电机学课件1.ppt

电机学 南京信息工程大学电气工程系 曹永娟 2012~2013学年第一学期 第一章 绪论 本章内容 本教材内容、课程性质、教学任务及学习方法 据速度、电流分 变压器——静止设备 旋转电机 直流电机——没有固定的同步速度 、直流 交流电机 异步电机——速度不等于同步速度 、交流 同步电机——速度等于同步速度 、交流 还会碰到很多电机名称，如永磁电机、开关磁阻电机、超声波电机等等。本课程主要学习变压器、异步电机、同步电机和直流电机。 本教材共用两学期，96学时。本学期64学时，主要用来学习电机学原理，另外还有实验16学时；下学期32学时的电力拖动，介绍电机调速、启动等问题。 积极思考，多做练习； 前后关联，掌握体系； 联系实际，创新设计。 电机的磁路和磁路定律 电在电机中以路的形式出现 磁在电机中以场的形式出现 磁场、磁路 磁场是电流、运动电荷、磁体或变化电场周围空间里存在的一种特殊形态的物质 基本特性是对场中运动带电粒子施加力，或对场中有磁矩的粒子及物体施加转矩 磁场过于复杂，在工程计算中经常简化为磁路 磁感应强度、磁通量 用磁场中载流导体受到的洛仑兹力确定其存在和性质 B －－Flux density，矢量，表示磁场的大小和方向 用假想的曲线来表示磁场的分布，称为磁力线 用磁力线上每点的切线方向规定B的方向 用磁力线的疏密程度表示B的大小 电机的磁路和磁路定律 电机的磁路和磁路定律 电机的磁路和磁路定律 磁场强度、磁导率 H－－Magnetic intensity，矢量，A/m ?－－Magnetic permeability，H/m，由材料性质所决定 B= ?H 在电机中使用的材料，按照其导磁性能可分为： 非铁磁物质如空气、铜、铝和绝缘材料等，近似等于真空磁导率?0 铁磁物质如铁、镍、铝及其合金，磁导率远大于真空磁导率达数千甚至上万倍。通常以相对磁导率??表示铁磁物质的磁导率比真空磁导率增大的倍数 电机的磁路和磁路定律 铁磁材料的B－H曲线 磁化－使原来没有磁性的物体具有磁性的过程 电机的磁路和磁路定律 电机的磁路和磁路定律 电机的磁路和磁路定律 铁芯损耗 （core losses） 磁滞损耗 （hysteresis loss） 磁滞回线包含的面积，难以准确计算，工程上用经验公式进行计算 涡流损耗 （eddy current loss） 涡流－交变磁场在铁芯内产生自行闭合的感应电流 涡流损耗是一种焦耳损耗，大小与涡流流过的路径有关，即电阻有关。正弦波电流所产生的交变磁场中的铁芯涡流损耗 电机的磁路和磁路定律 全电流定律 磁场强度矢量H沿任一闭合路径的线积分等于穿过该闭合路径的限定面积中流过电流的代数和。且积分回路的绕行方向和产生该磁场的电流方向符合右手螺旋定则 磁压：H沿一条路径l的线积分 磁动势：磁场回路所匝链的电流，F，单位A 沿着磁场任一闭合回路，其总磁压等于总磁动势 电机的磁路和磁路定律 磁路基本定律 磁路欧姆定律 假设： 磁通完全在导磁体内部通过 铁芯柱截面上B为均匀分布 电机的磁路和磁路定律 磁路的基尔霍夫第一定律 流入磁路节点的磁通的代数和应等于零 ΣΦ=0 Φ1+Φ2=Φ3 磁路的基尔霍夫第二定律 沿着任一闭合回路，其总磁压等于总磁势 ΣF=ΣNi=ΣHl=ΣΦRm 电机的磁路和磁路定律 电机的磁路和磁路定律 磁场储能 磁场是一种特殊形式的物质，磁场中能够储存能量，在磁场建立过程中，能量由外部能源转换而来。 体积能量密度 电机通过磁场储能来实现机、电能量转换，磁场能量主要存储在气隙中。 电机的电磁基本理论 电感 磁链Ψ－linkage，穿过线圈的磁通 对于磁路的磁导率为恒值时，或气隙磁路起主导作用时，磁链与流过线圈的电流之间有正比关系 电感与线圈匝数的平方成正比，和磁场介质的磁导亦成正比关系，而和线圈所加的电压、电流或频率无关。 电机的电感（电抗）与电机磁路的饱和有关 电机的电感(电抗)与电机的电、磁结构有关 对应不同的磁通需引用多种不同的电抗 电机的电磁基本理论 电机的电磁基本理论 电磁感应定律 设有一线圈位于磁场中 ，当该线圈中的磁链发生变化时，线圈中将有感应电动势(简称电势， Electromotive Force，EMF)产生。 感应电势的数值与线圈所匝链的磁链的变化率成正比 线圈中的感应电势将倾向于阻止线圈中磁链的变化 电机的电磁基本理论 电机的电磁基本理论 电磁力和电磁转矩 电磁力－electromagn