第1章电机基础知识

同步发电机定子
各种微电机
第1章电机基础知识
主要类型
按功用分
发电机 电动机 变压器和变频器 控制电机
电力机械
电力机械 变压器 旋转电机 直流电机 交流电机 同步电机 异步电机
第1章电机基础知识
1.2 电机的基本原理—磁路
磁场的基本概念
磁感应强度B（磁密）与磁感线
i
i
B
B（单位T 或特斯拉）
特点：右手螺旋法则，不相交的闭合曲线，疏密程度。
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）
注：磁阻不是常数 第1章电机基础知识
磁路的基尔霍夫第一定律
对闭合面，穿入的磁通=穿出的磁通
∑Φ=Φ2－Φ1－Φ3= 0
i
磁路的基尔霍夫第二定律
闭合面 N
材料或截面各段不同的无分支磁
路，通过各截面的磁通相等。
l1A1μ1Φ1 l2A2μ2Φ2 l3A3μ3Φ3
∑F=Ni= ∑Hklk= Φ ∑Rmk
i
l1 A1 H1
Φ
l2 A2 H2
2000匝
l5 A5 H5
解: Ak kFe A 0.94 0.8103
l3 A3H3
0wenku.baidu.com752103 m2
l4 A4 H4
1 103
B Ak 0.752103
1.33T
B
1.33
H Fe 1900 4 107
560A / m
第1章电机基础知识
电磁感应定律——变压器电动势
电机与拖动基础
——电机学部分
第1章电机基础知识
电机学部分简介
Electric Machinery
电机学从电、磁、机械三个方面入手，分析电机内部的 电磁过程，介绍变压器、异步电机、同步电机和直流电机的类 型、结构、工作原理、工作特性和工况。
学习电机学部分的目的是让学生掌握从事电能生产、传输、 分配和利用中有关电机能量转换和运行特性方面的基本理论和 知识。其主要任务是：使学生了解电气工程和动力工程中常用 的电机类型和结构；掌握各种电机的工作原理和运行特性；了 解电机铭牌的参数含义，能够对其性能进行分析、计算，并合 理选择和使用各种电机。
第1章电机基础知识
磁通量:穿过某一截面的磁感应强度
磁通Φ
电路部分
Φ B dA
A
Φ u
i
A
B
垂直均 匀磁场
Φ=BA （单位Wb） 磁路部分
韦伯和麦克斯韦之间的换算：
1Wb=108Mx
磁场强度：H=B/μ （单位A/m）
第1章电机基础知识
磁导率μ：磁场中介质的导磁能力。
真空磁导率μ0 =4π×10-7H/m
第1章电机基础知识
第1章 电机学基础知识
❖ 电机的基本功能与主要类型 ❖ 电机的基本原理—磁路 ❖ 电机的制造材料
第1章电机基础知识
1.1 电机的基本功能与主要类型
电机是实现能量转换和信号传递的电磁装置。 1、发电机的作用：生产电能。 2、变压器（变流器、变频器、移相器）的作用：传输、 分配电能。 3、电动机的作用：驱动作用。 4、控制电机：伺服电机(用于控制系统），自整角机(用 于同步联络系统） ，感应调压器和移相器(用于试验室中） 等。
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）
磁链
i→ΨL=NΦ
铁磁性物质如铁、镍、钴、钢及其合金等。 铸铁磁导率μ≈200～400 μ0 ；铸钢磁导率μ≈500～2200 μ0 ； 硅钢的μ≈7000~10000 μ0 ；坡莫合金的μ≈20000~200000 μ0 。铁 磁物质的磁导率不是常量，随外部条件变化。
非磁性物质如空气、塑料、铜、铝、橡胶等。 这些物质的磁导率均与真空的磁导率非常接近，它们的相 对磁导率均约等于1。非磁性物质的磁导率可认为是常量。
X1
Φ
i1
i2
Φ Φσ N
定子 励磁绕组
A1
S
转子 S
A2
Φ1σ
Φ2σ
N 定子绕组
X1
同步发电机磁路
第1章电机基础知识
安培环流定律（全电流定律）
设n根载流导体被任何闭合路径l所包围，则磁场与
建立它的电流之间有下述关系：磁场强度矢量H沿空间
任意闭合路径的线积分等于该回路所包围导体的电流代
数和。
Hdl i
l
i2
i3
H
i1
dl
符合右手（H）螺旋法则时，电流（拇指）为正，相反为负。
第1章电机基础知识
磁路的平 均长度
匝数
磁路欧姆定律 Hdl Hl Ni
无分支
l
磁路
Φ
H Ni l
i
N 磁势
A
Ni F
A
l
BA ( H )A l Rm mF 磁导
A
磁阻
H=1Wb/A
H-1=1A/Wb
或F Ni Hl Rm
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❖电机分类：
动力电机 旋 转 电 机
微特电机
交流电机 直流电机
感应电机
同步电机 直流电动机 直流发电机
感应电动机 感应发电机
同步电动机 同步发电机 同步补偿机
伺服电动机、步进电动机、测速发电机 回转变压器、自整角机、直线电动机
静
止 电
变压器
机
电力变压器：升压变压器、降压变压器
特种变压器：自耦、三绕组、互感器 第1章电机基础知识
第1章电机基础知识
体能密度
磁场储能：Wm
V
wmdV
V
1BHdV 2
磁导率为常数时：
wm
1 2
BH
B2 2
对旋转电机，气隙的B≈0.4~0.8T，铁心的B≈1.0~1.8T。 μ 0 ＜＜ μ，故磁场能主要存储在气隙中，又称耦合磁场。
第1章电机基础知识
磁路及基本定律
经铁心闭合的Φ为主磁通
经空气等非铁磁材料闭合的 Φσ为漏磁通。
i
计算步骤： Φ ↔各段B k=Φ/A k↔
在磁化曲线上查H k ↔ ΣH kl k =Ni=F
第1章电机基础知识
Φ
N
A
l
例1-1 已知铁心叠压因数kFe=0.94，A=0.8×10-3 m2 ，l1 =0.08m， l2 =0.1m， l3 =0.037m， l4 =0..037m， l5 =0.1m， δ =0.006m，μFe=1900μ0，要达到Φ=1 × 10-3Wb，求i。