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1、电机学,发电机是电力系统的核心 变压器是电力系统的关节 电动机是电力系统的手脚 电机学是本专业的基础,第一章 绪论,第一节 概述,一、电机在国民经济中的应用 什么是电机 电能 电机应用 1）发电机 2）变压器 3）电动机,二、电机的分类,形式很多，分类方式多样： 1按功能 电动机 电机 发电机 机电 变压器 电电 控制电机信号变换与传输 2按速度 变压器 n=0 同步电机 n=同步速度n0 （什么是同步速度） 异步电机 nn0 , 但接近同步速n0 直流电机 n不定,3按电流性质,直流电机 直流发电机 直流电动机 交流电机 交流电动机 交流发电机 变压器,第二节电机的电磁基本理论,电机中的三大
2、物理量:电、磁、机械 （机电能量转换） 电：以“路”的形式出现，线圈（绕组）构成电路，较熟； 磁：以“场”的形式出现，本科阶段一般以磁路进行分析； 机：机械能，电机中与之相关的有转矩、转速等。,一、磁场、磁感应强度 磁场： 磁感应强度：描述磁场强弱的物理量 二、磁力线、磁通量（） 1.磁力线 1）定义 2）性质： “符合右手螺旋定则”； “永不相交，确定点的B方向确定、唯一”； “闭合、无起点、终点”。,2.磁通（磁通量）,垂直（正交） （S的法线与B方向之间夹角） 任意曲面、不均匀磁场 闭合曲面（高斯定理，磁通连续性原理）,三、 磁场强度 磁导率,1磁场强度（H） 2B与H的关系 磁导率、真
3、空中的磁导率、相对磁导率 3 没有磁绝缘的概念 (电：1010，磁：103105),四、全电流定律,1 定义： （右手螺旋定则） 2磁压（磁位差）：H沿路径的线积分称该路径上的磁压。 Um=Hdl 3磁势：磁场回路所匝链的电流 F=I 磁势、磁压的单位均为：A 沿磁场中任一闭合回路，总磁压等于总磁势。,五、磁路、磁路参数、全磁路欧姆定律,1.磁路：导磁材料与非导磁材料、主磁通与漏磁通、磁路 2.磁路欧姆定律 （1）部分磁路 电路：RUI 磁路： （2）全磁路 3.磁阻 比较电阻：,4磁导 5磁路第一定律（节点定律） 6磁路第二定律（回路定律） 即 7 磁路与电路的异同 （1）同：绝大多数概念等
4、价 （2）异：a 电流是电荷的移动 磁通是假想的用于描述磁场的量 b 直流电流通过电阻消耗能量 恒定磁通通过磁阻不消耗能量,六、BH曲线,1磁化曲线 起始段：较小； 线性区：（较大）近似为直线 饱和区：很小，H增大，B基本不变,2磁滞回线 磁滞现象 剩磁（剩余磁通密度、剩余磁感应强度） 矫玩力: Hc 软磁材料：Hc小，易被磁化，也易消失电机中多用之 硬磁材料：Hc大，与上相反，做永磁材料，如永久磁铁 3 基本磁化曲线 通不同电流形成不同的B-H曲线的各顶点的连线,例：,图(a)为硅钢片叠成的磁路（尺寸的单位：mm），图(b)所示为硅钢片的磁化曲线，励磁线圈有1000匝。求当铁芯中磁通为110
5、3Wb时，励磁线圈中的电流为多少？,解,1.铁芯部分： 设铁芯的叠片因数(叠片净厚度与总厚度之比)为0.94，则铁芯的净面积为 Ai =2010-3401030.94=0.752103(m2) 铁芯磁路的平均长度为 Li=2(100+80)-6=354(mm)=0.354(m) 铁芯中的平均磁通密度为 由磁化曲线查得相应的铁芯磁场强度为Hi=560Am。 铁芯段磁路所需的磁动势为 (A),2气隙部分 不计气隙处磁通的扩散现象，则气隙磁通与铁芯中的磁通相同， 因为气隙部分的面积为 Ag =2010-340103=0.8103(m2) 所以气隙部分的感应强度、磁场强度和气隙部分所需的磁势为 3总体
6、 所需的总磁势为 FFI + Fg = 6162(A) 线圈所需的励磁电流为 IFN6.162 (A) 要点：气隙虽小，但所需的磁势却很大。甚至可忽略铁芯的磁压降。,七. 铁芯损耗,交变的磁通在铁芯中产生损耗 （1）磁滞损耗（正比于频率） （2）涡流损耗（正比于频率的平方，正比于叠片厚度的平方，所以用很薄的硅钢片（0.30.5mm）而不用整块铁。） 总体：铁耗（两者之和）正比于频率的1.7-1.8次方。,八、 磁场贮能,1磁场能量（体）密度 2总能量 3线性介质,十、电感,（一）自感 磁链：穿过线圈的磁通形成磁链 磁链与穿过线圈的电流成正比： 系数L称电感，所以电感定义如下： 一个线圈通过单位
7、电流所形成的磁链叫该线圈的电感。,（二）互感 两个相邻回路：回路1中的电流I1产生的，与回路2交链（匝链）的磁链（注意下标顺序） 定义：该磁链与产生该磁链的电流I1之比称回路1对回路2的互感M21。 同理：回路2对回路1的互感M12为： 问题：下标中第一个数代表？第二个数代表？ 同理， 其中：Rm称两线圈间的磁阻，为磁导。,（三）漏磁通、漏磁链、漏电感 1漏磁通 2漏磁链 3漏电感 （四）电抗,十、 电磁感应定律,感应电势的两种形式 1变压器电势 线圈中变化 方向：楞茨定律 2速度电势 导体运动产生 e = BLv 方向: 参考右手定则,十一、电磁力、电磁转矩,（1）电磁力 通电导体在B中受的力 F=BIL （2）电磁转矩,十二、电机的可逆性,同一电机既可做发电机又可做电动机。 发电机与电动机即有感应电势又有电磁力，只是形式不同，今后课程中注意体会。 （留下问题：转动一般异步电动机会发电吗？）,十三、磁路参量与电路参量的类比,电路 I U E R G E j 磁路 Um F Rm H B,
