第0章-绪论-《Electric-Machinery-电机学(英汉双语)》课件.ppt

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1、第0章 绪论电机学的内容感应电机(第4章)同步电机(第5章)直流电机(第1章)变压器(Transformers)(第2章)交流电机的共同理论(第3章)1831年，法拉第(Michael Faraday,1791-1867)发现电磁感应原理，并制成最早的发电机Fradays disk，奠定了发电机的理论基础。最初的发电机0.1 电机的用途 是电能的生产、传输和分配中的主要设备 是驱动各种生产机械和装备的动力设备(电力拖动设备)是自动控制系统中的重要元件水力发电厂Photo Credit:Brian Smith&NREL风力发电变压器电机按转速分类：直流电机(无固定转速)变压器(静止设备)异步电机

2、(转速小于同步转速)同步电机(转速等于同步转速)交流换向器电机(可从小于 同步转速调至大于同步转速)0.3 电机中所用的材料 1.导电材料，用于电机中的电路系统。2.导磁材料，用于电机中的磁路系统。要求导磁材料有较高的磁导率和较低的铁耗系数，交流磁路中常用硅钢片、直流磁路常用钢板和铸钢作为导磁材料。3.绝缘材料，作为带电体之间及带电体与铁心之间的电气隔离。要求材料的介电强度高且耐热强度好。电机中所用绝缘材料，按耐热能力可分为A、E、B、F、H 等五级，其最高允许工作温度分别为105C、120C、130C、155C、180C。4.结构材料，支撑和连接各个部件，使各部件构成整体。常用铸钢、铸铁、钢

3、板、铝合金及工程塑料。磁路中常用物理量 磁感应强度 磁场强度 磁通 磁势 磁阻 磁导 磁链0.4.1 磁场描述磁场强弱和方向。磁感应强度(magnetic flux density)（向量）(磁密、磁通密度)单位：特斯拉，T，高斯磁力线是无头无尾的闭合曲线，其方向与产生磁场的电流的方向满足右手螺旋关系。磁感应强度与产生它的电流之间的关系用毕奥萨伐尔定律来描述。描述磁场强弱和方向的辅助物理量。在电机和变压器中常常使用该物理量。它与磁感应强度的关系：，为磁导率，单位为H/，4107亨/米（真空）磁场强度(magnetic field intensity)（向量）：单位：安/米，A/非磁性物质的 为

4、常数；铁磁材料的 比真空的大数十至数千倍。如铸钢的 约为 的1000倍；各种硅钢片的 约为 的60007000倍。电机的每极磁通，即穿过每个磁极横截面的全部磁通，是设计、计算电机的重要基础数据。特别：在均匀磁场中，若 与 垂直，则 BS。磁通(magnetic flux)单位：韦伯，W表征磁介质或真空中磁场分布。穿过某一截面的磁感应强度 的通量。FmWi 线圈匝数与励磁电流之积。磁势(magnetomotive force MMF)（磁压降，磁动势）单位：安匝磁路中两点间的磁位降，可表示为：据全电流定律 W，线圈所交链的磁通。磁导 单位为：亨是磁阻的倒数，描述磁场的几何特性。主要用来计算电感。

5、磁链(flux linkage)0.4.2 磁路的概念i1i2主磁通(主磁路)漏磁通(漏磁路)励磁电流(激磁电流)励磁电流(激磁电流)直流磁路励磁电流恒定交流磁路励磁电流交变4极感应电机磁力线分布图8极同步电机磁力线分布图0.4.3 铁磁材料的性质 导磁性 磁滞损耗 涡流损耗1、磁化特性：非铁磁材料的 与 成正比，是线性关系。在铁磁材料中 与 的关系曲线为非线性的，称为磁化曲线。高导磁性能 磁滞性 磁饱和性0bc2.磁化曲线和磁滞回线 1）起始磁化曲线 2）磁滞回线 3）基本磁化曲线 0.4.4 铁心损耗 铁心损耗又称铁损，包括磁滞损耗和涡流损耗。磁滞损耗ph与磁场的交变频率f、铁心的体积V

6、和磁滞回线所包围的面积成正比。实验证明，磁滞回线所包围的面积与最大磁感应强度Bm的n 次方成正比，故磁滞损耗ph可写成 涡流损耗：通过铁芯的磁通交变时，铁芯内将感应出电势和电流，这些电流在铁芯内部围绕磁通呈漩涡状流动，称为涡流。它所引起的损耗称为涡流损耗。涡流损耗 f 为磁通交变频率。一片硅钢片中的涡流0.5 相关电磁定律 电磁感应定律(自感电势或变压器电势运动电势)电磁力定律电磁感应定律(Faradays law)：匝数为W的线圈在磁场中，若与线圈交链的磁通发生变化时，线圈感应出电势，称为电磁感应。的正方向与 的正方向符合右手螺旋法则。1.电磁感应定律：含义：电磁感应产生的电势与线圈匝数和磁通的变化率成正比。负号：感应电势作用下线圈内流过电流，该电流产生的 逆着原 变化。、变压器电势：磁场自身变化在线圈中感应的电势，只有 变化。、运动电势(速率电势)：磁场恒定，线圈与磁场产生相对运动而感应的电势。当磁力线，导体，运动方向三者互相垂直时e1e2载流导体在磁场中受电磁力。当磁场与导体互相垂直时，则电磁力为 方向符合左手定则。2.电磁力定律：在电机中，作用在转子载流导体上的电磁力使转子受到一个力矩，即电磁转矩。