电机学课件--清华大学专业.pptVIP

*******************电机学课件--清华大学专业电机学是电气工程与自动化专业的基础课程之一。本课件由清华大学教授精心设计，内容丰富，讲解深入浅出，涵盖了电机学的主要理论知识和应用。课程简介电机学电机是将电能转化为机械能或将机械能转化为电能的能量转换装置。电机是现代工业的重要组成部分，广泛应用于各种机械、电气设备和交通工具中。课程目标本课程旨在帮助学生理解电机工作原理、掌握电机设计、控制和应用的基本知识，为后续学习专业课程打下坚实基础。课程目标培养电机系统专业知识掌握电机学基本理论、直流电机、交流电机、特殊电机等知识，并应用于实际问题。提升电机设计与应用能力培养电机分析、计算、设计、选型、控制、维护等方面的实践能力，并能独立完成电机相关工程项目。鼓励电机领域创新思维培养学生对电机技术前沿的关注，鼓励学生进行电机领域的相关研究，促进电机技术发展。课程大纲1绪论电磁场理论基础2直流电机结构、原理、特性、控制3交流电机异步电机、同步电机4特殊电机伺服电机、步进电机5电机应用工业自动化、新能源本课程旨在提供电机学基础知识，涵盖直流电机、交流电机、特殊电机等内容。课程内容侧重于电机原理、特性、控制和应用。绪论电机的定义电机是指将电能转换为机械能的装置，广泛应用于各个领域。电机的工作原理电机的工作原理基于电磁感应定律，利用磁场和电流的相互作用产生转矩。电机的历史电机的发展历程悠久，从最初的直流电机到现代的各种电机类型。电机的未来电机技术不断发展，朝着更高效、更节能、更智能的方向迈进。磁路基本理论磁场磁场由磁性材料或电流产生。磁场强度和方向可以用磁力线表示。磁通量磁通量是通过某一截面的磁力线数量。磁通量用韦伯（Wb）表示。磁阻磁阻是磁场中磁力线通过的阻碍。磁阻用亨利（H）表示。磁路定律磁路定律类似于电路中的欧姆定律，即磁动势等于磁通量乘以磁阻。直流电机原理1电磁感应原理电磁感应原理是直流电机工作基础。2磁场与电流电流通过导体在磁场中运动时会受到力的作用，反之磁场也会对电流产生力。3电机结构直流电机主要由定子、转子和电刷组成，定子产生磁场，转子切割磁力线产生电流，电刷负责引出电流。4能量转换直流电机将电能转换为机械能，或反之，实现电能与机械能之间的相互转换。直流电机特性直流电机的性能可以通过其特性曲线来描述。主要特性曲线包括空载特性、负载特性、效率特性和调速特性等。100%效率直流电机效率是指输出机械功率与输入电功率之比，一般在80%到90%之间。100转速直流电机的转速与电枢电压、电枢电流和电枢回路电阻有关。100扭矩直流电机的扭矩与电枢电流和电磁磁场强度有关。100功率直流电机的输出功率与扭矩和转速有关。直流电机控制1电枢电压控制调节电枢电压，改变电枢电流，进而控制电机转速和转矩。2励磁电流控制改变励磁电流，调整磁场强度，从而影响电机的转速和转矩特性。3脉冲宽度调制(PWM)利用脉冲宽度调制技术，通过改变脉冲宽度来控制直流电机的电压，实现对电机转速和转矩的精确控制。异步电机原理电磁感应原理异步电机依靠电磁感应现象工作。定子绕组通电产生旋转磁场，切割转子导体，感应出电流，从而产生电磁力矩，带动转子旋转。转速与转差率转子转速永远低于同步转速，两者之差称为转差率。转差率越大，感应电动势越大，电流也越大，电磁力矩也越大。工作特性异步电机工作在异步状态下，转子转速永远无法达到同步转速，这也是“异步”的由来。应用场景异步电机广泛应用于各种工业设备、家用电器、交通工具等领域，具有结构简单、可靠性高、维护方便等优点。异步电机特性特性描述转速-转矩特性负载增加，转速下降，转矩增加。效率特性电机效率随负载变化而改变，在最佳负载点附近达到最高。功率因数特性空载时功率因数较低，负载增加时功率因数提高。启动特性异步电机启动转矩与转子电阻有关，电阻越大，启动转矩越大。调速特性可以通过改变电源频率或转子电阻来调节异步电机的转速。异步电机启动1直接启动直接连接电源，简单高效。2降压启动降低启动电压，减少启动电流。3星-三角启动先以星形接法启动，再转换为三角形接法。4软启动通过控制启动电压或电流实现平滑启动。异步电机启动方式多种多样，选择合适的启动方式取决于电机负载、启动电流限制、启动时间等因素。异步电机调速转子磁场控制通过改变转子磁场强度或方向来调节转速，例如改变励磁电流或转子磁极数。转差率控制改变转差率，进而调节转速。常见方法包括改变定子电压或频率。改