顾绳谷电机及拖动基础第四版课件完整

电枢 结构 示意
+
_
2-1 工作原理及结构
外电源固定 极性电流
一个电枢 绕组
电机旋转体 电枢
换向片 换向电刷
2-1 工作原理及结构
直流电动机的能量变换途径：
直
导电体
流
电 源
电磁场
左手定则
产生 电磁转矩
瞬间 旋转运动
输出转矩
持续 旋转运动
换向器
2-1 工作原理及结构
二、直流发电机的电磁感应现象（右手定则） 1. 恒定磁场，运动的导体（单方向运动）
2. 借助换向器，保证输出为直流电压
输入转矩
导电体 电磁场
右手定则
产生 感应电势
交变 感应电势
直
流 电
直流 感应电势
换向器
源
2-1 工作原理及结构
直流电机电气原理图
电动运行
+
+
+ U Ea
_
_
_
发电运行
+ + Ea _
_
2-1 工作原理及结构
三、直流电机的基本结构
1. 机械结构
定子部分
主磁极 换向极 机座 电刷装置
功率； 空载运行，负载运行，电机起动，电动运行，制动运行；
三、关 于 本 课 程
4. 学习方式
以物理 概念领先，数学描述随后；
突出主要知识点，以点 带面；
注意知识的持续 性、关联 性；
摈弃“按例解题”学习模式，建立独立的、发散的 和思辩的 思 维方式；
5. 教与学
课堂教学：参与和互动；
提示： 磁势不仅与流过电流载体的安培
量纲 A·turn(安匝)
强度有关，还与电流载体围绕磁 路的匝数有关
4. 磁场强度 描述 在单位长度的磁力线上磁场源所分配的励磁磁势大小
符号 H
B=μH
类型 矢量
量纲 T（特斯拉） 或 A / m 或 A·turn / m
5. 磁导率
描述 衡量指定物质导磁能力大小来自百度文库物理量
N
1
8
3
6
+
5
−
4
7
2
S
单绕组结构:
优：增加线圈数量，在旋转一周 过程中始终有一个绕组产生均衡 的电磁力或发电电势。
劣：任何时刻只有一个绕组产生 电磁效应，结构利用率低，效能 差。
电磁力作用，导体ab段受到向
a
右的电磁力作用，整个导体框
y
皮 产生以虚线为轴心得逆时针旋
转运动。
萨
电 磁 力
ax 、by段虽然有电流，由于其平行于 磁力线，无切割运动，故不会产生感
定 应力而影响旋转运动
x
S
l
律
2-1 工作原理及结构
外电源固定极性 电流
由于通电导线的空间 位置不断变化，如何 保证旋转方向恒定不 变
1. 软磁和硬磁材料的分类 P12
2. 铁心损耗 P12 磁滞损耗：铁心的磁能热耗散 涡流损耗：铁心的电热损耗
第二章 直流电机
原理与构造 基本物理量与工作特性 数学描述
2-1 工作原理及结构
一、直流电动机的电磁力运动现象（左手定则）
1. 恒定磁场，带电导体（相互垂直）
f = Bil
N
b
——
通电后，导体ab段受到向左的
绪论 电机、电力拖动的基本概况
关于能量 关于电机 关于本课程
1. 能量的运动方式
一、关 于 能 量
一种形式
变换
另一种形式
2. 能量的基本存在形式
磁 能
化
学
热
能
能
电 能核
能
光 能
机 械 能
风 能
二、关 于 电 机
一种能量变换 装置 一种典型的机电一体化 设备
可控性 越来越强 集电能、磁能 和机械能 为一体
成绩评价体系：
四
课堂记录
部
分
理论考试
作业记录
实验记录
40%左右
60%左右
第一章 磁路
基本定律及物理概念 磁场与电流 磁路与电路
1-1 磁路的基本定律
一、（电）磁场存在的基本要素
1. 磁场源，励磁源，励磁电流 2. 磁路，磁通路径
二、（电）磁场的基本物理量 1. 磁通
描述 通过一定横截面积的磁力线总数
1-1 磁路的基本定律 2. 磁路与电路
磁路欧姆定律 P 7 磁路与电路的区别 P 9
I
+ _V
IV R
R
+
F
F
_
Rm
Rm
电路
磁路
1-1 磁路的基本定律
— 思考题 —
1. 磁导率 （H/m）的量纲 H是即电 感量的量纲，解释 1H 的物理含义 是什么?预测电磁元件的电感量受 哪些参量的影响？
2. 在假定每种磁介质的 为常数的前 提下，如何解释磁导率 （H/m） 的物理意义？试写出可能的物理描 述。
1-2 常用的铁磁材料及其特性
一、铁磁物质的磁化
1. 很多铁磁材料在常态下不显磁性，只有通过外磁场的激励， 才表现出很强的磁性。
未加激励状态
磁畴
激励磁化状态
2. 一般用于电机的铁磁材料其μFe=(2000 — 6000)μ0，因而 采用铁磁材料构成磁路——铁心，再由电场激励磁场成为
产生电机电磁场的必然途径。
符号 μ
类型 标量
提示： 此量纲称为：亨每米
量纲 H / m
在真空介质中 μo= 4π 10-7 H/m
三、磁与电的联系
1-1 磁路的基本定律
1. 磁场与电流
安培环路定律 P 7
右手定则
Hdl i
L
磁势的大小： F = i N = Hclc
绕组 N 匝
铁心平均长度 lc
+
i
_
横截面A
磁性铁心
转子部分
电枢铁心 电枢绕组 换向器
2. 电气结构
励磁回路
电枢回路
主磁极 换向极 电刷装置 电枢绕组 换向器
主磁极， 励磁绕组
2-1 工作原理及结构
电源接线端
电刷 换向器
机械连结轴
电枢（绕组）
2-3 直流电机的绕组
直流电机电枢绕组的基本结构特征
为产生足够的电磁力或发电电动势
需要将均匀分布的多个电枢线圈相互并串联，形成绕组。
磁力线
符号
类型 矢量
量纲 Wb ； 1 Wb = 108 lines
2. 磁感应强度 ，磁通密度 描述 通过单位面积的磁力线数量
符号 B
；B = / A(面积)
Ф
类型 矢量
量纲 Wb/m2
面积A 单位面积
1-1 磁路的基本定律 3. 磁势（磁动势）
描述 衡量磁场源的基本强度
符号 F
F=iN
类型 矢量
二、关 于 电 机
电机的应用分类
电动方式 发电方式
消耗电能 产生电能
三、关 于 本 课 程
1. 专业目的
研究电机，对其实施预想的控制（后续课程：运动控制系统）
2. 预备知识
电路原理（电动势，电势平衡，复阻抗，电路的相量分析） 电磁学（电磁效应） 运动力学（力矩，运动状态）
3. 学习内容
电动势，电势平衡，电磁转矩，相量图及其分析； 工作特性，机械特性，机械负载，功率损耗，有功功率，无功
1-2 常用的铁磁材料及其特性
二、铁磁材料的磁化特性 1. 磁化曲线 P10
铁磁材料的磁化特性具有非线性的特点，当磁化强度达到一 定临界值，磁感应能力开始下降
2. 磁滞回线 P10
当铁磁材料受到周期性的交变磁化时，磁化特性具有滞后回 环特点。
1-2 常用的铁磁材料及其特性
三、铁磁材料的分类和损耗