(精品)电机与电力拖动基础.ppt

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1、北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院电机与电力拖动基础电机与电力拖动基础北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院1.1 1.1 电机技术的发展概述电机技术的发展概述1.2 1.2 本课程的性质及内容安排本课程的性质及内容安排1.3 1.3 本课程常用物理概念和定律本课程常用物理概念和定律 第1章 绪论北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院1.1 1.1 电机技术的发展概述电机技术的发展概述一、二十世纪初前的电机发展史一、二

2、十世纪初前的电机发展史 二、现代社会应用的主要能量形式二、现代社会应用的主要能量形式-电能电能三、机电能量转换装置三、机电能量转换装置-电机电机四、工业时代的宠儿四、工业时代的宠儿-电机工业电机工业五、新型电力传动五、新型电力传动 -一门新的交叉学科一门新的交叉学科六、拖动技术的演变六、拖动技术的演变七、电力传动自动化控制系统七、电力传动自动化控制系统北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院一、二十世纪初前的电机发展史一、二十世纪初前的电机发展史 时间时间 事件事件1820 H.C.1820 H.C.OersteadOerstead：发现

3、电流的磁作用：发现电流的磁作用：成为电磁学学科的奠基成为电磁学学科的奠基 A.M.AmpereA.M.Ampere：安培定理即右螺旋定则安培定理即右螺旋定则 J.B.J.B.BiotBiot,F.,F.SavartSavart：毕奧毕奧 沙瓦尔定律沙瓦尔定律1824 D.F.J.1824 D.F.J.AragoArago 发现感应电动机的原理发现感应电动机的原理1826 G.S.Ohm1826 G.S.Ohm：欧姆定律：欧姆定律1831 M.Faraday1831 M.Faraday：发现电磁感应现象：发现电磁感应现象1845 W.Weber,F.E.Neumann1845 W.Weber,F

4、.E.Neumann：电磁感应理论：电磁感应理论1849 G.R.Kirchhoff1849 G.R.Kirchhoff：克希荷夫定律：克希荷夫定律北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院一、二十世纪初前的电机发展史一、二十世纪初前的电机发展史 时间时间 事件事件1871872 2 鼓形绕线的西门子型交流发电机鼓形绕线的西门子型交流发电机1881 Edison1881 Edison：大型直流发电机：大型直流发电机1902 1902 美国的平均发电机容量美国的平均发电机容量100kW100kW1920 GE,WH,AEG1920 GE,WH

5、,AEG公司完成双槽鼠笼型转子公司完成双槽鼠笼型转子北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院二、现代社会应用的主要能量形式二、现代社会应用的主要能量形式-电能电能水电站水电站北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院二、现代社会应用的主要能量形式二、现代社会应用的主要能量形式-电能电能石洞口电厂石洞口电厂北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院二、现代社会应用的主要能量形式二、现代社会应用的主要能量形式-电能电能宝钢电厂宝钢电厂北

6、京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院二、现代社会应用的主要能量形式二、现代社会应用的主要能量形式-电能电能葛洲坝水利枢纽工程葛洲坝水利枢纽工程北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院二、现代社会应用的主要能量形式二、现代社会应用的主要能量形式-电能电能吉林丰满发电厂吉林丰满发电厂北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院二、现代社会应用的主要能量形式二、现代社会应用的主要能量形式-电能电能吉林丰满发电厂发电机组及控制柜吉林丰满发

7、电厂发电机组及控制柜北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院二、现代社会应用的主要能量形式二、现代社会应用的主要能量形式-电能电能吉林丰满发电厂发电机组及控制柜吉林丰满发电厂发电机组及控制柜北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院三、机电能量转换装置三、机电能量转换装置-电机电机 电电能能的的生生产产、变变换换、传传输输、分分配配、使使用用和和控控制制等等，都都必必须须利利用用“电电机机”这这种种进进行行能能量量转转换换或或信信号号变变换换的的机电装置。机电装置。发电机：发电机：电能

8、生产设备，把机械能转换为电能；电能生产设备，把机械能转换为电能；电电动动机机：将将电电能能转转换换为为机机械械能能，拖拖动动生生产产机机械械运运转转电力拖动。电力拖动。北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院 低压电动机低压电动机 交流异步电动机交流异步电动机三、机电能量转换装置三、机电能量转换装置-电机电机北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院发电机发电机三、机电能量转换装置三、机电能量转换装置-电机电机北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京

9、工商大学信息工程学院四、工业时代的宠儿四、工业时代的宠儿-电机工业电机工业 电电机机是是随随着着生生产产力力的的发发展展而而产产生生和和发发展展的的，而而电电机机的的发发展展又又促促进进了了社社会会生生产产力力的的不不断断提提高高。新新中中国国成成立以来，我国电机制造工业发生了巨大的变化。立以来，我国电机制造工业发生了巨大的变化。电在传输过程中离不开电在传输过程中离不开变压器变压器北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院配电系统配电系统四、工业时代的宠儿四、工业时代的宠儿-电机工业电机工业北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北

10、京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院五、新型电力传动五、新型电力传动 -一门新的交叉学科一门新的交叉学科(1)(1)现代控制技术的使用，使电机具有更良好的现代控制技术的使用，使电机具有更良好的特性。特性。(2)(2)电电机机已已成成为为各各种种机机电电系系统统中中一一种种极极为为重重要要的的元件。元件。(3)(3)电电力力电电子子学学、计计算算机机、电电机机学学和和控控制制论论结结合合而发展成的新学科。而发展成的新学科。北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院调速装置调速装置五、新型电力传动五、新型电力传动 -一门新的交叉学科一

11、门新的交叉学科北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院五、新型电力传动五、新型电力传动 -一门新的交叉学科一门新的交叉学科北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院六、拖动技术的演变六、拖动技术的演变 (1)(1)成组拖动成组拖动 (2)(2)单电动机拖动系统单电动机拖动系统 (3)(3)多电动机拖动系统多电动机拖动系统 采采用用电电气气控控制制线线路路及及装装置置，继继电电器器-接接触触器器自自动控制系统实现各电动机间的转速关系保持恒定动控制系统实现各电动机间的转速关系保持恒定电动机

12、间互相联锁电动机间互相联锁,维持某一参数在允许范围内。维持某一参数在允许范围内。北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院七、电力传动自动化控制系统七、电力传动自动化控制系统(1)(1)采用计算机控制的生产过程自动化系统；采用计算机控制的生产过程自动化系统；(2)(2)提高加工精度与工作速度；提高加工精度与工作速度；(3)(3)快速启动、制动以及逆转；快速启动、制动以及逆转；(4)(4)实现在很宽范围内调速及整个生产过程自实现在很宽范围内调速及整个生产过程自动化等。动化等。北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程

13、学院北京工商大学信息工程学院 针织圆机针织圆机 纺纱机纺纱机七、电力传动自动化控制系统七、电力传动自动化控制系统北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院七、电力传动自动化控制系统七、电力传动自动化控制系统印染机械印染机械 北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院七、电力传动自动化控制系统七、电力传动自动化控制系统冲压机械冲压机械北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院钢厂钢厂七、电力传动自动化控制系统七、电力传动自动化控制系统北

14、京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院1.21.2 本课程的性质及内容安排本课程的性质及内容安排一、课程性质一、课程性质二、课程学习任务二、课程学习任务三、课程主要作业内容三、课程主要作业内容四、实践能力培养要求四、实践能力培养要求五、主要参考书目五、主要参考书目六、考核方式六、考核方式北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院一、课程性质一、课程性质 本本课课程程是是自自动动化化、电电气气工工程程及及自自动动化化等等非非电电机类专业的专业技术基础课。机类专业的专业技术基础课。电电机机

15、与与电电力力拖拖动动基基础础是是把把“电电机机学学”和和“电力拖动基础电力拖动基础”两门两门 课程有机结合为一门课程。课程有机结合为一门课程。先修课程：先修课程：高等数学、物理、电路等高等数学、物理、电路等 后后续续课课程程：运运动动控控制制系系统统、电电气气控控制制与与PLCPLC、计算机控制技术、自动控制系统等计算机控制技术、自动控制系统等北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院一、课程性质一、课程性质北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院 1 1、掌握常用交直流电机及变压器的

16、基本理论；、掌握常用交直流电机及变压器的基本理论；2 2、掌握分析电动机机械特性及各种运转状态的基、掌握分析电动机机械特性及各种运转状态的基 本理论；本理论；3 3、掌掌握握电电力力拖拖动动系系统统中中电电动动机机各各种种调调速速方方法法的的基基本原理；本原理；4 4、掌掌握握电电机机与与电电力力拖拖动动系系统统的的基基本本实实验验方方法法与与技技能，并具有熟练的运算能力；能，并具有熟练的运算能力；5 5、了解电机与电力传动技术今后的发展方向。、了解电机与电力传动技术今后的发展方向。二、课程学习任务二、课程学习任务北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商

17、大学信息工程学院 (1)(1)他励直流电动机运行原理和工作特性的计算；他励直流电动机运行原理和工作特性的计算；(2)(2)变压器运行原理和运行特性的计算；变压器运行原理和运行特性的计算；(3)(3)异步电动机运行原理和工作特性的计算；异步电动机运行原理和工作特性的计算；(4)(4)他励直流电动机机械特性的分析与计算；他励直流电动机机械特性的分析与计算；(5)(5)异步电动机机械特性的分析与计算；异步电动机机械特性的分析与计算；(6)(6)其它电机与电力拖动的基础知识。其它电机与电力拖动的基础知识。三、课程主要作业内容三、课程主要作业内容北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大

18、学信息工程学院北京工商大学信息工程学院 直流电动机运行直流电动机运行 他励直流电动机工作特性的测定他励直流电动机工作特性的测定 直流发电机实验直流发电机实验 单相变压器实验单相变压器实验 三相变压器极性和联结组的测定三相变压器极性和联结组的测定 三相异步电动机实验三相异步电动机实验 他励直流电动机在各种运转状态下机械特性的测定他励直流电动机在各种运转状态下机械特性的测定四、实践能力培养要求四、实践能力培养要求北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院教材：教材：李发海等李发海等.电机与拖动基础（第电机与拖动基础（第3 3版）清华大学出版社，

19、版）清华大学出版社，20052005参考书：参考书：顾绳谷等顾绳谷等.电机及拖动基础电机及拖动基础.北京：机械工业出版社，北京：机械工业出版社，19801980冯畹芝冯畹芝,陈维治陈维治,郭兴朴编著郭兴朴编著.电机与拖动基础电机与拖动基础.北京北京:机械工业出版机械工业出版社，社，19861986李发海等李发海等.电机学（上、下册）电机学（上、下册）.北京：科学出版社北京：科学出版社,1982,1982陈伯时等陈伯时等.电机与拖动（上）电机与拖动（上）.中央广播电视大学出版社，中央广播电视大学出版社，19831983邱阿瑞编著邱阿瑞编著.电机与电力拖动基础电机与电力拖动基础.北京：清华大学出版

20、社，北京：清华大学出版社，20032003孙旭东，冯大钧编著孙旭东，冯大钧编著.电机学习题与题解电机学习题与题解.北京：科学出版社，北京：科学出版社，2001.62001.6唐介主编唐介主编.电机与拖动学习辅导与习题全解电机与拖动学习辅导与习题全解.北京：高等教育出版社，北京：高等教育出版社，2004.122004.12黄立培主编黄立培主编.电动机控制电动机控制.北京：清华大学出版社，北京：清华大学出版社，20032003五、主要参考书目五、主要参考书目北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院 平时：平时：10%10%作业：作业：10%1

21、0%实验：实验：10%10%闭卷考试：闭卷考试：70%70%六、考核方式六、考核方式北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院1.1.3 3本课程常用物理概念和定律本课程常用物理概念和定律一、磁感应强度（或磁通密度）一、磁感应强度（或磁通密度）B B二、磁感应通量二、磁感应通量三、磁场强度三、磁场强度四、安培环路定律四、安培环路定律五、铁磁材料的磁化特性五、铁磁材料的磁化特性六、简单磁路的计算方法六、简单磁路的计算方法七、导体在磁场中的安培力七、导体在磁场中的安培力八、电磁感应定律八、电磁感应定律北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程

22、学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院图图1-18 1-18 电流磁场中的磁力线电流磁场中的磁力线磁场由电流产生；磁场由电流产生；强弱用磁感应强度描述强弱用磁感应强度描述B B；描述的形式是磁力线（如图描述的形式是磁力线（如图1-181-18），是无头无尾的闭合曲线），是无头无尾的闭合曲线一、磁感应强度（或磁通密度）一、磁感应强度（或磁通密度）B B北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院一、磁感应强度（或磁通密度）一、磁感应强度（或磁通密度）B B图图1-19 1-19 磁力线与电流的右手螺旋关系磁力线与电流的右手螺旋关系

23、毕奥毕奥-萨伐尔定律：磁感应强度萨伐尔定律：磁感应强度B B与产生它的与产生它的电流之间的描述电流之间的描述右手螺旋定则右手螺旋定则北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院图图1-20 1-20 均匀磁场中的磁通均匀磁场中的磁通磁通：穿过截面磁通：穿过截面S S的磁力线根数的磁力线根数.二、磁感应通量二、磁感应通量北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院导磁物质的磁导率，导磁物质的磁导率，H=A/mH=A/m三、磁场强度三、磁场强度北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京

24、工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院将磁路分段将磁路分段四、安培环路定律四、安培环路定律北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院 还与磁场还与磁场强度及物质磁强度及物质磁状态的历史有状态的历史有关关五、铁磁材料的磁化特性五、铁磁材料的磁化特性北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院 根据安培环路定律根据安培环路定律图图1-22 1-22 简单磁路简单磁路已知已知求电流求电流I II六、简单磁路的计算方法六、简单磁路的计算方法北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京

25、工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院图图1-23 1-23 左手定则左手定则磁场对场中载流导线施加的力磁场对场中载流导线施加的力安培力安培力七、导体在磁场中的安培力七、导体在磁场中的安培力北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院图图1-24 1-24 右手定则确定感应电动势方向右手定则确定感应电动势方向1 1、切割电动势、切割电动势八、电磁感应定律八、电磁感应定律北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院图图1-25 1-25 磁通及其感应电动势磁通及其感应电动势2 2、变压器电动势、变压器电动势楞次定律楞次定律左手螺旋定则：左手螺旋定则：右手螺旋定则：右手螺旋定则：八、电磁感应定律八、电磁感应定律北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院北京工商大学信息工程学院本章结束本章结束