电机学教学课件（下篇共上中下3篇）65

《电机学》ElectricalMachinery

电气工程系第7章机电能量转换原理7.1机电能量转换过程中的能量关系7.2机电装置的电能输入、磁场储能和机械能输出7.3机电装置中的能量转换过程7.4机电能量转换的条件7.1机电能量转换过程中的能量关系1.机电能量转换过程中的能量关系能量守恒2.把损耗移出后，无损耗磁储能系统中的能量关系7.2机电装置的电能输入、磁场储能和机械能输出1、单激励机电装置电能输入机械能输出磁场储能电磁转矩7.2机电装置的电能输入、磁场储能和机械能输出2、双激励机电装置电能输入机械能输出磁场储能7.2机电装置的电能输入、磁场储能和机械能输出2、双激励机电装置电磁转矩7.3机电装置中的能量转换过程1、机电能量转换过程耦合场内磁能的变化总机械能输出7.3机电装置中的能量转换过程2、功率方程电压方程功率方程输入的电功率电阻损耗耦合场内磁能的变化率转换功率7.4机电能量转换的条件1、机电能量转换的条件一转内，转换功率的平均值不为02、定转子电流的频率约束隐极电机的频率约束凸极电机的频率约束3、频率约束在各种电机中的体现直流电机同步电机感应电机双馈电机同学们再见！

《电机学》ElectricalMachinery

电气工程系第8章单相串激电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机8.1单相串激电动机8.2永磁电动机8.3正弦波永磁无刷电动机8.4矩形波永磁无刷电动机8.5开关磁阻电动机8.1单相串激电动机基本特点单相交流供电与直流串励电动机类似1、工作原理和结构特点工作原理结构特点（与直流串励电动机比）交变磁场在主极铁心和磁轭产生较大损耗，温升高，效率低。换向困难功率因数较低2、电压方程和相量图磁动势、磁通和感应电动势关系电枢的运动电动势激磁绕组的激磁电抗和漏抗压降电枢绕组的电枢反应电抗和漏抗压降2、电压方程和相量图磁动势、磁通和感应电动势关系电压方程和相量图激磁绕组和电枢绕组的自感电抗3、运行特性电流-转速特性3、运行特性工作特性I,n,cosφ,η=f(Te)电流特性转速率因数效率应用场合8.2永磁电动机优点体积小、效率高、运行可靠、无刷。应用领域家电、医疗器械、汽车、航空、国防永磁材料铁氧体、钕铁硼缺点受温度、振动等影响种类8.2永磁电动机1、永磁直流电动机定子装永磁体其他与直流电动机同2、永磁同步电动机转子装永磁体其他与同步电动机同2、永磁同步电动机异步启动与同步电动机同，安装笼型转子磁滞启动磁滞环启动时，磁滞环内磁场滞后，形成驱动转矩3、永磁无刷电动机永磁无刷同步电动机电压波形为正弦波永磁无刷直流电动机结构与上基本相同电压波形为矩形波永磁体在转子上的装置方式表面凸出表面嵌入8.3正弦波永磁无刷电动机特点永磁体表面抛物线形，产生磁场近似正弦波定子绕组为短距分布绕组定子SPWM正弦波电压方程嵌入式凸出式8.3正弦波永磁无刷电动机电磁功率与电磁转矩永磁转矩与磁阻转矩调速运行时电动机的运行范围以隐极为例低速时为恒转矩运行方式磁通恒定电压随转速上升最大允许电压以上恒功率运行方式8.4矩形波永磁无刷电动机1、定子绕组的感应电动势定子绕组为三相Y接的整距集中绕组忽略电枢反应8.4矩形波永磁无刷电动机2、定子电流与定子磁动势定子电流任一瞬间，控制使只有一相电流导通8.4矩形波永磁无刷电动机2、定子电流与定子磁动势定子电流定子磁动势和电磁转矩电磁转矩保持不变8.4矩形波永磁无刷电动机2、定子电流与定子磁动势定子电流的控制8.4矩形波永磁无刷电动机2、定子电流与定子磁动势定子电流的控制8.4矩形波永磁无刷电动机3、电磁转矩和电磁功率4、电压方程5、机械特性8.5开关磁阻电动机1、结构特点定子单边激励定转子极数不相等8.5开关磁阻电动机2、工作原理对齐位置非对齐位置旋转两极磁场位置转换旋转8.5开关磁阻电动机2、工作原理对齐位置非对齐位置旋转两极磁场位置转换旋转8.5开关磁阻电动机2、工作原理对齐位置非对齐位置旋转两极磁场位置转换旋转8.5开关磁阻电动机2、工作原理对齐位置非对齐位置旋转两极磁场位置转换旋转8.5开关磁阻电动机2、工作原理转子转速3、简化分析基本假定定子绕组的自感电磁转矩定子电流波形8.5开关磁阻电动机3、简化分析定子电流波形高速和低速运行时4、开关磁阻电机的优缺点同学们再见！

《电机学》ElectricalMachinery

电气工程系第9章控制电机9.1直流测速发电机9.2直流伺服电动机9.3交流两相伺服电动机9.4旋转变压器9.5自整角机9.1直流测速发电机用途及基本原理电压特性减小测量误差磁通恒定减小电枢反应受温度影响9.2直流伺服电动机用途把输入电信号转换为轴的转速输出要求可控、线性、相应快直流电动机控制方法电枢控制、场控（较少）9.3交流两相伺服电动机1、两相伺服电动机的原理和特点激磁绕组和控制绕组，空间垂直激磁绕组接交流控制绕组接控制电压控制电压为零0，脉振磁场控制电压不为0，旋转磁场目的：n=f(UK)9.3交流两相伺服电动机2、两相伺服电动机的控制方法和运行特性改变控制电压来控制幅值控制相位控制幅-相控制运行特性9.4旋转变压器用途：将角度转换成输出电压（正弦）1、正弦和余弦变压器原理定子励磁，主磁通Φ转子装垂直绕组空载时脉振磁场9.4旋转变压器2、输出特性的畸变和补偿畸变及原因分析转子绕组b负载时，产生脉振磁动势主轴分量对主磁通基本无影响交轴分量产生电动势，改变输出关系用余弦绕组进行补偿定子补偿绕组进行补偿9.5自整角机通过电，在两个无机械联系的转轴之间传递角位移或使之同步。1、三相自整角机发送机接收机定子绕组接相同电源转子绕组对接出现角差时转矩分析9.5自整角机通过电，在两个无机械联系的转轴之间传递角位移或使之同步。2、单相自整角机单相激磁绕组，凸极整步绕组，在定子上出现角差时的转矩分析同学们再见！

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电气工程系第10章电机的发热和冷却10.1电机的温升和温升限值10.2电机内部所生热量的传导和散出10.3交流定子绕组和铁心的稳态温升10.4在不同工作制下运行时电机的发热和冷却10.5电机的冷却方式10.1电机的温升和温升限值1、电机中常用的绝缘材料及其容许工作温度绝缘材料：按其耐热能力分为五级耐热能力：可以长期在该温度下使用.A级绝缘材料：经过浸渍或使用时浸于油中的棉纱、丝和纸等有机材料.E级绝缘材料：聚脂树脂、环氧树脂及三醋酸纤维等制成的绝缘薄膜.F级绝缘：云母、石棉及玻璃纤维等材料浸漆.绝缘材料A级E级B级F级H级容许工作温度/℃1051201301551802、电机的温升和温升限值温升电机某部分的温度和周围冷却介质的温度之差称为该部件的温升.（单位K）温升限度如变压器绕组采用A级绝缘，计算其温升限度.A级绝缘容许温升105℃，一年中环境最高温度按40℃,绕组相对于环境的温升限度为105-40=65K.绝缘材料A级E级B级F级H级容许工作温度/℃1051201301551802、电机的温升和温升限值温升的测量方法温度计法测量表面温度，及顶层油温度.电阻法测量电阻，计算温度.埋检温度计法较大电机，或新产品，在预计过热地方埋置检温计。检温计使用热电偶或铂热电阻.10.2电机内部所生热量的传导和散出热量传递方式对流与辐射1、物体内部热量的传导温差热阻2、物体表面的散热温差热阻10.3交流定子绕组和铁心的稳态温升1、交流定子绕组和铁心的稳态热平衡方程和等效热路2、铜线和铁心的稳态平均温升10.4在不同工作制下运行时电机的发热和冷却1、连续工作制下电机的发热和冷却电机的发热特性开始（运行）发热时，温度上升较快，随着时间推移，温升的上升速度逐渐变慢，并最终稳定在某一温度，该温度由电机发热和散热及环境温度决定.该曲线为指数曲线10.4在不同工作制下运行时电机的发热和冷却1、连续工作制下电机的发热和冷却电机的冷却特性电机温升稳定后，如果停止运行，电机内停止产生热量开始冷却时，冷却速度较快，随着温度的下降，冷却速度逐渐减慢，最终与环境温度一致,△t=0.该曲线为指数曲线电阻测温升时利用该曲线关系10.4在不同工作制下运行时电机的发热和冷却2、在短时工作制和周期工作制下运行时，电机的发热和冷却短时工作制标记方法：S260min断续周期工作制S3S4，S5，S6，S7，S8工作制S9工作制S10工作制10.5电机的冷却方式电机的冷却直接影响绝缘材料的使用寿命，即影响到电机的使用寿命.对电机冷却的要求冷却效果好，各部分不产生局部过热冷却系统结构尽可能简单，消耗功率小冷却方式表面冷却内部冷却10.5电机的冷却方式1、表面冷却冷却介质通过绕组的绝缘表面，铁心和机壳的表面，间接将热量带走。结构简单，但效果比内