10电气第章导论.ppt

第一章 导论 1.1 概述 什么是电机 广义上，实施电能生产、传输、实用和电能特性变换的装置 电机学研究对象：依据电磁感应定律实现机电能量转换的电磁装置 1.1.4 电机的作用和地位 1.电能生产、传输、使用、电能特性变换的核心装备 2.电力工业中，是发电厂和变电站的主要设备 3.制造业中，电动机广泛使用 电力拖动和控制 4.冶金工业中，需要电动机控制和拖动 5.石油、煤炭开采，化学提炼等等 6.电气化铁路 磁悬浮列车 航天航空领域 7.家用电器中 日常办公中 1.3.2 电磁感应定律 迈克尔·法拉第（Michael Faraday，公元1791～公元1867）英国物理学家、化学家。 磁感应强度 设一电荷q以速度v通过电流周围某场点A,实验发现q沿不同方向通过A点时，其受力大小不同，当以某一特定方向通过A点时，其受力为零，可知磁场中各点有各自的方向 规定B的方向为使得v×B的方向是F的方向。令B与方向之间的夹角为 。规定B的大小为 硬磁材料磁滞回线较宽，矫顽力较大，如碳钢、钴钢、钨钢、镍钴合金等，适用于制作永久磁铁。 矩磁材料，磁滞回线接近矩形，矫顽力很大，如锰镁铁氧体、锂锰铁氧体等，可用来制作电子计算机内部记忆元件的磁心和外部设备中的磁盘等。 1.4.5磁滞损耗和涡流损耗 ①磁滞损耗：磁畴之间产生摩擦而产生的， ②涡流损耗： 涡流： 硅钢片中有围绕磁通呈涡旋状的电流 P19 图1.10 涡流损耗：涡流与铁心电阻相作用产生的损耗， 减少办法： 减小硅钢片厚度，增大涡流回路的电阻：电工钢片中加硅 沿着磁场方向将一块块薄片的相互绝缘的硅钢片叠合在一起做成铁心，可有效减小涡流 ③铁损：磁滞损耗+涡流损耗 （2）磁路的基尔霍夫第二定律 一个磁路可以分成若干段，同一段磁路中磁通处处相同，磁场强度也相等。 取中心线为计算长度，定义每一段磁路的磁场强度与其中心线的长度的乘积为磁位差， 根据安培环路定律沿中心线环绕总磁路一圈对磁场强度积分 无分支磁路的计算 对于没有分支的磁路，计算方法具体如下： （1）将磁路划分为若干段，要求划分后的每段磁路截面积相等、材料相同。对于气隙要单独划分出来。由于没有分支，磁路中，磁通处处相等。 （2）计算每段磁路的截面积和长度。对于长度，依据磁路的中心线计算。对于截面积，根据磁路的结构和给定的几何参数计算。如果铁心有绝缘，则磁路的有效截面积小于铁心的截面积，这种情况下，几何参数算出的截面积须乘以填充因数K（也称叠装因数）。填充因数K通常在0.9-0.97之间。 气隙的处理 当磁路中有气隙时会产生边缘效应，即气隙边缘的磁力线有向外扩张的趋势。 边缘效应使得气隙磁通的截面积大于其两边的铁心部分的截面积。当气隙较短时，工程上常采用以下两个经验公式。 如果对应截面为矩形截面 （上式中，a、b为矩形截面的长和宽，为气隙长度。 如果是半径为r的圆形截面， （3）求解每段磁路的磁感应强度。 （4）查阅铁磁材料的磁化曲线或者磁化数据求解每段磁路的磁场强度H。 （5）求出每段磁路的磁位差,根据磁路的基尔霍尔第二定律 求出磁动势 * 华中科技大学文华学院 机电学部 电气系 电机常用的分类方式有两种：一是按功能分，有发电机、 电动机、变压器和控制电机四大类；二是按电机结构或转速分， 有变压器和旋转电机。 电机 变压器 直流电机 直流发电机 直流电动机 交流电机 控制电机 同步电机 同步发电机 同步电动机 异步电机 异步发电机 异步电动机 第一章 概述 1.1.2 电机分类 1.3磁路基本定律 1.3.1全电流定律 全电流定律—安培环路定律：沿任何一闭合路径对磁场强度的线积分等于路径所包围的电流强度的代数和。 电流的正负值：电流方向与绕行方向符合右手螺旋定则时，电流为正；反之为负值。 必须是闭合路径包围的电流，闭合路径不包含的电流对沿这一闭合路径的环路积分无贡献。 童年：出生于一个贫苦铁匠家庭，九岁时丧父，迫于生计，幼小的迈克尔·法拉第不得不承担起生活重担，去一家文具店充当学徒 人生的转折点：14岁时他跟一位装书兼卖书师傅当学徒，利用此机会博览群书。他在二十岁时听英国著名科学家汉弗利·戴维讲课，产生了浓厚的兴趣。他给戴维写信，终于得到了为戴维当助手的工作。 他放弃了一切有丰厚报酬的商业性工作.他在1857年谢绝了皇家学会拟选他为会长的提名，他终身在皇家学院的实验室工作。 1.3.3.电磁力定律： 1.3.2电磁感应定律 电磁转矩 将一个匝数N的线圈置于磁场，只要与线圈铰链的磁链发生了变化，线圈里就感应出电动势。 磁生电 判断方向：左手定则（主要用于分析旋转电机的电磁转矩） 电流的方向与磁通的方向符合右手螺旋法则 导体置于磁场中，通入电流，受到力的作用，电磁力 1.４