电机学课件1 绪论
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1929年，派克(Park)提出了dqo变换和瞬态运行时 同步电机的电压方程式，以及运行电抗的概念； 1935~1938年,克郎(Kron)提出了原型电机的概念， 并且利用张量分析来研究旋转电机； 20百度文库纪40年代，出现了一系列新的控制电机；
内蒙古工业大学
1954年，柯伐煦(Kovacs)提出了空间矢量法； 从1959年起，逐步建立起机电能量转换的新体系。 特点：把旋转电机作为机电装置的一种。 （1）从电磁场理论发展,导出其参数； （2）从汉密尔顿原理和拉格郎日方程出发建立 其运动方程，用统一的方法来研究各种电机的电动势、 电磁转矩和能量转换的条件和机制，分析电机的稳态 和动态性能，以及电机和系统的联系，从而使整个电 机理论建立在一个更加严密和便于利用计算机来求解 的基础上。 70年代，使得旋转电机的许多方面又得到了新的 发展。
要求：
内蒙古工业大学
（1）了解常用铁磁材料的特性，掌握磁路基本定律 及计算方法； （2）熟悉常用交、直流电机及变压器的基本结构和 工作原理，对绕组的基本形式及其连接规律有一定的 认识； （3）掌握交、直流电机及变压器稳态运行时的基本 理论、运行性能及分析方法； （4）熟练运用等效电路计算变压器和三相异步电动 机性能； （5）掌握电机的基本实验方法和技能，并能对实验 结果进行分析和评定。
内蒙古工业大学 80年代后，使永磁无刷电机和开关磁阻电机等新 型电机得到较快发展。 90年代后，场路结合的有限元—状态空间耦合时 步法得到应用。
我国电机工业:
发电机 解放前最 高年产量 电动机 2万KW 5.1万KW
交流发电机单机容量小于200KW 交流电动机小于230KW
内蒙古工业大学 直流电动机 2X5000KW
学习方法： 理论联系实际； 学习能力和综合能力培养； 培养工程观点；
内蒙古工业大学
重视实验，培养动手能力，加深对电机运行 性能和理论分析的认识； 习题； 善于总结，掌握重点，以点带面。 参考书： 电机学： 许实章.吴大榕.李发海.陈世元.张广溢. 汤蕴璆 等。 电机与拖动：宋银宾.李发海.周绍英.彭鸿才等。
内蒙古工业大学 2. 交流电机的形成和发展时期
1832年，人们就知道了单相交流发电机。
1876年，亚勃罗契柯夫首次采用交流和开磁路 式串联变压器给“电烛”供电。 1884年，霍普金生兄弟发明了具有闭合磁路 的变压器。 单相变压器在照明系统中得到了一定的应用。 1825年，阿拉果(Arago)利用金属圆环的旋转, 使悬挂在其中的磁针得到一定的偏移,这实质上是 多相感应电动机的工作基础。
1833年，楞茨已经证明了电机的可逆原理。 1834~1870年，在发电机上出现了三个重大发
内蒙古工业大学
明和改进。
永磁 T形绕组 电流他励
自励
环形绕组
1870~1890年，发明了鼓形绕组并出现了换向极 和补偿绕组。 总之,到19世纪90年代,直流电机已经具备了现代 直流电机的主要结构特点。
内蒙古工业大学 三、电机的发展概况 电机的发明至今不到200年的历史。 1. 直流电机的产生和形成时期 1821年，法拉第(Faraday)发现了载流导体在 磁场内受力的现象,它的试验模型是现代直流电动 机的雏型。 1831年，法拉第又发现了电磁感应定律,两年 后皮克西(Pixii)制成了一台旋转磁极式直流发电 机,这就是现代直流发电机的雏型。
直流发电机 4700KW
同步电动机 42MW 汽轮发电机 600MW 目前 核电机组 650MW
水轮发电机 700MW 电力变压器 840MVA，电压：750KV 中、小型的微电机已有125个系列，上千 个品种，几千个规格。
内蒙古工业大学 四、本课程的性质、任务与内容 性质：电机学是自动化专业的一门专业基础课。 前身课是高等数学、物理和电路； 后续课为电力拖动、自动控制系统等做准备； 为今后从事专业方面的工作打下坚实的基础。 任务：掌握常用交、直流电机和变压器的基本结构、 工作原理、基础理论和运行特性。
电 机 学
绪 论
内蒙古工业大学
内蒙古工业大学
一、电机在国民经济中的作用
电能是当今社会最主要的能源之一,电能的生产和 转换比较经济,传输和分配比较容易,使用和控制比较 方便等,电机其中起着非常重要的作用。 1、电力工业中的主要设备 2、驱动各种生产机械和装备 3、自动控制系统中的重要元件 电机是电气化的核心设备,是自动化的心脏, 在国民经济中起着非常重要的作用。
绪论（2学时）
第一章 磁路（4学时）
内蒙古工业大学
第二章 直流电机（12 学时）
主要内容
第三章 变压器 （14学时） 第四章 异步电动机(一)—三相异步电 动机的基本原理（8 学时） 第五章 异步电动机(二)—三相异步电 动机的运行原理（10 学时）
第六章 同步电机（6 学时）
理论授课: 56学时 实验: 8学时
内蒙古工业大学 1879年，拜依莱(Bailey)首次用电的办法获得了 旋转磁场。 1883年，台勃莱兹把两个在时间和空间相差1/4 周期的交变磁场合成，得到一个旋转磁场。 1885年，费拉利斯(Ferraris)制成了第一台两相 感应电动机。 1889年，多利伏-多勃罗夫斯基提出了采用三相 制并设计和制造了三相感应电动机。 1918年，由于用电量增大，cosφ 低，同步电动 机得到了发展。 到19世纪结束时，各种交、直流电机的基本类型 及其基本理论和设计方法大体上已建立起来。
内蒙古工业大学
1918年，福提斯库(Fortescue)提出了对称分量法 解决了三相不对称问题； 1926~1930年，道赫提(Doherty)和聂克尔(Nickle) 求出了瞬态时同步电机的功角特性和三相、单相突 然短路时的短路电流；发展了勃郎台尔(Blondel)的 双反应理论。同期有许多学者研究得到了电枢漏抗、 同步电抗和直轴瞬态电抗的计算公式和测定方法；
内蒙古工业大学
二、电机的主要类型
电机是根据电磁感应定律和电磁力定律实现能量 转换或信号变换的机电装置。 按功能变换方式分为: 1、普通电机 电能 2、变压器 3、控制电机
电动机 发电机
机械能
内蒙古工业大学
归纳起来:
变压器
电机 旋转电机 交流电机 直流电机 直流发电机 同步电机(发电机) 异步电机(电动机) 指出: 1、发电机和电动机是同一电机的两种不同运行方式 他们之间是可逆的； 2、各类电机中均存在控制电机。 直流电动机
内蒙古工业大学 3. 电机理论、设计和制造工艺逐步达到完善时期
20世纪特点:
工业的发展，对电机提出各种新的和更高的要求； 自动控制方面的需要,出现了一系列控制电机； 通过对电机内部所发生的电磁、发热和其它过程 的深入研究以及对材料的改进,使得电机的单机容量、 性能和材料利用率得到很大提高； 水轮发电机的最大单机容量不超过1000KW，而 现在已超过70万KW，气轮发电机的单机容量不超过 5000KW，目前单机容量已超过1000MW。
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1954年，柯伐煦(Kovacs)提出了空间矢量法； 从1959年起，逐步建立起机电能量转换的新体系。 特点：把旋转电机作为机电装置的一种。 （1）从电磁场理论发展,导出其参数； （2）从汉密尔顿原理和拉格郎日方程出发建立 其运动方程，用统一的方法来研究各种电机的电动势、 电磁转矩和能量转换的条件和机制，分析电机的稳态 和动态性能，以及电机和系统的联系，从而使整个电 机理论建立在一个更加严密和便于利用计算机来求解 的基础上。 70年代，使得旋转电机的许多方面又得到了新的 发展。
要求：
内蒙古工业大学
（1）了解常用铁磁材料的特性，掌握磁路基本定律 及计算方法； （2）熟悉常用交、直流电机及变压器的基本结构和 工作原理，对绕组的基本形式及其连接规律有一定的 认识； （3）掌握交、直流电机及变压器稳态运行时的基本 理论、运行性能及分析方法； （4）熟练运用等效电路计算变压器和三相异步电动 机性能； （5）掌握电机的基本实验方法和技能，并能对实验 结果进行分析和评定。
内蒙古工业大学 80年代后，使永磁无刷电机和开关磁阻电机等新 型电机得到较快发展。 90年代后，场路结合的有限元—状态空间耦合时 步法得到应用。
我国电机工业:
发电机 解放前最 高年产量 电动机 2万KW 5.1万KW
交流发电机单机容量小于200KW 交流电动机小于230KW
内蒙古工业大学 直流电动机 2X5000KW
学习方法： 理论联系实际； 学习能力和综合能力培养； 培养工程观点；
内蒙古工业大学
重视实验，培养动手能力，加深对电机运行 性能和理论分析的认识； 习题； 善于总结，掌握重点，以点带面。 参考书： 电机学： 许实章.吴大榕.李发海.陈世元.张广溢. 汤蕴璆 等。 电机与拖动：宋银宾.李发海.周绍英.彭鸿才等。
内蒙古工业大学 2. 交流电机的形成和发展时期
1832年，人们就知道了单相交流发电机。
1876年，亚勃罗契柯夫首次采用交流和开磁路 式串联变压器给“电烛”供电。 1884年，霍普金生兄弟发明了具有闭合磁路 的变压器。 单相变压器在照明系统中得到了一定的应用。 1825年，阿拉果(Arago)利用金属圆环的旋转, 使悬挂在其中的磁针得到一定的偏移,这实质上是 多相感应电动机的工作基础。
1833年，楞茨已经证明了电机的可逆原理。 1834~1870年，在发电机上出现了三个重大发
内蒙古工业大学
明和改进。
永磁 T形绕组 电流他励
自励
环形绕组
1870~1890年，发明了鼓形绕组并出现了换向极 和补偿绕组。 总之,到19世纪90年代,直流电机已经具备了现代 直流电机的主要结构特点。
内蒙古工业大学 三、电机的发展概况 电机的发明至今不到200年的历史。 1. 直流电机的产生和形成时期 1821年，法拉第(Faraday)发现了载流导体在 磁场内受力的现象,它的试验模型是现代直流电动 机的雏型。 1831年，法拉第又发现了电磁感应定律,两年 后皮克西(Pixii)制成了一台旋转磁极式直流发电 机,这就是现代直流发电机的雏型。
直流发电机 4700KW
同步电动机 42MW 汽轮发电机 600MW 目前 核电机组 650MW
水轮发电机 700MW 电力变压器 840MVA，电压：750KV 中、小型的微电机已有125个系列，上千 个品种，几千个规格。
内蒙古工业大学 四、本课程的性质、任务与内容 性质：电机学是自动化专业的一门专业基础课。 前身课是高等数学、物理和电路； 后续课为电力拖动、自动控制系统等做准备； 为今后从事专业方面的工作打下坚实的基础。 任务：掌握常用交、直流电机和变压器的基本结构、 工作原理、基础理论和运行特性。
电 机 学
绪 论
内蒙古工业大学
内蒙古工业大学
一、电机在国民经济中的作用
电能是当今社会最主要的能源之一,电能的生产和 转换比较经济,传输和分配比较容易,使用和控制比较 方便等,电机其中起着非常重要的作用。 1、电力工业中的主要设备 2、驱动各种生产机械和装备 3、自动控制系统中的重要元件 电机是电气化的核心设备,是自动化的心脏, 在国民经济中起着非常重要的作用。
绪论（2学时）
第一章 磁路（4学时）
内蒙古工业大学
第二章 直流电机（12 学时）
主要内容
第三章 变压器 （14学时） 第四章 异步电动机(一)—三相异步电 动机的基本原理（8 学时） 第五章 异步电动机(二)—三相异步电 动机的运行原理（10 学时）
第六章 同步电机（6 学时）
理论授课: 56学时 实验: 8学时
内蒙古工业大学 1879年，拜依莱(Bailey)首次用电的办法获得了 旋转磁场。 1883年，台勃莱兹把两个在时间和空间相差1/4 周期的交变磁场合成，得到一个旋转磁场。 1885年，费拉利斯(Ferraris)制成了第一台两相 感应电动机。 1889年，多利伏-多勃罗夫斯基提出了采用三相 制并设计和制造了三相感应电动机。 1918年，由于用电量增大，cosφ 低，同步电动 机得到了发展。 到19世纪结束时，各种交、直流电机的基本类型 及其基本理论和设计方法大体上已建立起来。
内蒙古工业大学
1918年，福提斯库(Fortescue)提出了对称分量法 解决了三相不对称问题； 1926~1930年，道赫提(Doherty)和聂克尔(Nickle) 求出了瞬态时同步电机的功角特性和三相、单相突 然短路时的短路电流；发展了勃郎台尔(Blondel)的 双反应理论。同期有许多学者研究得到了电枢漏抗、 同步电抗和直轴瞬态电抗的计算公式和测定方法；
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二、电机的主要类型
电机是根据电磁感应定律和电磁力定律实现能量 转换或信号变换的机电装置。 按功能变换方式分为: 1、普通电机 电能 2、变压器 3、控制电机
电动机 发电机
机械能
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归纳起来:
变压器
电机 旋转电机 交流电机 直流电机 直流发电机 同步电机(发电机) 异步电机(电动机) 指出: 1、发电机和电动机是同一电机的两种不同运行方式 他们之间是可逆的； 2、各类电机中均存在控制电机。 直流电动机
内蒙古工业大学 3. 电机理论、设计和制造工艺逐步达到完善时期
20世纪特点:
工业的发展，对电机提出各种新的和更高的要求； 自动控制方面的需要,出现了一系列控制电机； 通过对电机内部所发生的电磁、发热和其它过程 的深入研究以及对材料的改进,使得电机的单机容量、 性能和材料利用率得到很大提高； 水轮发电机的最大单机容量不超过1000KW，而 现在已超过70万KW，气轮发电机的单机容量不超过 5000KW，目前单机容量已超过1000MW。