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1、电机学-概述与磁路第1页，共51页，编辑于2022年，星期日第一章 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，共51页，编辑于2022年，星期日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，共51页，编辑于2022年，星期日一、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，共51页，编辑于2022年，星期日一、电机及其作用Electrical Machinery实施电能生产、变换、传输和使用的机械Ele
2、ctrical Machine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，共51页，编辑于2022年，星期日一、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，共51页，编辑于2022年，星期日二、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，共51页，编辑于2022年，星期日二、电机的发展简史1821年，法拉弟的试验模型18
3、23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，共51页，编辑于2022年，星期日二、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，共51页，编辑于2022年，星期日二、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
4、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，共51页，编辑于2022年，星期日分析各类电机的一般步骤1)建立实物模型2)建立物理模型3)建立数学模型4)求解、分析5)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，共51页，编辑于2022年，星期日电机学课程中常用的分析方法1)叠加原理2)折算3)等效电路4)相量图5)双反应理论6)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，共51页，编辑于2022年，星期日电机学课程中常用的基本假定1)磁路为线性2)气隙磁密在空间按正弦规律分布
5、3)不计定、转子表面齿槽的影响4)电机的结构对直轴和交轴均对称5)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，共51页，编辑于2022年，星期日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，共51页，编辑于2022年，星期日一、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，共51页，编辑于2022年，星期日二、磁场和磁路的基本定律1.全电流定律2.电磁感应定律3.电磁力定律4.磁路的
6、欧姆定律5.磁路的基尔霍夫第一定律6.磁路的基尔霍夫第二定律7.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，共51页，编辑于2022年，星期日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0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，共51页，编辑于2022年，星期日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，共51页，编辑于2022年，星期日2.电磁感应定律法
7、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，共51页，编辑于2022年，星期日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，共51页，编辑于2022年，星期日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，共51页，编辑于2022年，星期日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，共51页，编辑于2022年，星期日2.电磁感应定律感生电动势（变压器电动势）
8、“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，共51页，编辑于2022年，星期日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，共51页，编辑于2022年，星期日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，共51页，编辑于2022年，星期日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，共51页，编辑于2022年，星期日4.磁路的欧姆定律F 磁动势
9、，单位为ARm 磁阻，单位为A/Wb或H-1m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，共51页，编辑于2022年，星期日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，共51页，编辑于2022年，星期日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，共51页，编辑于2022年，星期日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
10、基本定律第30页，共51页，编辑于2022年，星期日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，共51页，编辑于2022年，星期日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 路物理量物理量符号或符号或定义定义单位单位物理量物理量符号或符号或定义定义单位单位电流IA磁通 Wb电压U=El V磁动势F=H l A电阻R=l/(A)磁阻Rm=l/(A)1/H 电导G=1/R S磁导=1/Rm H电流密度J=I/A A/m2磁通密度B=/A Wb/m2
11、 电导率 S/m 磁导率 H/m 第32页，共51页，编辑于2022年，星期日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 路基本定律基本定律定义定义基本定律基本定律定义定义电流定律I=0 磁通连续性定律=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=Rm 第33页，共51页，编辑于2022年，星期日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，2Rm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
12、非线性第34页，共51页，编辑于2022年，星期日三、常用铁磁材料及其特性1.铁磁物质的磁化2.铁磁物质的磁化曲线3.铁磁材料4.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，共51页，编辑于2022年，星期日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，共51页，编辑于2022年，星期日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=0 HFe=f(H)bcdOabcdB
13、HO第37页，共51页，编辑于2022年，星期日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，共51页，编辑于2022年，星期日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，共51页，编辑于2022年，星期日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，共51页，编辑于2022年，星期日4.铁心损耗（1）磁滞损耗1.2 磁路常用铁磁材料及其特性
14、电机学培训课程讲稿（专为东电准备）第41页，共51页，编辑于2022年，星期日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，共51页，编辑于2022年，星期日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，共51页，编辑于2022年，星期日四、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，共51页，编辑于2022年，星期日无分支磁路（串联磁路）的计算步骤1.2 磁路磁路的计算方法电机学
15、培训课程讲稿（专为东电准备）1)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2)根据给定的磁通，由B=/A计算各段的磁通密度 第45页，共51页，编辑于2022年，星期日无分支磁路（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）3)根据各段的磁通密度求对应的磁场强度 4)根据各段的磁场强度H和平均长度l，计算各段磁压降Hl 5)根据磁路的基尔霍夫第二定律求出所需磁势 第46页，共51页，编辑于2022年，星期日有分支磁路（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）
16、1)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2)根据给定的磁通，假定磁路各部分的磁势及磁通的正方向3)列出磁路基尔霍夫第一、二定律方程式4)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Hl5)根据所列方程式求出磁势第47页，共51页，编辑于2022年，星期日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，共51页，编辑于2022年，星期日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发电机能量传递关系图第49页，共51页，编辑于2022年，星期日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）电机进行机电能量转换的关键是耦合磁场将电气系统和机械系统联系起来对发电机来说，耦合磁场对电气系统的作用是通过感应电动势表现出来；机械系统对耦合磁场的作用是通过电磁力或电磁转矩表现出来。第50页，共51页，编辑于2022年，星期日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）对电动机来说，耦合磁场跟电气系统和机械系统之间的作用关系正好相反，即电气系统对耦合磁场产生作用，耦合磁场对机械系统产生作用。第51页，共51页，编辑于2022年，星期日