电机学(完整版)资料上课讲义

合集下载
  1. 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. 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. 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)。

41
△ 应用
设计电机和变压器时,为使主磁路内得到较大的磁通 量而又不过分增大励磁磁动势。通常把铁心内的工作 磁通密度选择在膝点附近。
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
42
二、磁滞与磁滞损耗
1、磁滞回线
剩磁:去掉外磁场之后,铁磁材料内仍然保留的磁通 密度。
矫顽力:要使B值从减小到零,必须加上相应的反向外 磁场,此反向磁场强度称为矫顽力。
45
Bm
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
46
B
B
H H
软磁材料的磁滞曲线
硬磁材料的磁滞曲线
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
47
3、磁滞损耗
定义: 铁磁材料置于交变磁场中时,磁畴相互间不停地 摩擦、消耗能量、造成损耗,这种损耗称为磁滞损耗。
N
i
A,l
u
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
在同样大小的电流作用下,铁芯线圈的磁通比空心线 圈的磁通大得多
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
36
考虑:为什么铁磁材料具有很高的导磁性能?
图1.5 铁磁材料中的磁畴
在铁磁物质未放入磁场之前,磁畴杂乱无章排列,其磁 效应互相抵消,对外不呈现磁性。
将铁磁物放入磁场。在外磁场的作用下,磁畴的轴线趋 于一致。形成一个附加磁场,叠加在外磁场上,使合成 磁场大为增强。
掌握各物理量及其参数之间的关系
物理意义、适用范围、主要因素、公式
习题和实验是学好电机学的重要保证(重要的30%)
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
4
※ 参考教材
《电机学》
辜承林 华中科技大学出版社
《电机学》第三版 许实章 机械工业出版社
《电机学》
汤蕴璆 机械工业出版社
《电机学》
铁磁材料的磁导率要比非铁磁材料大得多。
铁磁材料的磁导率μFe不是常数。
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
37
2、磁化曲线
磁化曲线定义:将一块尚未磁化的铁磁材料进行磁化, 当磁场强度H由零逐渐增大时,磁通密度B将随之增大, 得到曲线B=f(H)。
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
38
分析磁化曲线,分四段
在oa段:当H增大→B增大,但B 增大速度较慢
在ab段:当H增大→B增大,B增 大速度快;
在bc段:B随H增大的速度又较慢; 在cd段:为磁饱和区(又呈直线
段)。其中拐弯点b称为膝点;c 点为饱和点。 过了饱和点c,铁磁材料的磁导 率趋近μ0。
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
7
1.1 概述
一、电机的定义
广义: 实施电能生产、传输、使用和电能特性变换的机械 和装置。
狭义: 电机是基于电磁感应定律、电磁力定律(能进行电 磁感应),由电路和磁路所构成,能进行机电能量 转换或信号变换的电磁机械装置。
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论

f(x,t) ddtdx
t x
e N d
dt
eNt N vxeTev
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
26
eN t N v xeTev
变压器电动势
运动电动势
1. 磁通本身就是由交流电流所产生,也就是说磁通本 身随时间在变化着,这样产生的电势称为变压器电 势。(线圈与磁场相对静止)
电机学(完整版)资料
2
※ 电机学的基本分析方法
方程式、相量图和等效电路的分析方法 归算算法 ——标么制 凸极处理法——凸极隐极 对称分量法——不对称 实验分析法——实验 ……
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
3
※ 怎样学好电机学
认真听课
精读教材 熟练掌握基本电磁规律
实验台
EmNm
感应电动势有效值:
E E 2 mN 2m2fN m 4 .4f4 N m
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
28
电动势和磁通相位关系
msi nt
e e T N m co t E s m sit n 9 ) (0
2020/6/26
E E 2 mN 2m2fN m 4 .4f4 N m
FBli
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
31
④ 电磁转矩
在旋转电机中,作用在转子载流导体上的电磁力将使转 子受到一个力矩(等于力乘转子半径)——电磁转矩。
Ts FrBlir TcNl(B i1 rB2) ——匝数为N的线圈
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
32
最大转矩
电磁转矩 TcNl(B i1 rB2)
《电机学》 第一章 导论
29
② 运动电动势 若磁场恒定,构成线圈的导体切割磁力线,使线圈交
链的磁链随时间变化,导体中的感应电动势——运动 电动势。
eN t N v xeTev
eBlv
感应电动势的方向_右手定则
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
30
③ 电磁力定律
载流导体在磁场中要受到力的作用——电磁力。 左手定则
8
二、电机的主要类型
据速度、电流分
电机
静止的电气设备——变压器
直流发电机 直流电机
直流电动机
旋转电机 交流电机
同步电机 异步电机
同步发电机 同步电动机
异步发电机 异步电动机
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
9
据能量转换分
发电机——将机械功率转换为电功率 电动机——将电功率转换为机械功率 变压(流、频、相位)器——将电功率转换为另一种
功率关系求得电磁转矩
Tem
P
P :电磁功率(输入、输出) Ω:电机气隙磁场旋转角速度
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
34
1.4 铁磁材料特性
电机主要由两大系统组成:电路系统和磁路系统。铁 磁材料是组成磁路的主要部分。
所谓铁磁材料是指导磁性能好的材料,如:铁、镍、 钴等以及它们的合金。
低电压,供给用电设备; 生产机械的拖动——由各种电动机实现; 控制系统中的信号转换——由各种控制电机完成。
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
14
•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
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
15
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
2020/6/26
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 1956水内冷 25MVA 1960 100MVA 目前 150MVA
208MVA 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
形式的电功率 控制电机——电气机械系统中调节、放大和控制作用
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
10
实物图
使用中的变压器
电动机
2020/6/26
汽轮发电机组
《电机学》 第一章 导论
水轮发电机
11
三、电机中所用材料
1. 电电路导电材料及绝缘材料
导电材料:紫铜、铝线
绝缘材料:聚脂漆、云母片 按耐热能力高低分六个等级 A—105º E—120º B—130º F—155º H—180º C180º
22
l和l’,两积分路径结果相同:
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
23
2. 电磁感应定律
闭合回路中的磁通量随时间发生变化,该线圈中必然 有感应电势产生,称这种现象为电磁感应。
线圈中的感应电势将倾向于阻止线圈中磁链的变化。
edNd
dt
dt
其 中N
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
应用范围扩大
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
1.3 电机中磁路基本定律
1. 全电流定律—安培环路定律
LH dl I
i1 dl
式中,若电流的正方
向与闭合回线L的环行方 向符合右手螺旋关系时,
H
i取正号,否则取负号。
21
i2 i3
L
2020/6/26
LH•d li1i2i3
《电机学》 第一章 导论
24
e N d
dt
正电动势产生正电流—— 电流正方向 正电流产生正磁通 —— 右手螺旋定则
图1-2 电磁感应定律
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
25
磁通变化原因
在变压器和电机的绕组中,磁通的变化可以是磁通随 时间脉动
或磁通不变,而线圈在转动。 对特种电机还可以是磁通随时间脉动,而线圈也在转
一、磁导率 1、定义
μ=B/H
B:磁通密度、磁感应强度 H:磁场强度
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
35
非铁磁材料磁导率接近真空磁导率μ0 μ0=4π×10-7 H/m
铁磁材料的磁导率μFe要比非铁磁材料磁导率μ0大得多 (μFe>>μ) 铁磁物质:铁、镍、铝及其合金 电机中常用的铁磁材料的磁导率μFe=(2000~6000)μ0
2. 磁通本身不随时间变化,但由于线圈与磁场间有相 对运动而引起线圈中磁链的变化,这样产生的电势 称为运动电势或速度电势
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
27
① 变压器电势
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
msi nt
e e T N m co t E s m sit n 9 ) (0
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
12
2、磁磁路导磁材料硅钢片、铸钢等
导磁材料:铁磁材料
3、力结构材料铸钢、铸铁、钢板等
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
13
四、电机作用和地位
电能生产——由同步发电机生产; 高压输电——由升压变压器将发电机发出的电压升高
到输电电压再输送; 降压用电——由降压变压器将输来的高压电降为所需
48
全电流定律 Hdl i l
HlNi
i H l N
电源供给线圈的瞬时功率 p ui
电磁感应定律 ueNd
dt
=BA
pu iNdiNdAH BV l d HB
dt dN t dt
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
49
建立交变磁通、克服磁畴回转所需要的瞬时功率p
16
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
17
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
18
请观察电力系统示意图,找到系统中使用的电机?
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
19
1.2 电机发展简史
1.电机的发展初期 F=Bli——1821年 Faraday 电磁感应定律的发现——1831年 Faraday 直流发电机——1831年 Pixii 1876年 单相交流电的应用——远距离传输 1885年 交流电动机 1889年 三相制——三相交流电的应用 三相电机
磁滞现象:B的变化总是滞后H的变化 磁滞回线:磁场强度H缓慢地循环变化,B-H曲线封
闭曲线
磁滞现象是铁磁材料的另一个特性。
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
43
B Bm
a
b
Br
Hm
Hc c
Hc
H
f Hm
2020/6/26
e
d
Bm
图1-7 铁磁材料的磁滞回线
《电机学》 第一章 导论
胡虔生 中国电力出版社
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
5
※ 课程要求 1. 认真听课 2. 独立完成作业
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
6
第一章 导论
1.1 概述 1.2 电机发展简史 1.3 电机中的基本电磁定律 1.4 铁磁材料特性 1.5 磁路基本定律及计算方法
线圈两侧边处磁场大小恒相等、极性恒相反
B2 B1
线圈总个数M,转子直径D,B大小处处相等。电机最大 可能电磁转矩
M
Tem Tcj MNBliD j1
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
33Biblioteka Baidu
电磁转矩是电机实现机电能量转换的重要物理量。
电动机:电磁转矩——驱动性质 电能——机械能
发电机:电磁转矩——制动性质 机械能——电能
44
基本磁化曲线: 对同一铁磁材料,选择不同的磁场强度进行反复磁化, 可得一系列大小不同的磁滞回线,再将各磁滞回线的 顶点联接起来,所得的曲线。
B
H
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
2、铁磁材料
HC—矫顽力 Br—剩余磁感应强度 铁磁材料:
HC Br
软磁材料--磁滞回线窄,HC及Br小 硬磁材料--磁滞回线宽,HC及Br大 HC及Br大,难退磁---永磁材料
39
※ 铁磁材料具有的特点
它的磁化曲线具有饱和性,磁导率μFe不是常数,且 随H的变化而变化。
1. 变化 2. 总体非线性 3. 存在饱和特性
H
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
40
B
c
Bf(H)
b
Fef(H)
a
B0H H
图1-6 铁磁材料的磁化曲线(p16)
2020/6/26
《电机学》 第一章 导论
相关文档
最新文档