【正文】 DIANJI YU TUODONGJICHU 高等職業(yè)技術(shù)教育建筑設(shè)備類(lèi)專(zhuān)業(yè)規(guī)劃教材 1 主 編：李慶武 劉子林 副主編：張之光 王宏玉 主 審：李梅芳 電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ) 緒 論 2 0 緒 論 目 錄 電機(jī)和電力拖動(dòng)技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用 1 電機(jī)的類(lèi)型及所用的材料 2 本課程的主要內(nèi)容、任務(wù)和學(xué)習(xí)方法 3 3 電能是現(xiàn)代能源中應(yīng)用最廣的二次能源，它的生產(chǎn)、變換、傳輸、分配、使用和控制都比較方便經(jīng)濟(jì)，而要實(shí)現(xiàn)電能的生產(chǎn)、變換和使用等都離不開(kāi)電機(jī)。 電機(jī)是一種利用電磁感應(yīng)定律和電磁力定律，將能量或信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換或變換的電磁機(jī)械裝置。電機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域起著重要作用。在電力工業(yè)中，產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)和對(duì)電能進(jìn)行變換、傳輸與分配的變壓器是電站和變電所的主要設(shè)備。在工業(yè)企業(yè)中，人們利用電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能去拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械，從而滿足生產(chǎn)工藝過(guò)程的要求。在交通運(yùn)輸業(yè)中，需要大量的牽引電動(dòng)機(jī)。在電力排灌、播種、收割等農(nóng)用機(jī)械中，都需要規(guī)格不同的電動(dòng)機(jī)。在品種繁多的家用電器中，也離不開(kāi)功能各異的小功率電動(dòng)機(jī)。 電機(jī)和電力拖動(dòng)技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用 4 用電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)行的系統(tǒng)，稱(chēng)為電力拖動(dòng)系統(tǒng)。電力拖動(dòng)是機(jī)電設(shè)備中的一個(gè)重要組成部分。除小部分生產(chǎn)機(jī)械采用氣動(dòng)或液壓拖動(dòng)外，絕大多數(shù)的生產(chǎn)機(jī)械都采用電力拖動(dòng)，這源于電力拖動(dòng)有其一系列的優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 電能的遠(yuǎn)距離輸送簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)，分配簡(jiǎn)單，檢測(cè)方便； （ 2） 電力拖動(dòng)比其他形式的拖動(dòng)效率高，電動(dòng)機(jī)與被拖動(dòng)機(jī)械的聯(lián)接簡(jiǎn)便； （ 3） 電動(dòng)機(jī)的形式和種類(lèi)很多，具有各種各樣的特性，可適應(yīng)不同生產(chǎn)機(jī)械的需要，且電力拖動(dòng)的起動(dòng)、制動(dòng)與調(diào)速等控制簡(jiǎn)便迅速，調(diào)節(jié)性能好； （ 4） 可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制與自動(dòng)調(diào)節(jié)，并進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化。 電機(jī)和電力拖動(dòng)技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用 5 現(xiàn)代能源的主要形式是電能，與電能密切關(guān)聯(lián)的電機(jī)廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)部門(mén)和社會(huì)生活的各個(gè)方面。電機(jī)的品種繁多，按其功能用途可分為變壓器、直流電機(jī)、交流電機(jī)和控制電機(jī)，如 圖 。 無(wú)論是哪一種電機(jī)，都 必須以磁場(chǎng)作為其耦合 場(chǎng)，通過(guò)電磁感應(yīng)作用 來(lái)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。為了 在一定的勵(lì)磁電流下產(chǎn) 生較強(qiáng)的磁場(chǎng) ,電機(jī)的磁 路均用導(dǎo)磁性能良好的 鐵磁材料組成。 圖 電機(jī)的分 類(lèi) 電機(jī)的類(lèi)型及所用的材料 6 電機(jī)的類(lèi)型及所用的材料 7 電機(jī)的類(lèi)型及所用的材料 8 本課程是電氣自動(dòng)化、電氣技術(shù)和機(jī)電一體化等專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。 “電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)”是“電機(jī)學(xué)”和“電力拖動(dòng)技術(shù)基礎(chǔ)”兩部分內(nèi)容的有機(jī)結(jié)合，它是在學(xué)習(xí)了“電工基礎(chǔ)”等課程的基礎(chǔ)上，通過(guò)講授直流電機(jī)、變壓器、交流電機(jī)的基本理論和電力拖動(dòng)的基本原理等知識(shí)，以期達(dá)到下列要求： （ 1） 熟悉直流電機(jī)、變壓器、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，掌握它們的工作原理。 （ 2） 掌握直流電動(dòng)機(jī)、三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性及各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的基本理論。 （ 3） 掌握直流電動(dòng)機(jī)、三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速的電力拖動(dòng)基本原理和計(jì)算方法。 （ 4） 掌握電機(jī)及電力拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)的基本方法和技能。 本課程的主要內(nèi)容、任務(wù)和學(xué)習(xí)方法 9 “電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)”既是一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課，又具有專(zhuān)業(yè)課的性質(zhì)，不僅有理論的分析推導(dǎo)、磁場(chǎng)的抽象敘述，還要用基本理論去分析比較復(fù)雜又帶有機(jī)、電、磁綜合性的工程實(shí)際問(wèn)題，這是學(xué)習(xí)本課程的難點(diǎn)。學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （ 1） 牢固掌握基本概念、基本原理和主要特性。 （ 2） 可運(yùn)用類(lèi)比或比較的學(xué)習(xí)方法，找出各種電機(jī)的共性和個(gè)性，以加深對(duì)各種電機(jī)及拖動(dòng)系統(tǒng)性能的理解。 （ 3） 要理論聯(lián)系實(shí)際，重視實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)。 （ 4） 課前應(yīng)預(yù)習(xí)，課后應(yīng)及時(shí)復(fù)習(xí) ,并選擇適當(dāng)?shù)乃伎碱}和習(xí)題作為課外作業(yè)，以鞏固理論知識(shí)，提高理解和運(yùn)算能力。 本課程的主要內(nèi)容、任務(wù)和學(xué)習(xí)方法 DIANJI YU TUODONGJICHU 高等職業(yè)技術(shù)教育建筑設(shè)備類(lèi)專(zhuān)業(yè)規(guī)劃教材 10 主 編：李慶武 劉子林 副主編：張之光 王宏玉 主 審：李梅芳 電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ) 1 直流電機(jī) 11 1 直流電機(jī) 目 錄 直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu) 1 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式和磁場(chǎng) 2 直流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩 3 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 4 12 【 知識(shí)目標(biāo) 】 掌握直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的基本原理、直流電機(jī)的勵(lì)磁方式和磁場(chǎng)分布、直流電動(dòng)機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩以及直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。 【 能力目標(biāo) 】 學(xué)習(xí)直流電機(jī)的拆卸、接線方法；計(jì)算直流電動(dòng)機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)、電磁轉(zhuǎn)矩；掌握直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性。 直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu) 13 直流電機(jī)可分為直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩大類(lèi)。將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的直流電機(jī)是直流發(fā)電機(jī)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的直流電機(jī)是直流電動(dòng)機(jī)。直流電機(jī)具有良好的調(diào)速性能、較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過(guò)載能力，一般應(yīng)用于對(duì)起動(dòng)和調(diào)速要求較高的場(chǎng)合。另外，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高、維護(hù)較困難是直流電機(jī)的不足之處。 直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu) 14 圖 。在 圖 ，N、 S為一對(duì)固定的磁極，稱(chēng)為直流電機(jī)的定子。abcd是固定在可旋轉(zhuǎn)鐵質(zhì)圓柱體上的線圈，線圈連同鐵質(zhì)圓柱體是直流電機(jī)可轉(zhuǎn)動(dòng)的部分，稱(chēng)為直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子（或電樞）。線圈的末端 a、 d聯(lián)結(jié)到兩個(gè)相互絕緣并可以隨線圈一同轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)電片上，該導(dǎo)電片稱(chēng)為換向片。轉(zhuǎn)子線圈與外電路的聯(lián)結(jié)是通過(guò)放置在換向片上固定不動(dòng)的電刷進(jìn)行的。在定子與轉(zhuǎn)子間有間隙存在，稱(chēng)為氣隙。 圖 中，當(dāng)有原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子以一定的轉(zhuǎn)速逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知，在線圈 abcd中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 電路的組成