《电机学东南林鹤云教授课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电机学东南林鹤云教授课件（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电机学东南林鹤云教授课件 电机学The Theoryof ElectricalMachine主讲林鹤云教授电气工程系电机教研室Tel:83794169-5(O)Email:hylingseu.课程概况绪论变压器交流电机共同理论异步电机同步电机直流电机两学期，共96学时绪论第一节?第一节电机在国民经济建设中的重要地位?电能量的一种形式?电机能量转换的一种装置?19世纪初奥斯特、法拉第发现电磁感应现象?电机和电力工业的研究开发开始起步绪论第一节?电能的优越性?大量生产集中管理远距离传输自动控制?电机工业的地位?电力工业工矿企业国防农业交通运输日常生活?电力工业以电机制造业的发展为基础?发电与用电过
2、程绪论第一节发电机汽轮机/水轮机燃煤水力升压变压器降压变压器电动机电网绪论第一节?现代工农业生产中需要大量的电动机?机械冶金化学轻纺交通运输农业?特定用途的要求?防爆，防腐蚀（石油，煤矿）?防尘，防潮（轻纺）?防碱酸（化工）绪论第一节?特定性能的要求?不同容量（几mW几千MW）?不同电压?不同启动性能?不同调速性能绪论第二节第二节电机发展简史及发展趋势?电机发展简史?两个时期?初期发展时期近代发展时期绪论第二节?前期的四个阶段?1电磁感应定律的发现?1821年法拉第发现了电动机作用原理，制成原始型式的电动机年法拉第发现了电动机作用原理，制成原始型式的电动机?1831年法拉第提出了电磁感应定律绪
3、论第二节?2直流电动机的发展?励磁1845年电磁铁代替永久磁铁1867年自励发电机?电枢1870年环形电枢1873年鼓形电枢?电源直流电动机由电池供电改为直流发电机供电直流电动机由电池供电改为直流发电机供电1882年第一条直流输电线路绪论第二节?3单相交流电的应用?1876年交流电被应用于照明装置?1884年闭合磁路的变压器的制成?4三相交流电的应用?1885年二相交流异步电机的模型?18891897年三相电动机和三相变压器年三相电动机和三相变压器绪论第二节?电机的发展趋势?单相容量不断提高?电机重量、材料、损耗、造价与容量不成正比电机重量、材料、损耗、造价与容量不成正比?1900年年5MVA
4、?1920年年25MVA/3000rpm6MVA/1000rpm绪论第二节?1937年年100MVA/空冷150MVA/3000rpm/氢冷?1956年年208MVA/定水转氢?1960年年1000MVA?设计、工艺、绝缘、结构材料?超导技术绪论第二节?电机技术和经济指标不断改进?计算机辅助设计(CAD)，优化技术?新工艺和新的测试方法?应用范围不断扩大?特定用途电机?潜水，防爆，船舶，纺织，矿用，林业等潜水，防爆，船舶，纺织，矿用，林业等绪论第二节?特殊用途电机?高速电机，计时电机，陀螺电机等?新型结构电机?印制绕组电机，无刷电机，各类永磁电机等印制绕组电机，无刷电机，各类永磁电机等绪论第二
5、节?60年代以来，电力电子的发展，电机与控制系统相结合年代以来，电力电子的发展，电机与控制系统相结合?电力电子的发展为电机运行，电力拖动开辟新途径电力电子的发展为电机运行，电力拖动开辟新途径绪论第三节第三节电机的主要作用?电机能量转换装置?有输入输出，效率?功率的单位W,KW,MW?电机的基本作用原理电磁感应定律?旋转电机?定子，转子和气隙能量转换的场所1P P12?r?0r?=?53r1010=?绪论第四节?安培环路定律（磁路基尔霍夫第二定律）?数学公式:?磁压?磁动势（磁势?沿着磁场中任一闭合回路，其总磁压等于总磁势沿着磁场中任一闭合回路，其总磁压等于总磁势?=IN dlHldl Hul=
6、IN=IN UiIN4U2U1U3U绪论第四节?磁路，磁路参数?磁阻?磁导?磁路的欧姆定律?=/1:)H()S/(l:)H(1?=?=?/U绪论第四节?磁路与电路有本质上的不同?电流是带电粒子的真实运动；而磁通只是一种描述方法；直流电流通过电阻时会有能量损失，而恒定磁通通过磁阻不会产生任何损耗。 电流是带电粒子的真实运动；而磁通只是一种描述方法；直流电流通过电阻时会有能量损失，而恒定磁通通过磁阻不会产生任何损耗。 绪论第四节?磁路的基尔霍夫第一定律?依据磁通连续性原理?流入任一磁路节点磁通代数和为零?0=+321123?电路与磁路的类比电路磁路磁势F(A)磁通(Wb)磁阻=l/(?S)磁导=1
7、/磁路F=节点=0回路u=IN场强Hdl=IN密度B=/S磁导率?=B/H电势E(V)电流I(A)电阻R=l/S电导G=1/R电路U=IR节点I=0回路U=IR场强Edl=U密度j=I/S电导率=j/E绪论第四节?磁性材料的BH曲线?BH曲线（磁化曲线）是材料的基本特性曲线（磁化曲线）是材料的基本特性?线性区BH曲线为一直线?饱和区随着H的增大，B的变化很小绪论第四节?起始区线性区饱和区H（A/m)B(T)绪论第四节?磁滞回线?剩余磁密?矫顽磁力根据大小不同可分为软磁和硬磁材料矫顽磁力根据大小不同可分为软磁和硬磁材料rBcHcH?HBO H mB mBrH c-Hm-B m绪论第四节绪论第四节
8、?铁芯损耗?铁芯损耗?磁滞损耗?涡流损耗B(交变）涡流导体绪论第四节?磁场储能?体积能量密度?总能量?对线性介质:?=HdBm m=HdB VV WWm m mBH21m=)/()/(0r22m2B2B W?=?=绪论第四节?电感?定义单位电流所产生的磁链?自感?分类自感和互感2N I IN N I FN I N IL=/=/+=N Nx xxNxNIUNIU绪论第四节2U2I1N2N1221U1I1N2N211互感21212222112121212122112111122221N NIIN N NMN NIIN N NM=121121绪论第四节2U2I1N2N1221U1I1N2N21121
9、222222LL?=?=12111111漏感绪论第四节?电磁感应定律?定义?当线圈中的磁链发生变化时，线圈中有感应电动势产生当线圈中的磁链发生变化时，线圈中有感应电动势产生?公式或?线圈中的感应电动势倾向于阻止线圈中磁链的变化线圈中的感应电动势倾向于阻止线圈中磁链的变化dt de/?=dt Nde/?=绪论第四节?感应电势的方向?右手定则xei绪论第四节?分类根据磁链变化的方式的不同?变压器电势磁通本身随时间变化?运动电势:线圈与磁场有相对运动引起线圈中磁链的变化线圈与磁场有相对运动引起线圈中磁链的变化RBBV绪论第四节?电磁力、电磁转矩?电磁力?电磁力的方向左手定则?电磁转矩Bli Fe=B
10、lir T=eFeBiReF BliFBlvi eiFv=Fv绪论第四节?电机的可逆性原理?在电机轴上外施机械功率，通过电机导体在电磁场中作用可输出电功率在电机轴上外施机械功率，通过电机导体在电磁场中作用可输出电功率?Bvf外iReF发电机原理绪论第四节?在电机电路输入电功率，载流导体在磁场作用下使电机旋转而输出机械功率在电机电路输入电功率，载流导体在磁场作用下使电机旋转而输出机械功率?EiBvF ef阻电动机原理绪论第四节?不论导体用作发电机或电动机，感应电势和电磁力都同时作用不论导体用作发电机或电动机，感应电势和电磁力都同时作用?感应电势外部端电压，外界输入机械功率，作发电机运行外部端电压
11、，外界输入机械功率，作发电机运行?外部端电压感应电势，外电源输入电功率，作电动机运行感应电势，外电源输入电功率，作电动机运行绪论第四节?任何电机既可作为发电机运行，也可作为电动机运行任何电机既可作为发电机运行，也可作为电动机运行?发电机和电动机只是同一电机的不同运行方式发电机和电动机只是同一电机的不同运行方式绪论第五节第五节电机的制造材料?材料的功用导电，导磁，绝缘，散热和机械支撑材料的功用导电，导磁，绝缘，散热和机械支撑绪论第五节?导电材料铜和铝?20o c时铜的电阻率为17.2410-9.m?20o c时铝的电阻率为28.210-9.m?集电环的材料黄铜，青铜和钢绪论第五节?导磁材料?钢铁
12、?电工钢片含硅，电阻大，导磁率高，可减小铁芯中的涡流损耗电工钢片含硅，电阻大，导磁率高，可减小铁芯中的涡流损耗?标准厚度0.35,0.5,1mm，高频时0.2,0.15,0.1mm绪论第五节?绝缘材料的等级O (90)，A (105)，B (120)，E (130)，F (155)，H (180)，C(180)?变压器油?作用绝缘和散热?支撑材料?机座，端盖，?轴，轴承，螺杆绪论第六节第六节电机学科的回顾和展望?回顾历史1833年，诞生了第一台电机电机以优异的能量转换机制，向大自然攫取能量供人类使用电机以优异的能量转换机制，向大自然攫取能量供人类使用绪论第六节?三足鼎立?直流电机，异步电机，同
13、步电机相继问世,各有优势各有优势?运行机理?直流电机频率受转速绝对控制?异步电机频率受转速相对的控制?同步电机频率不受转速控制?它们由于不同的频率约束条件导致了三大电机的性能迥然不同它们由于不同的频率约束条件导致了三大电机的性能迥然不同绪论第六节?四大冲击?本世纪50年代，电机受到计算机，数值分析，电力电子技术，电力电子技术和永磁材料四大冲击?软冲击计算机和数学方法的发展提高了精度，减轻了脑力劳动软冲击计算机和数学方法的发展提高了精度，减轻了脑力劳动?硬冲击元器件和材料的发展，促进电机的变革，改善电机性能硬冲击元器件和材料的发展，促进电机的变革，改善电机性能绪论第六节?认识深化?50年代，D.C.White和H.H.Woodson机电能量转换理论将电机理解为机电能量或信号转换的装
