PDF《第一章 导论》

180 ℃下长期使用.

四、电机的作用和地位 在自然界各种能源中,电能具有大规模集中生产、远距离经济传输、智能化自动控制的突出特 点,它不但已成为人类生产和生活的主要能源,而且对近代人类文明的产生和发展起到了重要的推 动作用.与此相呼应,作为电能生产、传输、使用和电能特性变换的核心装备,电机在现代社会所 有行业和部门中也占据着越来越重要的地位. 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. 首先, 火电厂利用汽轮发电机 (水 电厂利用水轮发电机)将机械能转换为电能,然后电能经各级变电站利用变压器改变电压等级,再 进行传输和分配.此外,发电厂的多种辅助设备,如给水泵、鼓风机、调速器、传送带等,也都需 要电动机驱动. 在机器制造业和其它所有轻、重型制造工业中,电动机的应用也非常广泛.各类工作母机,尤 其是数控机床,都须由一台或多台不同容量和型式的电动机来拖动和控制.各种专用机械,如纺织 机、造纸机、印刷机等也都需要电动机来驱动.一个现代化的大中型企业,通常要装备几千乃至几 万台不同类型的电动机. 在冶金工业中,高炉、转炉和平炉都须由若干台电动机来控制,大型轧钢机常由数千乃至数万 千瓦的电动机拖动.近代冶金工业,尤其是大型钢铁联合企业,电气化和自动化程度非常高,所用 电机的数量和型式就更多了. 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,在航空、航天领域,在制导、跟踪、定位等自动控制系统 以及脉冲大功率电磁发射技术等国防高科技领域,在加速器等高能物理研究领域,在伺服传动、机 器人传动和自动化控制领域,在电动工具、电动玩具、家用电器、办公自动化设备和计算机外部设 备中……总之,在一切工农业生产、国防、文教、科技领域以及人们的日常生活中,电机的应用越 来越广泛.一个工业化国家的普通家庭,家用电器中的电机总数在

50 台以上;

一部现代化的小轿 车,其内装备的各类微特电机已超过

60 台.事实上,电机发展到今天,早已成为提高生产效率和科 技水平以及提高生活质量的主要载体之一. 纵观电机发展,其应用范围不断扩大,使用要求不断提高,结构类型不断增多,理论研究不断 深入.特别是近

30 年来,伴随着电力电子技术和计算机技术的进步,尤其是超导技术的重大突破和 新原理、新结构、新材料、新工艺、新方法的不断推动,电机发展更是呈现出勃勃生机,其前景是 不可限量的.

第二节 电机发展简史 电机发明至今,已有近

200 年的历史.电机学科已发展成为一个比较成熟的学科,电机工业也 已成为近代社会的支柱产业之一,其发展历史(略)

第三节 电机中的基本电磁定律

一、全电流定律 早在公元前,人们就知道了磁的存在.但在很长时间里,人们都把磁场和电流当作两种独立无 关的自然现象,直到

1829 年才发现了它们之间的内在联系,即磁场是由电流的激励而产生的.换句 话说,磁场与产生该磁场的电流同时存在.全电流定律就是描述这种电磁联系的基本电磁定律. 设空间有 n 根载流导体,导体中的电流分别为 I1,I2,……,In 则沿任意可包含所有这些导体的 闭合路径 l,磁场强度 H 的线积分等于这些导体电流的代数和,即1.nliiHdl I = = ∑ ∫ (1.1) 图1.1 说明全电流定律 就是全电流定律,亦称作安培环路定律.式中电流的符号由右手螺旋法则确定,即当导体电流 的方向与积分路径的方向呈右手螺旋关系时,该电流为正,反之为负.以图 1.1 为例,虽有积分路 径l和l′,但其中包含的载流导体相同,积分结果必然相等,并且就是电流 I1,I2 和I3 的代数和. 依右手螺旋法则,I1 和I2 应取正号,而I3 应取负号.写成数学表达形式就是