电机学入门教程
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电机学基础知识专业知识讲座46页PPT
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
电机学基础知识专业知识讲座
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是Байду номын сангаас过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
电机学基础知识专业知识讲座
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是Байду номын сангаас过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
电机学-PPT精选
河海大学 电气学院
65
双层绕组 单层绕组
2019/12/14
河海大学 电气学院
66
双层绕组 分极分相
2019/12/14
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67
双层绕组 线圈组
2019/12/14
河海大学 电气学院
68
双层绕组 连相绕组
2019/12/14
河海大学 电气学院
69
异步电机功率平衡关系
p cu 1
河海大学 电气学院
15
变压器参数测定:空载实验
a
A
WA
~V
V
x
X
2019/12/14
河海大学 电气学院
16
变压器参数测定:短路实验
A
a
WA
~V
X
x
2019/12/14
河海大学 电气学院
17
变压器的运行特性
U2
U20
2019/12/14
cos2(超前 )
cos2 1
cos2(滞后 )
I2
2019/12/14
河海大学 电气学院
23
三绕组变压器等效电路
2019/12/14
河海大学 电气学院
24
三绕组变压器简图
2019/12/14
河海大学 电气学院
25
三绕组变压器绕组排列
2019/12/14
河海大学 电气学院
26
自耦变压器电流分布
2019/12/14
河海大学 电气学院
27
三绕组变压器向量图
2019/12/14
河海大学 电气学院
98
河海大学 电气学院
33
相量图
电机学入门教程
磁滞损耗： ph
K h fBmV
铁磁材料的特性
3.涡流与涡流损耗
K f d B V pw 12
2
2
2
2 m
铁磁材料的特性
4.交流铁心损耗
f 2 pFe p1 / 50 Bm 50
磁路基本定律及计算方法
欧姆定律 磁 路 基 本 定 律 基尔霍夫第二定律
F Ni Hl Rm
F1 Hl H 1l1 H 3 l 3 H
H 1 l1 F1 H 3 l 3 H
2 3 1 3.69 10 4 Wb
B2 2 / A2 0.615T H 2 185A / m
H 1 433.6A / m B1 1.052T
电机中的基本电磁定律
变 压 器 电 动 势
Em N m E 2 2 2fN m 4.44fN m
m sint
e N m cost Em sin (t 90 )
变压器电动势的方向可根据楞次定律来判断
电机中的基本电磁定律
运 动 电
x b
F H Fe l H 585.6A
I F/N 1.17A
磁路基本定律及计算方法
第二类问题求解：给定磁动势大小，求磁通和磁密 假定一个磁通值，计算出相应得磁动势，迭代完成
假定一个磁通φ’
计算出磁动势F’
重新假定φ’ N
| F F |
'
Y
'
磁路基本定律及计算方法
已知磁动势 确定磁通
电机和变压器设计属于前一类是我们学习的重点
磁路基本定律及计算方法
《电机学》学习指南
《电机学》学习指南第一章基础理论一、学习目标：掌握磁场分析基本量，磁路的基本定律；掌握常用铁磁材料及其磁化特性；掌握简单串联、并联磁路计算；了解交流磁路中的激磁电流和磁通；掌握能量转换基本定律。
二、模块导学：1、绪论讲述了电机的概念、电机的主要作用、电机的分类、电机的主要发展和本课程的主要任务。
2、磁路和磁性材料讲述了磁场中基本物理量和磁路的基本概念，磁路的基本定律，磁性材料的分类及其特性，简单磁路的计算以及交流铁心磁路中的激磁电流、磁通和感应电动势的波形关系。
2、能量转换基本定律讲述了法拉第电磁感应定律、毕—萨电磁力定律和能量守恒原理。
三、重点难点指导：重点：磁路的基本概念和基本定律，铁磁材料及其磁化特性，能量转换基本定律难点：磁场与磁路的等效，磁路与电路的类比，交流磁路中的激磁电流和磁通。
讲清磁场作为能量转换的媒介的作用，说明集中参数与分布参数的特点，并在此基础上引出磁路的概念，使学生建立起磁路与电路的类比关系，画图说明交流磁路中的激磁电流和磁通的波形关系。
四、参考资料目录：[1] 汤蕴璆，罗应立，梁艳萍. 电机学[M]. 第三版. 北京：机械工业出版社，2008[2] 李哲生，刘迪吉，戈宝军. 电机学[M]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1997[3] 潘再平，章玮、陈敏祥. 电机学[M]. 杭州：浙江大学出版社，2008[4] 李发海. 电机学[M]. 北京：科学出版社，2001[5] 胡虔生，胡敏强. 电机学[M]. 北京：中国电力出版社，2005[6] 汪国梁. 电机学[M]. 北京：机械工业出版社，2007[7] 朱东起，王岩，李发海. 电机学[M]. 北京：中央广播电视大学出版社，1987[8] 冯欣南. 电机学[M]. 北京：机械工业出版社，1985[9] 辜承林，陈乔夫，熊永前. 电机学[M]. 武汉：华中科技大学出版社，2005[10] 刘锦波，张承惠. 电机与拖动[M]. 北京：清华大学出版社，2006[11] 马宏忠，方瑞明，王建辉. 电机学[M]. 北京：高等教育出版社，2009[12] 唐任远. 现代永磁电机理论与设计[M]. 北京：机械工业出版社，1997[13] 王秀和. 永磁电机[M]. 北京：中国电力出版社，2007[14] A. E. Fitzgerald, Charles Kingsley. Electric Machinery (Sixth Edition). McGRAW-HILLCompanies, 2003[15] 范瑜. 电气工程概论[M]. 北京：高等教育出版社，2006第二章变压器一、学习目标：了解变压器的用途、结构、分类，掌握变压器的额定值；掌握变压器空载运行与变压原理；掌握变压器负载运行与能量传递原理；掌握变压器电压方程，绕组归算，等效电路，向量图；掌握变压器等效电路参数测定；掌握三相变压器磁路系统，绕组联结方法与组号判断；掌握标幺值的定义并能熟练运用；掌握变压器的运行特性与性能指标并能熟练运用；掌握变压器并联运行原理并能熟练运用；了解自耦变压器，三绕组变压器，互感器的结构特点运行原理及使用注意事项。
2024年电机学完整版课件(经典)
空载电流包含两个分量，一个是励磁分量，作用是建立 磁场，产生主磁通——无功分量；另一个是铁耗分量，作 用是供变压器铁心损耗——有功分量。
性质：由于空载电流的励磁分量远大于铁耗分量，所以空载 电流主要是感性无功性质——也称励磁电流；
空载电流
空载电流 I 0
磁化电流 I ——产生磁通。 它与磁通同相位，是无功分量。
的正方向:
由电压的正方向决定，为从A “正电压产生正电流”
XI1
Φ 的正方向： 根据电流I1的正方向，用右手螺旋法则规定
磁通Φ的正方向。“正电流产生正磁通”
2 正方向的规定
原边电动势的正方向与电 流I1的正方向相同（由上 指向下）。
E
的正方向：
2
原副绕组由同一磁通交链，故电动势E2的正方向 亦由上指向下（与原边电动势方向相同）。
E1
E1m 2
N1 m
2
2πfN 1 m
2
4.44
fN 1 m
E2
E2m 2
N2m
2
2πfN 2m
2
4.44
fN 2m
E1和E2的相量表达 式
E1 j4.44 fN1m
E2 j4.44 fN 2m
可见，感应电势的大小与匝数和主磁通幅值成正比，相 位滞后于主磁通相量90°。
2、空载电流
，根据额定容量和额定电压计算出来的线电流。
[例3-1] 有一台三相油浸自冷式铝线电力变压器，
SN 160 kV A
Y, yn0联结 U1N /U2N 35kV / 0.4kV
试求一次、二次绕组的额定电流。
解：
I1N
SN 3U1N
160103 A 2.64A
3 35103
性质：由于空载电流的励磁分量远大于铁耗分量，所以空载 电流主要是感性无功性质——也称励磁电流；
空载电流
空载电流 I 0
磁化电流 I ——产生磁通。 它与磁通同相位，是无功分量。
的正方向:
由电压的正方向决定，为从A “正电压产生正电流”
XI1
Φ 的正方向： 根据电流I1的正方向，用右手螺旋法则规定
磁通Φ的正方向。“正电流产生正磁通”
2 正方向的规定
原边电动势的正方向与电 流I1的正方向相同（由上 指向下）。
E
的正方向：
2
原副绕组由同一磁通交链，故电动势E2的正方向 亦由上指向下（与原边电动势方向相同）。
E1
E1m 2
N1 m
2
2πfN 1 m
2
4.44
fN 1 m
E2
E2m 2
N2m
2
2πfN 2m
2
4.44
fN 2m
E1和E2的相量表达 式
E1 j4.44 fN1m
E2 j4.44 fN 2m
可见，感应电势的大小与匝数和主磁通幅值成正比，相 位滞后于主磁通相量90°。
2、空载电流
，根据额定容量和额定电压计算出来的线电流。
[例3-1] 有一台三相油浸自冷式铝线电力变压器，
SN 160 kV A
Y, yn0联结 U1N /U2N 35kV / 0.4kV
试求一次、二次绕组的额定电流。
解：
I1N
SN 3U1N
160103 A 2.64A
3 35103
第1章电机基础知识
火 电 站
二 滩 水 电 站
第1章电机基础知识
太阳能电站 全国装机容量第最1章大电机的基新础知疆识达板城风电厂
核电站
地热电站
第1章电机基础知识
潮汐电站
波浪能发电站
第1章电机基础知识
变频器
第1章电机基础知识
电力变压器
第1章电机基础知识
第1章电机基础知识
2、驱1动.1生.产2机械电机的功能（续2）
磁悬浮列车
第1章电机基础知识 大型车床
作电源用-直流发电机 将机械能转化为直流电能
信号传递-直流伺服电动机 将控制信号转换为机械信号
第1章电机基础知识
1.1.2 电机的功能（续3）
3、控制各种自动设备
盲人引路车
爬行机器人
第1章电机基础知识
４、1大电.1型机和.的2超发小展型电状方向况机发展的功能（续4）
铸钢：μ≈1 000μ0， 硅钢片：μ≈(6 000 ~ 7 000)μ0
铁磁材料之所以具有高导磁性。是因为在其
内部具有一种特殊通常铁磁材料内部磁畴排列杂乱无章，磁性相互抵消，对外不显磁性。
有外磁场作用时
磁畴在外界磁场的作用下，均发生归 顺性转向，使得铁磁材料内部形成一 个很强的附加磁场。
矫顽
剩磁
B 膝点
磁力
Br
－Hm －HC
0
HC
－Br
H Hm
磁滞回线
第1章电机基础知识
(二) 物质的磁性能
▲ 非磁性物质（非铁磁物质） μ≈μ0
▲ 磁性物质 (1) 高导磁性
μ＞＞μ0 ※ 铸钢：μ≈1 000μ0 ※ 硅钢片：μ≈(6 000 ~ 7 000)μ0
L= ΨL /i = NΦ /i= N(N i/R m)/i= N2λm
第01讲电机学概述
M
低 电 压 动 配 机 电 线
电机是各个行业不可缺少的设备或元件。 工业动力。 交通运输动力。 农业动力。
文教医疗动力。
国防动力及测控元件 。
家用电器动力。
各种自动化系统中的测控及执行元件。
3. 电机的分类
电机按功能分类。
发电机 ： 将机械能转换为电能
电动机 ： 将电能转换为机械能
4. 电机学课程特点
专业基础课
电机专业：从事电机设计制造，必须学电机学。
发电专业：从事电能的生产，必须学电机学。
自动化专业：从事电能的控制，必须学电机学。 高压专业：从事高电压输电线路的设计等。 绝缘专业：从事绝缘材料的研究。 电器专业：电力系统的各种开关电器等。
电测专业：从事电力系统的测控等。
发展壮大
单机容量不断提高； 重量不断减轻，尺寸不断缩小； 应用范围不断扩大 ； 现代设计,制造及控制技术的应用。
单机容量的不断提高
进入20世纪，大型工业企业不断集中，使得发电机的容量随 着工业发展的要求而不断提高。 以汽轮发电机为例，在1900年，汽轮发电机的单机容量不超 过5000kVA，到1920年，汽轮发电机容量已经达到 50000~60000kVA。 在1937年，应用空气冷却的汽轮发电机的容量已经达到10万 kVA。应用氢气冷却后，汽轮发电机的容量便上升到15万kVA。 随后电机的冷却技术不断发展，表现为在导体内部用气体冷 却或液体冷却。1956年制成 20.8万kVA的汽轮发电机，采用了 定子导体水内冷，转子导体氢内冷。在1960年汽轮发电机的容 量又上升为32万kVA。不久，汽轮发电机的容量久突破了100万 kVA。 目前汽轮发电机的容量已达到600~1000万kVA。
电机学学习课件教学课件PPT直流电动机
Electrical Machinery
一、基本方程式
（1）电流方程 （2）电势平衡式
I I f Ia
U
I
Te,n
If Ia
Ea Ra
Rf
电枢回路： U Ea Ia (Ra R )
励磁回路：
U I f Rf
U > Ea
重要的转速公式
n U Ia (Ra R ) Ce
School of Electrical and Engineering , Jiangsu University
Electrical Machinery
人为特性的几点补充
（1）考虑电枢反应时，会使机械特性上翘。影响稳定 性。通过补偿绕组改善。
（2）机械特性的确定。特殊点（n0，0），（nN，TN)
（3）通过电机的数据铭牌估算机械特性
n0
UN Ce N
,
Ce N
EaN nN
UN
I N Ra nN
School of Electrical and Engineering , Jiangsu University
Te CT
Ra
n
U Ce
Ra CeCT 2
Te
n
可得
Ra CeCT 2
机械特性是稍下降的直线， 计及饱和， 成为水平或上翘。
Te
School of Electrical and Engineering , Jiangsu University
Electrical Machinery
硬特性:从并励电动机转速随所需电磁转矩的增加而 稍有变化。
Electrical Machinery
电枢回路串电阻的人为机械特性
电枢串电阻人为特性的特点： （1）理想空载转速n0与固有机械特性的n0相同；
一、基本方程式
（1）电流方程 （2）电势平衡式
I I f Ia
U
I
Te,n
If Ia
Ea Ra
Rf
电枢回路： U Ea Ia (Ra R )
励磁回路：
U I f Rf
U > Ea
重要的转速公式
n U Ia (Ra R ) Ce
School of Electrical and Engineering , Jiangsu University
Electrical Machinery
人为特性的几点补充
（1）考虑电枢反应时，会使机械特性上翘。影响稳定 性。通过补偿绕组改善。
（2）机械特性的确定。特殊点（n0，0），（nN，TN)
（3）通过电机的数据铭牌估算机械特性
n0
UN Ce N
,
Ce N
EaN nN
UN
I N Ra nN
School of Electrical and Engineering , Jiangsu University
Te CT
Ra
n
U Ce
Ra CeCT 2
Te
n
可得
Ra CeCT 2
机械特性是稍下降的直线， 计及饱和， 成为水平或上翘。
Te
School of Electrical and Engineering , Jiangsu University
Electrical Machinery
硬特性:从并励电动机转速随所需电磁转矩的增加而 稍有变化。
Electrical Machinery
电枢回路串电阻的人为机械特性
电枢串电阻人为特性的特点： （1）理想空载转速n0与固有机械特性的n0相同；
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Ni F m F l /( A) Rm
基尔霍夫第一定律
0
磁路基本定律及计算方法
磁路与电路的主要区别
电路 电阻率恒定 电压、电流线性 磁路 导磁率变化 磁势、磁通非线性
不存在饱和现象
有磁路饱和
磁路基本定律及计算方法
铁心磁路计算
是电机分析和设计过程中的一项重要工作
已知磁通确 定磁动势
1 B1 A1 6.312Wb
F2 H 2 l 2 H 3 l 3 H 225.7A
磁路基本定律及计算方法
3.交流磁路的特点
1.交流磁路存在磁滞损耗和涡流损耗 2.交流磁路中电压平衡关系中比直流 磁路多了感应电动势 3.交流磁路存在交流磁通，电流的波 形和相位问题
电机中的机电能量转换过程
10 10-4 m
3 10 104 Wb
F1 350A
求：励磁磁动势F2
磁路基本定律及计算方法
磁路分段
F2 Hl H 2 l 2 H 3 l 3 H
B3 B 3 / A3 1.0T
H 3 383A / m H B / 0 H 3 l 3 H 133.2A
电机的分类
发 电 机 电 电 动 机
机
直流电机 旋转电机 交流电机 同步电机 异步电机
电机的作用
发电机、变压器
电
电能的生产、传输和分配
电动机
驱动生产机械和装置
机
控制系统和智能化装置的重要元件
控制电机
电机中的基本电磁定律
1.全电流定律
H dl I
l
H dl ' H dl I I1 I 2 I 3 l
l
电机中的基本电磁定律
2.电磁感应定律
d d e N dt dt
d dt dx t x e N Nv t x
变 压 器 电 动 势 运 动 电 动 势
电
机
学
第一章
1.电机的定义
导论
2.电机的分类及作用 3.电机中的基本电磁关系
4.电机中的铁磁材料特性
5.磁路基本定律及计算方法
6.电机的机电能量转换过程
电机的定义
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
什么是 电机？
电机：依据电磁感应定律和电磁力定律实现 机电能量转换和信号传递与转换的装置
(Wmec pmec ) (Wm pFe ) (We pcu )
电机中的机电能量转换过程
电磁转矩
电磁功率
电磁转矩和电磁功率在机电能量转换中起重要 用，而它们都是通过气隙磁场的作用而产生
电能的生产、传输和分配
返
回
驱动生产装置和机械
返
回
控制系统和智能化装置的重要元件
返
回
2.并联磁路计算
将磁路分段，保证每段磁路的均匀性
计算每段磁路的截面积和等效长度
列出节点方程和电压方程求解
确定每段磁路磁密和磁场强度
计算磁动势
磁路基本定律及计算方法
计算实例
已知数据： A1 A2 6 104 m 2
A3 10 104 m2
l1 l 2 0.5m l 3 2 0.07m
动
势
B
l Bn ( )d
x
e
e NvlBn ( x) Bn ( x b) NvlBn
v
电机中的基本电磁定律
3.电磁力定律
F dF i dl B
F Bli
B
i
f
Ts Fr Blir Ts Nlir(B1 B2 )
Tem Tcj MNBliD
电机中的基本电磁定律
变 压 器 电 动 势
Em N m E 2 2 2fN m 4.44fN m
m sint
e N m cost Em sin (t 90 )
变压器电动势的方向可根据楞次定律来判断
电机中的基本电磁定律
运 动 电
x b
l 0.3m, A 9 10 4 m 2
-4 0. 3m 0.5 l 10 m , A 9 10 4 m 2
B /A 1.1T
铁心段的磁场强度，由磁化曲线查得：H Fe 493A / m
H B / 0 1.1 / 4 10 7 8.75 10 5 A / m
在外磁场的作用下，铁磁材料内部的磁筹重 新排列，使得内部磁效应不能抵消，因而在 宏观上对外显示磁性。
铁磁材料的特性
铁磁材料磁化过程
oa段：H较弱，B缓慢增加 ab段：H较强，B迅速增加 bc段：H继续加强，B增加 变慢（饱和段） c－段：H继续加强，B增 加缓慢（深度饱和段）
铁磁材料的特性
2.磁滞与磁滞损耗
F H Fe l H 585.6A
I F/N 1.17A
磁路基本定律及计算方法
第二类问题求解：给定磁动势大小，求磁通和磁密 假定一个磁通值，计算出相应得磁动势，迭代完成
假定一个磁通φ’
计算出磁动势F’
重新假定φ’ N
| F F |
'
Y
'
磁路基本定律及计算方法
F1 Hl H 1l1 H 3 l 3 H
H 1 l1 F1 H 3 l 3 H
2 3 1 3.69 10 4 Wb
B2 2 / A2 0.615T H 2 185A / m
H 1 433.6A / m B1 1.052T
已知磁动势 确定磁通
电机和变压器设计属于前一类是我们学习的重点
磁路基本定律及计算方法
1.串联磁路计算
将磁路分段，保证每段磁路的均匀性
计算每段磁路的截面积和等效长度
根据给定磁通，确定每段磁路磁密
计算每段磁路的磁压降
由磁密确定每段磁路的磁场强度
由基尔霍夫第二定律计算磁动势
磁路基本定律及计算方法
计算实例
1.理想模型
Pe ei NBnlvi F NBn li Pmec Fv NBn lvi
F
i
Pmec Pe
电机中的机电能量转换过程
2.实际机电能量转换系统
发电机
电动机
电机中的机电能量转换过程
Wmec Wm pT We
电机中的机电能量转换过程
pT pcu pFe pmec
磁滞损耗： ph
K h fBmV
铁磁材料的特性
3.涡流与涡流损耗
K f d B V pw 12
2
2
2
2 m
铁磁材料的特性
4.交流铁心损耗
f 2 pFe p1 / 50 Bm 50
磁路基本定律及计算方法
欧姆定律 磁 路 基 本 定 律 基尔霍夫第二定律
F Ni Hl Rm
已知数据：
1.硅钢片的磁化曲线
2.铁心尺寸： l 0.3m, A 9 104 m 2
3.气隙尺寸： 0.5 10-4 m 4.线圈砸数：N＝500 5.给定磁通：
计算数据：
1.励磁磁动势F 2.励磁电流I
9.9 10-4 Wb
磁路基本定律及计算方法
将磁路分为铁心段和气隙段
j 1 M
铁磁材料的特性
铁磁材料包括铁、钴、镍以及它们的合金 1.所有非导磁材料的磁导率 均为常数，接近真空磁导率 0 4 10 7 2.铁磁材料的磁导率远大于 非导磁材料的磁导率 3.铁磁材料的磁导率在较大 范围内变化，铁磁材料是非 线性的
1.铁磁材料的导磁率
B H
铁磁材料的特性
基尔霍夫第一定律
0
磁路基本定律及计算方法
磁路与电路的主要区别
电路 电阻率恒定 电压、电流线性 磁路 导磁率变化 磁势、磁通非线性
不存在饱和现象
有磁路饱和
磁路基本定律及计算方法
铁心磁路计算
是电机分析和设计过程中的一项重要工作
已知磁通确 定磁动势
1 B1 A1 6.312Wb
F2 H 2 l 2 H 3 l 3 H 225.7A
磁路基本定律及计算方法
3.交流磁路的特点
1.交流磁路存在磁滞损耗和涡流损耗 2.交流磁路中电压平衡关系中比直流 磁路多了感应电动势 3.交流磁路存在交流磁通，电流的波 形和相位问题
电机中的机电能量转换过程
10 10-4 m
3 10 104 Wb
F1 350A
求：励磁磁动势F2
磁路基本定律及计算方法
磁路分段
F2 Hl H 2 l 2 H 3 l 3 H
B3 B 3 / A3 1.0T
H 3 383A / m H B / 0 H 3 l 3 H 133.2A
电机的分类
发 电 机 电 电 动 机
机
直流电机 旋转电机 交流电机 同步电机 异步电机
电机的作用
发电机、变压器
电
电能的生产、传输和分配
电动机
驱动生产机械和装置
机
控制系统和智能化装置的重要元件
控制电机
电机中的基本电磁定律
1.全电流定律
H dl I
l
H dl ' H dl I I1 I 2 I 3 l
l
电机中的基本电磁定律
2.电磁感应定律
d d e N dt dt
d dt dx t x e N Nv t x
变 压 器 电 动 势 运 动 电 动 势
电
机
学
第一章
1.电机的定义
导论
2.电机的分类及作用 3.电机中的基本电磁关系
4.电机中的铁磁材料特性
5.磁路基本定律及计算方法
6.电机的机电能量转换过程
电机的定义
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
什么是 电机？
电机：依据电磁感应定律和电磁力定律实现 机电能量转换和信号传递与转换的装置
(Wmec pmec ) (Wm pFe ) (We pcu )
电机中的机电能量转换过程
电磁转矩
电磁功率
电磁转矩和电磁功率在机电能量转换中起重要 用，而它们都是通过气隙磁场的作用而产生
电能的生产、传输和分配
返
回
驱动生产装置和机械
返
回
控制系统和智能化装置的重要元件
返
回
2.并联磁路计算
将磁路分段，保证每段磁路的均匀性
计算每段磁路的截面积和等效长度
列出节点方程和电压方程求解
确定每段磁路磁密和磁场强度
计算磁动势
磁路基本定律及计算方法
计算实例
已知数据： A1 A2 6 104 m 2
A3 10 104 m2
l1 l 2 0.5m l 3 2 0.07m
动
势
B
l Bn ( )d
x
e
e NvlBn ( x) Bn ( x b) NvlBn
v
电机中的基本电磁定律
3.电磁力定律
F dF i dl B
F Bli
B
i
f
Ts Fr Blir Ts Nlir(B1 B2 )
Tem Tcj MNBliD
电机中的基本电磁定律
变 压 器 电 动 势
Em N m E 2 2 2fN m 4.44fN m
m sint
e N m cost Em sin (t 90 )
变压器电动势的方向可根据楞次定律来判断
电机中的基本电磁定律
运 动 电
x b
l 0.3m, A 9 10 4 m 2
-4 0. 3m 0.5 l 10 m , A 9 10 4 m 2
B /A 1.1T
铁心段的磁场强度，由磁化曲线查得：H Fe 493A / m
H B / 0 1.1 / 4 10 7 8.75 10 5 A / m
在外磁场的作用下，铁磁材料内部的磁筹重 新排列，使得内部磁效应不能抵消，因而在 宏观上对外显示磁性。
铁磁材料的特性
铁磁材料磁化过程
oa段：H较弱，B缓慢增加 ab段：H较强，B迅速增加 bc段：H继续加强，B增加 变慢（饱和段） c－段：H继续加强，B增 加缓慢（深度饱和段）
铁磁材料的特性
2.磁滞与磁滞损耗
F H Fe l H 585.6A
I F/N 1.17A
磁路基本定律及计算方法
第二类问题求解：给定磁动势大小，求磁通和磁密 假定一个磁通值，计算出相应得磁动势，迭代完成
假定一个磁通φ’
计算出磁动势F’
重新假定φ’ N
| F F |
'
Y
'
磁路基本定律及计算方法
F1 Hl H 1l1 H 3 l 3 H
H 1 l1 F1 H 3 l 3 H
2 3 1 3.69 10 4 Wb
B2 2 / A2 0.615T H 2 185A / m
H 1 433.6A / m B1 1.052T
已知磁动势 确定磁通
电机和变压器设计属于前一类是我们学习的重点
磁路基本定律及计算方法
1.串联磁路计算
将磁路分段，保证每段磁路的均匀性
计算每段磁路的截面积和等效长度
根据给定磁通，确定每段磁路磁密
计算每段磁路的磁压降
由磁密确定每段磁路的磁场强度
由基尔霍夫第二定律计算磁动势
磁路基本定律及计算方法
计算实例
1.理想模型
Pe ei NBnlvi F NBn li Pmec Fv NBn lvi
F
i
Pmec Pe
电机中的机电能量转换过程
2.实际机电能量转换系统
发电机
电动机
电机中的机电能量转换过程
Wmec Wm pT We
电机中的机电能量转换过程
pT pcu pFe pmec
磁滞损耗： ph
K h fBmV
铁磁材料的特性
3.涡流与涡流损耗
K f d B V pw 12
2
2
2
2 m
铁磁材料的特性
4.交流铁心损耗
f 2 pFe p1 / 50 Bm 50
磁路基本定律及计算方法
欧姆定律 磁 路 基 本 定 律 基尔霍夫第二定律
F Ni Hl Rm
已知数据：
1.硅钢片的磁化曲线
2.铁心尺寸： l 0.3m, A 9 104 m 2
3.气隙尺寸： 0.5 10-4 m 4.线圈砸数：N＝500 5.给定磁通：
计算数据：
1.励磁磁动势F 2.励磁电流I
9.9 10-4 Wb
磁路基本定律及计算方法
将磁路分为铁心段和气隙段
j 1 M
铁磁材料的特性
铁磁材料包括铁、钴、镍以及它们的合金 1.所有非导磁材料的磁导率 均为常数，接近真空磁导率 0 4 10 7 2.铁磁材料的磁导率远大于 非导磁材料的磁导率 3.铁磁材料的磁导率在较大 范围内变化，铁磁材料是非 线性的
1.铁磁材料的导磁率
B H
铁磁材料的特性