电机与拖动技术课件绪言.ppt

* 1.1电机的定义 广言之,电机可泛指所有实施电能生产、传输、使用和电能特性转换的机械或装置. 绪 言 1、概述 电机学研究的电机： 电磁式电机——是依据电磁感应定律和电磁力定律，由电路和磁路构成的能实现机电能量转换或信号传递与转换的装置。 e = B l v f = B l i 机械能 电 能 电路 磁路 1.2 电机的主要类型 按运动方式分： 按习惯： 需要指出的是: 发电机和电动机只是电机的两种运行形式，其本身是可逆的。也就是说，同一台电机，既可作发电机运行，也可作电动机运行，只是从设计要求和综合性能考虑，其技术性和经济性未必兼得罢了. 电机的基本任务都是实现机电能量转换 对旋转电机，这在结构上就必然要求有一个静止部分和一个旋转部分，且二者之间还要有一个适当的间隙。 在电机学中，静止部分被称为定子，旋转部分被称为转子，间隙被称为气隙。 气隙中的磁场分布及其变化规律在能量转化过程中起决定性作用，这是电机学研究的重点问题之一。 1.3 电机中使用的材料 导电材料: 一般选用紫铜线(棒) 导磁材料:主要采用硅钢片,亦称为电工钢片 结构材料:铸铁,铸钢和钢板 绝缘材料:聚酯漆,环氧树脂,玻璃丝带,电工纸,云母片,玻璃纤维板等.电机常用绝缘材料按性能化分为A、E、B、F、H、C等六个等级 1.4 电机的作用和地位 电机是电能生产、传输、使用和电能特性变换的核心装置 对电力工业本身来说，电机就是发电厂和变电站的主要设备。 在机器制造业和其它所有轻、重型制造工业中 在冶金工业中 在石油和天然气的钻探及加压泵送过程中 在煤炭的开采和输送过程中 在化学提炼和加工设备中 在电气化铁路和城市交通以及作为现代化高速交通工具之 一的磁悬浮列车中 在建筑、医药、粮食加工工业中 在供水和排灌系统中 2 电机发展史 2.1直流电机的产生和形成 1821－1834年 1821年，法拉第(Faraday)发现了载流导体在磁场中受力的现象(即电动机的作用原理)，并首次使用模型表演了这种把电能转换为机械能的过程。 1831年，法拉第又发现了电磁感应定律。在这一基本定律的指导下，第二年，皮克西(Pixii)利用磁铁和线圈的相对运动，再加上一个换向装置，制成了一台原始型旋转磁极式直流发电机。这就是现代直流发电机的雏形。 1833年，楞次(Lenz) 证明了电机的可逆原理，但在1870年以前，直流发电机和电动机一直被看作两种不同的电机而独立发展着。 但经济性、可靠性、容量却未达到实用化要求，即廉价直流电源的问题并没有很快得到解决，因而电动机的应用和发展依然缓慢。 1834—1870年 这段时间内，发电机研究领域产生了三项重大的发明和改进。 在励磁方面，首先从永磁体转变到采用电流线圈，其后，1866年，西门子兄弟(WCWSiemens)又从蓄电池他励发展到发电机自励。 在电枢方面，格拉姆(Gramme)于1870年提出采用环形绕组。 1870—1890年 是直流电机发展的另一个重要阶段。 1873年，海夫纳—阿尔泰涅克(Hefner—Alteneck)发明了鼓形绕组 1880年，爱迪生(Edison)提出采用叠片铁心，进一步减少了铁心损耗，降低了绕组温升。 鼓形电枢绕组和有槽叠片铁心结构一直沿用至今。 在电机理论方面 1886年霍普金森兄弟(JE Hopkinson)确立了磁路欧姆定律。 1891年阿诺尔特(Anoret)建立了直流电枢绕组理论。 这就使直流电机的分析和设计建立在更为科学的基础上。 因此，到19世纪90年代，直流电机已经具备了现代直流电机的主要结构特点。 然而，随着直流电的广泛应用，直流电机的固有缺点也很快暴露出来。首先，远距离输电时，要减少线路损耗，就必须升高电压，而制造高压直流发电机却有很多不可克服的困难。此外，单机容量不断增大，电机的换向也就变得越来越困难。因此，19世纪80年代以后，人们的注意力逐渐向交流电机方面转移。 2.2交流电机的形成和发展 1832年，人们就知道了单相交流发电机，而直流电机中的换向器也就是为了实现绕组中交变电流与端口直流电流之间的相互转换而设计的特定装置。 1870年以前，由于生产上没有需要，加上当时科学水平的限制，人们对交流电的特点还不大了解。 1876年，亚勃罗契柯夫(Yaporochikov)首次采用交流电机和开磁路式串联变压器给“电烛”供电。 1884年，霍普金森兄弟发明了具有闭合磁路的变压器，同年，齐波诺斯基(Zipernowski)、德拉(Deri)和勃拉弟(Blathy)三人又提出了芯式和壳式结构。 交流发电机 交流电动机 1825年，阿拉戈(Arago)利用金属圆环的旋转，使悬挂其中的磁针