机电能量转换课件.ppt
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1、能量守恒原理 质量守恒的系统中,能量不能产生,也不能消灭。能量关系 电源输入的电能=磁场储能的增加+内部能量损耗+机械能的输出 三类能量损耗:电阻损耗、铁耗、机械损耗 将损耗移出,得到一个无损耗磁储能系统,成为保守系统,能量转换过程为单值、可逆。无损耗磁储能系统 电阻损耗机械损耗无损耗磁储能系统uTeTe单边激励TeTmechdmechuei电源输入的总功率uiP 1电压平衡方程eriu法拉第电磁感应定律dtde输入磁储能系统的电功率eiiriuriuiPe)(2在时间dt内,输入耦合场的净电能ideidtdtPdWee在dt时间内总机械能的输出mechemechdTdW能量平衡mechmed
2、WdWdW微分磁能增量mechemdTiddW磁场储能000000),(),(),(dTdiWem积分路径选择 磁场储能是一个状态函数,其值由独立变量和的即时值唯一地确定。 可以选取一条易于积分的路径求得磁能值。先把转子固定在0,=0,Te=0, 再求出此位置下磁链从0增长到0时,耦合场的净电能输入。积分路径00Wm(ab磁能计算diWm),(),(00000磁共能计算diiiWim),(),(00000磁能与磁共能的关系0WmWmiiWWmm线性系统22121LiiWWmm电磁转矩-磁能计算constWTmechme电磁转矩-磁共能计算constiWTmechme双边激励双边激励TeTmec
3、hdmechueiuei111222电压平衡方程式22221111eirueiru绕组感应电动势dtdedtde2211输入耦合场的净电能22112211)(dididtieiedWe微分磁能增量dWdWdWdWmmmm2211能量平衡mecheemdTdWdW磁能增量mechemdTdididW2211积分路径的选择Wm(201010,20,00)0abc12从0到0。第一段路径a段0; 0, 02121ddTe第二段路径b段0, 0, 022dd1从0到101001011), 0 ,(didWbm第三段路径c段0, 01101dd2从0到20200202102),(didWcm磁场能量20
4、201021001102010),(), 0 ,(),(2010didiWm微分磁共能dWdiiWdiiWdWmmmm2211mechemdTdididW2211积分路径的选择1.0; 0, 02121didiTiie从0到00, 0, 022diidi1从0到i100, 01101diiidi2从0到i202.3.磁共能20201021001102010),(), 0 ,(),(2010diiidiiiiWiim线性系统22212122121111)()()()(iLiLiLiL电流为磁链的函数21112122121221)()()()(DLDLiDLDLi磁功能函数222221122111
5、02010)(21)()(21),(iLiiLiLiiWm线性系统磁能与磁共能mmWW 磁能密度00BmdBHw线性系统磁能密度BHBwm21212在一定的磁通密度下,磁能密度与介质磁导率成反比。对于旋转电机而言,大部分磁能储藏在气隙中。含气隙的铁心线圈磁能 设:铁心平均长度100mm,气隙长度1mm,磁路的磁通密度B=1T,铁心的磁导率是空气的1000倍。比较气隙和铁心内储存的磁能。ui气隙和铁心内的磁能密度FemFemBwBw2022121磁能密度之比10000FemFemww储存的磁能之比1010010000FeFeFemFemmFemlAlwAwWW双边激励机电装置的机电能量转换dtd
6、edtde2211磁链函数),(),(21222111iiii变压器电动势和运动电动势)()()()(2222221122211122111111eedtdidddtdididdtdididdtdeeedtdidddtdididdtdididdtdett分析 第一项、第二项由电流的变化所引起的,称为变压器电动势;第三项由转子旋转运动所引起,称为运动电动势。感应电动势是电磁能量转换的必要条件,运动电动势的存在是机电能量转换的必要条件。线性系统dtddLiLidtdiLdtdiLedtddLiLidtdiLdtdiLe)()()()()()()()(222211222121212211121211
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