电机学教材
电机学 教材

电机学教材
电机学是一门电气工程专业基础课程,主要分为电机控制和电机本体,电机控制主要是各种控制方法的研究及控制仿真,电机本体就是研究内部机械结构及其参数。
- 《电机学》:这是一本专门针对电力类各专业的大学生和学者们的书籍,运用通俗易懂的文字给读者介绍了变压器、异步电机、同步电机和直流机等电机学的基础知识,适合电机初学者入门学习。
- 《电机学》:普通高等教育“十一五”国家级规划教材。
全书分为七篇,共三十一章,主要内容包括直流电机的概述、电枢绕组、运行原理、运行特性,起动、调速和制动,及换向;变压器的概述、运行原理、特性,三相变压器和特殊变压器;交流绕组的构成、感应电动势和磁动势;感应电机的概述、运行原理、特性,起动、调速和制动,及特种感应电机;同步电机的概述、运行原理、特性、并联运行、同步电动机和同步补偿机;电机的共同问题:不对称运行和机电能量转换原理;电机动态分析的特点和同步电机、感应电机、变压器、直流电机的动态分析。
附录列举了有关电磁场、电路和磁路、铁磁材料等基础知识。
电机学培训教材

4.线圈砸数:N=500 5.给定磁通:
9.9 10-4Wb
计算数据: 1.励磁磁动势F 2.励磁电流I
磁路基本定律及计算方法
将磁路分为铁心段和气隙段
l 0.3m, A 9 104 m2
0.5l10.-43mm, A 9 104 m2
B /A 1.1T
定律内容:沿任何闭合磁路的总磁动势恒等于各段磁路磁位降的代数和。
H dl N1i1 F1 H1l1 H3l3
H1
B1
/
1
1
1 A1
H3
B3
/ 3
3
3 A3
F1
1l1
1 A1
3l3
3 A3
1Rm1
3Rm3
Rm1
l1
1 A1
Rm3
l3
3 A3
F1 F2 N1i1 N2i2 H1l1 H2l2 1Rm1 2Rm2
12
铁磁材料的特性
4.交流铁心损耗
pFe
p1
/
50
f 50
Bm2
公式中各量纲见P20
磁路基本定律及计算方法
欧姆定律
Ni F
磁
l /(A) Rm mF
路
基
基尔霍夫第一定律
本
0
定
律 基尔霍夫第二定律
F Ni Hl Rm
磁路的欧姆定律
H dl Hl Ni
H B/ B/ A
计算出磁动势F’
| F F ' |
Y
'
重新假定φ’ N
磁路基本定律及计算方法
2.并联磁路计算
将磁路分段,保证每段磁路的均匀性 计算每段磁路的截面积和等效长度
电机学教材

第六章同步电机 (272)6.1 概述 (272)6.1.1 同步电机的结构型式 (272)6.1.2 同步电机的励磁方式 (278)6.1.3 同步电机的冷却方式 (278)6.1.4 同步电机的额定值 (278)6.2 同步电机的运行原理 (279)6.2.1 同步发电机的空载运行 (279)6.2.2 同步电机的电枢反应 (282)6.2.3 隐极同步发电机的负载运行 (286)6.2.4 凸极同步发电机的负载运行 (291)6.3 同步发电机的运行特性 (295)6.3.1 同步发电机的运行特性 (296)6.3.2 特性曲线在参数计算中的应用 (299)6.3.3 同步发电机稳态参数的测定 (306)6.4 同步发电机的并联运行 (307)6.4.1 投入并联的条件和方法 (308)6.4.2 功率和转矩平衡方程 (311)6.4.3 功角特性 (312)6.4.4 有功功率调节与静态稳定 (314)6.4.5 无功功率调节和V形曲线 (318)6.5 同步电动机和调相机 (319)6.5.1 基本电磁关系 (319)6.5.2 无功功率调节 (322)6.5.3 起动与调速 (323)6.5.4 调相机 (326)6.6 同步发电机的不对称运行 (327)6.6.1 相序阻抗和等效电路 (327)6.6.2 不对称稳态短路 (330)6.6.3 负序和零序参数测定 (334)6.6.4 不对称运行的影响 (336)6.7 同步电机的突然短路 (337)6.7.1 超导回路磁链守恒原理 (337)6.7.2 三相突然短路过程中的基本电磁关系 (338)6.7.3 同步电机的瞬态参数 (343)6.7.4 突然短路电流及其衰减时间常数 (347)6.7.5 突然短路对电机的影响 (351)6.8 特殊用途的同步电机 (352)6.8.1 磁阻同步电动机 (352)6.8.2 磁滞同步电动机 (354)6.8.3 反应式步进电动机 (356)习题 (358)电机学第六章同步电机272第六章同步电机同步电机是交流电机的一种。
《电机学完整》课件

直流电机控制精度高,响应速度快,因此适用于需要精确控制速度的场合,如数控机床、机器人等。同时,直流电机也具有较好的过载能力和启动性能。
总结词
通过改变交流电机的输入电源频率、电压或相位,实现对交流电机启动、制动、调速的目的。
总结词
交流电机结构简单、价格便宜、维护方便,适用于大规模生产和应用。
交流电机是指输入交流电能,输出机械能的电机。
根据工作原理的不同,交流电机可以分为异步电机和同步电机两大类。
交流电机具有结构简单、维护方便、可靠性高等优点,因此在电力、冶金、化工等领域得到广泛应用。
电机的运行原理
直流电机的基本结构
01
直流电机由定子和转子组成,定子包括主磁极和励磁绕组,转子包括电枢绕组和换向器。
专业保养
可能是电源问题、电机内部故障或负载过大。需要检查电源、电机和负载情况,找出具体原因并解决。
启动困难
可能是电机过载、通风不良或润滑不足。需要检查电机的运行状态、通风情况以及润滑情况,找出具体原因并解决。
过热
可能是电机内部有故障、轴承损坏或机械不平衡作原理
02
当直流电流通过励磁绕组时,主磁极产生磁场;当电枢绕组中有电流通过时,受到磁场的作用而产生电磁转矩,从而使转子转动。
直流电机的调速与控制
03
通过改变输入到电枢绕组的电流大小或方向,可以调节直流电机的转速或转向。
交流电机分为异步电机和同步电机,异步电机主要由定子和转子组成,同步电机还包括励磁绕组和集电环。
详细描述
交流电机结构简单、价格便宜、维护方便,因此在大规模生产和应用中得到广泛应用。同时,交流电机也具有较高的效率和可靠性。
电机学学习课件教学课件PPT直流电动机

一、基本方程式
(1)电流方程 (2)电势平衡式
I I f Ia
U
I
Te,n
If Ia
Ea Ra
Rf
电枢回路: U Ea Ia (Ra R )
励磁回路:
U I f Rf
U > Ea
重要的转速公式
n U Ia (Ra R ) Ce
School of Electrical and Engineering , Jiangsu University
Electrical Machinery
人为特性的几点补充
(1)考虑电枢反应时,会使机械特性上翘。影响稳定 性。通过补偿绕组改善。
(2)机械特性的确定。特殊点(n0,0),(nN,TN)
(3)通过电机的数据铭牌估算机械特性
n0
UN Ce N
,
Ce N
EaN nN
UN
I N Ra nN
School of Electrical and Engineering , Jiangsu University
Te CT
Ra
n
U Ce
Ra CeCT 2
Te
n
可得
Ra CeCT 2
机械特性是稍下降的直线, 计及饱和, 成为水平或上翘。
Te
School of Electrical and Engineering , Jiangsu University
Electrical Machinery
硬特性:从并励电动机转速随所需电磁转矩的增加而 稍有变化。
Electrical Machinery
电枢回路串电阻的人为机械特性
电枢串电阻人为特性的特点: (1)理想空载转速n0与固有机械特性的n0相同;
第一章 电机学

Φ Φm sin t
根据电磁感应定律:
dΦ e N NΦm cos t Em sin( t 90 0 ) dt
dΦ e N NΦm cos t Em sin( t 90 0 ) dt
感应电动势的有效值:
Em NΦm E 2 2 2fNΦm 4.44 fNΦm
式中: K h ---- 不同材料的计算系数
f ---- 电流频率 Bm ---- 磁感应强度(磁密)的最大值
V ---- 铁芯体积
---- 由试验确定的指数,对于常用的
硅钢片( Bm 1.2 ~ 1.6T ),
2
(2) 、涡流损耗
K f B dV pw 12
式中: K ---- 电动势比例常数
三、磁滞性
将一块尚未磁化的铁磁
材料放在磁场中进行磁化,
反复磁化一个循环,形成一
磁滞回线:“a-b-c-d-e-f-a”
当H=0时,B=Br Br 称为剩余磁感应强度; 当B=0时,H=Hc, Hc 称为矫顽力。
1、铁磁材料产生磁滞的原因 在外磁场作用下,磁畴翻转,产生摩擦,由于 这种摩擦的存在,外磁场停止作用时,磁畴不能够 恢复到原来的状态,保留一定的剩磁,因此形成磁 滞和剩磁。
为过原点直线
2、在铁磁材料中:
B H
不为常数
磁化曲线:
B f (H )
如右图所示为一曲线
2、在铁磁材料中:
图中,C 点称为拐 点,拐点前为非饱和区 (线性区);拐点后称 为饱和区。
问题:为什么铁磁材料的磁化曲线会存在拐点?
2、在铁磁材料中: 设计电机时,使其 工作在C点附近,若 工作在线性区说明铁 磁材料没有得到充分 利用,电机体积大, 浪费铁磁材料;若工 作在饱和区,虽然工 作电流增加很大,但 磁感应强度几乎不变,浪费电能,也浪费铜线。
《电机学》课件 第一章

2. 本课程与电力行业的紧密联系
a 对于电力系统自动化专业的技术人员,必然要从事电力系统 稳定性的研究,则首先要了解各电气设备的特性; b 对于从事电气工程自动化专业的技术人员,要搞清楚所控 制的对象及其各类电动机的特性,才能搞好自动控制
1-1 概述
三、学习《电机学》的什么内容
• •
电机的原理、结构、特性和应用 直流电机、变压器、异步电机、 同步电机
3、电磁力定律
载流导体在磁场中要受到力的作用—电磁力
F Bli
左手定则
1-3 基本电磁定律
电机可逆性原理
如在电机轴上外施机械功率,通过电机导体在磁场中 作用产生感应电势可输出电功率;如在电机电路中从电 源输入电功率,则载流导体在磁场作用下可使电机旋转 而输出机械功率。
任何电机既可以作为发电机运行,又可以作 为电动机运行。 不论用作发电机或电动机,感应电势和电磁 力都同时作用于导体。
1-2 磁路及磁路定律
•
2、磁路的欧姆定律
H dl Hl Ni
B /A Ni F m F L /( A ) R m
H B/
1-2 磁路及磁路定律
3、磁路的基尔霍夫第一定律 定律内容: 穿出(或进入)任一闭和面的总磁通量恒 等于零(或者说,进入任一闭合面的磁通量恒等 于穿出该闭合面的磁通量),这就是磁通连续性 定律。
1-4 铁磁材料及特性
2、铁磁材料
•
软磁材料--磁滞回线窄,HC及Br小
•
•
硬磁材料--磁滞回线宽,HC及Br大
HC及Br大,难退磁---永磁材料
1-4 铁磁材料及特性
1-4 铁磁材料及特性
1-4 铁磁材料及特性
电机学教程.ppt

* 变压器 n=0 * 同步电机 n=同步速度n0 * 异步电机 n≠n0 , 但接近同步速n0 * 直流电机 n不定
3.按电流性质
• 直流电机
* 直流发电机 * 直流电动机
• 交流电机
* 交流电动机 * 交流发电机 * 变压器
第二节 电机的电磁基本理论
电机中的三大物理量: 电、磁、机械 (机电能量转换)
– e = BLv
– 方向: 参考右手定则
十一、电磁力、电磁转矩
• (1)电磁力
•
通电导体在B中受的力 F=BIL
• (2)电磁转矩
T F r BLir
十二、电机的可逆性
• 同一电机既可做发电机又可做电动机。 • 发电机与电动机即有感应电势又有电磁
力,只是形式不同,今后课程中注意体 会。
– 软磁材料:Hc小,易被磁化,也易消失――电机中 多用之
– 硬磁材料:Hc大,与上相反,做永磁材料,如永久 磁铁
• 3 基本磁化曲线
• 通不同电流形成不同的B-H曲线的各顶点的连线
例:
• 图(a)为硅钢片叠成的磁路(尺寸的单位:mm),图(b) 所示为硅钢片的磁化曲线,励磁线圈有1000匝。求当 铁芯中磁通为1×10-3Wb时,励磁线圈中的电流为多 少?
•
M 21
同理,
21
I1
N221 N2 F1 / Rm
I1
I1
M12
N1 N 2 Rm
N1 N 2
N2 I1
N1I1 Rm
N1 N 2 Rm
N1N2
• 其中:Rm称两线圈间的磁阻,Λ 为磁导。
• (三)漏磁通、漏磁链、漏电感
电机学习菜鸟到大神推荐书目

对于电机学习从菜鸟到大神的过程必须要给大家推荐几本书,按简易顺序认真看一定可以大受裨益1·《电机学》汤蕴璆、《电机学》华中科技大学出版社这两本都是入门级别的教材,在网上都可以买到,都是基础和认知知识大家可以选一本或者两本都可以看看,主要就是面对没有基础的朋友。
2 ·《电机设计》陈世坤、《现代电机设计》有知识打低的同学就选这两本吧,都是电机设计方面的经典之作。
大家可以详细学习,学会里面的十之八九就可以从事这方面的工作了,所以有这方面想法的一定要用心去读,陈世坤这一本在网上能买到,后一本只能下载了,在E科论坛的FTP上好像有。
3 ·《交流电机的动态分析》汤蕴璆这本是关于电机控制的,如果从事这方面工作的这本书就一定要读,但是这本书偏难,可以慢慢学习,带在身边当工具书都行,学会了就用MATLAB编写相应的程序,看看和书里的一不一样。
4·这时你要接触几个电机设计常用的软件了,第一个是有限元ANSYS 、 ansoft (maxwell2d/2D)这两软件都是用来算电磁场来整电磁设计的,因为你做论文往往做的是特种电机,没有什么经验公式,这两个软件是必须的。
第二个ansoft、RMXxprt这个是用磁路法来设计电机的,可以和ansoft (maxwell2d/2D)结合着来用,但个人是使用经历是误差不小起码在5% 甚至更大,所以这个软件主要是用来做(maxwell2d/2D)的前处理的。
第三个matlab要是你主要做电控的话,这个软件必须学好,要是你主要搞电机控制算法,就得搞好其中的S函数的编写,很难啊,,。
但它确实强大里面的电气工具箱非常好用,做论文必不可少的工具5·看一本专著,要是你搞的电机,有幸有一本权威的专著在市面上,你就偷着乐吧,买来好好看,能出专著的人,一般都是这个方面的权威,很有看头,当然也非常难。
搞永磁的唐任远老师的《现代永磁电机理论与设计》还是很好的,这个市面上也有的买的,很经典!你要是搞电机电磁场的汤蕴璆《电机内的电磁场》也很有看头,还是老话,很难啊。
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但它确实强大里面的电气工具箱非常好用,做论文必不可少的工具5 看一本专著,要是你搞的电机,有幸有一本权威的专著在市面上,你就偷着乐吧,买来好好看,能出专著的人,一般都是这个方面的权威,很有看头,当然也非常难!本人是搞永磁的唐任远老师的《现代永磁电机理论与设计》还是很好的,这个市面上也有的买的,很经典!你要是搞电机电磁场的汤蕴璆《电机内的电磁场》也很有看头,还是老话,很难啊。
6 有机会自己上电机厂看看,不用多,两天,电机工艺的感性认识就有了,以后工作再学就说这些了,其实还有很多话要说,有空在说吧!。
10本电机设计入门推荐书籍,全部学完就是高级工程师!

10本电机设计入门推荐书籍,全部学完就是高级工程师!大家好!今天你们的电机设计学习得怎么样啦?都说电机入门比较难,主要涉及的物理概念多,公式多,而且基础理论尤其多。
如何快速入门电机学习,是个值得好好思考的问题。
更新一些个人看过的电机书籍,觉得看书是个不错的选择。
可能是个人习惯,感觉书上写的东西比较细致,前后连贯性也比较好,无论是学习也好,做科研也罢,看书入门感觉还是快很多的。
就结合自己的学习经历,推荐大家一些入门的经典书,也是自己会经常看的,知识讲解也比较全面细致,希望大家能够仔细研读。
以下,就是我推荐的一些电机入门书籍。
1.电机学Soul:打造志同道合的交友圈广告提供电机学书籍+配套资料+习题参考答案+电子课件等内容。
这本书算是电机入门经典之作了。
内容浅显易懂,电机的一些基本原理都介绍得当、清晰明了。
重点推荐第七章,机电能量转换原理。
本书共有10个章节。
前8章阐述磁路、变压器、直流电机、交流电机理论的共同问题、感应电机、同步电机、机电能量转换原理,以及单相串激电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机;后两章阐述控制电机和电机的发热与冷却。
除第8、9、10三章以外,每章后面附有习题和部分答案。
为引导学生用计算机来求解电机问题,针对感应电机的稳态运行计算,编入相应的计算机源程序。
书末编有9个附录,对于希望深入理解电机理论及其工程应用的学生和青年教师,会有帮助。
全书的编写方针为“削枝强干,推陈出新”。
展开剩余84%本书可作为高等学校电气工程与自动化专业和其他强、弱电结合专业的教材,也可供有关科技人员作为参考用书。
2.电机设计据说这本书称为国内电机设计方向的圣经,人手一本也不为过。
优点自不必多说,一般的高校电机设计都有。
本书共分为十四章。
前九章主要阐述旋转电机设计的基本理论和计算方法,包括电磁计算、通风发热计算、机械计算以及噪声和振动计算等。
第十、十一章分别介绍了感应电机的电磁设计和计算机在电机设计计算中的应用。
电机学教材

第一章导论 (1)1.1 概述 (1)1.1.1 电机的定义 (1)1.1.2 电机的主要类型 (1)1.1.3 电机中使用的材料 (2)1.1.4 电机的作用和地位 (2)1.2 电机发展简史 (3)1.2.1 直流电机的产生和形成 (3)1.2.2 交流电机的形成和发展 (4)1.2.3 电机理论和设计、制造技术的逐步完善 (5)1.2.4 电机的发展趋势 (7)1.3 电机中的基本电磁定律 (8)1.3.1 全电流定律 (8)1.3.2 电磁感应定律 (9)1.3.3 电磁力定律 (11)1.4 铁磁材料特性 (12)1.4.1 铁磁材料的磁导率 (12)1.4.2 磁滞与磁滞损耗 (13)1.4.3 涡流与涡流损耗 (15)1.4.4 交流铁心损耗 (16)1.5 磁路基本定律及计算方法 (17)1.5.1 磁路基本定律 (18)1.5.2 铁心磁路计算 (21)1.5.3 永磁体磁路计算 (24)1.5.4 交流磁路特点 (27)1.6 电机中的机电能量转换过程 (28)1.7 电机的分析研究方法 (30)1.7.1 分析步骤 (30)1.7.2 研究方法 (31)习题 (32)电机学 第一章 导 论 1第一章 导 论1.1 概 述1.1.1 电机的定义广义言之,电机可泛指所有实施电能生产、传输、使用和电能特性变换的机械或装置。
然而,由于生产、传输、使用电能和实施电能特性变换的方式很多,原理各异,如机械摩擦、电磁感应、光电效应、磁光效应、热电效应、压电效应、记忆效应、化学效应、电磁波等等,内容广泛,不可能由一门课程包括,因此,作为电类相关学科,特别是电气工程学科的主要技术基础课,电机学的主要研究范畴仅限于那些依据电磁感应定律和电磁力定律实现机电能量转换和信号传递与转换的装置。
依此定义,严格地说,这类装置的全称应该是电磁式电机,但习惯上已将之简称为电机。
虽然涵义上是狭义的,但就目前来说,能够大量生产电能、实施机电能量转换的机械主要还是电磁式电机,因此,在理解上不会有歧义。
《电机学完整》课件

02
电机类型与工作原理
Chapter
直流电机
直流电机是指依据电磁感应定律实现 电能转换或传递的一种电磁装置。
直流电机有定子和转子两大部分组成 ,定子上有励磁绕组,转子上有励磁 极,励磁极上有铁心。
未来电机技术的前景展望
新型电机材料
随着新材料技术的发展,新型电机材料如碳纤维、纳米材料等将为 电机的发展带来新的机遇和挑战。
数字化电机
数字化电机的应用将进一步提高电机的性能和可靠性,实现更加智 能化的控制和管理。
新能源电机
随着新能源技术的不断发展,新能源电机如太阳能电机、风力电机等 将得到广泛应用,为可再生能源的开发利用提供有力支持。
集成化
集成化电机能够减小体积、降低 成本,提高电机的可靠性和稳定 性,满足各种小型化设备的需求 。
01 02 03 04
智能化
随着人工智能和物联网技术的发 展,电机的智能化成为新的发展 方向,能够实现远程监控、故障 诊断等功能。
可持续性
随着环保意识的提高,电机的可 持续性发展成为重要挑战,需要 研发更加环保、节能的电机技术 。
步进电机有多种类型,如永磁式、反应式和混合式等, 每种类型都有其特点和适用范围。
步进电机的工作原理基于磁阻效应,即当磁场改变方向 时,铁心会因为磁阻的变化而产生旋转力矩。
步进电机的转速与输入脉冲频率和电机极数有关,可以 通过调节输入脉冲频率来控制电机的旋转速度。
03
电机设计与制造
Chapter
电机设计基础
01
03
交流电机的转速与电源频率、磁极对数和电机极数有 关,其计算公式为:n=60f/p,其中f为电源频率,p
电机类书籍

电机类书籍电机是现代工业中最常用的电动机械设备之一,广泛应用于各个领域。
为了更好地了解电机的原理、结构和应用,我们可以通过查阅电机类书籍来深入学习相关知识。
本文将就电机类书籍进行介绍,帮助读者选择适合自己的书籍。
一、《电机原理与应用》这本书是电机领域的经典教材,由多位专家撰写,内容详尽全面。
书中首先介绍了电机的基本原理,包括电磁感应、电动力学等内容,帮助读者建立起对电机工作原理的理解。
接着,书中详细介绍了各种类型的电机,如直流电机、交流电机、步进电机等,以及它们的结构、特点和应用。
此外,书中还包含了电机控制、电机保护和电机故障诊断等方面的内容,使读者能够全面掌握电机的应用技术。
二、《电机设计与制造》这本书主要介绍了电机的设计与制造技术,在电机制造领域有较高的研究价值。
书中详细介绍了电机的设计过程,包括定子设计、转子设计、磁路设计等方面的内容。
同时,书中还介绍了电机的制造工艺和装配技术,以及电机的测试和调试方法。
通过学习这本书,读者能够了解电机的设计与制造流程,提高电机的性能和可靠性。
三、《电机控制技术》这本书主要介绍了电机控制的基本原理和技术,适合对电机控制感兴趣的读者。
书中首先介绍了电机控制的基本概念和分类,包括开环控制和闭环控制等。
接着,书中详细介绍了电机控制的方法和技术,包括PID控制、矢量控制、空间矢量调制等。
此外,书中还介绍了电机控制系统的建模和仿真方法,以及电机控制器的选型和调试技巧。
通过学习这本书,读者能够掌握电机控制的基本理论和技术,应用于实际工程中。
四、《电机故障诊断与维修》这本书主要介绍了电机故障的诊断和维修方法,对于电机维修人员和工程师有很大的帮助。
书中首先介绍了电机故障的常见原因和分类,包括绝缘老化、轴承损坏、定子短路等。
接着,书中详细介绍了电机故障的诊断方法,包括电气测量、震动分析、红外检测等。
同时,书中还介绍了电机维修的常用工具和技术,以及安全操作和维修注意事项。
通过学习这本书,读者能够快速准确地诊断电机故障,并采取合适的维修措施,提高电机的可靠性和使用寿命。
电机学电子教材

第四节交流磁路中的激磁电流和磁通、电磁感应定律?i的波形会产在交流铁心磁路中,由于铁心磁化曲线的非线性,激磁电流和主磁通m生畸变。
下面以图1-4-1所示单一铁心材料的交流铁心磁路为例,分析激磁电流和磁通的性??f(i)的形式。
质与波形。
为分析方便,铁心材料的磁化特性使用图1-4-1 交流铁心磁路一、铁磁材料的磁化特性为基本磁化曲线当磁路内的磁通较小时,磁路不饱和,磁通与激磁电流之间的关系基本上是线性关系。
在这种情况下,如果磁通随时间按正弦规律变化,则激磁电流随时间也按正弦规律变化。
磁通到达最大值时,激磁电流也到达最大值,因此,激磁电流与磁通在时间上同相位,随时间变化的波形也相同。
当磁通较大时,磁路出现饱和,磁通与激磁电流之间呈非线性关系。
这时激磁电流和磁通的特性与波形可以用图解法进行分析,下面分两种情况讨论。
1.磁通为正弦波时激磁电流的波形??t?f(i)曲线,此时由当磁通随时间作正弦变化时,设时间为时的磁通瞬时值为11i,由此可以得到激磁电流曲线上的一点,可以查出产生该磁通所需的激磁电流如图1-4-21m i随时间变化所示。
同理,可以求出其他瞬间的激磁电流值,并进而可画出整条激磁电流m i?f(t)。
的曲线m 11-4-2 磁通为正弦波时磁路饱和对电流波形的影响图)电流波形分解)电流波形;(b(a可以看出,当磁通随时间正弦变化且磁路饱和时,由于磁路的非线性,激1-4-2 分析图磁电流波形发生畸变,成为尖顶波。
如果将激磁电流波形进行分解,除了基波外,还包含有i的波形尖顶越严重,谐其他奇次谐波,其中以三次谐波为最大。
磁路越饱和,激磁电流m?i的相位相波也越显著。
但无论激磁电流波形尖顶有多严重,它的基波相位始终与磁通m同。
.激磁电流为正弦波时磁通的波形2?i随时间随时间作正弦变化时,利用上述的作图法,同样可以求出磁通当激磁电流m?)t?f(所示。
,如图变化的曲线1-4-3 2激磁电流为正弦波时磁路饱和对磁通波形的影响图1-4-3)磁通波形分解(b(a)磁通波形;i随时间正弦变化且磁路饱和时,磁通的波形也1-4-3可以看出,当激磁电流分析图m发生畸变,成为平顶波。
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电机学第五版

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电 机 专 业 教 材目 录第一章 电机基础知识1.概述1.1电机的定义 (4)1.2电机的用途 (4)1.3电机的分类及派生 (4)2.(三相异步)Y电机的结构及工作原理。
2.1解剖图 (5)2.2爆炸图 (5)2.3工作原理 (6)3.Y电机的主要构件及用材说明3.1电机主要构件及功能 (7)3.2电机主要构件用材及对电机性能影响 (7)4.Y电机的型号表示和相关参数说明4.1型号表示方法 (8)4.2电机铭牌内容及说明 (9)4.3参数说明4.3.1功率 (9)4.3.2转速 (9)4.3.3机座中心高 (10)4.3.4额定电压 (10)4.3.5额定频率 (11)4.3.6防护等级 (11)4.3.7绝缘等级 (11)4.3.8工作制式 (12)4.3.9安装形式 (12)5.电机选型应注意的要素 (13)6.电机的接线方式及效果6.1 △型接法,附接线柱图 (15)6.2 Y型接法, 附接线柱图 (15)6.3 多速电机接法,附接线柱图 (15)6.4 电机正反转处理 (16)7.电机的常见故障、原因及处理方法7.1机械故障、原因及处理 (16)7.2电气故障、原因及处理 (17)7.3其他故障、原因及处理 (19)7.4电机外壳表面温度与手感的关系 (21)第二章 公司主导电机品牌及市场分析1.电机生产商及品牌1.1公司目前主推品牌、厂家介绍 (22)1.2公司目前主推品牌列表 (23)2.品牌比较2.1各品牌典型行业 (23)2.2竞争品牌的层次及特点 (23)3.市场分析3.1行业分析及趋势 (24)3.2市场需求分析 (27)3.3竞争对手分析 (27)第三章 销售篇1.电机的售前准备 (29)2.如何找到客户信息 (29)3.如何使客户产生信任感 (29)4.如何了解客户需求 (29)5.如何选型及推介产品 (30)6.如何报价 (30)7如何跟单 (30)8.订货须知 (30)9.处理销售异议 (30)10.签约及相关要事 (32)11.交货要事 (32)12.售后服务及相关要事 (32)第四章案例汇编 (35)第一章 电机基础知识1.概述1.1电机的定义: 电动机是一种将电能转换成机械能,并输出机械转矩的动力设备。
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第三章变压器 (108)3.1 变压器的分类、基本结构、额定值 (108)3.1.1 变压器的分类 (108)3.1.2 变压器的基本结构 (108)3.1.3 变压器的额定值 (110)3.2 变压器的空载运行 (110)3.2.1 空载运行时的磁通、感应电动势 (111)3.2.2 电压平衡方程式、变比 (112)3.2.3 空载电流 (112)3.3 变压器的负载运行 (114)3.3.1 磁动势平衡方程式 (114)3.3.2 电压平衡方程式 (115)3.3.3 绕组折算 (116)3.3.4 相量图 (118)3.4 变压器的等效电路 (118)3.4.1 T型等效电路 (119)3.4.2 Γ型等效电路 (119)3.4.3 简化等效电路 (120)3.5 变压器的参数测定 (123)3.5.1 空载试验 (123)3.5.2 短路试验 (125)3.6 标幺值 (127)3.7 变压器的运行特性 (129)3.7.1 电压变化率 (129)3.7.2 效率 (130)3.8 三相变压器的磁路、联接组、电动势波形 (132)3.8.1 三相变压器的磁路系统 (132)3.8.2 三相变压器的电路系统——联接组 (133)3.9 变压器的并联运行 (137)3.9.1 变比不等的变压器并联运行 (138)3.9.2 联接组号对变压器并联运行的关系 (139)3.9.3 短路阻抗不等时变压器的并联运行 (139)3.10 三相变压器的不对称运行 (141)3.10.1 对称分量法 (141)3.10.2 三相变压器各相序的等效电路 (143)3.10.3 Yyn联接三相变压器带单相负载运行 (144)3.10.4 中性点移动现象 (146)3.11 变压器的瞬变过程 (147)3.11.1 空载合闸到电网 (147)3.11.2 二次侧突然短路 (150)3.12 三绕组变压器 (152)3.13 自耦变压器 (156)3.13.1 电压、电流、容量关系 (157)3.13.2 短路阻抗、电压平衡方程式 (158)3.13.3 自耦变压器的特点 (159)3.14 电流互感器和电压互感器 (159)3.14.1 电流互感器 (159)3.14.2 电压互感器 (161)习题 (161)电机学第三章变压器108第三章变压器变压器是一种静止的电气设备,它利用电磁感应原理,将一种交流电压的电能转换成同频率的另一种交流电压的电能。
在电力系统中,为了将大功率的电能输送到远距离的用户区,需采用升压变压器将发电机发出的电压(通常只10.5kV~20kV)逐级升高到220kV~500kV,以减少线路损耗。
当电能输出到用户地区后,再用降压变压器逐级降到配电电压,供动力设备、照明使用,因此变压器的总容量要比发电机的总容量大得多,一般是(6~7)∶1。
所以在电力系统中,变压器具有重要的作用。
本章先研究单相变压器的运行性能,然后再研究三相变压器的特殊问题,最后讨论几种特殊变压器的理论与运行。
3.1 变压器的分类、基本结构、额定值3.1.1 变压器的分类变压器可以按用途、绕组数目、相数、冷却方式分别进行分类。
按用途分类为:电力变压器、互感器、特殊用途变压器;按绕组数目分类为:双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压器;按相数分类为:单相变压器、三相变压器;按冷却方式分类为:以空气为冷却介质的干式变压器、以油为冷却介质的油浸变压器。
3.1.2 变压器的基本结构变压器的基本结构可分为:铁心、绕组、油箱、套管。
1. 铁心铁心是变压器的磁路,它分为心柱和铁轭两部分。
心柱上套绕组,铁轭将心柱连接起构成闭合磁路。
为了减少交变磁通在铁心中产生磁滞损耗和涡流损耗,变压器铁心由厚度为0.27mm、0.3mm、0.35mm的冷轧高硅钢片叠装而成,如图3.1。
国产硅钢片典型规格有DQ120~DQ151。
为了进一步降低空载电流、空载损耗,铁心叠片采用全斜接缝,上层(每层2片~3片叠片)与下层叠片接缝错开,如图3.2所示。
图3.1 单相铁心叠片图3.2 三相铁心叠片心柱截面是内接于圆的多级矩形,铁轭与心柱截面相等,如图3.3所示。
辜成林陈乔夫熊永前编华中科技大学出版社 2001年第1版109图3.3 心柱和铁轭截面2. 绕组绕组是变压器的电路部分,它由包有绝缘材料的铜(或铝)导线绕制而成。
装配时低压绕组靠着铁心,高压绕组套在低压绕组外面,高低压绕组间设置有油道(或气道),以加强绝缘和散热。
高低压绕组两端到铁轭之间都要衬垫端部绝缘板。
一种圆筒式绕组如图 3.4所示。
将绕组装配到铁心上成为器身,如图3.5所示。
3. 油箱除了干式变压器以外,电力变压器的器身都放在油箱中,箱内充满变压器油,其目的是提高绝缘强度(因变压器油绝缘性能比空气好)、加强散热。
4. 套管变压器的引线从油箱内穿过油箱盖时,必须经过绝缘套管,以使高压引线和接地的油箱绝缘。
绝缘套管一般是瓷质的,为了增加爬电距离,套管外形做成多级伞形,10kV~35kV 套管采用充油结构,如图3.6所示。
图3.4 圆筒式绕组图3.5 三相变压器器身图3.6 35kV套管电机学 第三章 变压器 1103.1.3 变压器的额定值额定值是选用变压器的依据,主要有: (1)额定容量S N (V A ,kV A , MV A),它也是变压器的视在功率。
由于变压器效率高,设计规定一次侧、二次侧额定容量相等。
(2)一次侧、二次侧额定电压U 1N 、U 2N (V ,kV),并规定二次侧额定电压U 2N 是当变压器一次侧外加额定电压U 1N 时二次侧的空载电压。
对于三相变压器,额定电压指线电压。
(3)一次侧、二次侧额定电流I 1N 、I 2N ( A ),对于三相变压器,额定电流指线电流。
单相变压器 N2N N 2N 1N N 1;U S I U S I == 三相变压器 N 2N N 2N 1NN 13;3U S I U S I ==例 3.1 一台Yd11联接(一次侧星形接,二次侧三角形接)的三相变压器,额定容量S N =3150kV A ,kV 3.635N 2N 1=U U ,则 一次侧额定电流 A 96.5110353103150333N1NN 1=×××==U S I 二次侧额定电流 A 68.288103.63103150333N2NN 2=×××==U S I 一次侧额定相电压 V 202073103533N1φN 1=×==U U二次侧额定相电流 V 67.166368.2883N2φN 2===I I(4)额定频率f ( Hz )。
我国电网频率f =50Hz 。
(5)额定运行时绕组温升( K )。
油浸变压器的线圈温升限值为65K 。
此外,额定值还有联接组号、短路阻抗、空载损耗、短路损耗、空载电流等。
3.2 变压器的空载运行如图3.7所示,变压器的一次侧绕组AX 接在电源上、二次侧绕组ax 开路,此运行状 态称为空载运行。
辜成林 陈乔夫 熊永前编 华中科技大学出版社 2001年第1版111图3.7 单相变压器的空载运行3.2.1 空载运行时的磁通、感应电动势变压器二次侧开路,一次侧接入交流电压u 1时,一次侧绕组中有空载电流i 0流过,建立空载磁动势。
在作用下,在两种性质的磁路中产生两种磁通。
00Ni F =0F 主磁通Φ:其磁力线沿铁心闭合,同时与一次侧绕组、二次侧绕组相交链的磁通,亦称为互感磁通。
由于铁磁材料的饱和现象,主磁通Φ与i 0呈非线性关系。
一次侧绕组的漏磁通:其磁力线主要沿非铁磁材料(油、空气)闭合,仅为一次侧绕组相交链的磁通。
与成线性关系。
δ1Φδ1Φ0i 由于铁心的导磁率远大于空气,故主磁通远大于漏磁通。
主磁通同时交链着一次侧绕组、二次侧绕组,因此在变压器中,从一次侧到二次侧的能量传递过程就是依靠主磁通作为媒介来实现的。
在图3.7所示的假定正向(e 、i 同方向,i 的方向与Φ的方向符合右手螺旋定则)下,根据电磁感应定律,主磁通Φ在一次侧绕组(匝数N 1)、二次侧绕组(匝数N 2)中感应电动势的瞬时值e 1、e 2为dtd ΦNe dt d ΦN e 2211;−=−= 设空载电流i 0的频率为f ,,则在正弦稳态下感应电动势的有效值复量为ωt sin m ΦΦ=m 1m 1144.4π2ΦfN j ΦfN j E −=−= (3.1)m 2244.4ΦfN j E −= (3.2)式中,表示主磁通的最大值复量。
mΦ 漏磁通在一次侧绕组中感应漏电动势δ1Φti L t ΦN e d d d d 01σ111δδ−=−= 式中,为一次侧绕组的漏电感。
δ1L电机学 第三章 变压器 112在正弦稳态下,δδδ10101ωX I j L I j E −=−= (3.3) 式(3.3)表明,在电路中,漏电动势可以用漏电抗的压降来替代。
δ1E δ1X δ10jX I −δδδδ121101010111Λ=Λ==N i N i N i ΦN L (3.4) 漏磁通所经路径的磁导率是常数,δ1Φδ1Λ、和漏电抗亦是常数。
δ1L δ1X 3.2.2 电压平衡方程式、变比在图3.7假定正向下,根据基尔霍夫第二定律可得一次侧电压平衡方程式10111R i e e u +−−=δ式中,R 1为绕组的电阻。
在正弦稳态下1011010110111Z I E R I jX I E R I E E U +−=++−=+−−=δδ (3.5) 式中,Z 1为一次绕组的漏阻抗,亦是常数。
在变压器中,一次绕组的电动势E 1与二次绕组的电动势E 2之比称为变比,用k 表示,即2121N N E E k == (3.6) 当变压器空载运行时,由于电压≈,二次侧空载电压=,故有1U 1E 20U 2E 20121U U E E k ≈= (3.7) 对于三相变压器,变比指一次绕组与二次绕组的相电势之比。
3.2.3 空载电流变压器空载运行时,由空载电流建立主磁通,所以空载电流就是励磁电流。
1. 空载电流的波形 变压器在空载时,tΦN e u d d 111=−=,电网电压为正弦波,铁心中主磁通亦为正弦波。
若铁心不饱和(B m ≤1.3T),空载电流i 0也是正弦波。
而对于电力变压器,B m =1.4T ~1.73T ,铁心都是饱和的。
由图3.8可知,励磁电流呈尖顶波,除了基波外,还有较强的三次谐波和其它高次谐波。
这些谐波电流在特殊情况下会起一定作用(在3.8节中讨论)。
在变压器负载运行时,I 0≤2.5%I N ,这些谐波的影响完全可以忽略,一般测量得到的I 0就是有效值,在下面的讨论中,空载电流均指有效值。