13直流电机的感应电动势和电磁转矩--电机学课件--汤蕴璆主编(第三版)

磁路--电机学课件--汤蕴璆主编(第三版_OK

17
电机学
Electric Machinery
铁磁物质的磁化(Magnetization)
磁畴(Domain)
磁化过程
铁磁物质的导磁性
磁导率：反映铁磁物质导磁能力的参数。
μ=B/H (H/m, T, A/m)
μ0=4π×10-7 H/m
μFe=(2000~ 6000)μ0
18
铁、镍、钴及其合金
电机学 B
2021/8/23
8
电机学
Electric Machinery
电磁基本定律
Basic Laws of Electromagnetism
电磁感应定律
(Law of Electromagnetic Induction)
e d N d ，伏特 (V ) Φ e
dt
dt
e Blv，伏特(V )
2021/8/23
✓ 引导电流的电路，要求电导率大
2. 导磁材料(Magnetic Materials)
✓ 引导磁通的磁路，要求磁导率大
3. 绝缘材料(Insulating Materials)
✓ 阻止电流流通，要求介电强度高、耐热性能好
4. 结构材料(Mechanical Materials)
2021/8/23
✓ 支撑和连接，要求机械强度高
电机学电机学第一章 Electric Machinery
磁路
Magnetic Circuit
电气工程学院韩力
2009
1
电机学
Electric Machinery
第一章磁路
1.1 磁路的基本定律 1.2常用的铁磁材料及其特性 1.3 磁路的计算
重点与难点：饱和问题（非线性问题）

习题课2-直流电机和交流绕组共同理论--电机学课件--汤蕴璆主编(第三版)

kq1 q个分布线圈的电动势相量和Eq 对应的q个集中线圈电动势的代数和qEy
23
电机学习题课
Electric Machinery
当线圈分布放置时，由于相邻线圈电动势存在相位差，使得合成电动势比集中放置时小，所以分布因数小于或等于1。当且仅当线圈集中放置时，分布因数取1。 q sin 2 1 kd1 q sin 2
基本铜耗：pCua=Ia2R
P1=T1Ω P2=UI
电刷损耗：ps=2ΔUsIa
励磁铜耗：pCuf =UfIf
14
电机学习题课
Electric Machinery
直流电动机的功率方程式

P1=UI
P2=T2Ω
P1=Pe+pCua+ps+pCuf
Pe=P2+pΩ+pFe+pΔ Pe=P2+p0
基本铜耗：pCua=Ia2R
u 第一节距y1= 2p
Q

22 5(短距绕组，有利于换向并节约端部用铜 ) 4
第二节距y2=y1-y=4
2 画绕组展开图
3
电机学习题课
Electric Machinery
3 安放磁极和电刷电刷应固定放置在换向器上的几何中性线上，对于端接对称的绕组，换向器的几何中性线与磁极中心线对齐，故电刷也就放置在主极轴线下的换向片上。
···· · · ·
bβ bβ
Faq
++ + + ++ +
· · · · ·
Fad
+ b + β + + + bβ
8
电机学习题课

电机学课后答案汤蕴缪.doc

第一章磁路1-1 磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？答：磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的导磁性能有关，计算公式为AlR m μ=，单位：Wb A1-2 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪些因素有关？答：磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化，磁畴间相互摩擦引起的损耗。

经验公式V fB C p nm h h =。

与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的体积及磁化强度有关；涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流（涡流），通过电阻产生的损耗。

经验公式G B f C p m Fe h 23.1≈。

与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有关。

1-3 图示铁心线圈，已知线圈的匝数N=1000，铁心厚度为0.025m （铁心由0.35mm 的DR320硅钢片叠成），叠片系数（即截面中铁的面积与总面积之比）为0.93，不计漏磁，试计算：(1) 中间心柱的磁通为4105.7-⨯Wb ，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流； (2) 考虑铁心磁位降时，产生同样的磁通量时所需的励磁电流。

解：Θ磁路左右对称∴可以从中间轴线分开，只考虑右半磁路的情况:铁心、气隙截面2422109.293.01025.1025.0m m A A --⨯=⨯⨯⨯==δ(考虑边缘效应时，通长在气隙截面边长上加一个气隙的长度；气隙截面可以不乘系数)气隙长度m l 41052-⨯==δδ铁心长度()m cm l 21045.122025.025.15225.125.7-⨯=⨯--+⨯⎪⎭⎫⎝⎛-= 铁心、气隙中的磁感应强度T T A B B 29.1109.22105.7244=⨯⨯⨯=Φ==--δ (1) 不计铁心中的磁位降：气隙磁场强度m A m A B H 67100.110429.1⨯=⨯==-πμδδ 磁势A A l H F F I 500105100.146=⨯⋅⨯=⋅==-δδδ电流A NF I I5.0==(2) 考虑铁心中的磁位降：铁心中T B 29.1= 查表可知：m A H 700=铁心磁位降A A l H F Fe 15.871045.127002=⨯⨯=⋅=-A A A F F F Fe I 15.58715.87500=+=+=δ A NF I I59.0≈=1-4 图示铁心线圈，线圈A 为100匝，通入电流1.5A ，线圈B 为50匝，通入电流1A ，铁心截面积均匀，求PQ 两点间的磁位降。

第二章13 直流电动机PPT课件

UIf (rf r )If Rf 判断电动
还是发电
重要的转速公式
nUIa(Ra R)
Ce
2
基本方程式
（2）转矩平衡式
Tem＝T0＋ T2＝TZ
T2：输出转矩; T0:空载制动转矩;TZ:总负载转矩
推论：
（1）
Ia
MZ
CM
，若制动TZ不变，
φ不变，稳定后的Ia不变。
（2）实际空载时， Ia 0。
演讲人：XXXXXX
时间：XX年XX月XX日
17
§2-3 直流电动机
直流电动机的励磁方式可以是他励、并励、串励和复励。以并励为例推导直流电动机的基本方程式。
各物理量正方向的规定：
电枢电动势Ea与电流Ia方向相反；电磁转矩Tem与转速n方向一致。
U
I
ห้องสมุดไป่ตู้
Tem,n
If Ia
Ea
Ra
rf
rΩ
1
一、基本方程式
（1）电势平衡式
外加电阻
电枢回路： U E aIa(R aR ) U > Ea
n0
UN Ce
;
n0：理想空载转速
Ia
转速下降不多，考虑电枢发应，有可能升高（考虑到如果饱和出现去
磁作用，Φ 减小第一项增大比第二项增大的多）。
7
并励（他励）电动机转矩特性
根据转矩公式：
T em C M IaC M ' Ia
Tem
或者
Tem
2
P2 n/
60
考虑去磁，曲线有所下降，
磁通会减小
10
电动机效率特性
结论：当电动机在某负载下不变损耗等于可变损耗时，此时效率最高。

20感应电动势中的高次谐波--电机学课件--汤蕴璆主编(第三版)

· E
a
a3
·I
3∆
线电动势：线电动势：
·E 2 2 2 交流发电机一般采用 = ∆连接： El 连接：连接 Eφ1 + Eφ 5 + Eφ 7 + …
c3
c
E + E + E +… · • E • E φ 3 = I 3∆ Z 3 b
2 φ1 2 φ3 2 φ5
b3
Ｙ连接： El = 3 Eφ21 + Eφ25 + Eφ27 + … 连接：
高次谐波电动势的危害
使发电机的电动势波形变坏，影响供电质量；使发电机的电动势波形变坏，影响供电质量；波形变坏使发电机附加损耗增加，效率降低，温升增高；使发电机附加损耗增加，效率降低，温升增高；附加损耗增加使感应电动机产生有害的附加转矩和损耗；使感应电动机产生有害的附加转矩和损耗；附加转矩和损耗对附近的通讯线路产生电磁干扰；对附近的通讯线路产生电磁干扰；电磁干扰可能引起输电线路的过电压。可能引起输电线路的过电压。过电压
高次谐波电动势的抑制
改善发电机设计方案，改善发电机设计方案，使磁极磁场沿设计方案电枢表面尽量呈正弦波规律分布；电枢表面尽量呈正弦波规律分布；发电机三相绕组采用Ｙ连接；发电机三相绕组采用Ｙ连接；采用短距绕组；采用短距绕组；短距绕组采用分布绕组。采用分布绕组。分布绕组
短距绕组削弱高次谐波
y1=τ y1=4τ/5
5次谐波电动势最大次谐波电动势最大
5次谐波电动势为零次谐波电动势为零
短距绕组削弱高次谐波
1 y1 = 1 − τ τ ν 可以完全消除ν次谐波电动势。
4 当y1 = τ时：Eφ 5 = 0 为了同时兼顾削弱5次和次和7 为了同时兼顾削弱次和 5

电机学-汤蕴谬主编第三版答案Word版

电机学课后习题第一章磁路1-1 磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？答：磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的导磁性能有关，计算公式为AlR m μ=，单位：Wb A1-2 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪些因素有关？答：磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化，磁畴间相互摩擦引起的损耗。

经验公式V fB C p nm h h =。

与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的体积及磁化强度有关；涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流（涡流），通过电阻产生的损耗。

经验公式G B f C p m Fe h 23.1≈。

与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有关。

1-3 图示铁心线圈，已知线圈的匝数N=1000，铁心厚度为0.025m （铁心由0.35mm 的DR320硅钢片叠成），叠片系数（即截面中铁的面积与总面积之比）为0.93，不计漏磁，试计算：(1) 中间心柱的磁通为4105.7-⨯Wb ，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流； (2) 考虑铁心磁位降时，产生同样的磁通量时所需的励磁电流。

解：磁路左右对称∴可以从中间轴线分开，只考虑右半磁路的情况:铁心、气隙截面2422109.293.01025.1025.0m m A A --⨯=⨯⨯⨯==δ(考虑边缘效应时，通长在气隙截面边长上加一个气隙的长度；气隙截面可以不乘系数)气隙长度m l 41052-⨯==δδ铁心长度()m cm l 21045.122025.025.15225.125.7-⨯=⨯--+⨯⎪⎭⎫⎝⎛-= 铁心、气隙中的磁感应强度T T A B B 29.1109.22105.7244=⨯⨯⨯=Φ==--δ (1) 不计铁心中的磁位降：气隙磁场强度m A m A B H 67100.110429.1⨯=⨯==-πμδδ 磁势A A l H F F I 500105100.146=⨯⋅⨯=⋅==-δδδ电流A NF I I5.0==(2) 考虑铁心中的磁位降：铁心中T B 29.1= 查表可知：m A H 700=铁心磁位降A A l H F Fe 15.871045.127002=⨯⨯=⋅=-A A A F F F Fe I 15.58715.87500=+=+=δ A NF I I59.0≈=1-4 图示铁心线圈，线圈A 为100匝，通入电流1.5A ，线圈B 为50匝，通入电流1A ，铁心截面积均匀，求PQ 两点间的磁位降。

01绪论--电机学课件--汤蕴璆主编(第三版)

任课教师
王旭平：主讲教师，王旭平：主讲教师，讲师 wangxuping@， wangxuping@， @
课程教材
课程教材参考教材
人手一本
电机学，汤蕴璆主编，机械工业出版社，2006年电机学，汤蕴璆主编，机械工业出版社，2006年电机学，张广溢主编，重庆大学出版社，2004年电机学，张广溢主编，重庆大学出版社，2004年电机学，许实章主编，机械工业出版社，1998年电机学，许实章主编，机械工业出版社，1998年电机学，陈世元主编，中国电力出版社，2004年电机学，陈世元主编，中国电力出版社，2004年等等等等…… 等等等等……
课程安排-课表课程安排课表
星期时间开课周学时地点 3133 3133 星期一下午 5-7节节 2:00-5:00 1-15周周星期三上午 1-2节节 8:00-时间另行通知另行通知另行通知地点
电机学实验
课程安排-学时分配课程安排学时分配
电机学课程的内容：电机学课程的内容：
1. 电机的原理、结构、特性和应用电机的原理、结构、四电之一：计算机、电路、电子学（四电之一：计算机、电路、电子学（模拟数字）、）、电机学数字）、电机学 2. 变压器、直流电机、异步电机、同步电机变压器、直流电机、异步电机、 (经典教材经典教材) 经典教材掌握等效电路、向量图、掌握等效电路、向量图、方程
电机学
Electrical Machinery
电气工程学院
绪论 Introduction
0.0 课程总体介绍（重点）课程总体介绍（重点） 0.1 什么是电机 0.2 电机在国民经济中的作用 0.3 电机发展概况
0.0课程总体介绍 0.0课程总体介绍

电机学第三版3

Yanshan University
Yanshan University
3-3 空载和负载时直流电机的磁场
一、空载时直流电机的磁场
空载是指电枢电流等于零或者很小，因而可以忽略不计的情况。
空载时的主磁极的磁通：
a) 主磁通 0 ：通过气隙，并形成气隙磁场。 b) 主极漏磁通 f 极矩：
励磁回路方程：电枢回路方程：对于发电机：
则有
电枢绕组电阻电枢回路总电阻
电刷上的接触电压降
对于电动机：
则有
Yanshan University
2、并励直流电机其电枢回路的电压方程与他励时相同，但激磁电压为励磁调节电阻电枢端电压，即励磁回路方程：电枢回路方程：对于发电机：对于电动机：
图3-26 导体感应电势、电磁力的计算
Yanshan University
设电刷放在几何中性线上，则每根导体的感应电势为
电枢绕组的电动势应为一条支路各串联导体的电动势的代数和，则
令
为平均气隙磁密，则上式改写为
电势常数
Yanshan University
二、直流电机的电磁转矩直流电机的电磁转矩是指电枢上所有载流导体在磁场中受力所形成的转矩的总和。电枢表面任一点处的载流导体上的电磁转距为
电机学讲义
李珍国
Yanshan University
教材及教学安排
教材：《电机学》汤运璆、史乃机械工业出版社
性质：电气工程类专业的一门主干课；
本专业的一门重要技术基础课；通过本课程的学习，使学生掌握各类电机的运行性能
具有相当强的理论性（基础性）和实践性（技术性）
内容：绪论～第六章同步电机考核：出勤 15 平时 15 实验 25 期末 40 其它 5

[理学]习题课1-磁路和变压器-电机学课件-汤蕴璆主编第三版

率和损耗为实际值，对二次侧而言，
.
二次侧有功功率
P2'
.

U
' 2
.
I
' 2
c os 2

.
kU2
I2 k
c os 2

P2
二次侧铜耗
pc' u2

I '2 2
Rk'

(
I2 k
)2
k
2
Rk

pcu2
对于铁耗
pFe CFe f 1.3 Bm2 G
切记：归算的本质就是不改变一次二次绕组原有的电磁关系、变压器的物理本质以及磁动势能量的平衡关系。
Bm
)2G

( 6 )0.7 5
pFe
pFe
对于漏抗 X L 2 f L
f'5 f 6
X
'

2
f
'L
5 6
X
8
电机学习题课
Electric Machinery
2-3 一台110V/220V的变压器，若误接到110V直流电源上，将产生什么后果？
误接到110V直流电源上，绕组中不能产生感应电动势，故E1=0，一次电流将由欧姆定律决定，等于U1/R1，其中 R1很小，因此电流将很大，足以烧毁变压器。
6
电机学习题课
Electric Machinery
2-2 一台60Hz的变压器接到50Hz的电源上运行时，若额定电压不变，问激磁电流、铁耗、漏抗会怎样变化？
分析思路：列出与激磁电流、铁耗、漏抗相关的式子，分析当频率变化时，各个式子中相应量的变化，从而得出所求量的变化趋势。

直流电机PPT课件

E
K
Φn
E
T K T ΦI a
他励
nKUEΦKTK RaEΦ2T
即：nn0n 其中
n0
U
K
Φ
E
，n
KT
Ra
Φ K 2 E 17
T
nn0n 其中
n0
U
K
Φ
E
，n
KT
Ra
KEΦ2
T
n0：理想空载转速,即T=0时的转速。（实际工作时,由于有空载损耗，电机的T不会为0。）
n
根据 n-T 公式画出特性曲线
一、使用
1.启动
启动时,n= 0 Ea=0，若加入额定电压，则
Iast
UN Ra
IaN
Iast太大会使换向器产生严重的火花，烧坏换向器。一般Iast限制在 (2-2.5)IaN 内。
限制Iast的措施：（1）启动时在电枢回路串电阻。（2）启动时降低电枢电压。
33
注意：
直流机在启动和工作时，励磁电路一定要接通，不能让它断开，而且启动时要满励磁。否则，磁路中只有很少的剩磁，可能产生以下事故：
（1）调速均匀平滑，可以无级调速。（2）调速范围大，调速比可达200 （他励式）以上
（调速比等于最大转速和最小转速之比）。
下面以他励电动机为例说明直流电动机的调速方法。
22
一、改变磁通（调磁）
1.原理
If
Ia
Uf M U
他励
nn0n 其中
n0
U
K
Φ
E
，n
KT
Ra
KEΦ2
T
其中： =K If
由该式可知，n 和有关，在 U 一定的情

电机学期末复习题集--电机学课件--汤蕴璆主编(第三版)(1).ppt.

1慎重声明编写本习题集的目的是帮助学生了解电机学课程考试的常用题型本习题集并未覆盖电机学教学内容的全部重点若有题目与某次考试雷同，纯属巧合2一台双绕组单相变压器，其主磁通在一、二次侧线圈中产生的每匝电动势分别为ec1和ec2，则应有（）(A)ec1> ec2 (B)ec1< ec2(C)ec1= ec2 (D)无法确定答案：C3变压器在额定电压下进行开路试验，电压加在高压侧时测得的空载损耗与电压加在低压侧时测得的空载损耗相比，二者关系应为（）(A) 相等(B) 不等但相差不大(C) 不等且相差很大(D)归算后相等答案：A4一台额定电压为220/110V的单相变压器，若将高压侧接到250V电源上，其激磁电抗将（）(A) 增大(B) 减小(C) 不变(D)无法确定答案：B5一台电压比为20的变压器，若归算到低压侧的激磁电阻为20Ω，则归算到高压侧的激磁电阻应为（）(A) 0.05Ω(B) 1Ω(C) 400Ω(D)8000Ω答案：D6Y,y联结的三相变压器组，其空载电流和相电动势波形分别为（）(A) 尖顶波和尖顶波(B) 尖顶波和正弦波(C) 正弦波和尖顶波(D) 平顶波和平顶波答案：C7一台单相变压器，空载与额定运行时一、二次侧端电压之比分别为29:5和145:24，则电压变化率为（）(A) 4% (B) 4.17%(C) -4% (D) -4.17%答案：A8Ⅰ、Ⅱ两台三相变压器并联运行，它们的联结组别相同，电压比相等，但Ⅰ的短路阻抗标幺值比Ⅱ的大，则（）(A) Ⅰ先满载 (B) Ⅱ先满载(C) 同时满载(D) 无法确定答案：B9Ⅰ、Ⅱ两台三相变压器并联运行，它们的联结组别相同，短路阻抗标幺值相等，但Ⅰ的电压比比Ⅱ的大，则（）(A) Ⅰ先满载 (B) Ⅱ先满载(C) 同时满载(D) 无法确定答案：C10变压器运行时的电压变化率（）(A) 与负载大小有关(B) 与负载性质有关(C) 与负载的大小和性质都有关(D) 与负载大小和性质都无关答案：C11变压器带额定容量负载运行时，其效率（）(A) 是一个定值(B) 不是一个定值(C) 与负载的性质有关答案：C12在直流电动机电枢回路中串入电阻起动时，可（）(A) 减小起动电流，增大起动转矩(B) 减小起动电流，减小起动转矩(C) 增大起动电流，增大起动转矩(D) 增大起动电流，减小起动转矩答案：B13一台他励直流电动机拖动一台他励直流发电机运行，如果发电机的励磁电流和负载电阻保持不变，而电动机转速增加，发电机的输出功率将（）(A) 增大 (B) 减小(C) 不变答案：A14直流电机电枢绕组导体中流过的电流是（）(A) 直流电流(B) 交流电流(C) 脉动的直流电流答案：B15一台并励直流发电机在额定状态运行，现停机后改变原动机转向重新起动，则该发电机（）(A) 不能自励(B) 能自励，但电压极性改变(C) 能自励，且电压极性不变答案：A16直流电动机正常运行时，其电磁转矩的方向与转子旋转方向（）(A) 相同(B) 相反(C) 无关答案：A17并励直流发电机的额定输出功率可表达为（）(A) UN ·IN (B) UN ·IN ·η(C) UN ·(IN - IfN) (D) UN ·(IN - IfN)·η答案：A18并励直流电动机的额定输出功率可表达为（）(A) UN ·IN (B) UN ·IN ·η(C) UN ·(IN - IfN) (D) UN ·(IN - IfN)·η答案：B19一台他励直流发电机转速下降10%，而励磁电流和电枢电流均不变，则（）(A) 电枢电势下降10% (B) 电磁转矩下降10%(C) 电枢电势和电磁转矩都下降10% (D) 电枢电势和电磁转矩都不变答案：A20直流电机交轴电枢反应磁动势最大值的位置取决于（）(A) 主磁极轴线的位置(B) 电刷的位置(C) 转子旋转方向答案：A21一台额定转速为1000r/min的并励直流电动机在额定状态运行时输入功率为10kW，若在电枢回路中串电阻调速，保持负载转矩不变，当转速为800r/min时的输入功率为（）(A) 10kW (B) 8kW(C) 12.5kW (D) 无法确定答案：D22在p对极整距交流绕组中，每个线圈的两个线圈边在空间相距的机械角度为（）(A) p×180°(B) p×360°(C) 360°/p (D) 180°/p答案：D23两相对称绕组中通入两相对称电流所产生的气隙合成磁动势基波为（）(A) 脉振的矩形波(B) 旋转的矩形波(C) 脉振的正弦波(D) 旋转的正弦波答案：D24三相感应电动机从空载变到满载运行时，激磁电流将（）(A) 显著增加(B) 基本不变(C) 显著减小(D) 无法确定答案：B25一台三相6极50Hz感应电机的转差率为0.05时，其转子绕组产生的旋转磁场相对于定子的转速为（）(A) 1000rpm (B) 50rpm(C) 1050rpm (D) 0rpm答案：A26三相绕线式感应电动机拖动恒转矩负载，转子回路串入不同的电阻时应有（）(A) 转子电流及功率因数都不变(B) 转子电流变化而功率因数不变(C) 转子电流不变而功率因数变化答案：A27在其他条件不变时增大感应电动机的气隙，则其最大转矩将（）(A) 不变(B) 增大(C) 减小(D) 无法确定答案：C28某三相4极鼠笼式感应电机的定、转子槽数分别为33和36，则其转子极对数为（）(A) 4 (B) 2(C) 36 (D) 1答案：B29感应电动机从空载变到额定负载运行时，其定子感应电动势（）(A) 增大(B) 不变(C) 减小(D) 变化规律不定答案：C30一台过载能力为2的三相感应电动机在额定状态下运行。

习题课4-同步电机--电机学课件--汤蕴璆主编(第三版)

mUE0 mU 2 cos Xd 2
1 1 mU 2 cos 2－ X 2 q Xd
1 1 X q Xd
13
电机学习题课
Electric Machinery
对于隐极电机 X d＝X q＝X s E 0U m U2 Qm cos Xs Xs
Electric Machinery

可得： 0 54.798
d

j I d Xd Xq

I I sin 0 0 90

1 sin 54.798 54.798 90

EQ

E0

Iq

0.8171 35.202
10
电机学习题课
解(1)
Electric Machinery
N arccos0.8 36.87
sin N 1 cos 2 N 1 0.8 2 0.6
由于不考虑电枢电阻，所以电磁功率约等于输出功率则有： PemN PN S N cos N 31250 kVA 0.8 25000 kW

d轴

E0

所以得出： 0 1.732 E

Iq

0

j Id Xd

U
j I q Xq
Id
7
I
电机学习题课
Electric Machinery

电机学(自学完整版)课件

18十月2023
《电机学》第一章导论
20
2. 电机的近代发展及趋势
单机容量不断增加
·如汽轮发电机：
1900 1920 1937空气冷却
氢气冷却
5MVA 25MVA 100MVA 150MVA
1956水肉冷 1960 目前
208VA 320MVA >1000MVA
中小型电机技术与经济指标不断改进 ·新的设计方法 (CAD)、工艺、材料、测试手段应用范围扩大
18十月2023
14
《电机学》第一章导论
发电
·我国老牌电机厂：
哈尔滨电机厂上海电机厂
·四川：
德阳东方电机厂
上海电机厂的生产车间
18十月2023
《电机学》第一章导
15
论
发电
18十月2023
《电机学》第一章导论
16
动力
应用于洗衣机
用于有轨电车牵引的电动机 18十月2023
《电机学》第一章导论
39
※ 铁修材料具有的特点
它的磁化曲线具有饱和性，磁导率μpe不是常数，且随H 的变化而变化。
L. μ 变化 2. 总体非线性 3. 存在饱和特性
个= μ
18十月2023
《电机学》第一章导论
40
B=f(H)
B
C
b
μre =f(H)
a
B=₀H H
图1-6 铁磁材料的磁化曲线 (p16)
18十月2023
若线圈不动，穿过线圈的磁通随时间变化，则线圈中感应的电动势——变压器电势
中=中m sin wt
感应电动势有效值：
18十月2023
28
《电机学》第一章导论

直流电机的结构与绕组--电机学课件--汤蕴璆主编(第三版

yc
yc
yc
17
h
电机学
Electric Machinery
单叠绕组
直流电机 D.C. Machines
y
y
＝
c
1
2 p 4,u 1
S K Q u 16
y1
Qu 2p
1 2 3 4 更多
16 0 4 4
y2 y1 y 3
18
h
电机学
Electric Machinery
直流电机 D.C. Machines
并励
串励
U Ea,Ia I -+
Uf - If +
Ia=I
11
U
Ea I -+
Ia If
U=Uf Ia=I+If
h
U I=If
Ea -+
Ia
Ia=I=If
复励
U I
Ea -+
Ia If
Ia=I+If
电机学
Electric Machinery
额定状态下电机的输出功率
3
h
电机学
Electric Machinery
直流电机的优缺点
直流电机 D.C. Machines
优点
✓调速范围宽广、平滑、经济； ✓过载、起动、制动转矩大。
缺点
✓结构复杂、成本高； ✓可靠性较差。
4
h
电机学
Electric Machinery
直流电机的基本结构
直流电机 D.C. Machines
励磁绕组、换向器、电刷
直流电机 D.C. Machines
8
h
直流电机 D.C. Machines

直流电机电枢电动势与电磁转矩公式的推导过程 -回复

直流电机电枢电动势与电磁转矩公式的推导过程直流电机的电枢电动势与电磁转矩可以通过电磁感应定律和洛伦兹力定律来推导。

1. 电枢电动势（back emf）的推导：根据电磁感应定律，当磁通量通过一个回路时，该回路中就会产生感应电动势。

电枢中的磁通量可以通过电枢的磁场和电枢的面积来表示，即Φ = B * A，其中B为磁场强度，A为电枢的面积。

当电枢匝数为N时，磁通量Φ = B * A = k * B * N，其中k为比例系数。

根据电磁感应定律，感应电动势 E = -dΦ/dt。

对上式进行求导，得到感应电动势E = -d(k * B * N)/dt = -k * N * dB/dt，即感应电动势与磁场变化率成正比。

当电机运行时，磁场B一般是恒定的，因此上式可以简化为E = -k * N * dB/dt = -k * N * (0) = 0。

即在电机正常运行时，电枢中的感应电动势为零。

2. 电磁转矩的推导：根据洛伦兹力定律，当电流通过一个导体时，导体会受到一个力的作用。

在直流电机中，由于电枢绕组是一个闭合回路，因此通过电枢的电流会受到一个力矩的作用，即电磁转矩。

根据洛伦兹力定律，电磁转矩T = N * I * B * l * sin(θ)，其中N为匝数，I为电流，B为磁场强度，l为电枢长度，θ为电流与磁场的夹角。

在直流电机中，电流方向一般是恒定的，因此θ为常数。

当电流方向与磁场方向相垂直时，sin(θ)为1；当电流方向与磁场方向平行时，sin(θ)为0。

电磁转矩T可以进一步简化为T = N * I * B * l * sin(θ) = k * N * I * B，其中k为比例系数。

综上所述，直流电机的电枢电动势为零，电磁转矩为T = k * N * I * B。

直流电机的感应电动势与电机结构

输出的电功率 P2 Pem P Cua 自励发电机中还应减去励磁损耗 pcuf
1.8 直流发电机
他励发电机的运行特性
一、空载特性
定义:当n C1 、 I 0 时， U f(I f )
空载时 U Ea 空载特性实质上就是 Ea f ( I f ) 。所以空载特性曲线的形状与空载磁化特性曲线相同。直流发电机的空载特性是非线性的的，上升与下降的过程是不相同的。实际中通常取平均特性曲线作为空载特性曲线。
T T2 T0
式中，T为电磁转矩，T2为轴上所带生产机械的转矩，T0为电动机空载损耗转矩。
（3）功率平衡方程式
直流电动机稳态运行的基本关系式
将电压平衡方程两边同乘以电枢电流Ia，得到：
UIa=EaIa+ Ia2Ra
可以写成：
P 1 P em pcua
——电磁功率； ——电枢回路的铜损耗。
0
Ia
并励直流电动机的工作特性
3、效率特性
定义：当
f (I a ) U UN 、 I I fN 时，
由方程式可得
p Fe pmec pCuf pCua P2 p 100% (1 ) 100% (1 ) 100% P P U (I a I f ) 1 1
额定负载时的转速降 nN 对额定转速 n N 的比值用百分数表示时称为额定转速变化率：
n N n0 n N n N % 100% 100% nN nN
中小型他励直流电动机的 n N % 为5%~10%。
2.人为机械特性
使用直流电动机时，其固有机械特性往往不能满足要求，这时可改变电源电压U、每极磁通Φ和电枢回路串接的附加电阻Rsa三个量中的某个量，从而改变电动机的机械特性，如此得到的机械特性称为人为机械特性。注意：只讨论改变其中一个量，其他值在额定条件下的人为机械特性。

13直流电机的感应电动势和电磁转矩--电机学课件--汤蕴璆主编(第三版)

Ea Ce n
pZa 其中，电动势常数： Ce 60a
n：r/mim
当n＝C1时：Ea∝Φ
当Φ＝C2时：Ea∝n
直流电机的电磁转矩 Electromagnetic Torque
要点1：每根导体的电磁转矩 Tc f e r b lia D 2
要点2：每个磁极下的电磁转 Tp 矩
本节内容

电0枢绕组的感应电动势
直流电机的电磁转矩
直流电机的感应电动势 Induced E.M.F.
要点1：e b lv
要点2：电枢绕组电动势Ea
＝电刷两端的电动势
＝一条并联支路的合成电动势
要点3：气隙磁密 b 用平均磁密 Bav来代替
直流电机的感应电动势 Induced E.M.F.
电机学34巩片悍芋氖乡向型叁卵莉笑赏测诈职送埃伍艳戴露藏的蛇野碘妹叫藐侗帐13直流电机的感应电动势和电磁转矩电0枢绕组的感应电动势直流电机的电磁转矩密簿议田鹅啃雷哎解埠闺饼宗烁互鸣祝蜕念尿闸翱箭珠檬镣崔羔签降惩片13直流电机的感应电动势和电磁转矩inducedemf
电机学 3.4
直流电机的感应电动势和电磁转矩
Ea Ce n，Te CT I a
以上公式既适用于直流发电机，也适用于直流电动机。主磁通Φ是产生感应电动势和电磁转矩的必要条件；当直流电机空载时：Φ＝Φ0 ；当直流电机负载时：Φ＝Φδ。
习题
教材第116页： 3-1、3-2(1)、 3-6、3-9、3-11
Za 2 p c 1
T
c
要点3：直流电机的电磁转矩 Te 2 p Tp
直流电机的电磁转矩 Electromagnetic Torque
Te CT I a