电机学_第1章_绪论

1、 电电 机机 学学Electric MachineryElectric Machinery教材和参考书马宏忠编著。电机学。 科学出版社，2009孙旭东，王善铭编著。电机学。清华大学出版社，2006汤蕴缪 编著。电机学。机械工业出版社，2008内容特点分析的对象是在工程实际中使用的各种类型的具体电机物理概念多，有较强的理论性涉及到的条件和因素比较复杂，有较强的专业性和综合性课程学习要求以电机的基本概念、基本电磁关系、基本分析方法、运行性能等内容为核心逐步建立并牢固掌握基本概念熟悉和掌握电机基本理论和基本分析方法学习分析工程实际问题的思路和方法提高分析和解决实际问题的能力5/35课程的特色与学习方

2、法建议理论联系实际；重视学习方法和能力的培养；学会抓住主要矛盾，培养工程观点；重视实践环节，培养动手能力6/35考核方式 平时成绩 考试成绩(闭卷) 30% 70%“学霸学霸”是怎是怎样炼成的样炼成的?“我不一定比别人聪明，但我比较会控制自己”。来自哈佛：人与人的差距，最来自哈佛：人与人的差距，最小的是智商，最大的是坚毅。小的是智商，最大的是坚毅。美国哈佛大学图书馆凌晨美国哈佛大学图书馆凌晨4点座无虚席点座无虚席哈佛，看一眼就会明白自己缺什么哈佛，看一眼就会明白自己缺什么The only word, fighting !9目 录 第二章第二章 变变 压压 器器 第一章第一章 绪绪 论论 第五章

3、第五章 同同 步步 电电 机机 第四章第四章 异异 步步 电电 机机 第三章第三章 交流电机的基本理论交流电机的基本理论第一章 绪 论概述电机的电磁基本理论11/35发、输、配、用（电力系统）电机学电机学发电机是电力系统的核心变压器是电力系统的关节电动机是电力系统的手脚电机学是强电专业的基础13/35发电厂14/35发电机组15/3516/35变电站17/35输电线路18192021/35高压直流输电22/35配电、用电第一节第一节 概概 述述第二节电机的电磁基本理论电机中的三大物理量电机中的三大物理量:电、磁、机械 （机电能量转换）* 电：以“路”的形式出现，线圈（绕组）构成电路，较熟；*

4、磁：以“场”的形式出现，本科阶段一般以磁路进行分析；* 机：机械能，电机中与之相关的有转矩、转速等。磁路与电路的类比关系34/84 电磁感应定律（Faradays Law） 当与回路交链的磁通发生变化时，回路中会产生感应电动势，这就是法拉弟电磁感应定律。电磁感应定律：ddet 负号表示感应电流产生的磁场总是阻碍原磁场的变化。 感生电动势的参考方向1.回路不变，磁场随时间变化dddSett BS又称为感生电动势，这是变压器工作的原理，亦称为变压器电势。感生电动势根据磁通变化的原因， 分为两类：e2.磁场不变，回路切割磁力线d() ddlet Bl称为动生电动势，这是发电机工作原理，亦称为发电机电

5、势。动生电动势lI30)(d4rrrrl磁场力02dd()d4RlllIIIRl eFllB定义：磁感应强度lRRI20d4elB单位 T（Wb/m2）毕奥沙伐定律 、磁感应强度 ( Biot-Savart Law and Magnetic Flux Density )力 = 受力电流 磁感应强度(电流之间相互作用力通过磁场传递。)(毕奥沙伐定律) 磁场、磁感应强度 磁场： 磁感应强度：描述磁场强弱的物理量 磁力线、磁通量（）1.磁力线（1）定义（2）性质： “符合右手螺旋定则”； “永不相交，确定点的B方向确定、唯一”； “闭合、无起点、终点”。2.磁通（磁通量）垂直（正交）（S的法线与B方

6、向之间夹角）任意曲面、不均匀磁场闭合曲面（高斯定理，磁通连续性原理）BScosBSSBdscos0cossBds 磁场强度 磁导率 磁场强度（H） B与H的关系* 磁导率、真空中的磁导率、相对磁导率HHBr0全电流定律1 定义： （右手螺旋定则）2磁压（磁位差）：H沿路径的线积分称该路径上的磁压。 Um=Hdl3磁势：磁场回路所匝链的电流 F=I* 磁势、磁压的单位均为：A* 沿磁场中任一闭合回路，总磁压等于总磁势。NIIHdlNkk44/135 磁 路 磁路的基本概念 ( Basic Conception of Magnetic Circuit ) 利用铁磁材料制成一定形状的回路 （ 可包括

7、气隙），其上绕有线圈，使磁通主要集中在回路中，该回路称为磁路。Magnetic Circuit(a) 变压器(b) 接触器(c) 继电器(d) 四极电机(e) 永磁式电磁仪表 几种常见的磁路1. 磁路的基本物理量 磁路物理量：磁通 、磁势Fm、磁压Um 、 B、 H 电路物理量: 电流I 、电源Us 、元件电压UUm 的降落方向与 H 方向一致(2) 磁压 Um A（安）(1) 磁势 Fm =Ni A（安） Fm 的方向与电流 i 符合右手定则用类似于电路的方法进行磁路计算。2. 磁路的基尔霍夫定律磁路的基尔霍夫第一定律 磁通连续性原理 设磁通（即H的）参考方向，若电流与 H 方向呈右手螺旋，

8、Fm 取正，否则取负。如图参考方向下，10nii1230磁路的基尔霍夫第二定律 安培环路定律11nmkkHlNimm11nmkkUF11222001 12 2()H LHLLH LN iN i如LdIHl图3.9.2 磁路定律3. 磁路的欧姆定律mmmUUHlBSSHl Sl SRmmUlRS磁阻， 1/H磁阻与磁路的几何尺寸、磁导率 有关。线性 线性磁阻 线性磁路mconst R 非线性 非线性磁阻 非线性磁路m( ,) Rf B H图3.9.3 磁阻计算BH曲线 1磁化曲线磁化曲线 起始段：较小； 线性区：（较大）近似为直线 饱和区：很小，H增大，B基本不变50/135铁磁质的磁特性1.

9、两种基本的特性曲线 磁滞回线：铁磁质反复磁化时的 B-H 曲线。可确定剩磁Br，矫顽力HC，磁能积（BH）等重要参数。 基本磁化曲线: 是许多不饱和磁滞回线的正顶点的连线。基本磁化曲线磁滞曲线 硬磁材料 磁滞回线较宽 ， 充磁后剩磁大。如铁氧体 、钕铁硼 。用于永磁电机、电表、电扇，电脑存储器等器件中的永磁体。,crHB小大软磁材料磁滞曲线硬磁材料磁滞曲线2. 铁磁质的分类 软磁材料 磁滞回线较窄， 断电后能立即消磁。 如硅钢、矽钢等 。用于电机、变压器、整流器、继电器等电磁设备的铁芯。,crHB大小，铁芯损耗 交变的磁通在铁芯中产生损耗 （1） 磁滞损耗磁滞损耗（正比于频率） （2） 涡流损

10、耗涡流损耗（正比于频率的平方，正比于叠片厚度的平方，所以用很薄的硅钢片（0.30.5mm）而不用整块铁。）涡流（Eddy Current ） 当导体置于交变的磁场中，与磁场正交的曲面上将产生闭合的感应电流，即涡流。其特点： 工程应用：叠片铁心（电机、变压器、电抗器等）、电磁屏蔽、电磁炉等。图5.5.1 涡流 热效应 涡流是自由电子的定向运动，与传导电流有相同的热效应。去磁效应 涡流产生的磁场反对原磁场的变化。 磁链：穿过线圈的磁通形成磁链 磁链与穿过线圈的电流成正比： 系数L称电感，所以电感定义如下：一个线圈通过单位电流所形成的磁链叫该线圈的电感。NIL22NRNRNIINIRFNINILmmm 电 感 自感（Self-Inductance）Inductance55/135 回路的电流与该回路交链的磁链的比值称为自感。dSLIBS即H（亨利）LI 在线性各向同性媒质中，L 仅与回路的几何尺寸、媒质参数有关，与回路的电流无关。互感（Mutual Inductance） 互感是一个回路电流与其在另一个回路所产生的磁链之比值，它与两个回路的几何尺寸，相对位置及周围媒质有关。21M可以证明12122MI2121 1,M I21211 MIH（亨利）电流I1 产生与回路L2交链的磁链 两个相邻回路：回路1中的