机电能量转换

机电能量转换第1页，课件共92页，创作于2023年2月能量守恒原理质量守恒的系统中，能量不能产生，也不能消灭。第2页，课件共92页，创作于2023年2月能量关系电源输入的电能=磁场储能的增加+内部能量损耗+机械能的输出三类能量损耗：电阻损耗、铁耗、机械损耗将损耗移出，得到一个无损耗磁储能系统，成为保守系统，能量转换过程为单值、可逆。第3页，课件共92页，创作于2023年2月无损耗磁储能系统第4页，课件共92页，创作于2023年2月单边激励第5页，课件共92页，创作于2023年2月电源输入的总功率第6页，课件共92页，创作于2023年2月电压平衡方程第7页，课件共92页，创作于2023年2月法拉第电磁感应定律第8页，课件共92页，创作于2023年2月输入磁储能系统的电功率第9页，课件共92页，创作于2023年2月在时间dt内，输入耦合场的净电能第10页，课件共92页，创作于2023年2月在dt时间内总机械能的输出第11页，课件共92页，创作于2023年2月能量平衡第12页，课件共92页，创作于2023年2月微分磁能增量第13页，课件共92页，创作于2023年2月磁场储能第14页，课件共92页，创作于2023年2月积分路径选择磁场储能是一个状态函数，其值由独立变量ψ和θ的即时值唯一地确定。可以选取一条易于积分的路径求得磁能值。先把转子固定在θ0，ψ=0,Te=0,再求出此位置下磁链从0增长到ψ0时，耦合场的净电能输入。第15页，课件共92页，创作于2023年2月积分路径第16页，课件共92页，创作于2023年2月磁能计算第17页，课件共92页，创作于2023年2月磁共能计算第18页，课件共92页，创作于2023年2月磁能与磁共能的关系第19页，课件共92页，创作于2023年2月线性系统第20页，课件共92页，创作于2023年2月电磁转矩--磁能计算第21页，课件共92页，创作于2023年2月电磁转矩--磁共能计算第22页，课件共92页，创作于2023年2月双边激励第23页，课件共92页，创作于2023年2月电压平衡方程式第24页，课件共92页，创作于2023年2月绕组感应电动势第25页，课件共92页，创作于2023年2月输入耦合场的净电能第26页，课件共92页，创作于2023年2月微分磁能增量第27页，课件共92页，创作于2023年2月能量平衡第28页，课件共92页，创作于2023年2月磁能增量第29页，课件共92页，创作于2023年2月积分路径的选择第30页，课件共92页，创作于2023年2月θ从0到θ0。第一段路径a段第31页，课件共92页，创作于2023年2月第二段路径b段ψ1从0到ψ10第32页，课件共92页，创作于2023年2月第三段路径c段ψ2从0到ψ20第33页，课件共92页，创作于2023年2月磁场能量第34页，课件共92页，创作于2023年2月微分磁共能第35页，课件共92页，创作于2023年2月积分路径的选择1.θ从0到θ0i1从0到i10i2从0到i202.3.第36页，课件共92页，创作于2023年2月磁共能第37页，课件共92页，创作于2023年2月线性系统第38页，课件共92页，创作于2023年2月电流为磁链的函数第39页，课件共92页，创作于2023年2月磁功能函数第40页，课件共92页，创作于2023年2月线性系统磁能与磁共能第41页，课件共92页，创作于2023年2月磁能密度第42页，课件共92页，创作于2023年2月线性系统磁能密度在一定的磁通密度下，磁能密度与介质磁导率成反比。对于旋转电机而言，大部分磁能储藏在气隙中。第43页，课件共92页，创作于2023年2月含气隙的铁心线圈磁能设：铁心平均长度100mm，气隙长度1mm，磁路的磁通密度B=1T，铁心的磁导率是空气的1000倍。比较气隙和铁心内储存的磁能。第44页，课件共92页，创作于2023年2月气隙和铁心内的磁能密度第45页，课件共92页，创作于2023年2月磁能密度之比第46页，课件共92页，创作于2023年2月储存的磁能之比第47页，课件共92页，创作于2023年2月双边激励机电装置的机电能量转换第48页，课件共92页，创作于2023年2月磁链函数第49页，课件共92页，创作于2023年2月变压器电动势和运动电动势第50页，课件共92页，创作于2023年2月分析第一项、第二项由电流的变化所引起的，称为变压器电动势；第三项由转子旋转运动所引起，称为运动电动势。感应电动势是电磁能量转换的必要条件，运动电动势的存在是机电能量转换的必要条件。第51页，课件共92页，创作于2023年2月线性系统第52页，课件共92页，创作于2023年2月电能输入第53页，课件共92页，创作于2023年2月磁场储能的变化第54页，课件共92页，创作于2023年2月线性系统第55页，课件共92页，创作于2023年2月磁能变化分析磁能的变化是由两个绕组中的变压器电动势从电源所吸收的电能与运动电动势从电源所吸收的电能的1/2所提供的。第56页，课件共92页，创作于2023年2月电磁转矩第57页，课件共92页，创作于2023年2月单相磁阻电机定子上有一个线圈，转子为凸极，转子上没有线圈。设磁路线性，定子自感是转子转角的函数第58页，课件共92页，创作于2023年2月电机的磁共能第59页，课件共92页，创作于2023年2月电磁转矩第60页，课件共92页，创作于2023年2月通直流电第61页，课件共92页，创作于2023年2月通交流电流第62页，课件共92页，创作于2023年2月转子转角第63页，课件共92页，创作于2023年2月转矩分量第64页，课件共92页，创作于2023年2月电磁转矩平均值当转子角转速与电流角频率相等时第65页，课件共92页，创作于2023年2月在旋转电机中的应用第66页，课件共92页，创作于2023年2月三相异步电动机定子三相绕组有自感和互感、转子三相绕组也有自感和互感，这些自感和互感与转子转角无关。而定转子绕组之间的互感与转子转角有关。第67页，课件共92页，创作于2023年2月定子电感系数矩阵第68页，课件共92页，创作于2023年2月转子电感系数矩阵第69页，课件共92页，创作于2023年2月定转子互感系数矩阵第70页，课件共92页，创作于2023年2月转子定子互感系数矩阵第71页，课件共92页，创作于2023年2月整个电机的电感矩阵第72页，课件共92页，创作于2023年2月磁功能第73页，课件共92页，创作于2023年2月矩阵形式第74页，课件共92页，创作于2023年2月电磁转矩第75页，课件共92页，创作于2023年2月定转子均为三相对称电流第76页，课件共92页，创作于2023年2月三相凸极同步电机定子各相的自感和各相间的互感均与转子转角有关，包含电感平均值和二次谐波幅值。转子励磁绕组自感与转子位置无关。定转子绕组间的互感为转子转角的余弦函数。第77页，课件共92页，创作于2023年2月磁共能第78页，课件共92页，创作于2023年2月电磁转矩第79页，课件共92页，创作于2023年2月洛伦兹力第80页，课件共92页，创作于2023年2月单位体积力第81页，课件共92页，创作于2023年2月总作用力第82页，课件共92页，创作于2023年2月麦克斯韦应力张量法根据麦克斯韦应力张量法理论，总体积V内的有质动力f与闭合面S上的应力张量T有如下的等效关系第83页，课件共92页，创作于2023年2月表面应力第84页，课件共92页，创作于2023年2月等效性注意到第85页，课件共92页，创作于2023年2月矢量形式的高斯变换第86页，课件共92页，创作于2023年2月体积分转换为闭曲面积分第87页，课件共92页，创作于2023年2月二维情况下合力第88页，课件共92页，创作于2023年2月旋转电机计算作用在转子上的电磁力，一般闭合曲面选在通过气隙的圆柱面上，于是有第89页，课件