电机学-全套PPT课件.pptx

电机学; 一、关于电机学 电机学都讲什么？ 二、电机的基本原理和分类 电机都有哪些种类？基本的工作原理？;电机学：专门研究电机的学问 比较难学：综合了电、机械、磁等多领域的内容 非常重要：是电气工程专业的一门技术基础课，各个专业方向都要用到； 电机方向从事的工作：电机设计、电机控制、电机测试、特种电机等； 电力系统方向从事的工作：输电、配电、电力系统分析、发电机外特性等。 ;1.1 电机及电力拖动的历史与发展简史;1882年，台勃莱兹将2Kw直流电通过57km的输电线送到了慕尼黑。 由于直流电机的缺点，18世纪90年代，交流电机逐渐被重视。 1884年，霍普金森兄弟发明了具有闭合磁路的变压器；单相变压器在照明系统得以应用。 1885年，费拉里斯和特斯拉制造出第一台两相感应电动机； 1889年，多利夫设计和制造了三相感应电动机，很快得到广泛应用。 19世纪末，各种交直流电机的理论、类型和设计方法都已经建立。 ;我国的电机制造现状： 20世纪50年代末，生产出5万千瓦的汽轮发电机、7.25 千瓦的水轮发电机、12万kV.A的变压器； 目前已能制造出单机容量为2000MW的汽轮发电机；水轮发电机的容量达到了1200MW，高温超导变压器的容量达到了1000kV.A；电力变压器的电压等级可达到1200kV。 目前，我国的电机制造业与国际先进水平还有差距。但发展迅速。 ;交直流两种拖动方式并存； 19世纪之前，直流电力拖动是唯一的拖动方式；19世纪末，交流电力拖动得到了广泛的应用； 直流电力拖动具有调速性能优异的优点，但故障率较高，使用环境受限，所以逐渐被交流调速所代替。;电机在国民经济中的运用;电机在国民经济中具有极其重要的作用 高精尖领域 ;电机在国民经济中具有极其重要的作用 -所有需要运动的地方，都有电动机 ;什么是电机？ 定义： 电机可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。 电机学的主要研究范畴仅限于依据电磁感应原理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。;;1.3 本课程涉及的基本电磁学理论;当一定大小的电流流过导???，就会产生一定的磁场。（电能生磁） ;磁感应强度（又称磁通密度）B —— 表征磁场强弱及方向的物理量。单位：Wb/m2;一、安培环路定律（全电流定律）;电路中的欧姆定律反应电流、电阻和电压的约束关系。U=IR 磁路中类似， 令： 则有：;电路中的基尔霍夫电流定律， 磁路中，对任意闭合曲面，有;电路中的基尔霍夫电压定律， 磁路中，对任意闭合曲面，有;1.3.5 电磁力定律： 载流导体置于磁场中时，会受到磁场力（安培力）的作用。 安培力的大小： ;电磁感应现象表现在两个方面： 一是导体在磁场中做切割磁力线的运动会产生感应电动势（运动（切割）电动势）； 二是在螺线管中，如果磁通发生变化，就会在螺线管中产生感应电动势。（变压器电动势） ;一根载流导体在磁场中做切割磁力线的运动，所产生的感应电动势为： ;当螺线管线圈所交链的磁通发生变化时，在线圈中就会产生感应电动势，电动势的大小为 假定主磁通按正弦规律变化，即 Φ=Φmsinωt ; 在正弦分析中，相量的大小用有效值表示。感应电动势的有效值为： 这就是电机学中变压器电动势的一般化公式。 ;1.3.7 铁磁材料的特性及其相关损耗;;磁畴受磁场力而转动;1、饱和特性;;2、磁滞回线与磁滞损耗;;;三、铁磁材料的分类;;铁心损耗;第2章 直流电机基本理论;电机的分类： 应用电磁原理实现电能与机械能互换的旋转机械，统称为电机。 把机械能转换为电能的电机，称为发电机； 把电能转换为机械能的电机，称为电动机。 ;2.1.2 直流发电机的工作原理;2.1.3 直流电动机的工作原理; 电机既可以作发电机运行，把机械能转换成电能，又可以作电动机运行，把电能转换成机械能。只是由于外部条件不同——电枢由原动机带动或是向电枢输入电功率，得到相反的能量转换。所以电机是一种双向的机电能量转换装置，这一特性称为电机的可逆性。; 直流电机由定子和转子两大部分构成，两者之间存在气隙。 定子主要用来建立主磁场，并作为电机的机械支撑，包括主磁极、换向极、机座、电刷装置和端盖等部件。 转子又称为电枢，主要包括电枢铁心、电枢绕组和换向器等部件，;;1.定子 定子包括主磁极、换向磁极、机座和电刷装置等。; 直流电机机座和机壳;2.转子 转子电机的转动部分，主要包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器、电机转轴和轴承等部分。;换向器 对于发电机，换向器的作用是将电枢绕组中的交