电机学PPT课件绪论

发电厂电力网电力用户图1-1 电力系统组成框图电机：电机：实现电能的生产、变换、传输、分配、使用和控制实现电能的生产、变换、传输、分配、使用和控制 的电磁机械装置的电磁机械装置主要工作原理主要工作原理基于电磁感应定律、电磁力定律。基于电磁感应定律、电磁力定律。构造的一般原则构造的一般原则应用有效的导磁和导电材料，应用有效的导磁和导电材料，构成能互相发生电磁感应的磁路和电路，构成能互相发生电磁感应的磁路和电路，产生电磁功率和电磁转矩，实现能量转换。产生电磁功率和电磁转矩，实现能量转换。按功能分：按功能分：用作控制系统的元件控制电机相位电流改变电压变压器由电能转变为机械能电动机由机械能转变为电能发电机、执行元件、检测元件执行元件、检测元件可逆：是电机的可逆：是电机的两种运行方式两种运行方式 按运动方式分按运动方式分：静止电机：变压器、互感器。静止电机：变压器、互感器。旋转电机旋转电机直线电机直线电机按电源分按电源分：直流电机直流电机,DC motor交流电机交流电机,AC motor 电子整流电机，电子整流电机，EC motor。1.电能的生产、传输和分配电能的生产、传输和分配拖动生产机械如金属切削、矿山机械、交通运输机拖动生产机械如金属切削、矿山机械、交通运输机械、起重机械、化工机械、农用机械、电动工具、械、起重机械、化工机械、农用机械、电动工具、家用电器等家用电器等3.控制系统和智能化装置的重要元件控制系统和智能化装置的重要元件三相干式变压器接触式调压器l定位：定位：十分重要的专业基础课十分重要的专业基础课 目标目标：（1）分析电机运行的）分析电机运行的基本原理基本原理 （2）分析直流电机、交流电机、变压器和分析直流电机、交流电机、变压器和 一些控制电机的一些控制电机的运行性能运行性能四大机种四大机种：直流电机、变压器、异步电机、同步电机直流电机、变压器、异步电机、同步电机电学、磁学和动力学原理的综合运用电学、磁学和动力学原理的综合运用l材料的特性材料的特性l磁路定律磁路定律l电磁关系电磁关系l电、磁和力的关系电、磁和力的关系l力学定律力学定律l能量转换和守恒定律能量转换和守恒定律l直流和交流电路直流和交流电路 分析方法分析方法l机械功率、转矩、转速机械功率、转矩、转速l 电磁功率、电磁转矩、转速电磁功率、电磁转矩、转速 l磁场磁场 磁路磁路 电路电路 方程式方程式 等值电路图等值电路图 相量图相量图考核方法考核方法l期末一页开卷期末一页开卷 70%l 实验实验 20%l平时作业平时作业 10%公式 代入数据 结果 单位 )(EIRU正方向正方向：有一定规则的参考方向：有一定规则的参考方向规规则则电源电流：从电压高端流出负载电流：从电压高端流入直流电势（电动势）：电位从低到高端为正方向电压：电位从高到低端为正方向EIRUUUER电路 磁路电动势 E V 磁动势 F 安 A电压降 U V 磁压降 安（A）电场强度 磁场强度 H A/m电 流 I A 磁 通 韦伯电流密度 磁通密度磁通密度 B 特斯拉T（韦伯/m2）高斯GS（韦伯/cm2）电 阻 R 磁 阻 Rm 1/H iiiiiRmlHFnnnniRuElH SBHB0mRSllSlHF00 SlRm0)/(10470mH空气或非铁磁材料(铜、铝等）中B与H成线性关系，成正比与线性B，INIF),(:线性部分铁磁材料，B与H成非线性关系磁化曲线 HB1T1.56T1.7T)(HfB HBFE)(0几千倍FE饱和0F,NI,I全电流定律：lIdlHFiNlHniii1L3L4L5L2L1IN所产生所产生磁通的正方向磁通的正方向与与绕组电流（激磁电流，绕组电流（激磁电流，励磁电流）成右手螺励磁电流）成右手螺旋关系旋关系铁芯气隙(1)已知，要求出N或激磁电流IH,B)(67.11030005.04TSB11lH)(216032.06750mlH)/(6750mAH )(2160 AINlHF就越大所需的激磁电流磁路越饱和越小铁芯截面积一定时和匝数所需磁通量I，BS，N,.112例0-1查曲线。，。，2)(.2曲线和度下降空气的磁压降使磁路饱若激磁电流不变所需的激磁电流就越大空气的磁压降很大不变若要求磁通长越大气隙(1)已知，要求出N或激磁电流I)(67.11030005.041TSB)(216032.0675011mlH)/(67501mAH)(67.11TBSB)/(132894310467.170mABH )(5.664105.013289433AHINHlHF5.28245.664216011H,B12若例0-1增加0.5mm的气隙查曲线)(9.151805.2824ANFI)/(710400mHrrFE米，亨空气导磁率铁磁材料相对导磁率铁磁材料导磁率 00/SHBSSBHHRmFEmSlHBSlSBlHlHR/11111111H,B12）N定义(）LiilSNlNiSNHSNBSNNFEFEFE不带气隙()(2。L，C。L。，N，L最小电感当为空心电感时为常数线性时还与铁芯的饱和度有关的平方成正比与匝数为电感,10470H,B 12磁链线圈所有导体所匝链的总磁通量和）lSNSlSNRRNiiNiNLrrrmm带气隙(/102010201 饱和度增加气隙增加磁阻增加增加电感减小减小相同磁通时的激磁电流增加增加匝数增加不变减小增加LiN()已知已知NI，要求出，要求出H,B,m 迭代法：假定假定，按（按（1）求出）求出NI，与实际与实际NI比较，若差别较大，比较，若差别较大，则重新假定则重新假定，直至直至N I与与NI基本一致，基本一致，则则=（1）静止导线在交变磁场中感应电势（变压器）。）静止导线在交变磁场中感应电势（变压器）。感应电势的正方向感应电势的正方向与该交变磁场磁力线的正方向与该交变磁场磁力线的正方向成右螺旋关系成右螺旋关系(磁通磁通正方向大拇指，正方向大拇指，感应电势感应电势e正方向为其它手指方向正方向为其它手指方向)dtdNdtdeLiN线圈所匝链的磁链，线圈所匝链的磁链，IU.EdtdiLirudtdLidtdiLirdtdLiirdtdNirdtdireiru磁路线性时)(所以：所以：感应电势的正方向与感应电势的正方向与电流的的正方向一致电流的的正方向一致 均与磁通均与磁通正方向成右螺旋关系正方向成右螺旋关系交流系统的正方向与电压方程式交流系统的正方向与电压方程式 0ire：u电源部分)()(111dtdireiruir：uLL负载部分电源电流：从电压高端流出负载电流：从电压高端流入电势：电位从低到高端为正方向，与两端的电压方向相反电压：电位从高到低端为正方向磁通：与电流成右手螺旋关系感应电势：与磁通成右手螺旋关系，所以与电流的正方向一致但必须记住有“-”号dtde右手定则：右手定则：导体在磁场中运动产生电势导体在磁场中运动产生电势.eBv（2）运动导线与磁力线发生相对切割运动时，导线中感应电势）运动导线与磁力线发生相对切割运动时，导线中感应电势（发电机）（发电机）BlVe Bfi左手定则：左手定则：载流导体在磁场中受到的载流导体在磁场中受到的电磁力。电磁力。（3）电磁力定律）电磁力定律通电导体在磁场中产生电通电导体在磁场中产生电磁力（电动机原理，电磁能向机械能转换）磁力（电动机原理，电磁能向机械能转换）BLIF l直线运动和旋转运动的动力学定律)(2mNDaFrFT力和力矩的关系：（电磁转矩转矩）旋转运动：dt 2dJTTTZTz 制动转矩 负载转矩602)/(min)/(nsradrn：角速度转速单位电磁线(漆包线)铜芯,铝芯漆膜0.01-0.03mm厚一.磁滞回线、磁化曲线 HB 上升曲线和下降曲线不重合剩磁Br、矫顽力Hc二.磁性材料的种类按剩磁磁的大小硬磁材料（永磁材料）用于恒定磁场，稀土钴、铁氧铁、钕铁硼等。软磁材料用于交变磁场，电工钢板（硅钢片）、软磁铁氧体等。三.铁耗1.磁滞损耗 磁场交变一个周期所产生的损耗，与磁滞回线的面积成正比。最大磁密越小、损耗越小。nmhhfvBCp hC磁滞损耗系数，其值取决于铁磁材料的性质；剩磁Br越小、hC越小。2.涡流损耗 铁磁材料在交变磁场中感应出涡流所产生的损耗。li 222meeBVfCp越小（相对于）eC涡流损耗系数，其值取决于铁磁材料的电阻率；软磁铁氧体eC很小，常用作高频变压器、脉冲变压器的铁芯，可不计涡流损耗。i越小，所以常用硅钢片制成薄片mmmm35.0,5.03.铁耗 磁滞损耗与涡流损耗之和 ehFeppp 对于一般的电工钢片，当TB8.1max 231mFEFEGBfCPCFE铁损耗系数。G铁芯重量。l电机与拖动基础l电机学l电机学习题集