电机学课件
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（2）了解变压器和、直流电机、感应电机和同步电 机）基本结构，电机中磁场的性质和时空关系。
（3）掌握各种电机正常稳态运行时的分析方法和运 行性能，建立电压方程和转矩方程，明确电机中的能 量转换关系；熟练地运用等效电路（相量图）和复数 来计算电机的性能和主要运行数据。
（4）了解机电装置中的能量关系，掌握感应电动势 、磁场储能、电磁转矩和机电能量转换过程。
产生磁场的方式：励磁方式 产生磁场的电流：励磁电流
电流产生磁场规律的描述：右手螺旋定则、 全电流定律、磁路欧姆定律。
如何产生电动势？
交变的磁场会在绕组中感应电势——变压器 电势；
导体作切割磁力线运动能感应电势——运动 电势；
感应电势的规律描述：右手定则、法拉第电 磁感应定律、楞次定律。
Electrical Machinery (电机学)
电机的定义：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。
电机的作用： a.电能的生产，传输和分配。 b.驱动各种生产机械和装备。 c.作各种控制系统，自动装置部件。
电机-----基于电磁感应定律、电磁力定律，由电路和 磁路所构成的，进行机电能量转换或信号转换的电 磁机械装置。
电工纸、云母片等（A、E、B、F、H、C）
铁磁材料的磁化曲线
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
2000
4000
6000
8000
铁磁材料的基本特性：
高导磁性、磁饱和性、磁滞性、剩磁性。
软磁材料：μ高，Br小，磁滞回线窄而长，如：铸 钢、硅钢、坡莫合金，常制作电机铁心；
硬磁材料：μ不高，Br大，磁滞回线宽而胖，如铝 镍钴、硬磁铁氧体等，常制造永久磁铁。
Z
C X
B
全电流定律
在磁路中沿任一闭合路径 L，磁场强度H的线 积分等于该闭和回路所包围的电流的代数和，即：
Hdl i
l
对于均匀磁路：
Hl Ni
对于分段均匀磁路：
H1l1 H2l2 Hnln Ni
磁路的欧姆定律
Ni F
L
S
Rm
Rm
l
S
磁路的基尔霍夫定律
磁通的连续性原理：任意取一闭合面A，穿过 闭合面的磁通的代数和应为零，即：
电力系统：包括发电、输电、配电、用电等。
电机分类：
按运动方式分类
静止电机-----变压器
旋转电机-----直流电机
----- 交流电机
异步电机
同步电机
按功能分类： ⑴发电机 ⑵电动机 ⑶变压器、互感器 ⑷控制电机
学习本课程后，应达到的基本要求：
（1）了解磁路的计算方法及交、直流磁路和铁心线 圈的性能。
导体存在相对运动而产生的电势
e Blv
法拉第(Michael Faraday 1791—1867)
伟大的英国物理学家和化学家。 主要从事电学、磁学、磁光学、电化学 方面的研究。 1831年发现电磁感应现象，是电磁理论 的创始人之一。
电磁力定律
载流导体在磁场中受到电磁力作用，在导体与 磁场方向垂直的情况下，导体所受电磁力为：
电机学中的各种分析方法： ☆ 方程式、相量图和等效电路的分析方法 ☆ 线性和非线性问题的处理方法 ☆ 稳态和暂态问题的分析方法 ☆ 归算算法（标幺值） ☆ 结构不对称分析方法：凸极处理法 ☆ 三相不对称的分析方法：对称分量法 ☆ 实验分析法 ☆ 近似算法
电机中的材料： 导电材料：线圈（铜、铝） 导磁材料：铁磁材料（重点介绍） 结构材料：铸铁、铸钢和钢板等 绝缘材料：聚酯漆、环氧树脂、玻璃丝带、
（5）对同步电机的不对称运行和直流电机、同步电 机以及感应电机在动态情况下的分析方法和相应的 参数要有基本的物理概念；对电机的典型运行方式 和动态过程能作出正确的分析。
（6）了解电机的有关工程性问题，例如发热和冷 却、励磁系统，各种电机的应用范围，电机的额定 值，主要电机的各种性能数据（效率、过载能力、 起动性能数据、主要参数）范围等。
铁心损耗：涡流损耗、磁滞损耗。
①磁滞损耗：磁畴之间产生摩擦而产生的。
②涡流损耗：涡流与铁心电阻相作用产生的损耗。
磁畴
φ
i
铁心损耗的经验公式：
pFe
P1
50
(
f 50
)
Bm2 G
1.2 ~ 1.6
影响铁心损耗的因素： 材料、频率、磁密、铁心质量
电机中典型到磁路：
主磁通 漏磁通
Y A
0
• 沿任何闭和磁路的总磁动势恒等于各段磁压 降的代数和，即：
n
Ni H klk k 1
电磁感应定律 （磁动生电）：
e d ( dx) ( )
dt
x dt
t
其中: f (x,t)
变压器电势： 交变的磁通在线圈中感应的电势
e d N d
dt
dt
切割电势（运动电势）：旋转电机中，当磁通与
如何产生电磁力？
载流导体在磁场中会受到电磁力作用
产生电磁力的规律描述：左手定则、电 磁力定律、
线圈电感的计算
N Li
F Ni
Rm
l
S
L i
L
N2 Rm
N 2m
f Bil
电磁力方向由左手定则决定。
磁路和电路的参数类比关系
磁路
电路
F Rm
Rm
l
S
m
1 Rm
电动势 E=I R 电流 I 电阻 R 电导 G
电导率
磁路和电路定律的类比关系
磁路
电路
欧姆定律
F Rm
ie R
基尔霍夫第一定律
0
i 0
n
基尔霍夫第二定律
Ni H klk
k1
（7）熟练掌握电机的基本实验方法和操作技能， 如运行性能、损耗、稳态参数的求取和测定方法， 电动机的起动和调速、发电机的建压和调频、调压 等；能对实验结果进行分析和评定，并初步具有检 查电机故障的能力。
电机学课程的特点：综合性、实际ห้องสมุดไป่ตู้、统一性。 电机学课程的地位：专业核心课程（电力系统稳态
分析、电力系统暂态分析、自控原理、继电保护与 自动装置等课程的基础）
e iR
电路与磁路的区别
电路中有电流就有功率损耗，磁路中恒定磁 通下没有功率损耗；
电流全部在导体中流动，而在磁路中除在铁 心的磁通外，空气中也有漏磁通；
多数导体电阻为常数，铁心磁阻为变量；
对于线性电路可应用叠加原理，而当磁路饱 和时为非线性，不能应用叠加原理 。
如何产生磁场？
永久磁铁可以产生磁场 电流可以产生磁场
（3）掌握各种电机正常稳态运行时的分析方法和运 行性能，建立电压方程和转矩方程，明确电机中的能 量转换关系；熟练地运用等效电路（相量图）和复数 来计算电机的性能和主要运行数据。
（4）了解机电装置中的能量关系，掌握感应电动势 、磁场储能、电磁转矩和机电能量转换过程。
产生磁场的方式：励磁方式 产生磁场的电流：励磁电流
电流产生磁场规律的描述：右手螺旋定则、 全电流定律、磁路欧姆定律。
如何产生电动势？
交变的磁场会在绕组中感应电势——变压器 电势；
导体作切割磁力线运动能感应电势——运动 电势；
感应电势的规律描述：右手定则、法拉第电 磁感应定律、楞次定律。
Electrical Machinery (电机学)
电机的定义：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。
电机的作用： a.电能的生产，传输和分配。 b.驱动各种生产机械和装备。 c.作各种控制系统，自动装置部件。
电机-----基于电磁感应定律、电磁力定律，由电路和 磁路所构成的，进行机电能量转换或信号转换的电 磁机械装置。
电工纸、云母片等（A、E、B、F、H、C）
铁磁材料的磁化曲线
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
2000
4000
6000
8000
铁磁材料的基本特性：
高导磁性、磁饱和性、磁滞性、剩磁性。
软磁材料：μ高，Br小，磁滞回线窄而长，如：铸 钢、硅钢、坡莫合金，常制作电机铁心；
硬磁材料：μ不高，Br大，磁滞回线宽而胖，如铝 镍钴、硬磁铁氧体等，常制造永久磁铁。
Z
C X
B
全电流定律
在磁路中沿任一闭合路径 L，磁场强度H的线 积分等于该闭和回路所包围的电流的代数和，即：
Hdl i
l
对于均匀磁路：
Hl Ni
对于分段均匀磁路：
H1l1 H2l2 Hnln Ni
磁路的欧姆定律
Ni F
L
S
Rm
Rm
l
S
磁路的基尔霍夫定律
磁通的连续性原理：任意取一闭合面A，穿过 闭合面的磁通的代数和应为零，即：
电力系统：包括发电、输电、配电、用电等。
电机分类：
按运动方式分类
静止电机-----变压器
旋转电机-----直流电机
----- 交流电机
异步电机
同步电机
按功能分类： ⑴发电机 ⑵电动机 ⑶变压器、互感器 ⑷控制电机
学习本课程后，应达到的基本要求：
（1）了解磁路的计算方法及交、直流磁路和铁心线 圈的性能。
导体存在相对运动而产生的电势
e Blv
法拉第(Michael Faraday 1791—1867)
伟大的英国物理学家和化学家。 主要从事电学、磁学、磁光学、电化学 方面的研究。 1831年发现电磁感应现象，是电磁理论 的创始人之一。
电磁力定律
载流导体在磁场中受到电磁力作用，在导体与 磁场方向垂直的情况下，导体所受电磁力为：
电机学中的各种分析方法： ☆ 方程式、相量图和等效电路的分析方法 ☆ 线性和非线性问题的处理方法 ☆ 稳态和暂态问题的分析方法 ☆ 归算算法（标幺值） ☆ 结构不对称分析方法：凸极处理法 ☆ 三相不对称的分析方法：对称分量法 ☆ 实验分析法 ☆ 近似算法
电机中的材料： 导电材料：线圈（铜、铝） 导磁材料：铁磁材料（重点介绍） 结构材料：铸铁、铸钢和钢板等 绝缘材料：聚酯漆、环氧树脂、玻璃丝带、
（5）对同步电机的不对称运行和直流电机、同步电 机以及感应电机在动态情况下的分析方法和相应的 参数要有基本的物理概念；对电机的典型运行方式 和动态过程能作出正确的分析。
（6）了解电机的有关工程性问题，例如发热和冷 却、励磁系统，各种电机的应用范围，电机的额定 值，主要电机的各种性能数据（效率、过载能力、 起动性能数据、主要参数）范围等。
铁心损耗：涡流损耗、磁滞损耗。
①磁滞损耗：磁畴之间产生摩擦而产生的。
②涡流损耗：涡流与铁心电阻相作用产生的损耗。
磁畴
φ
i
铁心损耗的经验公式：
pFe
P1
50
(
f 50
)
Bm2 G
1.2 ~ 1.6
影响铁心损耗的因素： 材料、频率、磁密、铁心质量
电机中典型到磁路：
主磁通 漏磁通
Y A
0
• 沿任何闭和磁路的总磁动势恒等于各段磁压 降的代数和，即：
n
Ni H klk k 1
电磁感应定律 （磁动生电）：
e d ( dx) ( )
dt
x dt
t
其中: f (x,t)
变压器电势： 交变的磁通在线圈中感应的电势
e d N d
dt
dt
切割电势（运动电势）：旋转电机中，当磁通与
如何产生电磁力？
载流导体在磁场中会受到电磁力作用
产生电磁力的规律描述：左手定则、电 磁力定律、
线圈电感的计算
N Li
F Ni
Rm
l
S
L i
L
N2 Rm
N 2m
f Bil
电磁力方向由左手定则决定。
磁路和电路的参数类比关系
磁路
电路
F Rm
Rm
l
S
m
1 Rm
电动势 E=I R 电流 I 电阻 R 电导 G
电导率
磁路和电路定律的类比关系
磁路
电路
欧姆定律
F Rm
ie R
基尔霍夫第一定律
0
i 0
n
基尔霍夫第二定律
Ni H klk
k1
（7）熟练掌握电机的基本实验方法和操作技能， 如运行性能、损耗、稳态参数的求取和测定方法， 电动机的起动和调速、发电机的建压和调频、调压 等；能对实验结果进行分析和评定，并初步具有检 查电机故障的能力。
电机学课程的特点：综合性、实际ห้องสมุดไป่ตู้、统一性。 电机学课程的地位：专业核心课程（电力系统稳态
分析、电力系统暂态分析、自控原理、继电保护与 自动装置等课程的基础）
e iR
电路与磁路的区别
电路中有电流就有功率损耗，磁路中恒定磁 通下没有功率损耗；
电流全部在导体中流动，而在磁路中除在铁 心的磁通外，空气中也有漏磁通；
多数导体电阻为常数，铁心磁阻为变量；
对于线性电路可应用叠加原理，而当磁路饱 和时为非线性，不能应用叠加原理 。
如何产生磁场？
永久磁铁可以产生磁场 电流可以产生磁场