电机学复习市公开课金奖市赛课一等奖课件

一、磁路概念

磁路：磁通所经过路径.

主磁通：因为铁心导磁性能比空气要好得多，所以绝大部分磁通将在铁心内经过,这部分磁通称为主磁通。

漏磁通：围绕载流线圈、部分铁心和铁心周围空间，还存在少许分散磁通，这部分磁通称为漏磁通。第一章磁路第1页

主磁路：主磁通所经过路径。

漏磁路：漏磁通所经过路径。

励磁线圈：用以激励磁路中磁通载流线圈。

励磁电流：励磁线圈中电流直流:直流磁路比如:直流电机

交流:交流磁路比如:变压器第2页二、磁路基本定律

1．安培环路定律

公式:

式中，若电流正方向与闭合回线L环行方向符合右手螺旋关系时，i取正号，不然取负号。第3页

2．磁路欧姆定律

公式:与电路中欧姆定律相同性,铁磁材料磁导率μ不是一个常数，所以由铁磁材料组成磁路，其磁阻不是常数，而是伴随磁路中磁通密度大小而改变，这种情况称为非线性。第4页定律内容:公式:

3．

磁路基尔霍夫第一定律

穿出(或进入)任一闭和面总磁通量恒等于零(或者说,进入任一闭合面磁通量恒等于穿出该闭合面磁通量),这就是磁通连续性定律.第5页

4．磁路基尔霍夫第二定律

定律背景:磁路计算时，总是把整个磁路分成若干段，每段为同一材料、相同截面积，且段内磁通密度处处相等，从而磁场强度亦处处相等。定律内容:沿任何闭合磁路总磁动势恒等于各段磁路磁压降代数和。

第6页第二章直流电机U+–NSEEIa感应电动势输出电压一、直流电机运行原理第7页二、基本结构直流电机由定子、转子和机座等部分组成。机座磁极励磁绕组转子励磁式直流电动机结构第8页三、励磁方式他励电动机：励磁线圈与转子电枢电源分开。并励电动机：励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。串励电动机：励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。复励电动机：励磁线圈与转子电枢联接有串有并，接在同一电源上。M他励UfIfIaUM并励UIfM串励UM复励U第9页四、电枢反应F=Ff+Fa

(1)磁路不饱和时，气隙磁场畸变，合成磁场不再对称于磁极轴线，物理中性线（B=0）偏离几何中心线；磁极一侧磁场减弱与另一侧磁场增强程度相同，故每极下有效磁通量不变，既不增磁，也不减磁，不影响电机总感应电势和电磁转矩。（2）饱和时，磁极一侧磁场增加量总是小于另一侧磁场减弱量，故交轴电枢反应含有一定去磁作用。第10页

五、感应电动势和电磁转矩1、电枢绕组感应电动势

E=Ce

Φn；Ce=pN/60a2、电磁转矩

Tem==CTΦIa；CT=pN/2πa3、电动势常数与转矩常数间关系

Ce=πCT/30，Ω=2πn/60 E=CTΦΩ第11页

六、直流电机基本方程一、电压方程1、他励直流电机

特点：Ia=I；Ea=U+IaRa(发电机）U=E+IaRa（电动机）2、并励直流电机特点：Uf=U；Ia=I+If

(发电机）；Ia=I-If（电动机）3、串励直流电机特点：Ia=If=I；

发电机：Ea=U+IaRa+Uf;

电动机：U=Ea+IaRa+Uf第12页4、复励直流电机发电机：Ia=Ibf+I,Icf=IUcf=IcfRcf=Ea-IaRa-U,Ubf=Ea–IaRa=IbfRbf,Ea=U+IaRa+Ucf电动机：Ia=I–Ibf,Icf=IUcf=IcfRcf=U–IaRa–Ea,Ubf=IbfRbf=Ea+IaRa第13页直流发电机与直流电动机区分能量关系:机械能转变成电能电能转变成机械能电枢电势:反电势电磁转矩:制动驱动电势平衡方程:电源电势第14页第三章变压器单相变压器一次、二次绕组额定电流为I1N=SN/U1NI2N=SN/U2NSN=U1N.I1N

=U2N.I2N

三相变压器一次、二次绕组额定电流为I1N=SN/√3U1N(线值）I2N=SN/√3U2NSN=√3U1NI1N

=√3U2NI2N(线值）SN=3U1N∅.I1N∅

=3U2N∅.I2N∅

(相值）第15页一、变压器空载运行

变压器一次绕组加上交流电压，二次绕组开路运行情况。单相变压器空载运行时各物理量主磁通漏磁通第16页三、变压器负载运行I0N1=I1N1+I2N2第17页四、变压器等效电路1.“T”形等效电路第18页五、相量图变压器负载运行时相量图（图2-14）

第19页ABCA、B、C顺时针方向标注a第20页AX-BY-CZ-AX联结次序第21页短路阻抗标幺值不一样时负载分配:

关键计算公式七、变压器并联运行β1:β2=ZK2*:ZK1*SM=

SN1β1+SN2β2第22页第四章交流绕组基本理论一、基本要求①三相绕组对称，以确保三相电动势（或磁动势）对称；②在导体数一定时，力争得到尽可能大电动势和磁动势；③电动势和磁动势波形尽可能靠近正弦波形；④用铜量少、工艺简单，便于安装检修。第23页二、绕组电动势计算中相关系数：，短矩系数：q个线圈组成，集中绕组：

分布绕组：

分布系数：绕组系数：

第24页三、减弱谐波电动势方法1.使气隙中磁场分布尽可能靠近正弦波；2.采取对称三相绕组，接成星形或三角形消除3次或3奇数倍次谐波；3.采取短距绕组，短1/v极距τ，则能够消除v次谐波；4.采取分布绕组。

第25页四、合成磁动势性质

：

⑴.当F+=F-时，为脉动磁动势；

⑵.当F+=0或F-=0时，为圆形旋转磁动势；

⑶.当F+≠F-时，为椭圆形旋转磁动势。

第26页第五章异步电机异步电机又叫感应电机，其优点以下：

结构简单、运行可靠、效率较高、制造轻易、成本低，维护方便——用途广（主要用做电动机，也有作为小水电站、风力发电站发电机）其缺点以下：

调速较复杂、范围窄、成本高、降低电网功率因数

第27页1.基本类型：单相笼型异步电机；三相笼型异步电机；三相绕线式异步电机2.异步电机主要结构包含：静止定子，旋转转子，气隙。定子——定子铁心、定子三相或单相绕组、机座转子——转子铁心、转子绕线或笼型绕组、轴气隙——0.2mm~1.5mm磁势大部分都消耗在气隙上，气隙小则电机空载磁化电流就小，功率因数高。考虑到机械原因，气隙又不能太小。第28页一、异步电机基本工作原理旋转磁场形成图：第29页二、异步电机三种工作状态

1.电动机状态（0<n<n1,0<s<1）

s=(n1-n)/n1——转差率(1)定子三相对称绕组通入三相对称电流，产生同时转速旋转气隙磁场。(2)转子导体运动（相对磁场，磁场转速快）切割磁力线，产生感应电动势，进而产生电流。电流与气隙磁场相互作用产生与转子转向相同拖动转矩。(3)电机从电网吸收电功率，经过气隙耦合作用从轴上输出机械功率。第30页2.发电机状态（n>n1,s<0）(1)原动机拖动转子以n(>n1)转速旋转。(2)转子导体运动（相对磁场，磁场转速慢）切割磁力线，产生感应电动势，进而产生电流。电流与气隙磁场相互作用产生与转子转向相反制动转矩。(3)电机从轴上吸收机械功率，经过气隙耦合再向电网输出电功率。第31页3.电磁制动状态(n<0,s>1)转子逆着磁场转向旋转，此时电机既从电网吸收电功率又从轴上吸收机械功率，它们都消耗在电机内部变成损耗。第32页3.折算后相量方程式和等效电路T型等效电路第33页4.折算后相量图

相量图（0<n<n1)第34页五、功率平衡方程式第35页六、转矩平衡方程式第36页第六章同时电机一、基本工作原理3.三相电动势大小和相序：②相序：由转子转向决定；感应电动势频率：

第37页二、结构型式1.①转极式；②转枢式。转枢式只用于小型电机，普通容量稍大同时发电机均采取转极式。

第38页§6.1

概述二、结构型式2.转极式同时发电机有两种型式：①隐极式——适于高速旋转，多用于汽轮发电机；②凸极式——适于低、中速旋转，惯用于水轮发电机。

第39页§6.1

概述三、型号和额定值1.额定值①额定功率PN（MW）：是该台电机安全运行最大允许输出功率；②额定电压UN（kV）：是该台电机长久安全工作最高电压，指线电压；③额定电流IN（A）：是该台电机正常连续运行最大工作电流，指线电流；第40页§6.1

概述五、型号和额定值1.额定值④额定频率fN：我国家标准准工频为50Hz。⑤额定功率因数：指电机在额定运行时功率因数。2.额定值之间关系：第41页§6.2

同时电机运行原理一、空载运行二、电枢反应定义：

电枢反应——电枢电流产生磁动势对气隙磁场影响。性质：决定于励磁电动势E0和电枢电流I0之间相位差角ψ。第42页§6.2

同时电机运行原理隐极同时发电机负载运行不考虑饱和时2.1电磁物理关系第43页§6.2

同时电机运行原理三、隐极同时发电机负载运行不考虑饱和时2.3相量方程式、相量图和等效电路

第44页时—空矢量图和等效电路第45页§6.2

同时电机运行原理四、凸极同时发电机负载运行1.不考虑饱和时1.1电磁关系

第46页§6.2

同时电机运行原理四、凸极同时发电机负载运行1.不考虑饱和时1.2基本方程式、相量图

第47页不饱和时相量图第48页§6.2

同时电机运行原理四、凸极同时发电机负载运行1.不考虑饱和时1.3详细使用方法

第49页五、并联运行（1）条件

1.电压波形相同2.频率相同3.电压大小相同4.相位相同5.相序相同第50页（2）方法

1.准同期法2.自同期法第51页§6.4.2