PDF《第一章 导论》

第一章 导论学习指导 学习目标与要求 磁路是整个电机学的基础,也是电气工程专业后其它续课程的基础理论知识,例如控制电机、 传感器和执行器、自动化电磁元件等课程的技术基础.

为此,要求通过磁路部分的学习,要牢固掌 握: 1.铁磁材料的基本特性;

磁化曲线与磁滞回线;

涡流和涡流损耗;

2.基本电磁定律:安培环路定律及均匀磁路的欧姆定律、磁介质定律,电磁感应定律;

3.电机的分析研究方法. 学习重点 1.铁磁材料的基本特性 2.基本电磁定律 学习难点 1.铁磁材料特性的非线性;

2.磁路的磁阻和激磁电抗的概念

第一节 概述

一、电机的定义 依据电磁感应定律和电磁力定律实现机电能量转换和信号传递与转换的装置.

二、电机的主要类型 电机的种类很多,分类方法也很多.如按运动方式分,静止的有变压器,运动的有直线电机和 旋转电机,直线和旋转电机继续按电源性质分,又有直流电机和交流电机两种,而交流电机按运行 速度与电源频率的关系又可分为异步电机和同步电机两大类.分类还可以进一步细分下去,这里就 不一一列举了.鉴于直线电机较少应用,而电机学只侧重于旋转电机的研究,故上述分类结果可归 纳为: ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 变压器 直流电机 电机 旋转电机 异步电机 交流电机 同步电机 以上分类方法从理论体系上讲是合理的,也是大部分电机学教材编写的基本构架.但从习惯角 度,人们还普遍接受另一种按功能分类的方法,具体是: ? ? ? ? ? ? ? 将电能转换为机械能,驱动电力机械 由原动机拖动,将机械能转换为电能 进行信号的传递和转 电动机: 发电机: 电机 控制电机: 变压器,变流 换,控制系统中的执行,检测或解算元件 分别用于改变电压,电流,频率和相位 器,移相器: 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. 然而,无论是发电机运行,还是电动机运行,电机的基本任务都是实现机电能量转换,而前提 也就是必须能够产生机械上的相对运动.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换过程中起决定性作用,这 是电机学研究的重点问题之一.

三、电机中使用的材料 由于电机是依据电磁感应定律实现能量转换的,因此,电机中必须要有电流通道和磁通通道, 亦即通常所说的电路和磁路,并要求由性能优良的导电材料和导磁材料构成.具体说来,电机中的 导电材料是绕制线圈(在电机学中将一组线圈称为绕组)用的,要求导电性能好,电阻损耗小,故 一般选用紫铜线(棒) .电机中的导磁材料又叫做铁磁材料,主要采用硅钢片,亦称为电工钢片.硅 钢片是电机工业专用的特殊材料,其磁导率极高(可达真空磁导率的数百乃至数千倍) ,能减小电机 体积,降低励磁损耗,但磁化过程中存在不可逆性磁滞现象,在交变磁场作用下还会产生磁滞损耗 和涡流损耗.这些将在

第四节节中专门讲述. 除导电和导磁材料外,电机中还需要有能将电、磁两部分融合为一个有机整体的结构材料.这 些材料首先包括机械强度高、加工方便的铸铁、铸钢和钢板,此外,还包括大量介电强度高、耐热 性能好的绝缘材料(如聚酯漆、环氧树脂、玻璃丝带、电工纸、云母片、玻璃纤维板等) ,专用于导 体之间和各类构件之间的绝缘处理.电机常用绝缘材料按性能划分为 A、E、B、F、H、C 等6个等 级.如B级绝缘材料可在 130℃下长期使用,超过 130℃则很快老化,但H级绝缘材料允许在