电机学-概述与磁路

电机学-概述与磁路第1页，课件共51页，创作于2023年2月第一章导论1.1概述1.2磁路1.3电机中的机电能量转换过程概述电机学培训课程讲稿（专为东电准备）第2页，课件共51页，创作于2023年2月1.1

概述一、电机及其作用二、电机的发展简史三、电机的分析步骤与方法第一章导论电机学培训课程讲稿（专为东电准备）第3页，课件共51页，创作于2023年2月一、电机及其作用电能电力系统发电厂变电站用户1.1概述电机学培训课程讲稿（专为东电准备）第4页，课件共51页，创作于2023年2月一、电机及其作用ElectricalMachinery——实施电能生产、变换、传输和使用的机械ElectricalMachine——实施机电能量转换或电能（信号）转换的机械1.1概述电机学培训课程讲稿（专为东电准备）第5页，课件共51页，创作于2023年2月一、电机及其作用按工作原理分类——变压器、直流电机、异步（感应）电机、同步电机按功能分类——发电机、电动机、变压器、控制电机等1.1概述电机学培训课程讲稿（专为东电准备）第6页，课件共51页，创作于2023年2月二、电机的发展简史直流电机的产生和形成时期交流电机的形成时期电机理论、设计和制造工艺逐步完善的时期1.1概述电机学培训课程讲稿（专为东电准备）第7页，课件共51页，创作于2023年2月二、电机的发展简史1821年，法拉弟的试验模型1823年，皮克西制成直流发电机1882年，台勃莱兹实现远距离输电1885-1888年，弗拉利斯和特斯拉分别制成了两相感应电动机1.1概述电机学培训课程讲稿（专为东电准备）第8页，课件共51页，创作于2023年2月二、电机的发展简史1889年，多利沃-多勃洛夫斯基提出三相制，并设计制造了三相变压器和三相感应电动机1899年，布隆代尔提出双反应理论，后来发展为现代同步电机理论基础1.1概述电机学培训课程讲稿（专为东电准备）第9页，课件共51页，创作于2023年2月二、电机的发展简史1935-1938年，克朗提出了利用张量分析来研究旋转电机的方法，揭示了各种电机的分析方法之间的相互联系，使电机理论逐步趋于统一1.1概述电机学培训课程讲稿（专为东电准备）第10页，课件共51页，创作于2023年2月分析各类电机的一般步骤建立实物模型建立物理模型建立数学模型求解、分析研究各类电机的特殊问题电机学培训课程讲稿（专为东电准备）1.1概述——电机的分析步骤与方法第11页，课件共51页，创作于2023年2月电机学课程中常用的分析方法叠加原理折算等效电路相量图双反应理论对称分量法1.1概述——电机的分析步骤与方法电机学培训课程讲稿（专为东电准备）第12页，课件共51页，创作于2023年2月电机学课程中常用的基本假定磁路为线性气隙磁密在空间按正弦规律分布不计定、转子表面齿槽的影响电机的结构对直轴和交轴均对称三相交流绕组为对称三相绕组1.1概述——电机的分析步骤与方法电机学培训课程讲稿（专为东电准备）第13页，课件共51页，创作于2023年2月1.2

磁路一、磁路的概念二、磁场和磁路的基本定律三、常用铁磁材料及其特性四、磁路的计算方法第一章导论电机学培训课程讲稿（专为东电准备）第14页，课件共51页，创作于2023年2月一、磁路的概念电磁感应磁场磁路——磁通所经过的路径1.2磁路电机学培训课程讲稿（专为东电准备）第15页，课件共51页，创作于2023年2月二、磁场和磁路的基本定律全电流定律电磁感应定律电磁力定律磁路的欧姆定律磁路的基尔霍夫第一定律磁路的基尔霍夫第二定律磁路与电路的比较1.2磁路电机学培训课程讲稿（专为东电准备）第16页，课件共51页，创作于2023年2月1.全电流定律（安培环路定律）磁场的本源——运动的电荷（电流）安培环路定律——磁感应强度沿任何闭合回路L的线积分，等于穿过该环路的所有电流代数和的μ0倍。1.2磁路——磁场和磁路的基本定律电机学培训课程讲稿（专为东电准备）第17页，课件共51页，创作于2023年2月1.全电流定律（安培环路定律）公式表述或简化表达电机学培训课程讲稿（专为东电准备）1.2磁路——磁场和磁路的基本定律第18页，课件共51页，创作于2023年2月2.电磁感应定律法拉弟电磁感应定律电机学培训课程讲稿（专为东电准备）1.2磁路——磁场和磁路的基本定律第19页，课件共51页，创作于2023年2月2.电磁感应定律法拉弟电磁感应定律电机学培训课程讲稿（专为东电准备）1.2磁路——磁场和磁路的基本定律第20页，课件共51页，创作于2023年2月2.电磁感应定律法拉弟电磁感应定律电机学培训课程讲稿（专为东电准备）1.2磁路——磁场和磁路的基本定律第21页，课件共51页，创作于2023年2月2.电磁感应定律法拉弟电磁感应定律电机学培训课程讲稿（专为东电准备）1.2磁路——磁场和磁路的基本定律第22页，课件共51页，创作于2023年2月2.电磁感应定律感生电动势（变压器电动势）

——“感应电场”或“涡旋电场”的表现形式电机学培训课程讲稿（专为东电准备）1.2磁路——磁场和磁路的基本定律第23页，课件共51页，创作于2023年2月2.电磁感应定律动生电动势（运动电动势）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）1.2磁路——磁场和磁路的基本定律第24页，课件共51页，创作于2023年2月2.电磁感应定律电磁感应定律的其他表现形式电机学培训课程讲稿（专为东电准备）1.2磁路——磁场和磁路的基本定律第25页，课件共51页，创作于2023年2月3.电磁力定律电机学培训课程讲稿（专为东电准备）1.2磁路——磁场和磁路的基本定律第26页，课件共51页，创作于2023年2月4.磁路的欧姆定律F——磁动势，单位为ARm——磁阻，单位为A/Wb或H-1Λm——磁导，单位为Wb/A或H电机学培训课程讲稿（专为东电准备）1.2磁路——磁场和磁路的基本定律第27页，课件共51页，创作于2023年2月5.磁路的基尔霍夫第一定律（磁通连续性定律）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）1.2磁路——磁场和磁路的基本定律第28页，课件共51页，创作于2023年2月5.磁路的基尔霍夫第一定律若磁密方向处处垂直于曲面电机学培训课程讲稿（专为东电准备）1.2磁路——磁场和磁路的基本定律第29页，课件共51页，创作于2023年2月5.磁路的基尔霍夫第一定律在电机或变压器的分析中电机学培训课程讲稿（专为东电准备）1.2磁路——磁场和磁路的基本定律第30页，课件共51页，创作于2023年2月6.磁路的基尔霍夫第二定律将全电流定律应用在电机或变压器的分段磁路中电机学培训课程讲稿（专为东电准备）1.2磁路——磁场和磁路的基本定律第31页，课件共51页，创作于2023年2月7.磁路与电路的比较电机学培训课程讲稿（专为东电准备）1.2磁路——磁场和磁路的基本定律电路磁路物理量符号或定义单位物理量符号或定义单位电流IA磁通φ

Wb电压U=El

V磁动势F=Hl

A电阻R=l/(γA)

Ω

磁阻Rm=l/(μA)

1/H

电导G=1/R

S磁导Λ=1/Rm

H电流密度J=I/A

A/m2磁通密度B=φ/A

Wb/m2

电导率

γ

S/m

磁导率

μ

H/m

第32页，课件共51页，创作于2023年2月7.磁路与电路的比较电机学培训课程讲稿（专为东电准备）1.2磁路——磁场和磁路的基本定律电路磁路基本定律定义基本定律定义电流定律∑I=0

磁通连续性定律∑φ=0

电压定律

∑U=0

安培环路定律

∑Hl=∑Ni

欧姆定律

U=RI

磁路欧姆定律

F=Rmφ

第33页，课件共51页，创作于2023年2月7.磁路与电路的比较电机学培训课程讲稿（专为东电准备）1.2磁路——磁场和磁路的基本定律磁能为代表质点的运动，φ2Rm也不代表功率损耗没有“绝磁体”，磁路中无“断路”空气也导磁，磁路存在漏磁现象含铁磁材料的磁路呈非线性第34页，课件共51页，创作于2023年2月三、常用铁磁材料及其特性铁磁物质的磁化铁磁物质的磁化曲线铁磁材料铁心损耗1.2磁路电机学培训课程讲稿（专为东电准备）第35页，课件共51页，创作于2023年2月1.铁磁物质的磁化分子电流观点（分子环流）磁荷观点（磁偶极子）铁磁物质的磁导率远远大于空气的磁导率1.2磁路——常用铁磁材料及其特性电机学培训课程讲稿（专为东电准备）第36页，课件共51页，创作于2023年2月2.铁磁物质的磁化曲线（1）起始磁化曲线1.2磁路——常用铁磁材料及其特性电机学培训课程讲稿（专为东电准备）BHB=f(H)B=μ0HμFe

=f(H)bcdOabcdBHO第37页，课件共51页，创作于2023年2月2.铁磁物质的磁化曲线（2）磁滞回线1.2磁路——常用铁磁材料及其特性电机学培训课程讲稿（专为东电准备）第38页，课件共51页，创作于2023年2月2.铁磁物质的磁化曲线（3）基本磁化曲线1.2磁路——常用铁磁材料及其特性电机学培训课程讲稿（专为东电准备）第39页，课件共51页，创作于2023年2月3.铁磁材料软磁材料——磁滞回线窄，剩磁和矫顽力都较小硬磁材料——磁滞回线宽，剩磁和矫顽力都较大1.2磁路——常用铁磁材料及其特性电机学培训课程讲稿（专为东电准备）第40页，课件共51页，创作于2023年2月4.铁心损耗（1）磁滞损耗1.2磁路——常用铁磁材料及其特性电机学培训课程讲稿（专为东电准备）第41页，课件共51页，创作于2023年2月4.铁心损耗（2）涡流损耗1.2磁路——常用铁磁材料及其特性电机学培训课程讲稿（专为东电准备）第42页，课件共51页，创作于2023年2月4.铁心损耗（3）铁心损耗1.2磁路——常用铁磁材料及其特性电机学培训课程讲稿（专为东电准备）第43页，课件共51页，创作于2023年2月四、磁路的计算方法1.2磁路电机学培训课程讲稿（专为东电准备）磁路计算已知磁通求磁动势已知磁动势求磁通试探法无分支磁路的计算有分支磁路的计算第44页，课件共51页，创作于2023年2月无分支磁路（串联磁路）的计算步骤1.2磁路——磁路的计算方法电机学培训课程讲稿（专为东电准备）将磁路分成若干段，要求每一段都是均匀的（即截面相等、材料相同），再根据磁路尺寸计算各段的截面积和平均长度根据给定的磁通，由B=Φ/A计算各段的磁通密度第45页，课件共51页，创作于2023年2月无分支磁路（串联磁路）的计算步骤1.2磁路——磁路的计算方法电机学培训课程讲稿（专为东电准备）根据各段的磁通密度求对应的磁场强度根据各段的磁场强度H和平均长度l，计算各段磁压降Hl

根据磁路的基尔霍夫第二定律求出所需磁势第46页，课件共51页，创作于2023年2月有分支磁路（并联磁路）的计算步骤1.2磁路——磁路的计算方法电机学培训课程讲稿（专为东电准备）根据磁路的材料和截面等对磁路进行分段，并计算各段的截面积和平均长度根据给定的磁通，假定磁路各部分的磁势及磁通的正方向列出磁路基尔霍夫第一、二定律方程式根据各段磁路的材料、截面积和磁通等，分别计算各段的B、H及Hl根据所列方程式求出磁势第47页，课件共51页，创作于2023年2月1.3

电机中的机电能量转换过程概述第一章导论电机学培训课程讲稿（专为东电准备）机械系统电机电气系统转轴连接线第48页，课件共51页，创作于2023年2月1.3

电机中的机电能量转换过程概述第一章导论电机学培训课程讲稿（专为东电准备）发电机能量传递关系图第49页，课件共51页，创作于2023年2月1.3