《电机学完整》PPT课件.ppt
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1、电机学教教师:师:王玉王玉联系方式:联系方式:2/6/20231电机学 第一章 导论 电机学课程的特点电机学课程的特点n综合性综合性n实际性实际性n统一性统一性2/6/20232电机学 第一章 导论 电机学的基本分析方法电机学的基本分析方法n方程式、相量图和等效电路的分析方法方程式、相量图和等效电路的分析方法n归算算法归算算法 标么制标么制n凸极处理法凸极处理法凸极凸极隐极隐极n对称分量法对称分量法不对称不对称n实验分析法实验分析法实验实验n2/6/20233电机学 第一章 导论 怎样学好电机学怎样学好电机学n认真听课认真听课n精读教材精读教材n熟练掌握基本电磁规律熟练掌握基本电磁规律n掌握各
2、物理量及其参数之间的关系掌握各物理量及其参数之间的关系n物理意义、适用范围、主要因素、公式物理意义、适用范围、主要因素、公式n习题和实验是学好电机学的重要保证习题和实验是学好电机学的重要保证(重要的(重要的30)实验台实验台2/6/20234电机学 第一章 导论 参考教材参考教材n电机学电机学辜承林辜承林华中科技大学出版社华中科技大学出版社n电机学第三版电机学第三版许实章许实章机械工业出版社机械工业出版社n电机学电机学汤蕴璆汤蕴璆机械工业出版社机械工业出版社n电机学电机学胡虔生胡虔生中国电力出版社中国电力出版社2/6/20235电机学 第一章 导论2/6/20236电机学 第一章 导论第一章第
3、一章 导论导论n1.1 1.1 概述概述n1.2 1.2 电机发展简史电机发展简史n1.3 1.3 电机中的基本电磁定律电机中的基本电磁定律n1.4 1.4 铁磁材料特性铁磁材料特性n1.5 1.5 磁路基本定律及计算方法磁路基本定律及计算方法2/6/20237电机学 第一章 导论1.1 1.1 概述概述一、电机的定义一、电机的定义n广义:广义:u实施电能生产、传输、使用和电能特性变换的机械实施电能生产、传输、使用和电能特性变换的机械和装置。和装置。n狭义:狭义:u电机是基于电磁感应定律、电磁力定律(能进行电电机是基于电磁感应定律、电磁力定律(能进行电磁感应),由磁感应),由电路和磁路电路和磁
4、路所构成,能进行所构成,能进行机电能量机电能量转换或信号变换转换或信号变换的电磁机械装置。的电磁机械装置。2/6/20238电机学 第一章 导论二、电机的主要类型二、电机的主要类型据速度、电流分据速度、电流分电机电机静止的电气设备静止的电气设备变压器变压器旋转电机旋转电机交流电机交流电机直流电机直流电机直流发电机直流发电机直流电动机直流电动机同步电机同步电机异步电机异步电机同步发电机同步发电机同步电动机同步电动机异步电动机异步电动机异步发电机异步发电机2/6/20239电机学 第一章 导论据能量转换分据能量转换分n发电机发电机将机械功率转换为电功率将机械功率转换为电功率 n电动机电动机将电功率
5、转换为机械功率将电功率转换为机械功率n变压(流、频、相位)器变压(流、频、相位)器将电功率转换为另一种将电功率转换为另一种形式的电功率形式的电功率 n控制电机控制电机电气机械系统中调节、放大和控制作用电气机械系统中调节、放大和控制作用 2/6/202310电机学 第一章 导论实物图实物图使用中的变压器使用中的变压器水轮发电机水轮发电机电动机电动机汽轮发电机组汽轮发电机组2/6/202311电机学 第一章 导论三、电机中所用材料三、电机中所用材料1.1.电电电路电路导电材料及绝缘材料导电材料及绝缘材料2.2.n导电材料:导电材料:紫铜、铝线紫铜、铝线n绝缘材料:绝缘材料:聚脂漆、云母片聚脂漆、云
6、母片u按耐热能力高低分按耐热能力高低分六个等级六个等级lA105A105 E120 E120 lB130B130 F155F155 lH180H180 C C 180180 2/6/202312电机学 第一章 导论2、磁、磁磁路磁路导磁材料导磁材料硅钢片硅钢片、铸钢等、铸钢等n导磁材料:铁磁材料导磁材料:铁磁材料n3、力、力结构材料结构材料铸钢、铸铁、钢板等铸钢、铸铁、钢板等2/6/202313电机学 第一章 导论四、电机作用和地位四、电机作用和地位n电能生产电能生产由同步发电机生产;由同步发电机生产;n高压输电高压输电由升压变压器将发电机发出的电压升高由升压变压器将发电机发出的电压升高到输电
7、电压再输送;到输电电压再输送;n降压用电降压用电由降压变压器将输来的高压电降为所需由降压变压器将输来的高压电降为所需低电压,供给用电设备;低电压,供给用电设备;n生产机械的拖动生产机械的拖动由各种电动机实现;由各种电动机实现;n控制系统中的信号转换控制系统中的信号转换由各种控制电机完成。由各种控制电机完成。2/6/202314电机学 第一章 导论我国老牌电机厂:我国老牌电机厂:哈尔滨电机厂哈尔滨电机厂上海电机厂上海电机厂四川:四川:德阳德阳 东方电机厂东方电机厂2/6/202315电机学 第一章 导论2/6/202316电机学 第一章 导论2/6/202317电机学 第一章 导论2/6/202
8、318电机学 第一章 导论 请观察电力系统示意图,找到系统中使用的电机?请观察电力系统示意图,找到系统中使用的电机?2/6/202319电机学 第一章 导论1.2 1.2 电机发展简史电机发展简史1 1电机的发展初期电机的发展初期nF FBliBli18211821年年 FaradayFaradayn电磁感应定律的发现电磁感应定律的发现18311831年年 FaradayFaradayn直流发电机直流发电机18311831年年 PixiiPixiin18761876年年 单相交流电的应用单相交流电的应用远距离传输远距离传输n18851885年年 交流电动机交流电动机n18891889年年 三相
9、制三相制三相交流电的应用三相交流电的应用 三相电机三相电机2/6/2023202 2电机的近代发展及趋势电机的近代发展及趋势n单机容量不断增加单机容量不断增加u如汽轮发电机:如汽轮发电机:n中小型电机技术与经济指标不断改进中小型电机技术与经济指标不断改进u新的设计方法(新的设计方法(CADCAD)、工艺、材料、测试手段)、工艺、材料、测试手段n应用范围扩大应用范围扩大190019005MVA5MVA19561956水内冷水内冷208MVA208MVA1920192025MVA25MVA19601960320MVA320MVA19371937空气冷却空气冷却100MVA100MVA目前目前100
10、0MVA1000MVA 氢气冷却气冷却150MVA150MVA2/6/202321电机学 第一章 导论1.3 1.3 电机中磁路基本定律电机中磁路基本定律1.1.全电流定律全电流定律安培环路定律安培环路定律 L LH H 式中,若电流的正方式中,若电流的正方向与闭合回线向与闭合回线L L的环行方的环行方向符合右手螺旋关系时,向符合右手螺旋关系时,i i取正号,否则取负号。取正号,否则取负号。2/6/202322电机学 第一章 导论nl和和l,两积分路径结果相同:,两积分路径结果相同:2/6/202323电机学 第一章 导论2.电磁感应定律电磁感应定律n闭合回路中的磁通量随时间发生变化,该线圈中
11、必然闭合回路中的磁通量随时间发生变化,该线圈中必然有感应电势产生,称这种现象为电磁感应。有感应电势产生,称这种现象为电磁感应。n线圈中的感应电势将倾向于阻止线圈中磁链的变化。线圈中的感应电势将倾向于阻止线圈中磁链的变化。2/6/202324电机学 第一章 导论图图1-2 1-2 电磁感应定律电磁感应定律R正电动势产生正电流正电动势产生正电流电流正方向电流正方向R正电流产生正磁通正电流产生正磁通右手螺旋定则右手螺旋定则2/6/202325电机学 第一章 导论磁通变化原因磁通变化原因n在变压器和电机的绕组中,磁通的变化可以是磁通随在变压器和电机的绕组中,磁通的变化可以是磁通随时间脉动时间脉动n或磁
12、通不变,而线圈在转动。或磁通不变,而线圈在转动。n对特种电机还可以是磁通随时间脉动,而线圈也在转对特种电机还可以是磁通随时间脉动,而线圈也在转动动2/6/202326电机学 第一章 导论变压器电动势变压器电动势1.1.磁磁通通本本身身就就是是由由交交流流电电流流所所产产生生,也也就就是是说说磁磁通通本本身身随随时时间间在在变变化化着着,这这样样产产生生的的电电势势称称为为变变压压器器电电势势。(线圈与磁场相对静止)(线圈与磁场相对静止)2.2.磁磁通通本本身身不不随随时时间间变变化化,但但由由于于线线圈圈与与磁磁场场间间有有相相对对运运动动而而引引起起线线圈圈中中磁磁链链的的变变化化,这这样样
13、产产生生的的电电势势称称为为运动电势或速度电势运动电势或速度电势 运动电动势运动电动势2/6/202327电机学 第一章 导论变压器电势变压器电势n若线圈不动,穿过线圈的磁通随时间变化,则线圈中若线圈不动,穿过线圈的磁通随时间变化,则线圈中感应的电动势感应的电动势变压器电势变压器电势感应电动势有效值:感应电动势有效值:2/6/202328电机学 第一章 导论电动势和磁通相位关系电动势和磁通相位关系2/6/202329电机学 第一章 导论n若磁场恒定,构成线圈的导体切割磁力线,使线圈交若磁场恒定,构成线圈的导体切割磁力线,使线圈交链的磁链随时间变化,导体中的感应电动势链的磁链随时间变化,导体中的
14、感应电动势运动运动电动势。电动势。运动电动势运动电动势感应电动势的方向感应电动势的方向_ _右手定则右手定则2/6/202330电机学 第一章 导论电磁力定律电磁力定律n载流导体在磁场中要受到力的作用载流导体在磁场中要受到力的作用电磁力。电磁力。n左手定则左手定则2/6/202331电机学 第一章 导论电磁转矩电磁转矩n在旋转电机中,作用在转子载流导体上的电磁力将使转在旋转电机中,作用在转子载流导体上的电磁力将使转子受到一个力矩(等于力乘转子半径)子受到一个力矩(等于力乘转子半径)电磁转矩。电磁转矩。匝数为匝数为N N的线圈的线圈2/6/202332电机学 第一章 导论 最大转矩最大转矩n线圈
15、两侧边处磁场大小恒相等、极性恒相反线圈两侧边处磁场大小恒相等、极性恒相反n线圈总个数线圈总个数M M,转子直径,转子直径D D,B B大小处处相等。电机最大大小处处相等。电机最大可能电磁转矩可能电磁转矩电磁转矩电磁转矩2/6/202333电机学 第一章 导论u电磁转矩是电机实现机电能量转换的重要物理量。电磁转矩是电机实现机电能量转换的重要物理量。n电动机:电磁转矩电动机:电磁转矩驱动性质驱动性质u电能电能机械能机械能n发电机:电磁转矩发电机:电磁转矩制动性质制动性质u机械能机械能电能电能P P:电磁功率(输入、输出):电磁功率(输入、输出):电机气隙磁场旋转角速度:电机气隙磁场旋转角速度u功率
16、关系求得电磁转矩功率关系求得电磁转矩2/6/202334电机学 第一章 导论1.4 1.4 铁磁材料特性铁磁材料特性一、磁导率一、磁导率=B/H=B/HB B:磁通密度、磁感应强度:磁通密度、磁感应强度H H:磁场强度:磁场强度n电机主要由两大系统组成:电路系统和磁路系统。铁电机主要由两大系统组成:电路系统和磁路系统。铁磁材料是组成磁路的主要部分。磁材料是组成磁路的主要部分。n所谓铁磁材料是指导磁性能好的材料,如:铁、镍、所谓铁磁材料是指导磁性能好的材料,如:铁、镍、钴等以及它们的合金。钴等以及它们的合金。1 1、定义、定义2/6/202335电机学 第一章 导论n在同样大小的电流作用下,铁芯
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