物理量，单位为：安培系而引入的物理量，单位为：安培/米（米（A/m),A/m),其与其与B B的关系：的关系：B=H。
11、其中磁导率其中磁导率：表示导磁能力的物理量，单位：表示导磁能力的物理量，单位(H/m);(H/m);真空磁导率真空磁导率0 0=410=410-7-7H/mH/m。根据。根据大小可将材料分为：非大小可将材料分为：非铁磁材料和铁磁材料。铁磁材料和铁磁材料。0.5绪 论0.5.2 0.5.2 电机中所用材料和铁磁材料的特性电机中所用材料和铁磁材料的特性一、电机中所用材料一、电机中所用材料1.1.导电材料导电材料:紫铜线、铝线，用于制成电机绕组。紫铜线、铝线，用于制成电机绕组。2.2.导磁材料导磁材料:0.350.35或或0.5mm0.5mm厚的硅钢片叠成厚的硅钢片叠成,构成电机磁路。构成电机磁路。
12、3.3.绝缘材料：绝缘材料：把导电体之间、导电体与铁磁体之间绝缘开来。把导电体之间、导电体与铁磁体之间绝缘开来。绝缘等级绝缘等级Y Y A A E E B B F FH H C C允许温度允许温度 C C 9090105105 120 120 130 130 155 155 180 180180180以以上上4.4.机械支撑材料：机械支撑材料：制造电机所需要的其它金属材料。制造电机所需要的其它金属材料。0.5绪 论二、铁磁材料的磁特性二、铁磁材料的磁特性1.1.具有高的导磁性能具有高的导磁性能空气：空气：铁芯：铁芯：且且2.2.磁化曲线呈非线性（饱和特性）磁化曲线呈非线性（饱和特性）是非线性磁
13、化曲线是非线性磁化曲线 0.5绪 论3.3.存在磁滞现象和磁滞损耗存在磁滞现象和磁滞损耗磁滞现象：磁滞现象：B B的变化滞后于的变化滞后于H H的变化。的变化。磁滞回线：磁滞回线：磁滞损耗：磁滞损耗：磁畴之间的摩擦。磁畴之间的摩擦。0.5绪 论4.4.存在涡流损耗：存在涡流损耗：在交变磁通作用下，铁心产生感应在交变磁通作用下，铁心产生感应电动势并产生涡流，涡流在铁心电阻上引起的损耗。电动势并产生涡流，涡流在铁心电阻上引起的损耗。5.5.铁心损耗：包括磁滞和涡流损耗。铁心损耗：包括磁滞和涡流损耗。其中：其中：0.5绪 论0.5.3 0.5.3 电机理论中常用的基本电磁定律电机理论中常用的基本电磁
14、定律一、电路定律一、电路定律二、磁路定律二、磁路定律1.1.磁路基尔霍夫第一定律：磁路基尔霍夫第一定律：2.2.全电流定律：又称安培环路定律或磁路基尔霍夫第二定律全电流定律：又称安培环路定律或磁路基尔霍夫第二定律3.3.磁路欧姆定律：磁路欧姆定律：0.5绪 论电量与磁量、电路定律与磁路定律对比电量与磁量、电路定律与磁路定律对比电电 路路磁磁 路路电动势电动势 E产生电流的源。如产生电流的源。如发电机、电池等。发电机、电池等。磁动势磁动势产生磁通的源：载流线产生磁通的源：载流线圈。圈。I为为电流，电流，N为为匝。匝。电电 流流 I由电动势产生，在由电动势产生，在导体中流通。导体中流通。磁磁 通通
15、由磁动势产生，在磁路由磁动势产生，在磁路中流通。中流通。电流密度电流密度J=I/A单位导体截面积中单位导体截面积中流过的电流流过的电流磁通密度磁通密度B=/A 单位磁路截面积中流单位磁路截面积中流过的磁通过的磁通电场强度电场强度 E表示电场的强弱。表示电场的强弱。磁场强度磁场强度 H表示磁场的强弱。表示磁场的强弱。电阻率电阻率反映导体对电流阻反映导体对电流阻力大小的系数。力大小的系数。磁阻率磁阻率m反映磁体对磁通阻力大反映磁体对磁通阻力大小的系数。小的系数。电导率电导率 磁导率磁导率 0.5绪 论电量与磁量、电路定律与磁路定律对比（续表）电量与磁量、电路定律与磁路定律对比（续表）电电 路路磁磁 路路电电 阻阻磁磁 阻阻电电 导导 磁磁 导导 电压降电压降 UU=RI磁压降磁压降 F=Hl 电路基尔霍夫电路基尔霍夫第一定律第一定律磁路基尔霍夫磁路基尔霍夫第一定律第一定律电路基尔霍夫电路基尔霍夫第二定律第二定律磁路基尔霍夫磁路基尔霍夫第二定律第二定律 电磁感应定律电磁感应定律 电磁力定律电磁力定律0.5绪 论教学重点：教学重点：1 掌握电机及电力拖动系统的基本概念2 掌握铁磁材料的特性教学难点：教学难点：铁磁材料饱和特性与磁滞回线的理解；作业：作业：复习电机理论中常用的基本电磁定律小结小结