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1、一、磁路的概念 磁路：磁通所通过的路径. 主磁通：由于铁心的导磁性能比空气要好得多，所以绝大部分磁通将在铁心内通过,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的空间，还存在少量分散的磁通，这部分磁通称为漏磁通。,第一章 磁路,主磁路：主磁通所通过的路径。 漏磁路：漏磁通所通过的路径。 励磁线圈：用以激励磁路中磁通的载流线 圈。 励磁电流： 励磁线圈中的电流 直流:直流磁路 例如:直流电机 交流:交流磁路 例如:变压器,二、磁路的基本定律,1安培环路定律 公式: 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，i取正号，否则取负号。,2磁路的欧姆定律 公式

2、: 与电路中的欧姆定律的相似性, 铁磁材料的磁导率不是一个常数，所以由铁磁材料构成的磁路，其磁阻不是常数，而是随着磁路中磁通密度的大小而变化，这种情况称为非线性。,定律内容 :,公式:,3 磁路的基尔霍夫第一定律,穿出(或进入)任一闭和面的总磁通量 恒等于零(或者说,进入任一闭合面的 磁通量恒等于穿出该闭合面的磁通量), 这就是磁通连续性定律.,4磁路的基尔霍夫第二定律 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:沿任何闭合磁路的总磁动势恒等于各段磁路磁压降的代数和。,第二章 直流电机,感应电动势,输出

3、电压,一、直流电机运行原理,二、基本结构,直流电机由定子、转子和机座等部分构成。,机座,磁极,励磁 绕组,转子,励磁式直流电动机结构,三、励磁方式,他励电动机：励磁线圈与转子电枢的电源分开。,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的联接有串有并，接在 同一电源上。,交轴电枢反应性质 （如图）,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；磁极一侧磁场的削弱与另一侧磁场的增强程度相同，故每极下有效磁通量不变，既不增磁，也不

4、减磁，不影响电机总的感应电势和电磁转矩。 （2）饱和时，磁极一侧的磁场增加量总是小于另一侧的磁场削弱量，故交轴电枢反应具有一定的去磁作用。,五、感应电动势和电磁转矩,1、电枢绕组的感应电动势 E =Ce n； Ce =pN/60a 2、电磁转矩 Tem = =CT Ia；CT=pN/2a 3、电动势常数与转矩常数间的关系 Ce= CT/30，=2n/60 E= CT,六、直流电机的基本方程,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）

5、； 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,4、复励直流电机 发电机 ： Ia = Ibf + I , Icf = I Ucf = IcfRcf = Ea - IaRa - U , Ubf=Ea IaRa = IbfRbf , Ea = U+IaRa +Ucf 电动机： Ia = I Ibf , Icf = I Ucf = IcfRcf = U IaRa Ea , Ubf = IbfRbf = Ea + IaRa,直流发电机与直流电动机的区别,转矩平衡方程：,功率平衡方程

6、：,特性：,反电势,制动,驱动,电源电势,转矩平衡方程：,功率平衡方程：,第三章 变压器,单相变压器的一次、二次绕组的额定电流为 I1N = SN/ U1N I2N = SN/ U2N SN = U1N.I1N = U2N.I2N 三相变压器的一次、二次绕组的额定电流为 I1N = S N/ 3 U1N (线值） I2N = S N/ 3 U2N SN = 3 U1NI1N = 3 U2NI2N (线值） SN = 3U1N.I1N =3U2N.I2N (相值）,一、变压器空载运行,变压器一次绕组加上交流电压，二次绕组开路的运行情况。单相变压器空载运行时的各物理量,主磁通,漏磁通,三、变压器负

7、载运行,I0N1=I1N1+I2N2,1,四、变压器等效电路,1.“T”形等效电路,五、相量图,变压器负载运行时的相量图（图2-14）,A,B,C,a,六、三相变压器连接组别,短路阻抗标幺值不同时负载分配:核心计算公式,七、变压器的并联运行,1:2 =ZK2*: ZK1* SM= SN11+SN22,第四章 交流绕组的基本理论,一、基本要求 三相绕组对称，以保证三相电动势（或磁动势）对称； 在导体数一定时，力求得到尽可能大的电动势和磁动势； 电动势和磁动势波形尽可能接近正弦波形； 用铜量少、工艺简单，便于安装检修。,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

8、组： 分布系数： 绕组系数：,三、削弱谐波电动势的方法 1. 使气隙中的磁场分布尽可能接近正弦波； 2. 采用对称三相绕组，接成星形或三角形消除3次或3的奇数倍次谐波； 3. 采用短距绕组，短1/v极距，则可以消除v次谐波； 4. 采用分布绕组。,四、 合成磁动势的性质 ： . 当F+= F-时，为脉动磁动势； . 当F+=0或 F- =0时，为圆形旋转磁动势； . 当F+ F-时，为椭圆形旋转磁动势。,第五章 异步电机,异步电机又叫感应电机，其优点如下： 结构简单、运行可靠、效率较高、制造容易、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、风力发电站的发电机的） 其缺点如下： 调

9、速较复杂、范围窄、成本高、降低电网功率因数,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括：静止的定子，旋转的转子，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0.2mm1.5mm 磁势大部分都消耗在气隙上，气隙小则电机的空载磁化电流就小，功率因数高。考虑到机械的原因，气隙又不能太小。,一、异步电机的基本工作原理,旋转磁场形成图：,二、异步电机的三种工作状态,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，产生同步转速

10、旋转的气隙磁场。 (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。电流与气隙磁场的相互作用产生与转子转向相同的拖动转矩。 (3) 电机从电网吸收电功率，经过气隙的耦合作用从轴上输出机械功率。,2.发电机状态 （ n n1 , sn1)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。电流与气隙磁场的相互作用产生与转子转向相反的制动转矩。 (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。,3.电磁制动状态 ( n1) 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

11、电机内部变成损耗。,三、等效电路,T型等效电路,五、功率平衡方程式,六、 转矩平衡方程式,第六章 同步电机,一、基本工作原理 3. 三相电动势的大小和相序： 相序：由转子转向决定； 感应电动势的频率：,二、结构型式 1. 转极式； 转枢式。 转枢式只用于小型电机，一般容量稍大的同步发电机均采用转极式。,6.1 概述,二、结构型式 2. 转极式的同步发电机有两种型式： 隐极式适于高速旋转，多用于汽轮发电机； 凸极式适于低、中速旋转，常用于水轮发电机。,6.1 概述,三、型号和额定值 1.额定值 额定功率PN（MW）：是该台电机安全运行的最大允许输出功率； 额定电压UN（kV）：是该台电机长期安全

12、工作的最高电压，指线电压； 额定电流IN（A）：是该台电机正常连续运行的最大工作电流，指线电流；,6.1 概述,五、型号和额定值 1.额定值 额定频率fN ：我国标准工频为50 Hz。 额定功率因数 ：指电机在额定运行时的功率因数。 其他额定值见教材p.296。 2.额定值之间的关系：,6.2 同步电机的运行原理,一、空载运行 二、电枢反应 定义： 电枢反应电枢电流产生的磁动势对气隙磁场的影响。 性质： 决定于励磁电动势 E0和电枢电流I0之间的相位差角。,三、隐极同步发电机的负载运行 3. 考虑饱和时 3.1 电磁关系,四、凸极同步发电机的负载运行,四、凸极同步发电机的负载运行 1. 不考虑饱和时 1.3 具体用法,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,六 功率与转矩平衡方程,一、功率平衡方程 P1-（pmec+pFe+pad)=Pem P2=Pem-pcu1 P2=m