电机学课件绪论

1、电 机 学,概况,电机： 实现电能的生产、变换、传输、分配、使用和控制 的电磁机械装置,主要工作原理基于电磁感应定律、电磁力定律。 构造的一般原则应用有效的导磁和导电材料， 构成能互相发生电磁感应的磁路和电路， 产生电磁功率和电磁转矩，实现能量转换。,电机的分类,按功能分：,执行元件、检测元件,可逆：是电机的两种运行方式,电机的分类,按运动方式分： 静止电机：变压器、互感器。 旋转电机 直线电机 按电源分： 直流电机, DC motor 交流电机, AC motor 电子整流电机，EC motor。,应用,1. 电能的生产、传输和分配,应用,2. 驱动生产机械和装备,拖动生产机械如金属切削、矿

2、山机械、交通运输机械、起重机械、化工机械、农用机械、电动工具、家用电器等,应用,3. 控制系统和智能化装置的重要元件,基本外形,基本外形,三相干式变压器,接触式调压器,左江24MW发电机转子在吊装,课程性质和内容,定位： 十分重要的专业基础课,目标： （1）分析电机运行的基本原理 （2） 分析直流电机、交流电机、变压器和 一些控制电机的运行性能,四大机种：直流电机、变压器、异步电机、同步电机,基本知识,电学、磁学和动力学原理的综合运用,材料的特性 磁路定律 电磁关系 电、磁和力的关系 力学定律 能量转换和守恒定律 直流和交流电路,基本知识,分析方法,机械功率、转矩、转速 电磁功率、电磁转矩、转

3、速 磁场 磁路 电路 方程式 等值电路图 相量图,基本知识,考核方法,期末一页开卷 70% 实验 20% 平时作业 10% 公式 代入数据 结果 单位,磁路和电路,磁路和电路,电路 磁路 电动势 E V 磁动势 F 安 A 电压降 U V 磁压降 安（ A） 电场强度 磁场强度 H A/m 电 流 I A 磁 通 韦伯 电流密度 磁通密度 B 特斯拉T（韦伯/m2） 高斯GS（韦伯/cm2） 电 阻 R 磁 阻 Rm 1/H,磁路分析,空气或非铁磁材料(铜、铝等）中B与H成线性关系，,磁路分析,铁磁材料，B与H成非线性关系磁化曲线,H,B,1T,1.56T,1.7T,饱和,F,NI,I, 电磁

4、感应的有关概念,全电流定律：,所产生磁通的正方向与绕组电流（激磁电流，励磁电流）成右手螺旋关系, 电磁感应的有关概念,(1)已知，要求出N或激磁电流I,H,B,例0-1,查曲线, 电磁感应的有关概念,(1)已知，要求出N或激磁电流I,若例0-1增加0.5mm的气隙,查曲线, 电磁感应的有关概念, 电磁感应的有关概念,磁链 线圈所有导体所匝链的总磁通量和, 电磁感应的有关概念,饱和度增加,气隙增加,磁阻,增加,增加,电感,减小,减小,相同磁通时的 激磁电流,增加,增加,匝数增加,不变,减小,增加, 电磁感应的有关概念,()已知NI ，要求出,H,B,m,迭代法： 假定， 按（1）求出NI， 与实

5、际NI比较，若差别较大， 则重新假定， 直至N I与NI基本一致， 则=, 电磁感应的有关概念,（1）静止导线在交变磁场中感应电势（变压器）。 感应电势的正方向与该交变磁场磁力线的正方向 成右螺旋关系 (磁通正方向大拇指， 感应电势e正方向为其它手指方向),线圈所匝链的磁链，,所以： 感应电势的正方向与 电流的的正方向一致 均与磁通正方向成右螺旋关系,交流系统的正方向与电压方程式,电源电流：从电压高端流出,负载电流：从电压高端流入,电势：电位从低到高端为正方向，与两端的电压方向相反,电压：电位从高到低端为正方向,磁通：与电流成右手螺旋关系,感应电势：与磁通成右手螺旋关系，所以与电流的正方向一致

6、,但必须记住有“-”号, 电磁感应的有关概念,右手定则： 导体在磁场中运动产生电势.,（2）运动导线与磁力线发生相对切割运动时，导线中感应电势 （发电机）, 电磁感应的有关概念,左手定则： 载流导体在磁场中受到的电磁力。,（3）电磁力定律通电导体在磁场中产生电磁力（电动机原理，电磁能向机械能转换）, 电磁感应的有关概念,直线运动和旋转运动的动力学定律,力和力矩的关系： （电磁转矩）,旋转运动：,Tz 制动转矩 负载转矩,电磁线(漆包线) 铜芯,铝芯 漆膜0.01-0.03mm厚, 材料特性导电材料, 材料特性磁性材料,一. 磁滞回线、磁化曲线,H,B,上升曲线和下降曲线不重合,剩磁Br、矫顽力Hc,二. 磁性材料的种类,按剩磁磁的大小 硬磁材料（永磁材料）用于恒定磁场，稀土钴、铁氧铁、钕铁硼等。 软磁材料用于交变磁场，电工钢板（硅钢片）、软磁铁氧体等。, 材料特性,三. 铁耗,1.磁滞损耗 磁场交变一个周期所产生的损耗，与磁滞回线的面积成正比。最大磁密越小、损耗越小。,磁滞损耗系数，其值取决于铁磁材料的性质；剩磁,越小、,越小。, 材料特性,2. 涡流损耗 铁磁材料在