机电能量转换精选文档.ppt

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1、机电能量转换本讲稿第一页，共九十二页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。本讲稿第二页，共九十二页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。本讲稿第三页，共九十二页无损耗磁储能系统 本讲稿第四页，共九十二页单边激励本讲稿第五页，共九十二页电源输入的总功率本讲稿第六页，共九十二页电压平衡方程本讲稿第七页，共九十二页法拉第电磁感应定律本讲稿第八页，共九十二页输入磁储能系统的电功率本讲稿第九页，共九十二页在时间dt内，输入耦合场的净电能本讲稿第

2、十页，共九十二页在dt时间内总机械能的输出本讲稿第十一页，共九十二页能量平衡本讲稿第十二页，共九十二页微分磁能增量本讲稿第十三页，共九十二页磁场储能本讲稿第十四页，共九十二页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。本讲稿第十五页，共九十二页积分路径本讲稿第十六页，共九十二页磁能计算本讲稿第十七页，共九十二页磁共能计算本讲稿第十八页，共九十二页磁能与磁共能的关系本讲稿第十九页，共九十二页线性系统本讲稿第二十页，共九十二页电磁转矩-磁能计算本

3、讲稿第二十一页，共九十二页电磁转矩-磁共能计算本讲稿第二十二页，共九十二页双边激励双边激励本讲稿第二十三页，共九十二页电压平衡方程式本讲稿第二十四页，共九十二页绕组感应电动势本讲稿第二十五页，共九十二页输入耦合场的净电能本讲稿第二十六页，共九十二页微分磁能增量本讲稿第二十七页，共九十二页能量平衡本讲稿第二十八页，共九十二页磁能增量本讲稿第二十九页，共九十二页积分路径的选择本讲稿第三十页，共九十二页从0到0。第一段路径a段本讲稿第三十一页，共九十二页第二段路径b段1从0到10本讲稿第三十二页，共九十二页第三段路径c段2从0到20本讲稿第三十三页，共九十二页磁场能量本讲稿第三十四页，共九十二页微分

4、磁共能本讲稿第三十五页，共九十二页积分路径的选择1.从0到0i1从0到i10i2从0到i202.3.本讲稿第三十六页，共九十二页磁共能本讲稿第三十七页，共九十二页线性系统本讲稿第三十八页，共九十二页电流为磁链的函数本讲稿第三十九页，共九十二页磁功能函数本讲稿第四十页，共九十二页线性系统磁能与磁共能本讲稿第四十一页，共九十二页磁能密度本讲稿第四十二页，共九十二页线性系统磁能密度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。本讲稿第四十三页，共九十二页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

5、气的1000倍。比较气隙和铁心内储存的磁能。本讲稿第四十四页，共九十二页气隙和铁心内的磁能密度本讲稿第四十五页，共九十二页磁能密度之比本讲稿第四十六页，共九十二页储存的磁能之比本讲稿第四十七页，共九十二页双边激励机电装置的机电能量转换本讲稿第四十八页，共九十二页磁链函数本讲稿第四十九页，共九十二页变压器电动势和运动电动势本讲稿第五十页，共九十二页分析第一项、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。本讲稿第五十一页，共九十二页线性系统本讲稿第五十二页，共九十二页电能输入

6、本讲稿第五十三页，共九十二页磁场储能的变化本讲稿第五十四页，共九十二页线性系统本讲稿第五十五页，共九十二页磁能变化分析磁能的变化是由两个绕组中的变压器电动势从电源所吸收的电能与运动电动势从电源所吸收的电能的1/2所提供的。本讲稿第五十六页，共九十二页电磁转矩本讲稿第五十七页，共九十二页单相磁阻电机 定子上有一个线圈，转子为凸极，转子上没有线圈。设磁路线性，定子自感是转子转角的函数本讲稿第五十八页，共九十二页电机的磁共能本讲稿第五十九页，共九十二页电磁转矩本讲稿第六十页，共九十二页通直流电本讲稿第六十一页，共九十二页通交流电流本讲稿第六十二页，共九十二页转子转角本讲稿第六十三页，共九十二页转矩分

7、量本讲稿第六十四页，共九十二页电磁转矩平均值当转子角转速与电流角频率相等时本讲稿第六十五页，共九十二页在旋转电机中的应用本讲稿第六十六页，共九十二页三相异步电动机定子三相绕组有自感和互感、转子三相绕组也有自感和互感，这些自感和互感与转子转角无关。而定转子绕组之间的互感与转子转角有关。本讲稿第六十七页，共九十二页定子电感系数矩阵本讲稿第六十八页，共九十二页转子电感系数矩阵本讲稿第六十九页，共九十二页定转子互感系数矩阵本讲稿第七十页，共九十二页转子定子互感系数矩阵本讲稿第七十一页，共九十二页整个电机的电感矩阵本讲稿第七十二页，共九十二页磁功能本讲稿第七十三页，共九十二页矩阵形式本讲稿第七十四页，共

8、九十二页电磁转矩本讲稿第七十五页，共九十二页定转子均为三相对称电流本讲稿第七十六页，共九十二页三相凸极同步电机定子各相的自感和各相间的互感均与转子转角有关，包含电感平均值和二次谐波幅值。转子励磁绕组自感与转子位置无关。定转子绕组间的互感为转子转角的余弦函数。本讲稿第七十七页，共九十二页磁共能本讲稿第七十八页，共九十二页电磁转矩本讲稿第七十九页，共九十二页洛伦兹力本讲稿第八十页，共九十二页单位体积力本讲稿第八十一页，共九十二页总作用力本讲稿第八十二页，共九十二页麦克斯韦应力张量法根据麦克斯韦应力张量法理论，总体积V内的有质动力f与闭合面S上的应力张量T有如下的等效关系本讲稿第八十三页，共九十二页表面应力本讲稿第八十四页，共九十二页等效性注意到本讲稿第八十五页，共九十二页矢量形式的高斯变换本讲稿第八十六页，共九十二页体积分转换为闭曲面积分本讲稿第八十七页，共九十二页二维情况下合力本讲稿第八十八页，共九十二页旋转电机计算作用在转子上的电磁力，一般闭合曲面选在通过气隙的圆柱面上，于是有本讲稿第八十九页，共九十二页力的分解本讲稿第九十页，共九十二页切向电磁力密度本讲稿第九十一页，共九十二页电磁转矩电磁转矩由切向力产生，如果沿半径r的圆周积分，则电磁转矩的表达式为式中，r位于气隙中的任意圆周半径；Br、B分别为半径r处气隙磁密的径向和切向分量。本讲稿第九十二页，共九十二页