[理学]电工-第6章.doc

第六章 电动机械 前面各章对电路的基本规律和分析方法做了详细的分析和论述。但是在生产实践中常见的电动机、变压器、电磁铁、电工测量仪表以及自动控制中的电磁元件等，由于它们内部存在着电与磁的相互作用和相互转换，因此不仅有电路的问题，同时还存在着磁路的问题。本章主要学习磁路的基本概念及其基本定律；变压器的工作原理及变压器的电压变换、电流变换和阻抗变换作用；三相异步电动机的工作原理、机械特性及其起动、调速和制动；异步电动机简单的继电接触器控制电路；单相异步电动机、控制电机简单的工作原理；安全用电的基本常识。 一、基本要求 (1)了解磁性材料的磁性能及磁路中基本物理量的意义；理解磁路的欧姆定律等基本定律；了解交流铁心线圈电路的电磁关系，理解电压电流关系以及功率问题。了解电磁铁的构造和基本特点。 (2)掌握变压器的电压变换关系、电流变换关系、阻抗变换关系；理解变压器的外特性，了解变压器的损耗、效率与负载大小的关系；了解特殊变压器的基本结构、工作原理及使用方法。 (3)了解三相异步电动机的结构、工作原理及其作用，理解转差率的意义和旋转磁场的形成；掌握三相异步电动机的电磁转矩和机械特性关系曲线，理解电动机额定转矩、最大转矩和起动转矩的意义；掌握三相异步电动机的起动、调速和制动方法；掌握三相异步电动机铭牌上技术数据的含义。 (4)了解常用低压控制电器的名称、基本结构、原理和功能特性，了解其图形符号及选用的基本知识；掌握以三相鼠笼式异步电动机为代表的控制线路的基本环节。 (5)了解单相异步电动机的构造特点及工作原理。 (6)了解控制电机（伺服电机、测速电机和步进电机）的结构特点及工作原理。 (7)了解电流对人体的危害及规定的安全电压；了解触电方式；理解电气设备的保护接地和保护接零。 二、学习要点 本章的重点是：磁路的基本概念和磁路的欧姆定律；变压器的变换电压、变换电流和变换阻抗的功能；三相异步电动机的转动原理、电磁转矩和机械特性以及三相异步电动机的起动、调速和制动等工作特性。 本章的难点是：磁场强度的概念以及变压器的磁动势平衡关系；三相异步电动机定子电路和转子电路方程式及其制动运行状态的分析。 通过本章的学习，在掌握变压器、三相异步电动机结构的基础上，理解其原理，熟悉其特性，了解其使用。单相电动机和控制电动机只做一般性了解。 磁路及其基本定律 (1)磁路——磁通集中通过的路径叫做磁路。工程上磁路路径主要是由磁导率很高的铁磁物质构成。磁路实质上是限制在有限空间的磁场。 磁路与电路有很多相似之处，这使我们能用类似于电路的分析方法来分析磁路问题。在磁路中也引入磁通、磁动势和磁阻的概念，它们之间的关系可用磁路的欧姆定律来表示 在磁路的分析中，重点是磁路的基本概念，而不是强调磁路的计算，分析与计算磁路问题比电路要复杂得多，由于导磁率不是常数，它随励磁电流而变，所以一般不能直接应用磁路欧姆定律来计算，只能用于定性分析。 在电路分析中，一般不涉及电场问题，不考虑漏电流，当时，电流必等于零。而在磁路中，当磁动势时，。这是因为有剩磁的原因。因此，磁路的欧姆定律和电路的欧姆定律只是形式上相似。 安培环路定律为 它是磁路的基本定律，确定了磁场与电流之间的基本关系，是分析和计算磁路的基础。 (2)交流铁心线圈电路比较重要，它是学习交流电机、变压器各种交流铁磁元件的基础。在交流铁心线圈中，交变的励磁电流产生的磁场是交变的磁通，交变的磁通不仅要在线圈电路中产生感应电动势，还会在铁心中产生铁损。由主磁通引起的感应电动势的有效值为 交流铁心线圈的电压平衡关系为 在一般情况下，线圈的漏磁通和电阻可以忽略不计，所以外加电源电压为 这表明当电源频率和线圈匝数一定时，主磁通的大小由电源电压决定，近似为常数。 交变的磁通在铁心中会产生磁滞损耗和涡流损耗，合称铁损，它们将导致铁心发热。为了提高导磁能力而又减小铁损，铁心大多采用硅钢片叠制。除了铁损之外，线圈的内阻上有功率损耗，也使线圈发热，称为铜损。铜损与铁损之和是交流铁心线圈的总损耗。 2．变压器 变压器的应用非常广泛，它具有多种功能，在电力系统的传输和配电方面以及电子技术、测试技术等方面都有具体应用。 变压器分电路和磁路两个部分。电路部分：变压器的原绕组(也称原边)与电源、副绕组(也称副边)与负载各自形成电路，它们相互之间没有电的联系，但有磁的联系。磁路部分：由铁心构成，当副绕组没有电流时，只有一个磁动势()作用在磁路上，当副绕组有电流时，则有两个磁动势(和)同时作用在磁路上。 变压器中，各个磁通的参考方向与相应的电流的参考方向符合右手螺旋定则，各个感应电动势的参考方向与相应的