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1、 第 84 页绪论 （introduction）一、电机及电机学概念（electric machine and electric machine theory concept）1.电机定义：是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。2.电机分类：（按运动方式分类）静止电机-变压器 电机直流电机 旋转电机 交流电机 异步电机 同步电机3.电机学及性质：专业基础课4.本门课学习方法：抓住主要矛盾； 理论联系实际； 善于运用对比的方法。二、电机中的材料（materials）1.导电材料：线圈（铜、铝）2.导磁材料：铁磁材料（重点介绍）3.结构材料：铸铁、铸钢和钢板等4. 绝缘材料：聚酯
2、漆、环氧树脂、玻璃丝带、电工纸、云母片等（A、E、B、F、H、C）第二章 磁 路一、铁磁性材料的磁化特性：（characteristic of ferromagnetic material）1.铁磁性物质的磁化铁磁材料：铁、镍、钴及其合金磁化曲线：特性：具有高的导磁性能；磁化曲线呈非线性（饱和特性）2.磁滞回线磁滞现象：B的变化总是滞后H的变化；时的值，称为剩磁；基本磁化曲线：；铁磁材料 软磁材料：高，小，磁滞回线窄而长，如：铸钢、硅钢、坡莫合金，制作电机铁心；硬磁材料：不高，Br大，磁滞回线宽而胖，制造永久磁铁；3.磁滞损耗和涡流损耗磁滞损耗：磁畴之间产生摩擦而产生的，涡流损耗：涡流与铁心电
3、阻相作用产生的损耗，铁损：磁滞损耗+涡流损耗，二、电机中的基本电磁定律(basic electromagnetic laws)1.磁路中的几个基本定律全电流定律安培环路定律 (law of total current) 举例：工程上： 线圈：* 电流方向的判断：磁路的基尔霍夫第一定律：*说明磁通是连续的。磁路的基尔霍夫第二定律：磁路欧姆定律： *铁磁材料的不为常数。2.电路中的两个基本定律基尔霍夫第一定律：基尔霍夫第二定律：3.电磁感应定律 (electromagnetic inductive law) 变压器电动势：同上；运动电动势：*判断方向：右手定则4.电磁力定律：*判断方向：左手定则（
4、主要用于分析旋转电机的电磁转矩）第二章 变压器 transformer1.变压器的定义：它是一种静止的电机，通过线圈间的电磁感应关系，将某一等级的交流电压转换为同频率的另一等级的交流电压。2.变压器的用途：3.电力变压器：用于电力系统升、降电压的变压器。2.1 变压器的基本工作原理和结构（basic operation principle and structure of transformer）一、 基本结构（basic structure）器身：由铁心和线圈组成。1.铁心：构成主磁路，机械骨架，由硅钢片迭成材料：0.35mm厚涂有绝缘漆膜的硅钢片，导磁性能好，可减少铁损；铁心形状：矩形、十
5、字形等；迭片方式：交迭式迭装2.线圈：导电部分，铜线或铝线*为便于线圈和铁心绝缘，低压靠近铁心柱在里面，高压在外面；线圈在铁心上排列方式： 同心式交迭式3.油箱和冷却装置：*变压器油的作用：绝缘和冷却4.绝缘套管：用于引线5.保护装置和其他二、 基本工作原理（basic operation principle）AXu1 i1 0e1axe2i2u2 基本原理：其中： ； 若 可见，只要改变线圈的匝数，就能达到改变电压的目的。三、变压器的分类（classification of transformer）1. 用途分：升压变压器、降压变压器；2. 相数分：单相变压器和三相变压器；3. 线圈数：双线
6、圈变压器、三线圈变压器和自耦变压器；4. 铁心结构：心式变压器和组式变压器；5. 冷却介质和冷却方式：油浸式变压器和干式变压器等；6. 容量大小：小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器。四、变压器的型号和额定值(type and rated value)1. 型号：表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容。例如：SL-500/10：表示三相油浸自冷双线圈铝线，额定容量为500kVA，高压侧额定电压为10kV级的电力变压器。2. 额定值：铭牌规定在额定使用条件下所输出的视在功率。：指变压器长时间运行所承受的工作电压。（三相为线电压）：规定加在一次侧的电压；：一次侧加额定
7、电压，二次侧空载时的端电压。：变压器额定容量下允许长期通过的电流有和（三相为线电流）。：我国工频：50Hz；还有额定效率、温升等额定值。3. 单相变压器的关系式：三相变压器的关系式：*：对于双线圈变压器一、二次侧的额定容量相等。（由于其效率高）4. 举例：一台Y,d11联接的三相变压器，额定容量为3150kVA,U1N/U2N=35/6.3kV,求： 变压器一、二次额定电压和额定电流？变压器一、二次线圈的额定电压和额定电流？*思考题：原边加直流电压是否可以？为什么？2.2 单相变压器的空载运行（no-load operation of single phase transformer）1. 从
8、空载和负载运行时的电磁关系出发，导出基本方程式、等效电路和相量图；2. 分析稳态运行性能（电压变化率、损耗和效率）*适用于三相变压器的对称运行。一、电磁现象（electromagnetic phenomenon）1. 空载定义：02. 物理过程：AXu1 i0 e1axe21u20*电机中各物理量正方向的规定 3. 0和1区别: 在性质上：0与I0非线性关系；1与I0线性关系；在数量上：0占99%以上；1占1%以下；在作用上：0传递能量的媒介；1漏抗压降。 二、空载时各物理量（physical quantities of no-load）1. 原边电压：变压器一次线圈所接的电网电压；2. 空载
9、电流：作用：一是用来激磁，产生主磁通；二是供空载损耗。组成：性质：感性无功；大小：28%；，称为激磁电流。*为什么越小越好？波形：磁路饱和：尖顶波；磁路不饱和：正弦波。*实际需要：将尖顶波的空载电流等效为正弦波。3. 空载磁动势 建立空载磁场4. 主磁通与一次漏磁通5. 主磁通感应的电动势设，则 同理可得： *结论：，在相位上滞后90。6. 一次漏感电动势：设，则 又可得： 式中：=常数， 为一次绕组的漏电抗。*电抗的概念可以推广。7. 一次线圈电阻压降8. 空载损耗 *空载损耗约占（0.21）%，随容量的增大而减小。三、空载时的电磁关系（electromotive relationship
10、of no-load）1. 电动势平衡方程：一次侧：忽略I0Z1，则有： 即 * 结论：影响主磁通大小的因素是: 电源电压U1、电源频率f和一次侧线圈匝数N1，与铁心材质及几何尺寸基本无关。二次侧：2. 变比： *降压K1；升压K1；*三相变压器：Y，d接线： D，y接线： Y，y和D，d接线：3. 等效电路：令: *和的物理意义；则有：式中：、和随磁路饱和程度的增加而减小。等效电路为： r1 x1 rm xm 变压器空载时的等效电路由于rmr1 ，xmx1 ，可得简化等效电路： Rm Xm 变压器空载时的简化等效电路*空载电流的大小：取决于激磁阻抗的大小，从变压器运行的角度看，希望空载电流越
11、小越好，因此变压器采用高导磁率的铁磁材料，以增大Zm减少I0，提高变压器的效率和功率因数。4. 相量图： 空载时的方程式：（总结）空载时的相量图：*变压器空载运行时，很低，一般在0.10.2之间。第二节 单相变压器的负载运行(load operation of single-phase transformer)一、磁动势平衡关系（magnetomotive force(mmf) balance relationship）1. 负载运行定义：在，下，二次线圈接以负载的运行状态。2. 负载时的电磁过程0u2AXu1 i0 e1axe2i212 单相变压器负载运行示意图 3. 磁动势平衡方程式：（1）磁动势形式： （2）电流形式 ：*解释方程的物理意义？若忽略I0，则有： 注意大小和相位。二、电动势平衡方程(electromotive force(emf) balance equation)
