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电机基础知识简介 2006.3.11 一.什么是电机？ 电机就是一种将机电能量进行转换的电磁装置。 包括： 机械能→电能：发电机 电能→机械能：电动机 电能→电能：变压器、变频机、移相器 电机的基本分类： 二.电机的理论基础。 电磁感应定律： 在磁场中运动的导体产生电 e = B L v 变化的磁场产生感应电动势 e =-N dΦ/dt 电磁力定律： 载流导体在磁场中受力 f = B L i e:感应电动势； B:磁感应强度； L:导体有效长度；v:导体运动线速度； f:电磁力； i:导体中的电流；N:线圈匝数； dΦ/dt:磁通变化率。 三.电机发展历史。 1820年，奥斯特发现了电流的磁效应，为电动机的发明提供了理论依据 。 1831年，法拉第发现了电磁感应定律，为发电机提供了理论基础，预示着人类利用电力的新时代即将来临。 1860年，英国物理学家麦克斯韦在综合前人工作的基础上，建立了统一的电磁理论——电动力学。 1834年，俄国的雅可比制成了第一台实用的直流电动机。 1860年，意大利的巴奇诺基发明了带有电励磁装置的直流电动机，基本上达到了工业使用标准。 1863年，英国惠尔德制成了具有磁电激磁机的发电机。 1867年，德国西门子制成自激式直流发电机。西门子对直流发电机的改进相当于瓦特当年对蒸汽机的改进，在技术史上留下了光辉的一页。 1889年，俄国多里沃·多布罗勿斯基发明了三相异步发电机和三相制。从此以后，交流电逐渐取代了直流电地位。 四.电机在国民生产生活中的应用。 全世界98%以上的电能由发电机产生。 全世界95%以上的电能采用变压器进行传输。 全世界70%以上的电能被电动机消耗。 举例： a.电机在家用空调中的应用。 b.电机在矫车上的应用。 五.电机的构成。 导磁材料构成磁路。 导磁材料：亦称铁磁材料，主要指电机专用的 高磁导率材料-----硅钢片，亦称电 工钢片。通常把铁磁材料中的功率 损耗叫“铁损”，铁损由两个原因造 成，一个是“磁滞损耗”，一个是“涡 流损耗”。 六.永磁直流电动机。 （1）概述 永磁式直流电动机是借助永磁体建立磁场的小功率电动机，功率从几瓦到千瓦左右。与电磁式相比，具有体积小、效率高、结构简单、用铜量少等优点，是小功率微型直流电动机的重要型式。 根据采用永磁体材料的不同，永磁直流电动机分为铝镍钴型、铁氧体型和稀土钕铁硼型多种。铁氧体型以价廉、性能良好见长，广泛用于家电、汽车、玩具及电动工具等配用的微型电动机。 （2）永磁直流电动机工作原理 从图中可以看出，接入直流电 源以后，电刷A为正极性，电 刷B为负极性。电流从正电刷 A经线圈ab、cd，到负电刷B 流出。根据电磁力定律，在载 流导体与磁力线垂直的条件下 ，线圈每一个有效边将受到一 电磁力的作用。电磁力的方向 可用左手定则判断，伸开左手 ，掌心向着N极，4指指向电 流的方向，与4指垂直的拇指 方向就是电磁力的方向。在图 示瞬间，导线ab与dc中所受 的电磁力为逆时针方向，在这 个电磁力的作用下，转子将逆 时针旋转。 （3）永磁直流电机结构 （4）永磁直流电动机的工作特性 n : 转速 (转/分) P2 : 输出功(瓦) I : 电流 (安) η : 效率 (%) T : 转矩 (牛·米) 对永磁式直流电动机， 由于其磁通并不随负载变 化，在某一恒定的端电压下 当转矩增加时，仅由于转 子电阻增大引起转速少量 下降，所以转速曲线下降 较小，即呈现“硬”特性。 （5）永磁直流电动机的转速公式 n=(U-IaRa-ΔUb )/Ceφ n : 转速 (转/分) U:电动机的端电压（伏） Ia: 电流 （安） Ra:电机回路总电阻（欧） ΔUb:每对电刷的电压降(伏) φ:每极磁通 （韦伯） Ce:电势常数 Ce=(pN)/60a P:极对数(对