东南大学《电机内的电磁场》课件--绪论
工程电磁场——引言
工程电磁场引言
工程电磁场导论
2018/7/14
1
绪论
工程电磁场引言
绪论 工程电磁场引言
为什么要学工程电磁场 工程电磁场学习内容 怎样学好工程电磁场 参考书 考核形式
返回 下页
绪论
工程电磁场引言
教员简介
? 简历(付兴贺)
– 1978年出生于辽宁省,现工作在东南大学电气学院电机及控制系
? 教学经历
– 本 科: 《电磁场》
– 研究生:《交流电机的计算机仿真》
? 研究方向
-特种电磁机构,特种电机
源自文库
-现代电机驱动控制技术
-工业自动化技术
? 联系方式
– 联系方式: QQ_17670116,13813979736,fuxinghe@seu.edu.cn
-办公地点:东南大学四牌楼校区动力楼237室
绪论
工程电磁场引言
2018/7/14
21
绪论
目录
工程电磁场引言
? 第零章: 引言/矢量场论( 2) ? 第一章:静电场( 5) ? 第二章:恒定电场( 4) ? 第三章:恒定磁场( 4) ? 第四章 时变电磁场 (1)
绪论
工程电磁场引言
数学工具:矢量分析与场论
基本原理: 静电场的基本原理 恒定电场的基本原理 恒定磁场的基本原理
2018/7/14
电磁场与电磁波绪论课件
医学成像技术对于疾病诊断和 治疗具有重要意义,是现代医 学的重要支撑之一。
电磁兼容性
电磁兼容性是指设备或系统在其 电磁环境中正常工作的能力,不
会因电磁干扰而影响性能。
随着电子设备和系统的广泛应用 ,电磁兼容性问题越来越突出, 对于设备的可靠性和安全性具有
重要意义。
Biblioteka Baidu
提高电磁兼容性的措施包括合理 布局、屏蔽、滤波等,能够有效 地减少电磁干扰和防止电磁泄露
雷达探测是利用电磁波探测目标 并获取其位置、速度、形状等信
息的探测方式。
雷达广泛应用于军事、航空、气 象等领域,对于监测和预警具有
重要意义。
雷达探测技术不断发展,探测精 度和抗干扰能力不断提高,能够
更好地满足各种应用需求。
医学成像
医学成像是指利用电磁波对生 物体进行无损检测和成像的技 术。
医学成像技术包括X射线、超 声、核磁共振等,能够提供人 体内部结构和病变的详细信息 。
电磁场与电磁波的实验研 究方法
电测法
总结词
电测法是一种通过测量电场或电流来 研究电磁场的方法。
详细描述
电测法通常使用电场探头或电极来测 量电场强度或电势,通过测量电流来 推算磁场强度。这种方法在实验室和 实际应用中都较为常见,具有较高的 精度和稳定性。
磁测法
总结词
磁测法是一种通过测量磁场或磁通量来研究 电磁场的方法。
电机学课件PPT重点整理
1.绪论’磁场B:T ,磁场强度,磁通密度H:A/m ,磁导率μ:H/m ;μ0=4π×10-7 H/m ;磁化曲线:又称B-H 曲线,
,与B 轴交点为剩磁,与H 轴交点为矫顽磁力;铁耗:磁滞损耗和涡流损耗;磁场能量密度1/2w BH =⨯,主要存储在气隙中;2/L I N ψ
==Λ;感应电流阻止磁通变化;变压器电势:交流电产生,运动电势:动生,线圈相对磁场运动。 2.变压器’油浸式:铁芯和绕组泡在油中,干式;导磁材料:0.35mm 硅钢片,减少涡流,提高磁导系数;铁芯式,铁壳式(低压大电流);电压↑→,套管级数上;S N 为三相和,U N 为线电压;空载电流产生主磁通Φ 和漏磁通Φ1σ;E 1,2=4.44fN 1,2Φm ,Φm 为 每极磁通
最大值,E1,2为原副边电动势有效值;励磁电流的大小和波形受磁路饱和、磁滞及涡流的影响;磁路饱和→i m 为尖顶波;铁耗→i m 为不对称尖顶波;等效正弦波与之有相同的有效值,与尖顶波的基波分量有相同频率且同相位;I m =I
μ+I Fe = I μ+I h (磁滞)+I e (涡流);,;漏感为常数;传递功率靠互感;无论有无负载,主磁路上全部磁势之和产
生主磁通;归算变比K=N1/N2;电流归算:磁动势不变、电压-电磁功率、电阻-二次铜耗、漏抗-二次无功损耗;空
载特性U 0=f (I 0),短路特性U k =f (I k ),U kN =Z k*Z k*小的变压器先满载;电压变化率定义在二次侧带负载电压
变化与空载电压比值,ΔU%= (1-U 2*)*100%;
东南大学《电机内的电磁场》课件第一章
We have
ψ =C =0
Two Theorems (2)
Theorem 2
ψ = 0 in V ψ on S =0 n
2
ψ = C in V
Uniqueness of the Magnetic Scalar Potential
The following Boundary value problem (BVP) has unique solution
B1n = B2 n
If DivA=0
A1t = A2 t
A1n = A2 n
A1 = A2
Interface Conditions: A?
H1t H 2 t = K
1 ( × A )1t 1 ( × A )2 t = K
1
2
Boundary Conditions (1)
First kind boundary…Dirichlet
u |Γ1 = g ( x , y , z )
– Further
g( x , y , z ) = 0
– 第一类齐次边界条件
Boundary Conditions (2)
Second kind boundary…Neumann
u |Γ2 = g ( x , y , z ) n g( x , y , z ) = 0
全区
源区
永磁同步电动机-PPT精选文档
右图为感性去磁作用下的相量图, 稀土永磁同步电动机的额定工作状 态一般都设计在此状态下。
第二章 PMSM的基本理论和设计特 点
功角特性
稀土永磁同步电动机的 X q X d ,其功角特性与电 磁式同步电动机有明显的差异,如下图所示。其凸 极效应转矩在 0°~90°范围内呈现负值,最大功角 大于 90°,额定功角相对较大,甚至会在原点附近 出现一个不可实现的“回环”。
第二章 PMSM的基本理论和设计特 点
2.3 设计特点
永磁同步电动机电磁设计的主要任务是确定电 机主要尺寸、选择永磁体材料和转子磁路结构、估 算永磁体的尺寸、设计定转子的冲片和选择绕组数 据,然后利用有关的公式对初始设计方案进行性能 校核,调整电动机的某些设计参数,直至电动机的 电磁设计方案符合技术经济指标要求。 主要尺寸及气隙长度的选择 2 由电动机的功率和转速可选定电动机的 D i 1 L e f ,然 后凭经验选取一定的主要尺寸比 D i 1 / 1 ,得出电动机 的主要尺寸 。 气隙长度参照相同规格或近似规格的感应电动机 的气隙长度,并加以适当的修改。
第一章 绪论
1.4 本文的主要研究内容
本文采用场路结合法,借助于有限元计算软件A NSYS和程序设计语言C++,编写了一套较完整的 永磁同步电动机设计分析软件系统。功能如下: 具有友好的人机界面和方便的数据库管理系统。 具有三种磁路结构的计算方案 建立了ANSYS和C++设计程序的接口,有效地 实现了场路结合法。 提供各种图形和表格供设计人员参考。 本文设计了样机并进行了实验,验证了本设计系 统的准确性,同时也积累了工程设计经验。
电机电磁场的仿真分析 PPT
在研究涡流问题时,导电媒质的电导率 是随 着E , J 的值变化而变化,使 J E呈现非线性,此 时都应分别满足准涡流方程。
ANSYS磁场分析的有限元公式是麦克斯韦尔方程 组导出,计算的主要未知量(自由度)是磁势或磁通量, 其它磁场量则由这些自由度得来。
同步电机的主极磁场、极间漏磁场等属于恒定磁场。交 流电机定子槽内导体的涡流损耗、实心转子感应电机内的电 磁场问题等均属于时变电磁场问题。由于电机中的交变电磁 场频率很低,因此位移电流可以忽略不计,属于似稳电磁场 的范畴。
电机中的一切电磁过程都可以从麦克斯韦方程组出发进行分析。
lHdlsJdss D t ds
C
n
即磁场强度法向分量 H n已知。用 A 求解时,则
A C
周期性边界条件:由n 于电机旋转磁场呈周期性 分布,在一对极下电磁场分布正好是一个周期分布。
大家学习辛苦了,还是要坚持
继续保持安静
交界条件:电机常常由多层介质组成,两介质交界 面应满足下列条件:
电场强度切向分量相等,即 E1t ;E2t
2-D(3-D)谐波磁场分析:分析低频交流电流或交流 电压所产生的磁场。
2-D(3-D)瞬态磁场分析:分析随时间任意变化的电 流或外场所产生的磁场。
电机内的磁场问题(例如气隙磁场、槽内磁场等) 大多可以简化成二维的情况,但是对于绕组端部电磁场 等问题由于其结构复杂则应采用三维场分析。
东南大学电磁场与波课件Students_EMFW04
• • • • • Governing Equations Solution of Differential Equations Uniqueness of Electrostatic Solutions Method of Images Method of Separation of Variables in Cartesian Coordinates
kx2 0 + kx 0 k jk X(x) [Y(y), Z(z)] Exponential Form
Determine k’s, A/B, C/D according to boundary-value conditions to solve the problem
Example x4-3
Solution of long, straight rectangular Vessel
4.3 Uniqueness of Electrostatic Solutions
The solution of Poisson’s equation or Laplace’s equation that satisfies the given boundary conditions is a unique solution.
Methods of Solution:
电磁场与电磁波课件_第一章_矢量分析(包括绪论)
数学பைடு நூலகம்识补充—矩阵和行列式的计算
• 余子式:在 n 阶行列式 A aij 中去掉元素 aij 所在 的行和列,剩下的 n-1 阶行列式称为元素 aij 的余子 式。记为 M ij
i j a • 代数余子式: ij 的余子式前添加符号 ( 1) ,称 aij
的代数余子式,记为 Aij , Aij ( 1)i j M ij
开复课件网 www.verykj.com
• 场的属性:占有一定空间,且在该空间区域内,除 有限个点和表面外,其物理量处处连续 • 场的分类 》按与时间的关系分:静态场/时变场,各处物理量是 否随时间变化 》按与方向关系分:标量场/矢量场,各处物理量是标 量还是矢量
开复课件网 www.verykj.com
电磁场与电磁波
教师姓名: 谢 家 兴 授课对象: 2007级 电信1、2、3、4班 2007级 电气1、2、3、4班 学 时: 48学时 联系方式: xjx1998@scau.edu.cn 13602464331 QQ:66824296 公共邮箱:dianciboscau@163.com 开复课件网 www.verykj.com 密码:diancibo
x1 x X 2 xn
y1 y Y 2 yn
可记为Y=AX 则 X=A-1Y,A-1为A的逆矩阵,要求X, 只需求A-1,即求A的逆矩阵
东南大学《电机学》课件第七章
第七章…
合成磁势振幅 合成磁势转速
x = tan
第四节
F = u2 + v 2 = F+ + F + 2F+ F cosωt
2 2
1
F+ F ( tan ω t ) F+ + F
2 2
F+ F dx = ω dt F2
第七章…
–
第三节
–
–
转速:同步转速 n 1 = 60 f / p 即为合成磁 势基波转速 幅值位置: x = ω t 处,当电流达到最大 值时,振幅就在该相的磁轴上 旋转方向:由超前电流的相转向滞后电流 相
第七章…
第四节
第四节
不对称三相电流流过 对称三相绕组
i A = 2I+ sin(ωt + θ+ ) + 2I sin(ωt + θ ) + 2I0 sin(ωt + θ0 ) iB = 2I+ sin(ωt + θ+ 1200 ) + 2I sin(ωt + θ + 1200 ) + 2I0 sin(ωt + θ0 ) iC = 2I+ sin(ωt + θ+ + 1200 ) + 2I sin(ωt + θ 1200 ) + 2I0 sin(ωt + θ0 )
东南大学电机学课件4
次级侧无零序电流, 次级侧无零序电流,感应有零序 电势, 电势,表现为较大零序阻抗
ɺ ɺ U A0 U A0 ɺ I A0 = = ≈ I m0 Z0 Z1 + Z m 0 对运行的影响
•零序电流小,不会引起过热 •会引起次级侧相电压不对称 •次级侧线电压不受零序影响, 常在高压输电线路中采用。
(4).Y,yn接法的零序等效电路
B
复数算子α=ej120=e-j240 复数算子 α = cos120°+j sin120° α2=ej240=e-j120 α3=ej360=ej0=1
A
C
三相不对称系统: 三相中的电压Ua、Ub、Uc 三相不对称系统 : 三相中的电压 Ua、Ub、 Ua 互不相关——大小不一定相等,相位关系不 互不相关 固定 Ua、Ub、Uc为三个独立变量
着重分析
不对称运行的分析方法 正序阻抗、负序阻抗及零序阻抗的物理概念及 测量方法 危害性——三相变压器在Y,yn连接时相电压 中点浮动的原因及其危害
对称的三相系统:三相中的电压Ua、Ub、Uc对称,只 有一个独立变量。如三相相序为a、b、c,由Ua得出 其余两相电压 Ub=α2 Ua, Uc=αUa (4—1)
3.零序磁通在铁芯中流通路径 零序磁通在铁芯中流通路径
由于三相的零序电流在时间上同相位,所产生 的三相零序磁通及其感应的三相零序电势各相 均同相位。 零序磁通及其感应电势的大小与磁路系统有关。
电机内的电磁场
电机内的电磁场
电机是一种将电能转换为机械能的设备,它的核心部件就是电磁场。电机内的电磁场的形成和运作原理是电机能够正常工作的关键。本文将从电机内的电磁场的形成、作用以及优化等方面进行阐述。
一、电磁场的形成
电磁场是由电流在导线中产生的,而电机中产生电磁场的部分是电流通过电枢线圈时产生的。当电流通过电枢线圈时,电流激发了电枢线圈中的电子,使其产生旋转的磁场。这个旋转的磁场与电枢线圈周围的永磁体产生相互作用,从而使电机转动。
二、电磁场的作用
电磁场在电机中起到了至关重要的作用。首先,它产生了旋转力矩,将电能转化为机械能。其次,电磁场的方向可以通过改变电流的方向来改变,从而实现电机的正转和反转。此外,电磁场还可以改变电机的速度和转矩,通过调整电流的大小和方向来实现。
三、电磁场的优化
为了使电机的性能更好,需要对电磁场进行优化。首先,可以通过增加电枢线圈的匝数来增强电磁场的强度。其次,可以采用电枢线圈绕制的不同方式,如分布绕组和集中绕组,来改变电磁场的分布。此外,还可以通过改变永磁体的材料和形状,来改变电磁场与永磁体的相互作用,从而提高电机的效率和性能。
四、电磁场的应用
电磁场的应用非常广泛,不仅仅局限于电机领域。在电机领域,电磁场被应用于各种类型的电机,如直流电机、交流电机、步进电机等。此外,电磁场还被应用于发电机、变压器、电磁铁等设备中。除了电机领域,电磁场还被应用于通信、雷达、医疗等领域。
总结起来,电机内的电磁场是电机正常工作的关键。电磁场的形成和作用使得电机能够将电能转化为机械能,并且实现了电机的正转、反转、调速和调矩等功能。通过优化电磁场的设计,可以提高电机的性能和效率。电磁场的应用不仅仅局限于电机领域,还涉及到各个领域的设备和技术。电磁场的研究和应用对于推动科技进步和社会发展具有重要意义。希望本文能够让读者对电机内的电磁场有更深入的了解。
电磁场与电磁波ppt课件
场与波。这种教材体系的论述顺序与宏观电磁理论的
历史发展过程相一致,符合从特殊到一般,从实践到
理论的一般认识规律。而且起点较低,所需的数学知
识和物理概念也是逐步引入的,符合先易后难、循序
渐进的教学原则。这种传统教材体系存在的问题是与
先修课程(大学物理的电磁学部分)在内容上缺乏明
确的分工,容易造成重复过多;静态场部分势必占很
球坐标系)之间可以互相变换,具体内容请参考任意 一本《电磁场与电磁波》附录。
202200/2102/1/226/26
23 23
2.矢量在直角坐标系中的计算
1) 矢量在直角坐标系中的表示
平面直角坐标系 e y
e x 代表x轴的方向 A y
A
e y 代表y轴的方向
则矢量A 表示为
A = A x e x + A ye y
电磁场与电磁波
Introduction
一、课程的性质和任务
“电磁场与电磁波”是高等学校电子信息类及电气信 息类专业本科生必修的一门技术基础课,课程涵盖的 内容是电子、电气信息类专业本科学生应具备知识结 构的重要组成部分。近代科学的发展表明,电磁场与 电磁波基本理论又是一些交叉学科的生长点和新兴边 缘学科发展的基础,而且对完善自身素质,增强适应 能力和创造能力长远地发挥作用。
本课程将在“大学物理(电磁学)”的基础上,进
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
Sort of EMF in EM
• Magnetostatic field • Time varying field
– Low frequency , neglecting displacement current 似稳场
Analysis Methods for EMF
• Analytical method
Research Objects of EMF in EM
• • • • Magnetic field in air-gap Magnetic field in iron-core Leakage field in the ends of EM Leakage field in slot and between salient poles • Magnetic field in solid rotors
• Accurate description of EM phenomenon
– Describe complex EM phenomenon in nature with simple formulae
• Great theoretical discovery
– Know the nature and change the world – One of the most important theoretical discoveries of human being
– Analysis of EMF is the key to design, analyze and optimize all kinds of EMs
Importance of the Course(2)
• This course is one of the courses for Master’s degree
Lectures and Examination
• Lectures
– 3 hours lecture each week,10~13 weeks totally
• Examination
– Read papers and write a report on numerical analysis of electromagnetic fields in electrical machines – Workpaper in team group
Two Forms of Maxwell’s Equations
• Integral form
– Describe EMF in a space region
• Differential form
– Describe EMF of some space point
• Integral form=Differential form+boundary conditions
– 分离变量法, 复变函数法
• 图解(diagrammatize)方法 • 模拟法 • Numerical method
– FDM、FEM、边界单元法BEM、棱边 元法Edge Element、积分方程法IEM
Status of EMF Analysis
• Two dimensional problems基本解决
∂H z ∂H y ∂H x ∂H z =( − − )i + ( )j ∂x ∂y ∂z ∂z ∂H y ∂H x )k +( − ∂y ∂x
来自百度文库
Divergence of Vector
∂B x ∂B y ∂Bz + + ∇⋅B = ∂z ∂x ∂y
Gradient of Scalar
∂φ ∂φ ∂φ ∇φ = i+ j+ k ∂x ∂y ∂z
EMF Laws (1)
• 全电流定律(Total current law)
I2
∫ H ⋅ dl = ∑ I
l
= I1 − I 2
I1
EMF Laws (2)
• 电磁感应定律 (Faraday’s law)
∇ × E = −∂B / ∂t E ⋅ dl = − ∫ ∂B / ∂t ⋅ ds ∫
l s
In Electrical Machines
• B is more important than E
B
E
– 模型、程序简单,已大量应用于工程
• Three dimensional problems有所应用
– 恒定磁场问题难度不算大 – 似稳电磁场有一定困难 – 瞬变电磁场难度较大 – 模型、程序复杂,工程应用困难
• Vectors
– – – – –
Quantities of EMF and Their Units
Transformation between the two forms
• Gauss theorem
∇ ⋅ Adv = ∫ A ⋅ ds ∫
v s
• Stocks theorem
(∇ × A) ⋅ ds = ∫ A ⋅ dl ∫
s l
EMF in Electrical Devices
• Low frequency
EMF Laws (3)
• 磁通连续性定律(Magnetic flux continuity law)
∇⋅B = 0 B ⋅ ds = 0 ∫
s
EMF Laws (3)
• 磁通连续性定律(Magnetic flux continuity law)
S1 S2
B1
S1
B1 ⋅ ds = ∫ B2 ⋅ ds ∫
H…磁场强度 magnetic intensity A/m B…磁感应强度 magnetic flux density T E…电场强度 electric field intensity V/m J…电流密度 current density A/m2 D…电位移 electric displacement/ electric flux density C/m2
– Basic theory of magnetostatic field – Basic theory of time varying field
• Numerical Method of EMF
– Mathematic foundation of numerical methods – 有限差分法(Finite Difference Method, FDM) – 有限单元法(Finite Element Method, FEM)
• Scalars
– ρ…电荷密度 charge density C/m3
EMF Laws (1)
• 全电流定律(Total current law)
∇ × H = J c + ∂D / ∂t = J
H ⋅ dl = ∫ ( J c + ∂D / ∂t ) ⋅ ds ∫
l s
– ∇ … Hamilton operator
S2
B2
EMF Laws (4)
• 高斯定律(Gauss law)
D ⋅ ds = ∫ ρdv ∫
s v
∇⋅ D = ρ
EMF Laws (5)
• 电流连续性定律(Current continuity law)
∇⋅J = 0 J ⋅ ds = 0 ∫
s
Maxwell’s Equations
• Maxwell’s equations ---Basic equations
– JC,conducting current – JD,displacement current – JD is neglectable
EMF in Electrical Devices
• If field quantities are sinusoidal
ωD ε = 2πf J D / JC = σ σE
Text Books and References
• Text book
– 汤蕴璆《电机内的电磁场》73.211
• References
– – – – 胡之光《电机电磁场分析与计算》73.117/5 陈丕璋《电机电磁场理论与计算》73.117/18 盛剑霓《工程电磁场数值分析》 73.117/43 俞宏生《工程电磁场分析与计算》 73.117/57
Importance of the Course(1)
• EMF is the key of energy conversion in electrical machines
– Performance of EM depends on the distribution of EMF
• Parameter、loss、electromagnetic force
B = µ H J = σ E D = εE
– µ,磁导率 permeability 4π×10-7 H/m – σ,电导率 conductivity – ε,电容率/介电常数,permittivity /primary electric constant 8.85 ×10-12 F/m
Significance of Maxwell’s Equations
Dept. of EE, Southeast University
ELECTROMAGNETIC FIELD IN ELECTRICAL MACHINE 2004 Spring
Lecturer:林鹤云
Tel:3794169-5
Topics to Cover
• Theory of electromagnetic field (EMF) in engineering
– Laws (1)~(4) – (1)and (3) determine the ∇× and ∇⋅ of magnetic field – (2 ) and (4) determine the ∇× and ∇⋅ of electric field
Constitutive Relations
• 本构方程
– When f<1010, JD/JC<10-7 in metals
Maxwell’s Equations in Low Frequency
∇ × H = Jc ∇ × E = −∂B / ∂t ∇⋅B = 0 ∇⋅D = 0
Curl of Vector
i ∂ ∇×H = ∂x Hx j ∂ ∂y Hy k ∂ ∂z Hz
Energy Density in Air
• Emax=3×106 V/m
We = 39.8J / m
• B=1T
5
2
Wm = 3.98 × 10 J / m
2
Energy of Fields
• Electric field
1 2 We = εE 2
• Magnetic field
1 2 W m = µH 2