【正文】 導(dǎo)體在磁場(chǎng)中會(huì)受到電磁力（或安培力）的作用。 基本工作原理： a. 電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用（右手 定則） ：保證流出的電流方向不變（直流電） ：（ 核心：機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能 ） 當(dāng)原動(dòng)機(jī)以某一轉(zhuǎn)速拖動(dòng)轉(zhuǎn)子（電樞）旋轉(zhuǎn)起來，在磁場(chǎng) 中電樞繞組切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，形成感應(yīng)電流， 通過電刷流過負(fù)載，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能 二、直流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理 工作模型：內(nèi)部結(jié)構(gòu)與直流發(fā)電機(jī)一樣，外部串接直流電 源 基本工作原理： （左手定則） b. 換向器的作用：保證轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向不變 c. 簡(jiǎn)述基本工作原理：（ 核 心：電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能 ） 當(dāng)電流經(jīng)過電刷流入電樞繞組，通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中會(huì)受 到電磁力的作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來，實(shí) 現(xiàn)了電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能 三、電機(jī)的特點(diǎn)： 可逆性 —— 既可作發(fā)電機(jī)又可作電動(dòng)機(jī)使用 主要原因：內(nèi)部結(jié)構(gòu)一樣 辨別方法：查看外部條件 ，發(fā)電機(jī)一般接負(fù)載；電動(dòng)機(jī)一般 接電源 課前復(fù)習(xí)： 一、 電機(jī)分類 二、直流電機(jī)的基本工作原理（電機(jī)組成、工作原理） 直流電動(dòng)機(jī)工作原理 ：當(dāng)電流經(jīng)過電刷流入電樞繞組，通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中會(huì)受到電磁力的作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩 T（ 稱為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 ）驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來，實(shí)現(xiàn)了電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能 補(bǔ)充 ：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來會(huì)切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這被稱為電樞電動(dòng)勢(shì) Ea，判斷它的方向與電源輸入的電流方向相反，稱為反電動(dòng)勢(shì) 直流發(fā)電機(jī)工作原理： 當(dāng)原動(dòng)機(jī)以某一轉(zhuǎn)速拖動(dòng)轉(zhuǎn)子（電樞）旋轉(zhuǎn)起來，在磁場(chǎng)中電樞繞組切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（即電樞電動(dòng)勢(shì) Ea），形成感應(yīng)電流，通過電刷流過負(fù)載，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能 補(bǔ)充 ：電樞繞組中有了感應(yīng)電流，在磁場(chǎng)中又會(huì)受到電磁力的作用，電磁力所形成的電磁轉(zhuǎn)矩 T 與轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)方向相反，阻礙運(yùn)動(dòng)，被稱為 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 （或阻轉(zhuǎn)矩） 在 工作原理中重要的兩個(gè)參數(shù)的不同作用 ： 直流電動(dòng)機(jī) 直流發(fā)電機(jī) T 驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 阻轉(zhuǎn)矩 Ea 反電動(dòng)勢(shì) 相當(dāng)于直流電源 三、電機(jī)的可逆性 1 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)與分類 一、 定子 —— 電機(jī)中靜止不動(dòng)的部分。 主要作用：產(chǎn)生磁場(chǎng)、支撐作用 主磁極 組成：由主板鐵心、勵(lì)磁繞組組成 作用：產(chǎn)生工作磁場(chǎng) 換向極 （一般容量在 1KW 以上都會(huì)安裝） 組成：由 鐵心、 繞組組成 作用：改善電機(jī)的換向性能，防止產(chǎn)生電弧火花 實(shí)物教學(xué)： 看清電刷、勵(lì)磁繞組等接線 二、 轉(zhuǎn)子（電樞） —— 電機(jī)中轉(zhuǎn)動(dòng)的部分。 電樞繞組 ：由絕緣導(dǎo)線繞制的電樞線圈組成 換向器 ：作用重大 （ 在發(fā)電機(jī)中，能使電樞線圈紅的交變電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換成電刷間的直流電動(dòng)勢(shì)；在電動(dòng)機(jī)中將外面通入電刷的直流電流轉(zhuǎn)換成電樞線圈中所需的交變電流。 選擇電機(jī)：根據(jù)負(fù)載要求，盡可能工作在 額定狀態(tài) 下 選擇不好會(huì)造成以下兩種情況： 欠載 ：負(fù)載小于額定容量，會(huì)使負(fù)載過熱而損壞 過載 ：負(fù)載大于額定容量，運(yùn)行效率不高，浪費(fèi)容量 銘牌計(jì)算（結(jié)合例題講解） 課前復(fù)習(xí) 直流電機(jī)結(jié)構(gòu)、分類 工作原理中的電磁轉(zhuǎn)矩 T、電樞電動(dòng)勢(shì) Ea 在直流電動(dòng)機(jī)、 直流發(fā)電機(jī)的作用 銘牌 4 直流電機(jī)的電樞電勢(shì)與電磁轉(zhuǎn)矩 電樞電動(dòng)勢(shì)公式 Ea=Ceф n （ V）（推導(dǎo)過程略） Ce 電動(dòng)勢(shì)常數(shù) Ф 氣隙每極磁通（ Wb） n電機(jī)的轉(zhuǎn)速（ r/min） 電磁轉(zhuǎn)矩的公式 T= CTф Ia（ 推導(dǎo)過程略） CT轉(zhuǎn)矩常數(shù) Ф 氣隙每極磁通（ Wb） Ia電樞電流（ A） 5 直流電機(jī)的磁場(chǎng)與換向問題 直流電機(jī)的磁場(chǎng) 一般地，直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)除了 主磁極 外，若電樞繞組有電流流過，還將產(chǎn)生 電樞磁場(chǎng) 。 1）直流電機(jī)的空載磁場(chǎng) 電機(jī)空載 電機(jī)不輸出功率，此時(shí)電樞電流近似等于 0，所以電樞磁勢(shì)幾乎可以忽略。 空載磁場(chǎng)的磁通密度 B 基本上按梯形波分布。 直流電機(jī)負(fù)載磁場(chǎng) 氣隙磁場(chǎng)是由定子產(chǎn)生的主磁場(chǎng)和電樞磁場(chǎng)合成的。 出現(xiàn)問題 1）在電刷和換向器表面產(chǎn)生火花，火花范圍過大，比較強(qiáng)烈，對(duì)電 機(jī)會(huì)有危害。 改善換向方法： 1）安裝換向極 2）正確選用電刷 2 直流電機(jī)的基本方程 直流電動(dòng)機(jī)的基本方程： ㈠ 電壓平衡方程式 U=Ea+IaRa(UEa,處于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài) ) ㈡ 轉(zhuǎn)矩平衡方程式 T=T0+T2 （ T：電磁轉(zhuǎn)矩； T0 ：空載轉(zhuǎn)矩； T2 ：所帶機(jī)械轉(zhuǎn)矩） ㈢ 功率平衡方程式 由電壓平衡方程式得 UIa=EaIa+Ia2Ra P1= PM + PaCu P1 ： 輸入功 率 PM ： 電磁功率 PaCu： 電樞銅耗 P1= P2 + ∑ P 損耗 P2 ：輸出功率 ∑ P 損耗 =P0+ PCu 3 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 一、 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性：指電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n 與電磁轉(zhuǎn)矩 T 之間的關(guān)系 n=f（ T）。 解決問題 ：人為地改變電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，如 電樞電壓、電樞回路電阻和磁通，相應(yīng)地便得到三種人為機(jī)械特性： 一、電樞回路串電阻 n = UN/ Ceф N （ Ra+R） T/ CeCTф N2 由方程得： n0 不變 β變大，穩(wěn)定性能變差 所得曲線如右圖（ 紅線 ） 二、改變電源電壓 n = U/ Ceф N （ Ra+R） T/ CeCTф N2 由方程得： 一般只能 U UN ， 所以 n0 變小 β不變，穩(wěn)定性能不變 所得曲線如右圖（ 綠線 ） 三、改變磁通 ф n = UN/ Ceф （ Ra+R） T/ CeCTф 2 由方程得： 一般只能 ф ф N ， 所以 n0 變大 β變大，穩(wěn)定性能變差 所得曲線如右圖（ 藍(lán)線 ） n T nN n0 TN 4 直流電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng) 電力拖動(dòng)的定義：各種原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的工作機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)，完成一定生產(chǎn)任務(wù)的過程。 分析證明； TTL ,帶動(dòng)轉(zhuǎn)子加速運(yùn)動(dòng) T=TL ,帶動(dòng)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定運(yùn)動(dòng) 得出結(jié)論：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 T 有足夠大 二、直接起動(dòng)（全壓起動(dòng)） 研究起動(dòng)過程： 起動(dòng)瞬間， n=0 Ea =Ceф n=0 Ias=(UNEa)/Ra= UN/Ra 由于 Ra 很小， Ias 過大 [Ias=（ 1020） IaN] 所以 Ts= CTф Ias 過大 發(fā)現(xiàn)問題 Ias 過大的危害：是電網(wǎng)電壓波動(dòng)，換向困難，甚至產(chǎn)生環(huán)火； Ts 過大的危害： 是電動(dòng)機(jī)和機(jī)械受到?jīng)_擊以至損壞，不允許直接起動(dòng)（ 除小容量電機(jī) ） 提出起動(dòng)的主要要求： Is Ts（ TsTL ,才 能使電動(dòng)機(jī)有動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩和一定的加速度 ） 解決問題： Is= UN/Ra ，為了減小 Is 方法有電樞回路串電 阻起動(dòng)和降壓起動(dòng) b. Ts= CTф Ias 足夠大，讓 ф 達(dá)到最大，將勵(lì)磁電流 If 調(diào) 到最大，將勵(lì)磁電阻調(diào)節(jié)到最小。 b、采用 電樞回路串電阻起動(dòng)的方法，電阻串聯(lián)在電路中總會(huì)消耗能量，故 損耗大 。故兩種方法適用場(chǎng)所不同 適用場(chǎng)所：電樞回路串電阻起動(dòng)適用于 中小容量的直流電動(dòng) 機(jī) 降壓起動(dòng)適用于 經(jīng)常起動(dòng)或大中型電動(dòng)機(jī)起動(dòng) 五、直流電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn) 改變電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向，需要電動(dòng)機(jī)反方向起動(dòng)和運(yùn)行，即需要改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向。 2. 調(diào)速平滑性：電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)相鄰調(diào)速級(jí)的轉(zhuǎn)速之比稱為調(diào)速平滑性。 3. 調(diào)速穩(wěn)定性 4. 調(diào)速經(jīng)濟(jì)性 二、調(diào)速方法： 1. 電樞回路串電阻調(diào)速 曲線 2 為串電阻調(diào)速 2 的電阻比 1 的電阻 大 特點(diǎn)：向下調(diào)速； 有級(jí)調(diào)速； 穩(wěn)定性能變差； 損耗大 2. 降壓調(diào)速 曲線 2 為降壓調(diào)速 2 的電壓比 1 的電壓 低 特點(diǎn)：向下調(diào)速； 無級(jí)調(diào)速； 穩(wěn)定性能不變 效率高 2 A B C n T n0 nN TN 1 2 A B C n T n0 nN TN 1 3. 弱磁調(diào)速 曲線 2 為弱磁調(diào)速 2 的磁通比 1 的磁通 小 特點(diǎn)：向上調(diào)速； 無級(jí)調(diào)速； 穩(wěn)定性能變差； 有關(guān)調(diào)速 的計(jì)算題例 P、 48 3 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 制動(dòng)：電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 T 與轉(zhuǎn)速 n 相反 時(shí)，處于制動(dòng)狀態(tài) 電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法有： 能耗制動(dòng) 反接制動(dòng) 回饋制動(dòng) 一、能耗制動(dòng) 方法：切斷電源，串接電阻 過程：直流電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于發(fā)電機(jī)，將擁有的 動(dòng)能 轉(zhuǎn)換成 電能 消耗在所串接電阻 RZ上 制動(dòng)原理：由于改變電樞電流方向，電磁轉(zhuǎn)矩 T 的方向也改變，這時(shí)轉(zhuǎn)速 n 與 T 的方向相反，電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài) 二、反接制動(dòng) 倒拉反接制動(dòng) 方法：制動(dòng)時(shí)采用串接大電阻 RZ 過程：制動(dòng)瞬間，由于串接大電阻 RZ 使電樞電流下降，引起 T 下降，在保證 T 小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL ， n 下降，處于制動(dòng)狀態(tài)，1 2 A B C n T n0 nN TN 直到 n 為 0，在 TL 的作用下， n 反轉(zhuǎn)，只要 TL T， n 加速，T 方向不變，反電動(dòng)勢(shì)改變，直到 TL =T， n 穩(wěn)定下放重物； 電源反接制動(dòng) 方法：改變電樞電源的極性 過程：電源反接，改變電樞電流的方向，這樣 T 的方向也改變，使得 n 與 T 的方向相反 注意點(diǎn)： 在反接瞬間， Ia=（ UEa） /Ra 會(huì)很大，所以要在電樞回路串接制動(dòng)電阻 RZ 要讓電動(dòng)機(jī)停車，在 n 要接近為 0 時(shí)，立即切斷電源 三、回饋制動(dòng) 方法：由于某種原因，使得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn) 速 nn1 (下放重物時(shí) ) 過程： nn1 ， UEa，電樞電流數(shù)值為負(fù)的，此時(shí)產(chǎn)生的 T 的方向也改變， n 與 T 反向，處于制動(dòng)狀態(tài)，直到 TL =T， n 穩(wěn)定高速下放重物； 5 直流電動(dòng)機(jī)的電氣控制 學(xué)習(xí)目的：了解實(shí)現(xiàn)過程 起動(dòng)控制 調(diào)速控制 制動(dòng)控制 CHAP 3 變壓器 學(xué)習(xí)要求： 掌握變壓器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行特性、銘牌 1 變壓器的構(gòu)造和基本原理 1 變壓器的構(gòu)造及其分類 一、變壓器： 定義：是一種利用 電磁原理 工作的 靜止 裝置 主要功能：一種交變電壓變?yōu)橥活l率的另 一種或幾種電壓 基本組成：鐵心、繞組 二：變壓器的構(gòu)造 鐵心： 1）鐵心結(jié)構(gòu)：按照繞組套入心柱的形式，鐵心分為 心式 結(jié)構(gòu)和 殼式 結(jié)構(gòu)兩種； 2）疊片形式：硅鋼片裁成條狀，采用交錯(cuò)疊片的方式疊裝而成，接縫互相錯(cuò)開，為了減少氣隙和磁阻。油浸式變壓器又可分為：油 浸自冷式、油浸風(fēng)冷式和強(qiáng)迫油循環(huán)變壓器。 2 變壓器的基本工作原理 1 變壓器的基本工作原理 相關(guān)名稱： 一次繞組，匝數(shù) N1 二次繞組，匝數(shù) N2 工作條件：一次側(cè)要加交變電壓 磁場(chǎng)分布： 主磁通：大部分經(jīng)過磁阻很小的鐵心閉和，與一次、二次繞組同 時(shí)交鏈 漏磁通：很少一部分磁通經(jīng)過磁阻很大的油或空氣閉 和 工作原理： 一次側(cè)繞組通交流電，產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，由楞次定律可知線圈有阻礙磁場(chǎng)變化的特點(diǎn)，一次電流交鏈的交變磁通在一次、二次繞組中都會(huì)產(chǎn)生交變感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 (4)額定頻率 f 3． 2 變壓器的運(yùn)行分析 1 變壓器的空載運(yùn)行 N2 N 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 空載運(yùn)行時(shí)的物理情況 ⑴ 二次側(cè)空載所以 i2=0， U2=E2 ⑵ 一次側(cè)電流 i0 叫空載電流（或勵(lì)磁電流）； ⑶ 輸出功率 P2 =0，所以輸入功率 P1 幾乎為 0，