(完整word版)华中科技大学电机学(上)总结

《电机学（上）》总结

第一章 导论

1、电机的基本概念

电机：依据电磁感应定律和电磁力定律实现机电能量或信号转换的电磁装置。 定子：静止部分；转子：旋转部分；气隙：铁芯与磁极之间的间隙 气隙中的磁场分布及其变化规律在能量转换过程中起决定性作用。 2、磁场基本量

H B A B A F m A H Wb T B ⋅=⋅=μφμμφ;);();/(;;);();(0 3、磁路定律

（1）全电流定律：∑∑∑⎰=⇒=⋅k

k

k k k F l H i dl H

（2）磁路欧姆定律：m m F R F Λ⋅==

φ，A

l

R m m μ=Λ=1磁路的磁阻：， l

A

m μ=Λ磁路的磁导：

（3）磁路的基氏第一定律：0=∑φ

（4）磁路的基氏第二定律：k k

k k

k k k

k i N F l H ∑∑∑==

4、磁化曲线曲线H H f B ⋅==μ)(（课本P16 图1.6）

非铁磁材料：为常数为直线，00μμH B ⋅=，数值很小,/10470m H -⨯=πμ 铁磁材料，磁化曲线呈现非线性的饱和特性。

一般0μμ>>Fe ，且Fe μ不是常数。饱和时，↓↑→μb 。不饱和时可认为是常数

5、铁耗Fe p ：)6.1~2.1(21,2≈<<∝+=βββV B f p p p m w h Fe ，V 为铁磁材料的体积，

采用硅钢片可减小铁耗。磁滞损耗与磁滞回线的面积成正比。

6、电感与互感

线圈（绕组）的电感m N L Λ=2。铁芯线圈的电感要远大于同匝数的空心线圈的电感。

两个线圈（绕组）间的互感m N N M Λ=21

第二章 直流电机

一、直流电机的工作原理和基本结构 1、换向器式直流电机的工作原理：

直流电机电枢绕组所感应的电动势是极性交替变化的交流电动势， 换向器配合电刷的作用把交流电动势“换向”成极性恒定的直流电动势。 只要电枢与主磁极空间相对静止，电刷两端所得电势即为直流电。 2、主要结构

定子 转子（电枢）

主磁极、机座、电刷、换向极 电枢铁心、电枢绕组、换向器 定子机座兼做定子主磁路的一部分，因其中磁场是固定不变的，故采用铸钢或厚钢板加工（无铁耗）

转子铁心因旋转，与气隙主磁场（空间静止）有相对切割运动，其间会有铁耗，故采用硅钢片叠成。 3、额定值

额定功率2P P N ≡ )/(60

2s rad n N π

=Ω 发电机：N N N I U P = 电动机：N N N N I U P η= 二、 电枢绕组特点

1、直流电机电枢绕组必为闭合绕组。

2、电刷的安放：

（1）原则：正、负电刷间空载合成电势最大。

（2）位置：应放在换向器的几何中性线上（与电枢几何中性线处的导体连通）

（3）组数：恒等于电机极数2p

3、单叠绕组的并联支路数2a=电机极数2p 。

4、电刷为电枢表面导体电流的分界线

5、电枢电流Ia=每条支路电流（即线圈电流）⨯并联支路数2a 。 三、直流电机的磁场 1、空载磁场：

直流电机空载时的磁场称为空载磁场。空载磁场仅由主磁极励磁磁动势（对应励磁电流If ）单独建立。

了解空载气隙磁场大小沿电机气隙圆周的分布波形 2、负载磁场：

（1）直流电机负载时的气隙磁场由励磁磁动势和电枢磁动势（对应电枢电流Ia ）共同建立。

（2）电枢磁场：由电枢磁动势（或电枢电流）所单独建立

电枢磁动势和电枢磁场的轴线总是位于电刷对应于电枢表面上的位置。

当电刷位于几何中性线时：电枢磁动势和电枢磁场的轴线刚好位于电枢交轴（与主极轴线相正交的位置），只产生交轴电枢磁动势和交轴电枢磁场。

当电刷偏离几何中性线时：电枢磁动势和电枢磁场的轴线也偏离电枢交轴，同时产生交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势（与主极轴线相平行的位置），相应地也同时产生交轴电枢磁场和直轴电枢磁场。 （3）直流电机电枢反应

负载时，电枢磁动势对主极磁场的影响为电枢反应。

交轴电枢反应：由交轴电枢磁动势产生a 、使气隙磁场分布波形发生畸变； b 、铁心饱和时呈去磁作用。 直轴电枢反应：由直轴电枢磁动势产生，直轴去磁或直轴助磁。 四、电枢电动势与电磁转矩 电枢电动势为正负电刷间电动势60a E pN

E n C n a

φφ=

⋅⋅=⋅⋅ 电磁转矩2em a T a pN

T I C I a

φφπ=

⋅⋅=⋅⋅

φ ：正负电刷间一个极面下的磁通量，【Wb 】

30T E C C π

=

N:电枢绕组总导体数，2y N S N =⨯⨯总元件数每元件匝数 五、直流电机的基本方程和运行特性

1、按励磁方式分类：他励,a f I I I =与无关 串励a f I I I == 并励：发电机a f I I I =+ 电动机a f I I I =+

2、直流电机运行方式的判别及运行特点 （1）当E>U 时，为发电机运行：

a em em a I E T n T U U E 与同方向，故发出电功率；

与反方向，为制动转矩，故吸收机械功率；I 与反方向，与反方向

（2）当E

a em em a I E T n T U 与反方向，故吸收电功率；

与同方向，为驱动转矩，故发出机械功率；I 与同方向。

（3）当E=U 时，为原动机拖动空转的发电机或；理想空转的电动机。 3、直流电动机基本平衡方程式： （1）电势方程：a a U E I R =+ （2）功率流程图