完整電機(jī)學(xué)學(xué)習(xí)教案

1、完整完整(wnzhng)電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué)第一頁(yè)，共66頁(yè)。第1頁(yè)/共66頁(yè)第二頁(yè)，共66頁(yè)。素、公式習(xí)題和實(shí)驗(yàn)是學(xué)好電機(jī)學(xué)的重要(zhngyo)保證（重要(zhngyo)的30）實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)臺(tái)第2頁(yè)/共66頁(yè)第三頁(yè)，共66頁(yè)。電機(jī)學(xué)胡虔生中國(guó)電力出版社第3頁(yè)/共66頁(yè)第四頁(yè)，共66頁(yè)。第4頁(yè)/共66頁(yè)第五頁(yè)，共66頁(yè)。第5頁(yè)/共66頁(yè)第六頁(yè)，共66頁(yè)。第6頁(yè)/共66頁(yè)第七頁(yè)，共66頁(yè)。據(jù)速度據(jù)速度(sd)、電流分、電流分電電機(jī)機(jī)靜止的電氣設(shè)備靜止的電氣設(shè)備變壓器變壓器旋轉(zhuǎn)電旋轉(zhuǎn)電機(jī)機(jī)交流電機(jī)交流電機(jī)直流電機(jī)直流電機(jī)直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)同步電機(jī)同步電機(jī)異步電機(jī)異步電機(jī)同步發(fā)電機(jī)同步

2、發(fā)電機(jī)同步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)異步發(fā)電機(jī)異步發(fā)電機(jī)第7頁(yè)/共66頁(yè)第八頁(yè)，共66頁(yè)?？刂齐姍C(jī)電氣機(jī)械系統(tǒng)中調(diào)節(jié)、放大和控制作用第8頁(yè)/共66頁(yè)第九頁(yè)，共66頁(yè)。使用中的變壓器使用中的變壓器水輪發(fā)電機(jī)水輪發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)汽輪發(fā)電機(jī)組汽輪發(fā)電機(jī)組第9頁(yè)/共66頁(yè)第十頁(yè)，共66頁(yè)。5.按耐熱能力高低分六個(gè)等級(jí)6.A105 E120 7.B130 F1558.H180 C180第10頁(yè)/共66頁(yè)第十一頁(yè)，共66頁(yè)。3、力結(jié)構(gòu)材料(cilio)鑄鋼、鑄鐵、鋼板等第11頁(yè)/共66頁(yè)第十二頁(yè)，共66頁(yè)。生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)由各種電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)；控制系統(tǒng)中的信號(hào)轉(zhuǎn)換由各種控制電機(jī)完成。第12頁(yè)/共66

3、頁(yè)第十三頁(yè)，共66頁(yè)。我國(guó)老牌我國(guó)老牌(lopi)(lopi)電機(jī)廠：電機(jī)廠：哈爾濱電機(jī)廠哈爾濱電機(jī)廠上海電機(jī)廠上海電機(jī)廠四川：四川：德陽(yáng)德陽(yáng) 東方電機(jī)廠東方電機(jī)廠第13頁(yè)/共66頁(yè)第十四頁(yè)，共66頁(yè)。第14頁(yè)/共66頁(yè)第十五頁(yè)，共66頁(yè)。第15頁(yè)/共66頁(yè)第十六頁(yè)，共66頁(yè)。第16頁(yè)/共66頁(yè)第十七頁(yè)，共66頁(yè)。 請(qǐng)觀察請(qǐng)觀察(gunch)(gunch)電力系統(tǒng)示意圖，找到系統(tǒng)中使用的電機(jī)？電力系統(tǒng)示意圖，找到系統(tǒng)中使用的電機(jī)？第17頁(yè)/共66頁(yè)第十八頁(yè)，共66頁(yè)。1889年 三相制三相交流(jioli)電的應(yīng)用 三相電機(jī)第18頁(yè)/共66頁(yè)第十九頁(yè)，共66頁(yè)。190019005MVA5MVA

4、19561956水內(nèi)冷水內(nèi)冷208MVA208MVA1920192025MVA25MVA19601960320MVA320MVA19371937空氣冷卻空氣冷卻100MVA100MVA目前目前1000MVA1000MVA 氫氣冷卻氫氣冷卻150MVA150MVA第19頁(yè)/共66頁(yè)第二十頁(yè)，共66頁(yè)。IdlHLL L1i2iH Hdl3i 式中，若電流的正方向式中，若電流的正方向與閉合回線與閉合回線L L的環(huán)行方向符合的環(huán)行方向符合右手螺旋關(guān)系時(shí)，右手螺旋關(guān)系時(shí)，i i取正號(hào)，取正號(hào)，否則取負(fù)號(hào)。否則取負(fù)號(hào)。321iiidlHL第20頁(yè)/共66頁(yè)第二十一頁(yè)，共66頁(yè)。第21頁(yè)/共66頁(yè)第二十二頁(yè)

5、，共66頁(yè)。的變化。dtdNdtdeN其中第22頁(yè)/共66頁(yè)第二十三頁(yè)，共66頁(yè)。dtdNeR正電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生正電流正電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生正電流(dinli)電流電流(dinli)正正方向方向R正電流正電流(dinli)產(chǎn)生正磁產(chǎn)生正磁通通 右手螺旋定則右手螺旋定則第23頁(yè)/共66頁(yè)第二十四頁(yè)，共66頁(yè)。),(txfdxxdttdvTeexNvtNedtdNe第24頁(yè)/共66頁(yè)第二十五頁(yè)，共66頁(yè)。于線圈與磁場(chǎng)(cchng)間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而引起線圈中磁鏈的變化，這樣產(chǎn)生的電勢(shì)稱為運(yùn)動(dòng)電勢(shì)或速度電勢(shì)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)(yndng)電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)vTeexNvtNe第25頁(yè)/共66頁(yè)第二十六頁(yè)，共66頁(yè)。tmsin)90si

6、n(costEtNeemmTmmNEmmmmfNfNNEE44. 4222感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值：第26頁(yè)/共66頁(yè)第二十七頁(yè)，共66頁(yè)。)90sin(costEtNeemmTtmsinmmmmfNfNNEE44. 4222第27頁(yè)/共66頁(yè)第二十八頁(yè)，共66頁(yè)。Blve 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向_ _右手定則右手定則vTeexNvtNe第28頁(yè)/共66頁(yè)第二十九頁(yè)，共66頁(yè)。BliF 第29頁(yè)/共66頁(yè)第三十頁(yè)，共66頁(yè)。BlirFrTs)(21BBNlirTc匝數(shù)為匝數(shù)為N N的線圈的線圈第30頁(yè)/共66頁(yè)第三十一頁(yè)，共66頁(yè)。)(21BBNlirTc12BBn 線圈總

7、個(gè)數(shù)線圈總個(gè)數(shù)M M，轉(zhuǎn)子直徑，轉(zhuǎn)子直徑(zhjng)D(zhjng)D，B B大小處處相等。大小處處相等。電機(jī)最大可能電磁轉(zhuǎn)矩電機(jī)最大可能電磁轉(zhuǎn)矩NBliDMTTMjcjem1電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩第31頁(yè)/共66頁(yè)第三十二頁(yè)，共66頁(yè)。PTemP P ：電磁功率（輸入、輸出）：電磁功率（輸入、輸出）：電機(jī)氣隙磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)角速度：電機(jī)氣隙磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)角速度u功率關(guān)系求得電磁轉(zhuǎn)矩功率關(guān)系求得電磁轉(zhuǎn)矩第32頁(yè)/共66頁(yè)第三十三頁(yè)，共66頁(yè)。一、磁導(dǎo)率一、磁導(dǎo)率=B/H=B/HB B：磁通密度：磁通密度(md)(md)、磁感、磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)強(qiáng)度H H：磁場(chǎng)強(qiáng)度：磁場(chǎng)強(qiáng)度1 1、定義、定義第33頁(yè)/共66頁(yè)第三十四

8、頁(yè)，共66頁(yè)。n 非鐵磁材料磁導(dǎo)率接近真空非鐵磁材料磁導(dǎo)率接近真空(zhnkng)(zhnkng)磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率00n 0=40=410-7 H/m10-7 H/mn 鐵磁材料的磁導(dǎo)率鐵磁材料的磁導(dǎo)率FeFe要比非鐵磁材料磁導(dǎo)率要比非鐵磁材料磁導(dǎo)率00大得多大得多（FeFe）n 鐵磁物質(zhì)鐵磁物質(zhì): :鐵、鎳、鋁及其合金鐵、鎳、鋁及其合金n 電機(jī)中常用的鐵磁材料的磁導(dǎo)率電機(jī)中常用的鐵磁材料的磁導(dǎo)率Fe=(2000Fe=(20006000)06000)0第34頁(yè)/共66頁(yè)第三十五頁(yè)，共66頁(yè)。鐵磁材料的磁導(dǎo)率要比非鐵磁材料大得多。鐵磁材料的磁導(dǎo)率Fe不是常數(shù)。圖圖1.5 1.5 鐵磁材料中的磁疇鐵磁

9、材料中的磁疇第35頁(yè)/共66頁(yè)第三十六頁(yè)，共66頁(yè)。第36頁(yè)/共66頁(yè)第三十七頁(yè)，共66頁(yè)。其中(qzhng)拐彎點(diǎn)b稱為膝點(diǎn)；c點(diǎn)為飽和點(diǎn)。過(guò)了飽和點(diǎn)c，鐵磁材料的磁導(dǎo)率趨近0。第37頁(yè)/共66頁(yè)第三十八頁(yè)，共66頁(yè)。第38頁(yè)/共66頁(yè)第三十九頁(yè)，共66頁(yè)。B BH H圖圖1-6 1-6 鐵磁材料的磁化鐵磁材料的磁化(chu)(chu)曲線曲線（p16p16）a ab bc c)(HfB)(HfFeHB0第39頁(yè)/共66頁(yè)第四十頁(yè)，共66頁(yè)。第40頁(yè)/共66頁(yè)第四十一頁(yè)，共66頁(yè)。二、磁滯(c zh)與磁滯(c n剩磁剩磁: :去掉外磁場(chǎng)之后，鐵磁材料內(nèi)仍然保留的磁通密度。去掉外磁場(chǎng)之后，鐵

10、磁材料內(nèi)仍然保留的磁通密度。n矯頑力矯頑力: :要使要使B B值從減小到零，必須加上相應(yīng)的反向外磁場(chǎng)，值從減小到零，必須加上相應(yīng)的反向外磁場(chǎng)，此反向磁場(chǎng)強(qiáng)度稱為矯頑力。此反向磁場(chǎng)強(qiáng)度稱為矯頑力。n磁滯現(xiàn)象：磁滯現(xiàn)象：B B的變化總是滯后的變化總是滯后H H的變化的變化n磁滯回線：磁場(chǎng)強(qiáng)度磁滯回線：磁場(chǎng)強(qiáng)度H H緩慢地循環(huán)緩慢地循環(huán)(xnhun)(xnhun)變化，變化，B BH H曲線曲線封閉曲線封閉曲線n磁滯現(xiàn)象是鐵磁材料的另一個(gè)特性。磁滯現(xiàn)象是鐵磁材料的另一個(gè)特性。第41頁(yè)/共66頁(yè)第四十二頁(yè)，共66頁(yè)。圖圖1-7 1-7 鐵磁材料鐵磁材料(cilio)(cilio)的磁滯回線的磁滯回線H

11、 HB Ba ab bc cd de ef fcHmBmBmHmHrBcH第42頁(yè)/共66頁(yè)第四十三頁(yè)，共66頁(yè)。H HB B第43頁(yè)/共66頁(yè)第四十四頁(yè)，共66頁(yè)。Br大HC及Br大，難退磁-永磁材料B Br rH HC CB Bm m第44頁(yè)/共66頁(yè)第四十五頁(yè)，共66頁(yè)。軟磁材料軟磁材料(cilio)(cilio)的的磁滯曲線磁滯曲線H HB BB BH H硬磁材料的磁滯硬磁材料的磁滯(c zh)(c zh)曲線曲線第45頁(yè)/共66頁(yè)第四十六頁(yè)，共66頁(yè)。第46頁(yè)/共66頁(yè)第四十七頁(yè)，共66頁(yè)。全電流全電流(dinli)定律定律idlHliNlHNlHi電源電源(dinyun)供給線圈的

12、瞬供給線圈的瞬時(shí)功率時(shí)功率uip dtdNeu電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)定律BAdtdBVHNHldtdBNAidtdNuip第47頁(yè)/共66頁(yè)第四十八頁(yè)，共66頁(yè)。HdBfVpdtTpTh01Tf/1VfBkpmhhKhKh不同材料計(jì)算系數(shù)不同材料計(jì)算系數(shù)試驗(yàn)確定試驗(yàn)確定(qudng)(qudng)的指數(shù)的指數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式：經(jīng)驗(yàn)公式：第48頁(yè)/共66頁(yè)第四十九頁(yè)，共66頁(yè)。22mwwBfkpkwkw與材料有關(guān)的比例與材料有關(guān)的比例(bl)(bl)系數(shù)系數(shù)p pW W=K=K2 2f f2 2d d2 2B Bm m2 2V/12V/12 V V：鋼片的體積：鋼片的體積 ：硅鋼片的電阻率：硅鋼片的電阻率

13、 d d：硅鋼片厚度：硅鋼片厚度p pW W f f2 2、d d2 2 、B Bm m2 2、1/1/ 、V V 加入加入硅硅硅鋼片硅鋼片增大增大第49頁(yè)/共66頁(yè)第五十頁(yè)，共66頁(yè)。B B第50頁(yè)/共66頁(yè)第五十一頁(yè)，共66頁(yè)。第51頁(yè)/共66頁(yè)第五十二頁(yè)，共66頁(yè)。whFeppp2501)50(mFeBfppn 對(duì)于一般的電工鋼片，在正常的工作磁通密度范圍內(nèi)對(duì)于一般的電工鋼片，在正常的工作磁通密度范圍內(nèi)：鐵心質(zhì)量：鐵心的損耗系數(shù)；G23 . 1FemFeFeCGBfCp第52頁(yè)/共66頁(yè)第五十三頁(yè)，共66頁(yè)。B B增加增加(zngji(zngji)第53頁(yè)/共66頁(yè)第五十四頁(yè)，共66頁(yè)。

14、第54頁(yè)/共66頁(yè)第五十五頁(yè)，共66頁(yè)。鑄鐵、鋼板等第55頁(yè)/共66頁(yè)第五十六頁(yè)，共66頁(yè)。n主磁路：主磁通所通過(guò)的路徑。主磁路：主磁通所通過(guò)的路徑。n漏磁路：漏磁通所通過(guò)的路徑。漏磁路：漏磁通所通過(guò)的路徑。第56頁(yè)/共66頁(yè)第五十七頁(yè)，共66頁(yè)。圖圖 變壓器的磁路變壓器的磁路(c l)(c l)主磁通主磁通漏磁通漏磁通第57頁(yè)/共66頁(yè)第五十八頁(yè)，共66頁(yè)。BAAB圖圖1-12 1-12 單框鐵心單框鐵心(ti xn)(ti xn)磁路磁路A AN Ni il l第58頁(yè)/共66頁(yè)第五十九頁(yè)，共66頁(yè)。NiHldlHFRFAlNimm)/(AlRm/BH AB/磁阻磁阻lARmm1磁導(dǎo)磁導(dǎo)第

15、59頁(yè)/共66頁(yè)第六十頁(yè)，共66頁(yè)。模擬模擬(mn)(mn)電電路圖路圖mRF FFRFAlNimm)/(n鐵磁材料的磁導(dǎo)率鐵磁材料的磁導(dǎo)率不不是一個(gè)常數(shù)，所以由鐵磁材是一個(gè)常數(shù)，所以由鐵磁材料構(gòu)成的磁路，其料構(gòu)成的磁路，其磁阻不磁阻不是常數(shù)是常數(shù)，而是隨著磁路中，而是隨著磁路中磁通密度的大小而變化，這磁通密度的大小而變化，這種情況稱為非線性。種情況稱為非線性。 AlRm第60頁(yè)/共66頁(yè)第六十一頁(yè)，共66頁(yè)。0第61頁(yè)/共66頁(yè)第六十二頁(yè)，共66頁(yè)。圖圖1-13 1-13 無(wú)分支無(wú)分支(fnzh)(fnzh)磁路示磁路示意圖意圖213A AN Ni i00321321第62頁(yè)/共66頁(yè)第六十三頁(yè)，共66頁(yè)。第63頁(yè)/共66頁(yè)第六十四頁(yè)，共66頁(yè)。3311111lHlHFiNdlH22112211221121mmRRlHlHiNiNFF111111/ABH333333/ABH3311333311111mmRRAlAlF1111AlRm3333AlRmmRHlNiF第64頁(yè)/共66頁(yè)第六十五頁(yè)，共66頁(yè)。電路電路磁路磁