电机学概述与磁路.ppt

电机学培训课程讲稿（专为东电准备）,二五年七月,编撰 胡雪松,第一章 导论及磁路,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）,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）,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）,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Electrical 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）,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）,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）,二、电机的发展简史,1821年，法拉弟的试验模型1823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）,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）,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）,分析各类电机的一般步骤,建立实物模型建立物理模型建立数学模型求解、分析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,电机学课程中常用的分析方法,叠加原理折算等效电路相量图双反应理论对称分量法,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）,电机学课程中常用的基本假定,磁路为线性气隙磁密在空间按正弦规律分布不计定、转子表面齿槽的影响电机的结构对直轴和交轴均对称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）,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）,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）,二、磁场和磁路的基本定律,全电流定律电磁感应定律电磁力定律磁路的欧姆定律磁路的基尔霍夫第一定律磁路的基尔霍夫第二定律磁路与电路的比较,1.2 磁路,电机学培训课程讲稿（专为东电准备）,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）,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,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,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,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,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,2.电磁感应定律,感生电动势（变压器电动势）“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,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,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,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,4.磁路的欧姆定律,F 磁动势，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,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,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,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 磁路磁场和磁路的基本定律,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,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,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,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非线性,三、常用铁磁材料及其特性,铁磁物质的磁化铁磁物质的磁化曲线铁磁材料铁心损耗,1.2 磁路,电机学培训课程讲稿（专为东电准备）,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）,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）,a,b,c,d,B,H,O,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）,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）,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）,4.铁心损耗,（1）磁滞损耗,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）,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）,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）,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,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）,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根据给定的磁通，由B=/A计算各段的磁通密度,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）,根据各段的磁通密度求对应的磁场强度 根据各段的磁场强度H和平均长度l，计算各段磁压降Hl 根据磁路的基尔霍夫第二定律求出所需磁势,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）,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根据给定的磁通，假定磁路各部分的磁势及磁通的正方向列出磁路基尔霍夫第一、二定律方程式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Hl根据所列方程式求出磁势,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,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,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。,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。,