东北电力大学电机学ppt讲义

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东北电力大学电机学ppt讲义第01章

东北电力大学电机学ppt讲义第01章

电机学的研究内容与学习方法
研究Байду номын сангаас容
电机学的研究内容包括电机的原理、设计和控制等方面。具体包括电机的磁场理论、电机的运行特性、电机的控 制技术等。
学习方法
学习电机学需要掌握数学、物理和电气工程学科的基本知识,同时需要注重实验和实践能力的培养。建议学生多 阅读教材和学术论文,参加学术交流活动,加强实践操作和实验研究,以提高学习效果和掌握电机学知识的能力。
电机学的发展历程
早期发展
电机学的发展可以追溯到19世纪初期,当时人们开始研究电磁感应现象和发电机的原理。
20世纪发展
进入20世纪,随着电力工业的迅速发展和电气化进程的加速,电机学得到了广泛的应用和研究。同时,随着计算机 技术和控制理论的不断发展,电机控制技术也取得了重要的进展。
现代发展
进入21世纪,随着可再生能源和智能电网技术的快速发展,电机学的研究和应用领域不断扩大。同时, 随着人工智能和机器学习技术的不断发展,电机学的研究方法和技术也在不断创新。
变压器结构与特性
变压器结构
变压器主要由定子(包括铁心和线圈 )和转子(包括变压器油和散热器等 )组成。
变压器特性
变压器通过电磁感应原理实现电压、 电流和阻抗的变换,其特性表现在电 压、电流和匝数之间的关系上,可以 通过改变匝数比来控制电压的变换。
04
电机学实验
电机实验的目的与要求
掌握电机的基本原理
通过实验,使学生能够深入理解电机的基本原理和工作特性,为后 续的学习和研究打下坚实的基础。
提高实验技能
实验是培养学生动手能力和实践技能的重要途径,通过电机实验, 学生可以锻炼自己的实验技能,提高分析和解决问题的能力。
培养创新思维

东北电力大学电机学讲义第10章

东北电力大学电机学讲义第10章

1 N2 2
kN 2 1
四、导条及端环中电流
I 2 I 2bb 2 I k sin
2
2
Ik
I2 sin
2
2
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xk
xk 4 sin 2
2
2
五、转子参数
I k2 rk rk 2 rk I2 2 2 4 sin 2 xk xk 2 2 4 sin 2
图10-6 异步电机“T”型等效电路
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2. “Γ”型等效电路
图10-7 异步电机的“Γ”型等效电路
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3. 简化等效电路
图10-8 异步电机的简化等效电路
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七、异步电机的相量图
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10.3
三相异步电动机的参数测定
利用异步电动机等效电路计算时,需要知 道电动机的参数,与变压器类似,异步电动机 的参数也可以通过空载试验和短路试验得到。
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4、 等效电路
图10-1 转子绕组开路时异步电机等效电路
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二、转子绕组短路且堵转时的异步电机 1、转子堵转时物理情况 定子绕组中流过三相对称电流,建立旋转磁动 势。该磁场同时切割定子和转子绕组,并感应电动 势。因为转子绕组闭合,转子绕组中有电流流过, 转子电流建立转子旋转磁动势。转子旋转磁动势的 旋转方向与定子的旋转磁动势相同。
k E E 2 e 2
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(3)转子每相阻抗的折算
2 2r2 m2 I 2 m1I 2 r2
mI r m2 m1 N1 K N1 r2 m I m1 m2 N 2 K N2
2 2 2 2 2 1 2
r2

东北电力大学电机学ppt讲义第27章

东北电力大学电机学ppt讲义第27章
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为理想情况。通常情况下 Σe ≠ 0 。若 Σe 较大,将导致换向不良,在电刷下产生火花。 • 二、换向元件中电流的变化规律 直线换向 • 当换向元件中的合成电动势 Σe = 0 时,换向元件中的电 流变化规律大体为一直线,这种换向称为直线换向 直线换向,如图 直线换向 27-3(a)所示。 • 直线换向的特点是,电刷接触面上的电流密度分布均匀、 换向良好。 •
向元件瞬时断开后刷边容易出现火花导致换向不良超越换向若换向极磁场较强则换向元件中与电抗电动势反向的旋转电动势可能大于电抗电动势此时因而换向元件中电流改变方向的时刻将比直线换向时提前如图273c所示这种换向称为超越换向轻微的超越换向有一定好处但过度的超越换向也是不利的?作为正值如果和由合成电动势il则换向元件中的电产生的附加换向电e?re0e??i?cie0??东北电力大学?附加换向电流将反向cici东北电力大学?图273换向元件中电流的变化?四火花等级?虽然直流电机在运行时电刷下往往产生火花但只要火花被限制在一定程度就不会危及电机的运行
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换向极的极性可以由换向极磁场与电枢磁场相反的原 则来确定。对于图27-4所示主极极性,电机作发电机逆时 针旋转时,电枢磁场的方向为自左至右,故换向极磁场的 方向为自右至左。由此可见,在发电机中,换向极的极性 应与顺旋转方向的下一个主极的极性相同;在电动机中, 换向极的极性与发电机相反。由于电抗电动势与电枢电流 成正比,所以换向磁场也应与电枢电流成正比,使切割换 向磁场产生的电动势与电枢电流成正比,和在不同负载下 均能抵消,所以换向极绕组应与电枢绕组串联。
第27章 直流电机的换向 章
27-1 换向过程的物理现象 直流电机的电枢旋转时,由于换向器的作用,电枢元件 从一条支路进入另一条支路,元件内电流的方向发生了改 变,元件电流改变方向的过程,称为换向 换向。换向前后的电 换向 流大小相等、方向相反。在直流电机中,任何瞬间都有元 件在换向。 换向是直流电机的共同问题,也是制约直流电机进一步 发展的最主要问题。直流电机换向不好,将在电刷和换向 器之间引起火花,火花超过一定程度,将烧坏电刷和换向 器。火花严重时,还可能与电位差火花汇合在一起,形成 环火,烧毁电机。此外,火花还会产生电磁波,产生无线 电干扰。

东北电力大学电机学ppt讲义第18章

东北电力大学电机学ppt讲义第18章

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功率角的空间含意
图18-10 功角的空间含义
E U I(ra jX ) U 功率角 亦可近似的看作是合成磁场滞后空载磁场的角度。
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[例18-1]有一台70000kVA、13.8kV(Y接)、cos=0.85
(滞后)的三相水轮发电机直接与电网相接,已知电机参
数为:Xd=2.272,Xq=1.90, 电枢电阻忽略不计。试求 额定负载时发电机的功率角和激磁电动势(不计磁饱和)。
此时发电机已处于负载运行状态,如图中的A点所示。
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由此可见,要增加发电机的输出有功功率,必须增加原动机
的输出功率,使功率角 增大,电磁功率和输出功率便会相 应的增加;直到=90°时,电磁功率达到最大值Pem(max)。
Pem(max) m E0U Xs
在电机的最大功率增大到Pem(max)时,不能再增加输入功 率。否则驱动转矩与制动转矩不能实现平衡,发电机将会 失去同步。
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图18-14 不同励磁电流时的相量图
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正常励磁 cos=1
过励 加大励磁电流,电枢电流将滞后于电网电压。 欠励 减小励磁电流,电枢电流将超前于电网电压。 调节励磁电流就可以调节无功功率这一现象,还可以用磁 动势平衡关系来解释。 • 发电机与无穷大电网并联时,其端电压恒为常值,所以无 论励磁如何变化,电枢绕组的合成磁通近似不变。
55.25 31.79 23.46
E0 U cos Id Xd
7968 cos 23.46 (2929 sin 55.25) 2.72 13855 V
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18-3 有功功率的调节和静态稳定
1. 有功功率的调节 以隐极电机为例,说明同步发电机与无穷大电网并联时有功 功率的调节。为简化分析,略去电枢电阻和磁饱和的影响。

东北电力大学电机学ppt讲义第02章

东北电力大学电机学ppt讲义第02章
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2.短路试验 2.短路试验
短路试验可以测量变压器的短路参数及铜耗。 短路试验可以测量变压器的短路参数及铜耗。
图2-16 变压器短路实验接线图 - (a) 单相 (b)三相 三相
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短路试验时,为了便于测量, 短路试验时,为了便于测量,通常是在高压侧 加电压,将低压侧短路。 加电压,将低压侧短路。 为了避免过大的短路电流,短路试验必须在较 为了避免过大的短路电流, 低的电压下进行,通常以短路电流达到额定值为限, 低的电压下进行,通常以短路电流达到额定值为限, 此时外加电压为额定电压的( 10)%左右。 )%左右 此时外加电压为额定电压的(5-10)%左右。
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根据二次侧短路时的简化等效电路, 根据二次侧短路时的简化等效电路,可计算 短路阻抗为: 短路阻抗为:
Uk Zk = Ik
rk =
2 Zk 2 − rk
pk
2 Ik
xk =
形等效电路计算时, 在T形等效电路计算时,可取 形等效电路计算时
x1σ
1 ′ = x 2σ = x k 2
1 ′ r1 = r2 = rk 2
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短路试验时, 短路试验时,变压器从电源吸取的功率全部 转化为一、二次绕组的铜耗和铁耗, 转化为一、二次绕组的铜耗和铁耗,但由于试验 时外加电压很低,铁心中的磁通很小, 时外加电压很低,铁心中的磁通很小,铁耗可忽 这样可认为短路损耗即为变压器铜耗, 略,这样可认为短路损耗即为变压器铜耗,有:
2 2 2
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三、变压器负载时的磁动势平衡关系
F1 + F2 = Fm
& & & I1 N1 + I 2 N 2 = I 0 N1

东北电力大学电机学ppt讲义第17章

东北电力大学电机学ppt讲义第17章

点作铅垂线,并交 OF 于A
点,得特性三角形 ΔAEF。
图17-7 用特性曲线求特性三角形
X

EA I
kad Fa AF
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由零功率因数特性所确定的漏抗称为波梯电抗,并用X p 表示
对于隐极电机 X p (1.05 ~ 1.1) X σ 对于凸极电机 X p (1.1 ~ 1.3) X σ 原因是零功率因数 时,转子磁路的饱 和程度高,导致特 性三角形右移。
试用波梯图法确定该发电机的额定励磁电流和电压调整率。
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1) 先画出空载特性曲线
2)OK=178A
3)取
RT

I
*
X
* p
0.24 得
OT=43A
4)kadFa =OK-OT=178A-43A =135A 5)作电动势-磁动势
图得E=1.16时的合 成磁动势F=267A
6)FfN=384A
在零功率因数条件下
Ff F kad Fa
E U IX
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由于电枢电流的大小和相位不变,三角形AEF也不变, 称为特性三角形。 BC 表示空载时产生额定电压所需的励磁磁动势,在零 功率因数负载时,为保持端电压为额定值,所需励磁磁 动势 BF 应大于BC 。增加的励磁磁动势有两部分:其 中一部分 CA 用以克服电枢漏抗压降 IX 的作用;另一 部分 AF 用以抵消电枢等效磁动势 kad Fa 的去磁作用。
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图17-2 短路实验电路和短路特性曲线
短路特性曲线是一条直线,因为短路时
E U Ira jIX σ jIX σ
合成电动势较小,此路不饱和。
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东北电力大学电机学ppt讲义第05章

东北电力大学电机学ppt讲义第05章

电机的制造工艺
1
电机的制造工艺主要包括机械加工、绕组制造和 装配等工序。
2
机械加工包括转轴和机座的加工,绕组制造包括 绕线、绝缘处理和烘干等工序,装配则是将所有 零部件组装在一起的过程。
3
制造工艺对于电机的性能和使用寿命具有重要影 响,因此需要严格控制制造过程中的各个环节。
04
电机的工作特性
电机的运行特性
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目录
• 绪论 • 电机的基本理论 • 电机的基本结构 •绪论
电机学的重要性
电机是现代工业、农业、国防和科技等领域的重要动力和控 制系统,电机学是研究电机设计、运行、控制和保护的学科 ,对于国家和社会的发展具有重要意义。
随着科技的不断进步,电机学在能源、环保、交通、航天等 领域的应用越来越广泛,电机学的发展对于推动相关领域的 科技进步和产业升级具有重要作用。
实验能够帮助学生更好地理解电机的工作原理、 性能特点以及运行特性,为今后从事电机相关 领域的工作打下坚实的基础。
通过实验,学生可以培养观察、分析和解决问 题的能力,提高实验技能和科学素养,增强创 新意识。
电机实验的种类和内容
基础性实验
包括电机特性实验、电机参数测量实验等,旨在让学生掌握电机的 基本性能和参数。
电机的分类与特点
直流电机
具有稳定的输出转矩、良好的调速性能和较大的启动电流。
交流电机
分为异步电机和同步电机,具有结构简单、运行可靠、维护方便 等优点。
变压器
用于升高或降低电压,是电力系统中重要的电气设备。
电机的应用领域
工业领域
电机广泛应用于各种生产机械 和设备中,如电动机、发电机
、减速机等。

东北电力大学电机学ppt讲义第24章

东北电力大学电机学ppt讲义第24章

图 24-7 直流电机的主要励磁方式
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空载磁场的分布 直流电机的空载是指电枢电流等于零或者很小,可以不 计其影响的一种运行状态。直流电机空载时的气隙磁场 可以认为就是主磁场,即由励磁绕组产生的磁动势(称 为励磁磁动势)单独建立的磁场。 图24-8是一台四极直流电机空载时的磁场分布示意图 (一对极)。图中,同时交链励磁绕组和电枢绕组的磁
元件不参加组成支路。单叠绕组的并联支路对数 a 等于
电机的极对数 p ,即
a p
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由于组成各支路的元件在电枢上处于对称位置,各支路 电动势大小相等,故从闭合电路内部来看,各支路电动 势恰巧互相抵消,不会产生环流。此外,单叠绕组的支 路电动势由电刷引出,所以电刷组数必须等于支路数, 也就是等于磁极数。
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以 2 p 4,S K Qu 15 ,u 1直流电机的绕组为例,说明单
波绕组的连接规律和特点。
计算绕组各节距得:
y1
Qu 2p
15 4
3 4
3
y
yc
K 1 p
15 1 2
7
y2 y y1 7 3 4
采用与单叠绕组相同的步骤,画出绕组展开图和元件连接顺序图,如图
24-5所示。与图所示瞬间各元件连接情况对应的绕组电路图如图24-6所
243直流电机的电枢磁场东北电力大学29图2410直流电机的气隙磁场东北电力大学30线负荷是指电枢表面单位长度上的安培导体数用为电枢绕组的总导体数为导体内的电流为电枢直径则线负荷为将电枢外表面从几何中性线处展开如图2410所示并设主磁极轴线与电枢表面的交点处为坐标原点该点的电枢磁动势为零在离原点处作一矩形闭合回路根据安培环路定律当不考虑铁心内的磁压降时每个气隙上的磁压降为东北电力大学31可以看出成正比电枢磁动势沿电枢表面的分布为三角波
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五、本课程的性质
电机学是电气工程及其自动化专业重 要的一门专业技术基础课。担负着后续相 关专业课(电力系统)打下坚实理论基础 的任务。
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六、本课程的特点
分析的对象是工程实际中使用的各种 具体电机; 物理概念多,有较强的理论性;
涉及的条件和因素比较复杂,具有较 强的专业性和综合性;
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一、电机在国民经济中的作用
电能是现代社会最主要的能源,电机 是电能生产、传输与利用最重要的能量转 换机械,不仅应用于各行各业的生产,而 且还广泛应用于人们的日常生活中。
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发电
火电厂:汽轮发电机 水电厂:水轮发电机 风电厂:风力发电机
发电机
核电厂:汽轮发电机
独立系统:应急电源(柴油发电机)
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火电厂
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汽 轮 发 电 机 组
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二滩水电站,总装机330万千瓦,1998年 8月第一台机组并网发电。
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龙羊峡水电站,总装机128万千瓦,1987 年9月第一台机组并网发电。
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水 轮 发 电 机 组
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风电厂
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柴油发电机组,用于备用电源、 应急电源、独立电源系统。
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输配电
变压器
变压器用来改变交流电压,实现交流电能 的经济传输和合理分配; 变压器用于各级变电站;
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各种生产
电动机
电动机做为原动机拖动各种生产机械;
据统计,我国电动机的耗电量占发电量的 60%以上; 电动机广泛应用于工业、农业、交通运输、 国防、日常生活等领域;
三、电机的分类
变压器
电机
旋转电机
直流电机
异步电机 交流电机 同步电机
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四、电机的发展简史
1、历史
1831,Faraday 1832,Pixii 电磁感应定律 直流发电机
1882,Depratz
1885,Ferraris
输电线
两相交流电机
1889,Doliv_Dobrovsky 三相交流电机
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冷连扎机组
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电力排灌工程
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磁悬浮列车
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全电飞机
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二、电机的定义
根据电磁感应原理而运行的电磁机械,用 于机械能与电能之间的转换或者不同形式的 电能之间的变换; 电机本身不是能源,只是转换或传递能量 的机械装置;
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电机学
Electric Machinery
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参考教材
电机学,李发海,科学出版社 电机学,周顺荣,科学出版社 电机学,杨玉荣,吉林大学出版社 电机学,许实章,华中科技大学出版社 电机学实例解析,龚世缨,华中科技大学 出版社
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绪论
一、电机在国民经济中的作用 二、电机的定义 三、电机的分类 四、电机的发展简史 五、本课程的性质 六、本课程的特点
3、电机的发展趋势
传统结构提高可靠性与性能
精确模型,能效; 新能源技术 风力发电,波浪发电; 机电一体化 电机、电力电子与微电子结合; 特殊新用途 电磁发射,纳米电机;
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电机领域我国正在研究的项目举例
国家自然科学基金网站 选择 “信息检索”, https:///project/search输入“电 机”与“电动机”“变压器” ,2004年我国正 在研究的项目。以下是几个实例 • 航天超声波电机, • 高速发电的发电机, • 人工肌肉直线电机 • 超导电机 • 电动机故障诊断 • 舰船驱动用电动机 • 智能型电力电子变压器
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七、本课程学习方法建议
学会抓主要矛盾,忽略次要矛盾; 牢固掌握基本概念、基本原理和主要特性; 经常运用对比或比较的方法,分析电机的 共性和个性,加深对原理和性能的理解; 理论联系实际,重视科学实验和工程实践;
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下图是至今保留在美国麻省理工学院的由爱迪 逊发明的一种直流电动机。
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2、现状
汽轮发电机 1300MW 水轮发电机 700MW 核电机组 1500MW 瑞士BBC为美国制作; 美国大古力水电三厂; 前苏联石磨沸水机组;
最高电压等级 1150KV 前苏联哈萨克埃基巴 斯图火电厂;
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