电机学1绪论及磁路

• 1825年，他重复这一实验时，发现外围环的转动又 使磁针偏转，这些实验导致了后来感应电动机的出 现。
• 1888年南斯拉夫出生的美国发明家特斯拉发明了交 流电动机。它是根据电磁感应原理制成，又称感应 电动机，这种电动机结构简单，使用交流电，无火 花，因此被广泛应用于工业的家庭电器中，交流电 动机通常用三相交流供电。
• 这台发电机制构造跟现代的发电机不同，在磁场所 中转动的不是线圈，而是一个紫铜做的圆盘。圆心 处固定一个摇柄，圆盘的边缘和圆心处各与一个电 刷紧贴，用导线把电刷与电流表连接起来；铜圆盘 放置在蹄形永磁体的磁场中，当转动摇柄使铜圆盘 旋转起来时，电流表的指针偏向一边，电路中产生 了持续的电流。
振荡电动机
• 直流在传输中的缺点：电压越高，电能的传输损失 越小，但高压直流发电机困难较大，而且单机容量 越大，换向也越困难，换向器上的火花使工作不稳 定。因而人们就把目光转向交流电机。
2、交流电机的产生与形成
• 1824年，法国人阿拉果（D．F．J．Arago）在转 动悬挂着的磁针时发现其外围环上受到机械力。
电机学
电气2011
目录
➢绪论 ➢第1章磁路 ➢第2章变压器 ➢第3章直流电机 ➢第4章交流电机理论的共同问题 ➢第5章交流电机 ➢第6章同步电机 ➢总复习
➢绪论
一 电机在国民经济中的作用 • 电机是利用电磁作用原理工作的电气设备，电机
的功能是实现机电能量（信号）的转换和传递。 电能是国民经济中应用最为广泛的能源，电能的 生产、传输、分配和使用等都要依赖于各式电机， 在国民经济各部门中起着非常重要的作用。 • 电机按不同的用途可以分为发电机、电动机、变 压器和控制电机。 • 发电机是将机械能转换为电能，又分为直流发电 机和交流发电机，现代工业、农业、交通运输等 各行各业广泛应用的电能，几乎全部是由火电厂 或是水电站的交流发电机发出的交流电能。
• 1896年，特斯拉的两相交流发电机在尼亚拉发电厂 开始劳动营运，3750KW，5000V的交流电一直送 到40公里外的布法罗市。
Hale Waihona Puke 总结电机的发展简史• 电动机是将交流电能或直流电能转换为机械能，用 来拖动各种生产机械的动力，是国民经济各部门应 用最多的动力机械。是最主要的用电设备，各种电 动机消耗的电能占发电量的60%以上。
• 变压器是将一种电压的交流电能转换为另一种电压 的交流电能，发电机发出的电压受绝缘材料和结构 的限制（最高只能是27KV），进行远距离输电时， 输电线路上将产生较大的电压降落和能量损耗，因 此在电厂和电站。需用变压器将电压升高，使输送 功率不变的情况下输电线路上的电流变小。以求输 电的经济，到变电所在把电压降到用电设备的电压 等级，保证安全。
棒型磁铁，通电后，棒型磁铁与U型磁铁之间产生 相互吸引和排斥作用 ，带动轮轴转动。 • 安在小艇上，用320个丹尼尔电池供电，1838年小 艇在易北河上首次航行，时速只有2.2公里，但种电 动机都没有多大商业价值，用电池作电源，成本太 大、不实用。
直流发电
• 1882年，德国将米斯巴哈水电站发出的2千瓦直流 电通过57千米 1500～2000伏 电线输送到慕尼黑， 证明直流远距离输电的可能性。
所需低电压，供给用电设备； • 生产机械的拖动——由各种电动机实现； • 控制系统中的信号转换——由各种控制电机完成。
二、电机学发展史
F = IBLsin
• 1820年奥斯特发现了电流磁效应，随后安培 通过总结电流在磁场中所受机械力的情况建 立了安培定律
1、直流电机的产生与形成
• 1821年9月法拉第发现通电的导线能绕永久磁铁旋 转以及磁体绕载流导体的运动，第一次实现了电磁 运动向机械运动的转换，从而建立了电动机的实验 室模型，被认为是世界上第一台电机。
亨利的振荡电动机照片
原理图
第一台能产生连续运动的旋转电动机
• 1832年，斯特金发明了换向器，据此对亨利的振荡 电动机进行了改进，并制作了世界上第一台能产生 连续运动的旋转电动机。后来他还制作了一个并励 直流电动机。
雅可比的电动机
• 1834年，德国的雅可比 • 在两个U型电磁铁中间，装一六臂轮，每臂带两根
• 控制电机主要用于信号的变换和传递，在自动控制 系统中作为多种控制元件来使用，主要用在国防工 业，新型的数控制机床、计算机外围设备、机器人 和音象设备等都需要大量的控制电机。
小结
• 电能生产——由同步发电机生产； • 高压输电——由升压变压器将发电机发出的电压
升高到输电电压再输送； • 降压用电——由降压变压器将输来的高压电降为
• 美国的特斯拉在爱迪生公司的时候就决心开发交流 电机，但爱迪生坚持只搞直流方式，因此他就把两 相交流发电机和电动机的专利权卖给了西屋公司。
电机迅速发展
• 1891年，奥斯卡·冯·米勒在法兰克福世界电气博 览会上宣布：他与多里沃合作架设的从劳芬到法兰 克福的三相交流输电电路，可把劳芬的一架 300×735.5W 55V三相交流发电机的电流经三相变 压器提高到了万伏，输运175千米，顺利通电，从 此三相交流电机很快代替了工业上的直流电机，因 为三相制的优点十分明显：材料可靠，结构简单， 性能好，效率高，用铜省，在电力驱动方面又有重 大效益。各种各样的电机迅速发展起来。
• 1831年夏，亨利对法拉第的电动机模型进行了改进
• 该装置的运动部件是在垂直方向上运动的电磁铁， 当它们端部的导线与两个电池交替连接时，电磁铁 的极性自动改变，电磁铁与永磁体相互吸引或排斥， 使电磁铁以每分钟75个周期的速度上下运动。
• 亨利的电动机的重要意义在于这是第一次展示了由 磁极排斥和吸引产生的连续运动，是电磁铁在电动 机中的真正应用。
盘子内注入水银，盘子中央 固定一个永磁体，盘子上方 悬挂一根导线，导线的一端 可在水银中移动，另一端跟 电池的一端连接在一起，电 池的另一端跟盘子连在一起， 构称导电回路，载流导线在 磁场中受力运动。
第一台真正意义上的电机
• 1831年，法拉第利用电磁感应发明了世界上第一台 真正意义上的电机──法拉第圆盘发电机。