电机学入门教程

电机学第一章导论1.电机的定义2.电机的分类及作用3.电机中的基本电磁关系4.电机中的铁磁材料特性5.磁路基本定律及计算方法6.电机的机电能量转换过程电机：依据电磁感应定律和电磁力定律实现机电能量转换和信号传递与转换的装置什么是电机？泛指所有实施电能生产、传输、使用和电能特性变换的机械或装置电机的定义电机的分类电机变压器旋转电机直流电机交流电机异步电机同步电机电机发电机控制电机变压器等电动机电机的作用电机电能的生产、传输和分配控制系统和智能化装置的重要元件驱动生产机械和装置发电机、变压器电动机控制电机电机中的基本电磁定律1.全电流定律lIdlH321'IIIIdlHdlHll电机中的基本电磁定律2.电磁感应定律dtdNdtdedxxdttd变压器电动势运动电动势xNvtNe电机中的基本电磁定律变压器电动势tsinm)(90tsinEtcosNemmmmmm44fN4fN22N2EE.变压器电动势的方向可根据楞次定律来判断运动电动势eBv电机中的基本电磁定律bxxndBl)(nnnBNvlbxBxBNvle)()(电机中的基本电磁定律3.电磁力定律BdlidFFBliFBfiBlirFrTs)21sBNlir(BTM1jcjemMNBliDTT铁磁材料的特性铁磁材料包括铁、钴、镍以及它们的合金1.铁磁材料的导磁率HB1.所有非导磁材料的磁导率均为常数，接近真空磁导率2.铁磁材料的磁导率远大于非导磁材料的磁导率3.铁磁材料的磁导率在较大范围内变化，铁磁材料是非线性的70104铁磁材料的特性在外磁场的作用下，铁磁材料内部的磁筹重新排列，使得内部磁效应不能抵消，因而在宏观上对外显示磁性。铁磁材料的特性铁磁材料磁化过程oa段：H较弱，B缓慢增加ab段：H较强，B迅速增加bc段：H继续加强，B增加变慢（饱和段）c－段：H继续加强，B增加缓慢（深度饱和段）铁磁材料的特性2.磁滞与磁滞损耗VfBKpmhh磁滞损耗：铁磁材料的特性3.涡流与涡流损耗12VBdfKp2m222w4.交流铁心损耗铁磁材料的特性2m501FeB50fpp/磁路基本定律及计算方法磁路基本定律欧姆定律FRFAlNimm)/(基尔霍夫第一定律0基尔霍夫第二定律mRHlNiF磁路基本定律及计算方法磁路与电路的主要区别电路磁路电阻率恒定导磁率变化电压、电流线性磁势、磁通非线性不存在饱和现象有磁路饱和磁路基本定律及计算方法铁心磁路计算是电机分析和设计过程中的一项重要工作已知磁通确定磁动势已知磁动势确定磁通电机和变压器设计属于前一类是我们学习的重点磁路基本定律及计算方法1.串联磁路计算将磁路分段，保证每段磁路的均匀性计算每段磁路的截面积和等效长度根据给定磁通，确定每段磁路磁密由磁密确定每段磁路的磁场强度计算每段磁路的磁压降由基尔霍夫第二定律计算磁动势磁路基本定律及计算方法计算实例已知数据：1.硅钢片的磁化曲线2.铁心尺寸：24m109A3m0l,.3.气隙尺寸：m100.5-44.线圈砸数：N＝5005.给定磁通：Wb109.9-4计算数据：1.励磁磁动势F2.励磁电流I磁路基本定律及计算方法将磁路分为铁心段和气隙段24m109A3m0l,.m100.5-424m109A3m0l,.铁心段的磁场强度，由磁化曲线查得：m493AHFe/mA1075810411BH570/././6A585HlHFFe.1.17AF/NI1.1T/AB磁路基本定律及计算方法第二类问题求解：给定磁动势大小，求磁通和磁密假定一个磁通值，计算出相应得磁动势，迭代完成假定一个磁通φ’计算出磁动势F’重新假定φ’||'FFYN'磁路基本定律及计算方法2.并联磁路计算将磁路分段，保证每段磁路的均匀性计算每段磁路的截面积和等效长度列出节点方程和电压方程求解确定每段磁路磁密和磁场强度计算磁动势磁路基本定律及计算方法计算实例已知数据：2421m106AA5m0ll21.243m1010A07m02l3.m1010-4Wb101043350AF1求：励磁磁动势F2磁路基本定律及计算方法磁路分段HlHlHHlF332220T1ABB333./03BHm383AH//2A133HlH33.HlHlHHlF33111HlHFlH33111m6A433H1/.052T1B1.312Wb6AB111.Wb106934132.615T0AB222./m185AH2/7A225HlHlHF33222.3.交流磁路的特点磁路基本定律及计算方法1.交流磁路存在磁滞损耗和涡流损耗2.交流磁路中电压平衡关系中比直流磁路多了感应电动势3.交流磁路存在交流磁通，电流的波形和相位问题电机中的机电能量转换过程1.理想模型ilviBNeiPneFliBNFnlviBNFvPnmecemecPP2.实际机电能量转换系统电机中的机电能量转换过程发电机电动机电机中的机电能量转换过程eTmmecWpWW电机中的机电能量转换过程mecFecuTpppp)()()(cueFemmecmecpWpWpW电机中的机电能量转换过程电磁转矩和电磁功率在机电能量转换中起重要用，而它们都是通过气隙磁场的作用而产生电磁功率电磁转矩电能的生产、传输和分配返回返回驱动生产装置和机械控制系统和智能化装置的重要元件返回