主讲教师魏佩瑜教授电工电子教研室第一章电机的基本原理一、电机在国民经济中的重要作用电机是一种与电能密切相关的能量转换装置，可以实现电能和机械能、电能和电能之间的转换；与其它形式的能量相比，电能具有大量生产、来源广泛、集中管理、便于输送、使用方便等优点。自然界里的能量，可以通过特定装置转换为机械能并驱动发电机运动，产生电能。为降低传输过程中的电能损失，通常采用高压输电，用变压器将发电机产生的电压升高，经过高压电力网传输到用户侧，再用变压器将高电压降低到适于用户使用的电压等级。在用户侧，利用电能驱动电动机工作，带动生产机械，实现电能向机械能的转换。（一）按照能量转换和信号传递所起的作用分类1.发电机将机械能转换为电能。2.电动机将电能转换为机械能。3.变压器、变流器、变频机、移相器变换电压、电流、频率、相位。4.控制电机作为自动控制系统的控制元件，起检测、放大、执行和校正作用。（二）按运动方式及电源性质分类1.电与电机的发展概况1820年丹麦的奥斯特从实验室中发现了电流对磁针有力的作用，揭开了电学理论新的一页；同一年德国的安培确定了通过有电流的线圈其作用与磁铁相似，这指出了磁现象的本质问题；1826年德国的欧姆在通过实验而得出欧姆定律；1832年皮克斯在电磁感应理论的指导下，制造了第一台发电机；雅可比发明的世界上第一台电动机模型与实用电动机1838年，俄国人用一台直流电动机拖动轮船，以4km/h的速度逆流而上和顺流而下，这是最早的实用电动机。1845年用电磁铁代替了永久磁铁，此前电机中的磁极是用永久磁铁制造的。Siemens和他的自激式发电机1886年，特斯拉研制出两相异步电动机。电机工程得以飞跃发展是与俄罗斯杰出的工程师多里沃－多勃罗沃尔斯基的工作分不开的，他是三相电路系统的创始者；他在1889年相继发明和制造出三相异步电动机和三相变压器，并首先采用了三相输电线，使电机基本定型。一个多世纪以来，电机的基本结构似乎并没有多大的变化，但电机的类型有了很大的发展，在运行性能、经济指标等方面都有了很大的改进和提高。随着自动控制系统和计算机装置的发展，在一般旋转电机的理论基础上，又发展了许多种可靠性，高精度、快速响应的控制电机，成为电机学科的一个独立的分支。2．电力拖动的发展概况最初电动机拖动代替了蒸汽或水力的拖动；当时电动机拖动生产机械的方式是通过天轴来实现的，称为“成组拖动”。即由一台电动机拖动一组生产机械，从电动机到各种生产机械的能量传送以及在各生产机械之间的能量分配完全用机械的方式，靠天轴及机械传动来实现。电动机远离车间，车间内有大量的天轴、长皮带和皮带轮等，能量在传递过程中损耗大、效率低、易出事故，若电动机发生故障，成组的生产机械将停产，这是一种落后的拖动方式。二十世纪以来，生产机械上广泛采用“单电机拖动系统”，即一台生产机械由一台单独的电动机拖动；电动机与生产机械在结构上密切配合，从而进一步简化机构容易实现生产机械运动的全部自动化。用一台电动机拖动具有多个工作机构的生产机械，则机械内部仍保留着复杂的机械传动机构；从上世纪三十年代起，广泛采用了“多电机拖动系统”，即每一个工作机构用单独电机带动，这样生产机械结构大大简化；例对铣床来说共有3台电机即主轴电机、进给电机和冷却电机。随着生产机械的发展，对上述单机、多机拖动系统提出了更高的要求：要求提高加工精度与工作速度，要求快速起动、制动及反转。实现在宽广范围内调速及整个生产过程自动化等。完成这些任务，除电动机外，还需有其他装置，组成自动化的电机拖动系统。随着电机及电器制造工业及各种自动化元件的发展，自动电力拖动系统得到不断的更新发展。最初采用的控制系统是继电器—接触器型的。属于有触点断续控制系统。随着电子技术的不断发展，无触点控制系统已被大量采用，从分离元件到集成电路，直到近几年来的微机处理系统。由于有触点控制系统有其独特的优点，目前仍被广泛采用。建国以来，电力拖动自动化系统技术的发展有了很大的成绩，建立了一些有一定电力拖动自动化水平的工厂，建立了一批科研与设计机构，自行设计和制造了一批具有一定水平的生产自动线。但与先进国家相比差距较大；控制电机方面，由于我们起步较晚，差距更大。电机与电力拖动的发展概况电机与电力拖动的发展概况H与B的区别电磁感应定律电磁感应定律电磁力定律电路定律第三节铁磁材料的特性本章结束