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第 1 章 电机学基础知识 一、电机的作用与分类 ◆ 发电环节——各种发电机 ◆ 用电环节——电动机 2）在高新技术领域的新应用 ☆ 信息技术（雷达驱动） ☆ 航天航空航海 ☆ 生物医学工程（多种医疗设备） 一、 磁场的基本概念 二、磁路及其的基本定律 五、电磁力定律 1.3 电机的制造材料 ◆ 变压器电动势 若线圈和磁场相对静止，感应电动势纯粹是由于和线圈交链的磁通随时间的变化而产生的。 主磁通 有效值 E =－j4.44 f NΦm 相量形式： 运动电势的方向用右手定则确定。 ◆运动电动势 导体切割磁感线则导体中感应的电势为运动电势 e =B l v 1. 电磁关系 励磁：u ＋ u － i Φ e → i →N i →Φ →e d? dt =－N ●电压方程 u = Ri－e 四、线圈的电路方程 ●电感： ? i L = di dt = Ri+ L ● 电抗： X = ωL = 2πf L U =(R+j X) I ●相量方程 载流导体与磁场垂直的情况下，若导体中电流为i，导体长度为l，导体所在处的磁通密度为B，则电磁力为： 正方向：电磁力方向由左手定则决定 f＝B l i B i O O f f 六、电机的可逆性原理 电动机：通电→电磁力 →转矩→旋转→带动机械负载 B e O O 发电机：原动机→旋转→感应电动势→发电 电机的可逆性原理——任何电机既可以作为发电机运行，又可以作为电动机运行。 * 性质：电气自动化和自动化专业的专业基础课 ☆本课程的性质、任务和内容 任务： ◆ 掌握电机的基本结构、工作原理和主要特性； ◆ 掌握电力拖动系统的分析计算及电机的选择法； ◆ 培养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。 内容： ◆电机学：直流电机、变压器、异步电机、同步电机、控制电机 ◆电力拖动：电动机的起动、调速和制动方法，电动机的选择。 特点： ◆理论性很强，涉及面广(电磁学、动力学、热力学)。 ◆实践性强，用理论分析电机及拖动的实际问题时，必须结合电机的具体结构，采用工程观点和分析方法。 学习方法和要求： 1、抓住重点，牢固掌握基本概念、基本原理和主要特性； 2、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； 3、抓主要矛盾，有条件地略去一些次要因素； 4、理论联系实际，重视科学实验和工程实践； 5、充分预习和复习。 ☆本课程的特点、学习方法 1.3 电机的制造材料 1.2 电机的基本原理 1.1 电机的基本功能与主要类型 电机与拖动 ☆ 能源系统的关键设备 发电——输配电——用电 ☆ 各领域中有特殊要求的动力装置 ☆ 电机——实现机电能量转换和信号传递的电磁装置。（旋转电机、变压器） 1.1 电机的基本功能与主要类型 引进600MW汽轮发电机 国产300MW汽轮发电机 现场运行的水轮发电机 20kV/500kV(220kV) 500kV(220kV)/110kV 110kV/35kV 35kV/10kV 10kV/380V 为把发电厂发出的电力输送到四面八方的用户，需要将发电机输出的 20 kV 左右的电压升高。在我国，一般升高到220kV或500kV。 ◆ 输配电环节——变压器 连接发电机与电网的升压变压器 连接发电机的封闭母线 与电网相连的高压出线端 1）各行业广泛使用电动机 绪 论 2. 电机的分类 两种方法归纳如下： 电机 变压器 直流电机 直流发电机 直流电动机 交流电机 控制电机 同步电机 同步发电机 同步电动机 异步电机 异步发电机 异步电动机 常用分类方式： ◆按功能分，有发电机、电动机、变压器和控制电机四大类。 ◆按电机结构及电源性质分，有变压器和旋转电机。 1.2 电机的的基本原理 电系统 耦合磁场 机械系统 电机(电磁装置)的要素 变压器、电机 磁 场 耦合 电流 全电流定律 铁心 小电流 大磁通 铁心增磁功能 铁心饱和 铁心中的气隙 制约 制约 电磁转矩 电磁力定律 电磁感应定律 感应电势 能量转换 变压器、发电机、电动机 知 识 结 构 1. 磁感应强度 B （单位：T） 矢量 电流→ 用磁感线的疏密程度描述B的大小 磁场 回转方向与电流方向符合右手螺旋法则 磁感线闭合，无头无尾 任一点的磁感线不会相交，磁感应强度唯一 2. 磁通Φ与磁通连续性定理 磁通量Φ —— 垂直穿过某截面积的磁感线总和。单位：Wb 磁通连续性定理——通过任意封闭曲面的磁通量总