电机学第五版课件 汤蕴璆编著
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电机学第五版课件汤蕴璆编著 第4章4通有正弦电流时单相绕组的磁动势
d1
i cos s
节距因数
4 Nk
2p
w1
k p 1 i cos s
i cos s
4 Nk
2p
电机学
单相绕组的磁动势
2p个磁极
f 1 f q1
16
2p个磁回路
2p个线圈组
w1
4 Nk
2p
i cos s
电机学
单相绕组的磁动势
f1 4 Nk
线圈组的磁动势
fq1 fc1(1) · · ·
F c1
fc1(2)
F c1
(2)
F c1 F c1
(3)
(3)
fc1(3)
F c1
(1 )
F c1
(2)
F q1
(1 )
fq1=fc1(1)+fc1(2)+fc1(3)
12
f q 1 qf
c1
kd1
分布因数
f q1
4 qN c i c
fφ
fφ1
fφ3
X A
O
A
fφ5
θs
21
既是时间的函数，又是空间的函数； 在空间上，按余弦规律分布； 在时间上，按余弦规律变化； 轴线位置固定不动； 幅值大小随时间按正弦规律脉振； 脉振的频率就是电流的频率。
O fφ 1
驻波
θs
18
电机学
单相绕组的谐波磁动势
f s , t F cos
s
cos t
2
k d 1 cos s
电机学
单层整距线圈组的磁动势
i cos s
节距因数
4 Nk
2p
w1
k p 1 i cos s
i cos s
4 Nk
2p
电机学
单相绕组的磁动势
2p个磁极
f 1 f q1
16
2p个磁回路
2p个线圈组
w1
4 Nk
2p
i cos s
电机学
单相绕组的磁动势
f1 4 Nk
线圈组的磁动势
fq1 fc1(1) · · ·
F c1
fc1(2)
F c1
(2)
F c1 F c1
(3)
(3)
fc1(3)
F c1
(1 )
F c1
(2)
F q1
(1 )
fq1=fc1(1)+fc1(2)+fc1(3)
12
f q 1 qf
c1
kd1
分布因数
f q1
4 qN c i c
fφ
fφ1
fφ3
X A
O
A
fφ5
θs
21
既是时间的函数，又是空间的函数； 在空间上，按余弦规律分布； 在时间上，按余弦规律变化； 轴线位置固定不动； 幅值大小随时间按正弦规律脉振； 脉振的频率就是电流的频率。
O fφ 1
驻波
θs
18
电机学
单相绕组的谐波磁动势
f s , t F cos
s
cos t
2
k d 1 cos s
电机学
单层整距线圈组的磁动势
电机学第五版课件汤蕴璆编著 第6章3同步发电机的电压方程、相量图和等效电路
X
E
0
0
～
E
E
I
U
E
I Ra jI X
s
0
U
a
E E0 E
I
7
E U I R a jX
电机学
隐极同步发电机 相量图的求解方法
d
已知：U, I, φ, Ra, Xs 求：E0, δ
E
0
c
0
U
I Ra
jI X
s
I
为了确定 ψ0，画出相量图，定义一个虚拟电动势： 与E0同相
d
EQ E0 j I
X
d
d
X
q
q
jI
d
d
X
d
X
q
U I Ra j I
X
d
jI
d
X
q
jI
X
d
X
q
E
U
E
Q
0
U I Ra j I q I
：
A
0
d
q
隐
11
极
凸
极
电机学
凸极同步发电机的电枢磁场
ψ0=90°
d轴 Fad Bad1 Bad Baq1 ψ0=0° q轴
电机学第五版课件汤蕴璆编著 第3章7直流电动机的起动、调速和制动
调速的方法
U I a Ra n Ce
磁场控制
9 调励磁电流调速
电机学
调速 Speed Governing
调速：调节转速、转速控制 电动机调速的基本要求
– – – –
n nN n1 t1 O t
调速范围：D=nmax/nmin 平滑性 经济性
调速设备简单、可靠、操作方便
10
电机学
If
18
电机学
直流电动机的反接制动
方法
励磁回路不变，将加在电枢回路的电 压反接。
-U=Ea+Ia(Ra+RL) Ia=-(U+Ea)/(Ra+RL) 将产生很大的制动性质的电磁转矩。
原理
19
电机学
直流电动机的反接制动
+ U 电动
Q 制动 B n0
n A
Ra
Ia
RL I’a + Ea –
n Ia1
If3
ia
n0
O
If1>If2>If3
If2
If1 TeN Te
IaN n1 nN
O
Te=CTΦIa
n
13
t
电机学
串励电动机的调速
n n
TL
Rs1<Rs2<Rs3 Rs1 Rs3 O Rs2 Te O
TL U1>U2>U3 U1 U3 U2 Te
调速方式 改变Rs 改变U
14
主要优点 简单 转速可调低、可调高
他励和并励电动机的调速 ▲电枢回路串电阻调速
n
n0 RΩ=0
IaN nN n1
电机学第五版课件汤蕴璆编著 第5章6感应电动机的运行特性
稳定运行区
Te＝f（s）→ n＝f（Te）
稳定运行条件：
dT e dn dT L dn
n ns
TL
Te
11
感应电动机的稳定运行区 域：从同步点到最大电磁 转矩一段(0<s<sm)。
不稳定 运行区 Te O
电机学
机械特性
12
例5-4
电机学
感应电动机的工作特性
前提条件
U1＝U1N，f1＝fN
n＝f(P2)
2 1
2
压、频率、绕组参 数、转差率有关。
当电压、频率、
m 1 pU Te
2
R '2 s
绕组参数为常数时， 电磁转矩仅与转差 率有关。
R '2 2 f1 R1 c X 1 cX ' 2 s
2
Te＝f(s)
4
电机学
T max 1 . 6 85 % T N 1 . 156 T N T N
15
工作特性
转速特性：n＝f(P2) 定子电流特性：I1＝f(P2) 功率因数特性：cosφ1＝f(P2)
电磁转矩特性：Te＝f(P2)
效率特性：η＝f(P2)
I10 T0 O P2
13
电机学
感应电动机的主要性能指标
额定效率ηN（76%～94%）
额定功率因数cosφN（0.75～0.92）
电机学
感应电动机的 转矩-转差率特性
Te
U1 R”2 U”1 U1>U’1>U’’1 U’1
Tmax
Te
R’2 R2
s
1
Tmax∝U1
Te＝f（s）→ n＝f（Te）
稳定运行条件：
dT e dn dT L dn
n ns
TL
Te
11
感应电动机的稳定运行区 域：从同步点到最大电磁 转矩一段(0<s<sm)。
不稳定 运行区 Te O
电机学
机械特性
12
例5-4
电机学
感应电动机的工作特性
前提条件
U1＝U1N，f1＝fN
n＝f(P2)
2 1
2
压、频率、绕组参 数、转差率有关。
当电压、频率、
m 1 pU Te
2
R '2 s
绕组参数为常数时， 电磁转矩仅与转差 率有关。
R '2 2 f1 R1 c X 1 cX ' 2 s
2
Te＝f(s)
4
电机学
T max 1 . 6 85 % T N 1 . 156 T N T N
15
工作特性
转速特性：n＝f(P2) 定子电流特性：I1＝f(P2) 功率因数特性：cosφ1＝f(P2)
电磁转矩特性：Te＝f(P2)
效率特性：η＝f(P2)
I10 T0 O P2
13
电机学
感应电动机的主要性能指标
额定效率ηN（76%～94%）
额定功率因数cosφN（0.75～0.92）
电机学
感应电动机的 转矩-转差率特性
Te
U1 R”2 U”1 U1>U’1>U’’1 U’1
Tmax
Te
R’2 R2
s
1
Tmax∝U1
电机学第五版课件汤蕴璆编著 第5章7感应电动机的起动和调速
调速方法
– – –
制动方法
–
3
电机学
感应电动机的起动方法
笼型感应电动机的起动
–
–
–
直接起动 Y-D降压起动 自耦变压器降压起动 转子回路串电阻器起动
绕线型感应电动机的起动
–
4
改善起动性能的其它方法
电机学
感应电动机 起动的基本要求
起动转矩倍数要大
–
kst＝Tst /TN
↗
起动电流倍数要小
9
电机学
笼型感应电动机 的自耦变压器降压起动
操作：感应电动机的定子绕组，在起 动时通过自耦变压器与电源相连。
优点：降压灵活，不受绕组连接方式 的限制。
缺点：需专用自耦变压器，设备复杂、 价格高。
10
电机学
笼型感应电动机 的自耦变压器降压起动
A C B
I st (自耦 I st ( 直接 T st (自耦 T st ( 直接
O
Te
22
电机学
感应电动机的变频调速 ▲恒功率调速(从fN往上调)
保持 U 1 C
m
1 / f 1， T m ax 1 / f 1
I cos m 2 C
2
n
2 f1
n s3 ns2 n s1
Pe T e s C T C T I 2 cos 2
2
2
p
作业
习题 5-4、5-6、5-11、5-14、 5-15、5-17、5-21
本章结束！
33
f1
sf1
绕线型感 应电动机 交 -交 变频器
28
电机学第五版课件汤蕴璆编著 第3章6直流电动机的运行特性--电机学课件--汤蕴璆主编(第三版)
主 要 特 点
优点2：转速可 缺点1：能耗大。 调高、也可调 缺点2：增加R 只能 a 低。 调低转速，增加Rf 缺点：需专用 只能调高转速。且 调压直流电源。 机械特性会变软。
电力拖动系统稳定运行的条件
什么是电力拖动系统 稳定的物理概念 电力拖动系统稳定运行分析 电力拖动系统稳定运行条件
电力拖动系统 Power Driving System
电源
控制设备
电动机
机械负载
电力拖动系统
稳定的物理概念
平衡状态 不稳定平衡 平衡状态
稳定平衡
电力拖动系统稳定运行分析
电压发生波动
负载发生波动
电力拖动系统不稳定运行分析
电压发生波动
负载发生波动
电力拖动系统稳定运行条件
dT e dn dT 2 dn
3.
电力拖动系统的稳定运行条件
并励电动机的工作特性
前提：U=UN，If =IfN (Rf =C)；分析：n,Te,η=f(P2)
n Ea C e U C e Ra C e Ia
n0
n=f(P2)
励磁回路 不允许断开！
n
n0 n N nN
100 %
( 3 ～ 8 )%
O
高饱和时：
串励电动机的机械特性
前提：U=UN，Ia=Is=I；分析：n=f(Te)
假设：磁路不饱和，则 经推导，可得： ： K sIs K sIa
n
n
1 CeK
s
CT K Te
s
U R a R s
n
n=f(Te) O Te
1 Te
串励电动机的机械特性(2)
电机学第五版课件汤蕴璆编著 第5章4笼型转子的极数和相数
定子相数：m1
转子相数：m2 m1与m2，可以相等，也可 以不相等。
4
电机学
绕线型与笼型感应电机
定子铁心与定子绕组相同， 仅仅是转子部分不同。
5
电机学
绕线型转子
绕线型转子通过滑环（集 电环）把三相绕组引出。
转子绕组通过适当连接， 使其极数与定子极数一样。
6
电机学
笼型转子
笼型转子
7
电机学
相数：m2＝Q2 /p。 匝数：N2＝1/2。 绕组：kp2＝1，kd2＝1，kw2＝1。
S
N
9
电机学
笼型转子参数的归算
归算思路：
1.
将端环参数归算为导条参数；
2.
将转子绕组参数归算到定子方。
10
电机学
笼型转子参数的归算
导条 端环
端环→导条
端环参数：RR、XR
导条参数： RB、XB
11
电机学 5.5
笼型转子的极数、 相数和参数归算
电机学
本节内容
电机的极数问题
2
电机的相数问题
绕线型转子 笼型转子 笼型转子参数的归算
电机学
电机的极数问题
定子极对数：p1
转子极对数：p2
p1 ＝ p2 ，是所有旋转电机产 生恒定电磁转矩、正常运行 的必要条件。
3
电机学
电机的相数问题
电机学
笼型转子参数的归算
导条 端环
p 360 相位差： 2 Q2 RR XR R' R ，X 'R 2 2 2 2 4 sin 4 sin 2 2
12
电机学第五版课件汤蕴璆编著 第3章4直流电机的基本方程
电路系统 机械系统
Pe Ea I a Te
2n (rad / s ) 其中，机械角速度： 60
6
电机学
能量转换 Energy Conversion
电 功 率
电磁功率
机 械 功 率
机 械 功 率
电 功 率
电磁功率
7
电机学
直流发电机的功率方程式
Power Equations of D.C. Generator
发电机：Ea与Ia方向一 致，发电机向负载输出 电功率。Ia=I+If 电动机：Ea与Ia方向相 反，Ea为反电动势，电 动机从电源吸收电功率。 I=Ia+If
5
U RL Ea I + Rf Ia If U Ea I + Ia Rf
发电机
If
电动机
电机学
电磁功率 Electromagnetic Power
电机学 3.5
直流电机的 基本方程式
电机学
直流电机的基本方程式
Basic Equations of D.C. Machines
2
电压方程式 数学模型 电磁功率 功率方程式（补充） 转矩方程式 直流电机的可逆性
电机学
电压方程式
3
电机学
电压方程式 Voltage Equations
发电机：
P1=Pe+pCua+ps+pCuf+pΔ
Pe=P2+pΩ+pFe Pe=P2+p0
基本铜耗：pCua=Ia2R 电刷损耗：ps=2ΔUsIa 励磁铜耗：pCuf =Uf If 杂散损耗：pLeabharlann ≈0.01PN(I/IN)29
Pe Ea I a Te
2n (rad / s ) 其中，机械角速度： 60
6
电机学
能量转换 Energy Conversion
电 功 率
电磁功率
机 械 功 率
机 械 功 率
电 功 率
电磁功率
7
电机学
直流发电机的功率方程式
Power Equations of D.C. Generator
发电机：Ea与Ia方向一 致，发电机向负载输出 电功率。Ia=I+If 电动机：Ea与Ia方向相 反，Ea为反电动势，电 动机从电源吸收电功率。 I=Ia+If
5
U RL Ea I + Rf Ia If U Ea I + Ia Rf
发电机
If
电动机
电机学
电磁功率 Electromagnetic Power
电机学 3.5
直流电机的 基本方程式
电机学
直流电机的基本方程式
Basic Equations of D.C. Machines
2
电压方程式 数学模型 电磁功率 功率方程式（补充） 转矩方程式 直流电机的可逆性
电机学
电压方程式
3
电机学
电压方程式 Voltage Equations
发电机：
P1=Pe+pCua+ps+pCuf+pΔ
Pe=P2+pΩ+pFe Pe=P2+p0
基本铜耗：pCua=Ia2R 电刷损耗：ps=2ΔUsIa 励磁铜耗：pCuf =Uf If 杂散损耗：pLeabharlann ≈0.01PN(I/IN)29
电机学第五版课件汤蕴璆编著 第3章2直流电机的磁场.
物理 中性线 几何 中性线
d
q
7
电机学
线负荷 Line Load
设：电刷位于几何中性线， 电枢绕组流过电流ia， 则：电枢磁动势只有交轴分量。 线负荷：电枢圆周表面单位长 度上的安培导体数。
Z a ia A （A / m） Ia＝2a=ia D Z a：电枢绕组总导体数 ia：导体电流， D：电枢直径
电机学 3.3
直流电机的磁场
Magnetic Fields of D.C. Machine
电机学
本节内容
空载时直流电机的气隙磁场 负载时的电枢磁动势和电枢反应
–
– –
–
– –
分析思路 基本概念 交轴电枢磁动势 交轴电枢反应（重点＋难点） 直轴电枢时直流电机的气隙磁场
发电机
电动机
去磁效应
助磁效应
助磁效应
去磁效应
13
δ
δ
0
δ
0
b0
ba(x)
O
bδ(x)
α
11
电机学
直轴电枢磁动势
· ··· · · · · + · F β + a · + · + · + ++ + + + ++
Faq A b （安 / 极） 2 Fad Ab （安/ 极）
· ··· · · ·
＝
++
bβ
Faq
+ + ++ +
＋
bβ
· · · · ·
Fad
+ bβ + + + b β +
d
q
7
电机学
线负荷 Line Load
设：电刷位于几何中性线， 电枢绕组流过电流ia， 则：电枢磁动势只有交轴分量。 线负荷：电枢圆周表面单位长 度上的安培导体数。
Z a ia A （A / m） Ia＝2a=ia D Z a：电枢绕组总导体数 ia：导体电流， D：电枢直径
电机学 3.3
直流电机的磁场
Magnetic Fields of D.C. Machine
电机学
本节内容
空载时直流电机的气隙磁场 负载时的电枢磁动势和电枢反应
–
– –
–
– –
分析思路 基本概念 交轴电枢磁动势 交轴电枢反应（重点＋难点） 直轴电枢时直流电机的气隙磁场
发电机
电动机
去磁效应
助磁效应
助磁效应
去磁效应
13
δ
δ
0
δ
0
b0
ba(x)
O
bδ(x)
α
11
电机学
直轴电枢磁动势
· ··· · · · · + · F β + a · + · + · + ++ + + + ++
Faq A b （安 / 极） 2 Fad Ab （安/ 极）
· ··· · · ·
＝
++
bβ
Faq
+ + ++ +
＋
bβ
· · · · ·
Fad
+ bβ + + + b β +
电机学第五版课件汤蕴璆编著 第3章5直流发电机的运行特性
U RL Ea I +
Ia Rf If
(1)RL↘→I↗→U↘
(2)RL↘↘→U↘↘→If↘↘→Ea↘↘→I↘→拐弯 O (3)当U=0时：I=Ik，稳态短路电流不大。
Ik
IN
I
12
电机学
复励发电机的外特性
复励：既有并励绕组，又有串励绕组的励磁方式。 积复励：串励磁动势与并励磁动势的方向相同。 差复励：串励磁动势与并励磁动势的方向相反。
f P2 1
p P2 p
η ηN
小型： N ( 70 ～ 90 )% 中大型：
8
N ( 90 ～ 96 )%
O
PN
P2
电机学
并励发电机
9
自励问题 外特性
电机学
并励发电机 ▲自励过程 U=Ea-IaRa=CenNΦ-IaRa
Uf =U=Rf If
U0
U0
Φ=f(If)
-
Ea I + Ia Rf
A
If
U0r O I f0
10
电机学
并励发电机 ▲自励条件
问题：如果并励发电机 旋转后不能建立电压， 应该如何处理？
Φr Φf U0 A
（1）电机必须有剩磁； （2）励磁磁动势的方向必须 与剩磁的方向一致； （3）励磁回路的总电阻必 须小于临界电阻。
3
电机学
他励发电机的运行特性 ▲空载特性 No Load Characteristic
当n=nN，I=0时：U0=f(If)
Ea=CenNΦ=U+IaRa=U0 U0∝Φ，Φ=f(If) 空载特性实质上就是电 机的磁化曲线。 剩磁电压U0r≈(2～4)%UN
电机学第五版课件汤蕴璆编著 第5章1感应电机的结构与运行状态
额定转速nN（r/min) 额定功率因数cosφN
额定效率ηN
例5-1
19
电机学
感应电机的型号
Y132S1-2
三相异步电动机 机座中心高 机座号长短代号 极数 铁心长短代号
20
绕线转子异步电机剖面图 1—转子绕组 2—段盖 3—轴承 4—定子绕组 6—定子 7—集电环 8—出线盒
5—转子
6
电机学
7
电机学
8
电机学
1、定子
异步动机的定子由定子铁心、定子绕组和基座三部分组成。
9
电机学
定子冲片
定子线圈
10
电机学
铁心和机座
2、转子 异步动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。 1）笼型绕组
2
电机学
本章分析思路
基 本 结 构 电 磁 关 系 基 本 方 程
频 率 归 算
绕 组 归 算
等 效 电 路
功 率 转 矩
工 作 特 性
起 动 调 速3来自电机学本节内容
感应电机的作用与结构
感应电机的运行状态（重点） 感应电机的额定值
4
电机学
感应电机的作用与结构
作用
结构
5
电机学
结构
电机学 第5章
Induction Machines
感应电机
电机学
本章内容
1.
2. 3.
4.
5. 6.
7.
8. 9.
三相感应电机的结构与运行状态 三相感应电动机的磁动势和磁场（难点） 三相感应电动机的电压方程和等效电路（重点） 感应电动机的功率方程和转矩方程（重点） 笼型转子的极数、相数和参数归算* 感应电动机参数的测定 感应电动机的转矩-转差率曲线（重点） 感应电动机的工作特性 感应电动机的起动、调速
额定效率ηN
例5-1
19
电机学
感应电机的型号
Y132S1-2
三相异步电动机 机座中心高 机座号长短代号 极数 铁心长短代号
20
绕线转子异步电机剖面图 1—转子绕组 2—段盖 3—轴承 4—定子绕组 6—定子 7—集电环 8—出线盒
5—转子
6
电机学
7
电机学
8
电机学
1、定子
异步动机的定子由定子铁心、定子绕组和基座三部分组成。
9
电机学
定子冲片
定子线圈
10
电机学
铁心和机座
2、转子 异步动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。 1）笼型绕组
2
电机学
本章分析思路
基 本 结 构 电 磁 关 系 基 本 方 程
频 率 归 算
绕 组 归 算
等 效 电 路
功 率 转 矩
工 作 特 性
起 动 调 速3来自电机学本节内容
感应电机的作用与结构
感应电机的运行状态（重点） 感应电机的额定值
4
电机学
感应电机的作用与结构
作用
结构
5
电机学
结构
电机学 第5章
Induction Machines
感应电机
电机学
本章内容
1.
2. 3.
4.
5. 6.
7.
8. 9.
三相感应电机的结构与运行状态 三相感应电动机的磁动势和磁场（难点） 三相感应电动机的电压方程和等效电路（重点） 感应电动机的功率方程和转矩方程（重点） 笼型转子的极数、相数和参数归算* 感应电动机参数的测定 感应电动机的转矩-转差率曲线（重点） 感应电动机的工作特性 感应电动机的起动、调速
电机学第五版课件汤蕴璆编著 第4章3感应电动势中的高次谐波
4 当y1 时： E 5 0 5 为了同时兼顾削弱5次和7
次谐波电动势，一般取： 6 当y1 时： E 7 0 y1≈5τ/6 7
8
令：k p sin
y1
90 0
电机学
短距绕组削弱高次谐波
kpν y1/τ
ν
1 5 7
9
1
1 1 -1
8/9
0.985 0.643 -0.342
2 1 2 3 2 5
相电动势： E
Ｙ连接： El 3 E21 E25 E27
4
电机学
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； 使发电机附加损耗增加，效率降低，温升增高； 使感应电动机产生有害的附加转矩和损耗； 对附近的通讯线路产生电磁干扰； 可能引起输电线路的过电压。
5/6
0.966 0.259 0.259
4/5
0.951 0 0.588
电机学
分布绕组削弱高次谐波
kdν q
ν
1 5 7
10
1
1 1 1
2
0.966 0.259 -0.259
3
0.96 0.217 -0.177
4
0.958 0.205 -0.158
5
Байду номын сангаас
电机学
高次谐波电动势的抑制
改善发电机设计方案，使气隙磁场沿
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； 采用短距绕组； 采用分布绕组。
6
电机学
短距绕组削弱高次谐波
y1=τ
y1=4τ/5
5次谐波电动势最大
5次谐波电动势为零
次谐波电动势，一般取： 6 当y1 时： E 7 0 y1≈5τ/6 7
8
令：k p sin
y1
90 0
电机学
短距绕组削弱高次谐波
kpν y1/τ
ν
1 5 7
9
1
1 1 -1
8/9
0.985 0.643 -0.342
2 1 2 3 2 5
相电动势： E
Ｙ连接： El 3 E21 E25 E27
4
电机学
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； 使发电机附加损耗增加，效率降低，温升增高； 使感应电动机产生有害的附加转矩和损耗； 对附近的通讯线路产生电磁干扰； 可能引起输电线路的过电压。
5/6
0.966 0.259 0.259
4/5
0.951 0 0.588
电机学
分布绕组削弱高次谐波
kdν q
ν
1 5 7
10
1
1 1 1
2
0.966 0.259 -0.259
3
0.96 0.217 -0.177
4
0.958 0.205 -0.158
5
Байду номын сангаас
电机学
高次谐波电动势的抑制
改善发电机设计方案，使气隙磁场沿
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； 采用短距绕组； 采用分布绕组。
6
电机学
短距绕组削弱高次谐波
y1=τ
y1=4τ/5
5次谐波电动势最大
5次谐波电动势为零
电机学第五版第1章 磁路ppt课件
涡流 当通过铁心的磁通随时间变化 时,根据电磁感应定律,铁心中将产生感 应电动势,并引起环流,环流在铁心内部 围绕磁通作旋涡状流动 称为涡流。
涡流损耗 涡流在铁心中引起的损耗。 公式：
pe=CeD2f2Bm 2V
应用：C为e — 减小涡涡流流损 损耗耗，系 电机数和变 压器的铁心都用含硅量较高的薄硅钢片 （0.35～0.5mm）叠成。
.
41..铁2心损常耗用的铁磁材料及其特性
磁滞损耗 铁磁材料置于交变磁场中时，材料被反复交变磁化， 与此同时，磁畴相互间不停地摩擦造成损耗，这种损耗称为磁滞损耗。
公式： ph = Ch fBmnV
Ch —磁滞损耗系数
应用：由于硅钢片磁滞回线的面积较小，故电机和变压器的铁心 常用硅钢片叠成。
.
41..铁2心损常耗用的铁磁材料及其特性
图1-17 直流电机的磁化曲线
.
3.永磁磁路的计算特点
(1)气隙内的磁位降Hδδ，是由永磁体内所形成的或者说所提供的，FM=-HMlM; 永磁体内的工作磁场强度HM和长度lM愈大，永磁体提供的磁动势就愈大。 (2)永磁体·的磁场HM总是负值，也就是说，它总是工作在永磁材料磁滞回线 的第二象限这段曲线上，这段曲线通常称为退磁曲线，如图1-19中段所示。 (3)若磁路中没有气隙，δ=0，则HMlM=0，于是HM=0，从退磁曲线可见，此时 永磁体内的磁通密度为剩磁Br，如图1-19中的R点所示。 。
？？？
图1-14 气隙磁场的边缘效应
.
1.3 磁路的计算
解 用磁路的基尔霍夫第二定律来求解。
铁心内的磁场强度: H F e=m B F F e e=5000创 4 1 p10 -7=159A /m
气隙磁场强度:
Hd=m B0d =41´p´3.130025-27 =77?104A/m
涡流损耗 涡流在铁心中引起的损耗。 公式：
pe=CeD2f2Bm 2V
应用：C为e — 减小涡涡流流损 损耗耗，系 电机数和变 压器的铁心都用含硅量较高的薄硅钢片 （0.35～0.5mm）叠成。
.
41..铁2心损常耗用的铁磁材料及其特性
磁滞损耗 铁磁材料置于交变磁场中时，材料被反复交变磁化， 与此同时，磁畴相互间不停地摩擦造成损耗，这种损耗称为磁滞损耗。
公式： ph = Ch fBmnV
Ch —磁滞损耗系数
应用：由于硅钢片磁滞回线的面积较小，故电机和变压器的铁心 常用硅钢片叠成。
.
41..铁2心损常耗用的铁磁材料及其特性
图1-17 直流电机的磁化曲线
.
3.永磁磁路的计算特点
(1)气隙内的磁位降Hδδ，是由永磁体内所形成的或者说所提供的，FM=-HMlM; 永磁体内的工作磁场强度HM和长度lM愈大，永磁体提供的磁动势就愈大。 (2)永磁体·的磁场HM总是负值，也就是说，它总是工作在永磁材料磁滞回线 的第二象限这段曲线上，这段曲线通常称为退磁曲线，如图1-19中段所示。 (3)若磁路中没有气隙，δ=0，则HMlM=0，于是HM=0，从退磁曲线可见，此时 永磁体内的磁通密度为剩磁Br，如图1-19中的R点所示。 。
？？？
图1-14 气隙磁场的边缘效应
.
1.3 磁路的计算
解 用磁路的基尔霍夫第二定律来求解。
铁心内的磁场强度: H F e=m B F F e e=5000创 4 1 p10 -7=159A /m
气隙磁场强度:
Hd=m B0d =41´p´3.130025-27 =77?104A/m
电机学第五版课件汤蕴璆编著 第2章变压器
第2章
变压器
第2.1节 变压器的工作原理和基本结构
1、变压器的工作原理
二次 绕组 一次 绕组
U 2 I 2 E2
U 1 I 1 E1 u1 i1 e1
u2 i2 e2
变压器的主要部件——铁心和套在铁心上的两个绕组。两绕组 只有磁耦合没电联系。在一次绕组中加上交变电压，产生交链一、 二次绕组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。
u1 N1 k u2 N2
e1 N1 k e2 N2
k——匝数比、电压比、变比
F N1i1 N2i2 RmFe 0
i1 N2 1 i2 N1 k
N1 N 2 u1i1 u2 i2 u2i2 N 2 N1
SN 160 10 3 I1N A 2.64 A 3 3U 1N 3 35 10
I 2N
SN 160103 A 230.9A 3 3U 2N 3 0.4 10
15
2-2 变压器的空载运行
变压器的一次绕组接交流电源,二次绕组开路,负载 电流为零(即空载)时的运行,称为空载运行。 一、一次和二次绕组的感应电动势，电压比: 1.物理情况
又： 1 1 I m I I Fe E1 ( ) RFe jX 所以有铁心线圈的并联等效电路。
I m
I Fe
I
RFe
U
E
X
Im
2.激磁电抗与激磁电阻
Xm
U
E
Rm
26
激磁电抗：是表征铁心的磁化性能的一个等效参数;
R Xm X 2 2 RFe X
变压器
第2.1节 变压器的工作原理和基本结构
1、变压器的工作原理
二次 绕组 一次 绕组
U 2 I 2 E2
U 1 I 1 E1 u1 i1 e1
u2 i2 e2
变压器的主要部件——铁心和套在铁心上的两个绕组。两绕组 只有磁耦合没电联系。在一次绕组中加上交变电压，产生交链一、 二次绕组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。
u1 N1 k u2 N2
e1 N1 k e2 N2
k——匝数比、电压比、变比
F N1i1 N2i2 RmFe 0
i1 N2 1 i2 N1 k
N1 N 2 u1i1 u2 i2 u2i2 N 2 N1
SN 160 10 3 I1N A 2.64 A 3 3U 1N 3 35 10
I 2N
SN 160103 A 230.9A 3 3U 2N 3 0.4 10
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2-2 变压器的空载运行
变压器的一次绕组接交流电源,二次绕组开路,负载 电流为零(即空载)时的运行,称为空载运行。 一、一次和二次绕组的感应电动势，电压比: 1.物理情况
又： 1 1 I m I I Fe E1 ( ) RFe jX 所以有铁心线圈的并联等效电路。
I m
I Fe
I
RFe
U
E
X
Im
2.激磁电抗与激磁电阻
Xm
U
E
Rm
26
激磁电抗：是表征铁心的磁化性能的一个等效参数;
R Xm X 2 2 RFe X
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7
测量方法：直 接负载法，损 耗分析法。 范围：现代大 型同步发电机 的效率一般都 在95％以上。
凸极：18％～30％ 隐极：30％～48％
电机学
同步发电机的调整特性
前提：n=ns，U=UN，cosφ=C 求取：If=f(I) 当φ≥0时：
电枢反应为去磁。
当φ＜0时：
电枢反应为助磁。
6
电机学
同步发电机的效率特性
前提：n=ns，U=UN，
cosφ=cosφN
求取：η=f(P2)
p 100% 1 P p 2
电机学 6.8
同步发电机 的运行特性
电机学
本节内容
外特性
调整特性 效率特性
2
电机学
同步发电机的外特性
前提：n=ns，If=C，cosφ=C 求取：U=f(I) 当φ≥0时：
去磁的电枢反应和感 性漏抗电压使U下降。
cosφ=1
当φ＜0时：
3
助磁的电枢反应和容 性漏抗电压使U上升。
电机学
同步发电机的外特性
欠励状态
过励状态
4
电机学Biblioteka 同步发电机的电压调整率额定励磁电流IfN：
当n=ns 、I=IN、cosφ=cosφN、 U=UN时的励磁电流。
电压调整率Δu：
保持n=ns 、If=IfN不变，当I=0 时，端电压升高的百分比。
u
5
E0 U N U N
I f I fN
100%
测量方法：直 接负载法，损 耗分析法。 范围：现代大 型同步发电机 的效率一般都 在95％以上。
凸极：18％～30％ 隐极：30％～48％
电机学
同步发电机的调整特性
前提：n=ns，U=UN，cosφ=C 求取：If=f(I) 当φ≥0时：
电枢反应为去磁。
当φ＜0时：
电枢反应为助磁。
6
电机学
同步发电机的效率特性
前提：n=ns，U=UN，
cosφ=cosφN
求取：η=f(P2)
p 100% 1 P p 2
电机学 6.8
同步发电机 的运行特性
电机学
本节内容
外特性
调整特性 效率特性
2
电机学
同步发电机的外特性
前提：n=ns，If=C，cosφ=C 求取：U=f(I) 当φ≥0时：
去磁的电枢反应和感 性漏抗电压使U下降。
cosφ=1
当φ＜0时：
3
助磁的电枢反应和容 性漏抗电压使U上升。
电机学
同步发电机的外特性
欠励状态
过励状态
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电机学Biblioteka 同步发电机的电压调整率额定励磁电流IfN：
当n=ns 、I=IN、cosφ=cosφN、 U=UN时的励磁电流。
电压调整率Δu：
保持n=ns 、If=IfN不变，当I=0 时，端电压升高的百分比。
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E0 U N U N
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