電機(jī)學(xué)_第1章_緒論

1、 電電 機(jī)機(jī) 學(xué)學(xué)Electric MachineryElectric Machinery教材和參考書馬宏忠編著。電機(jī)學(xué)。 科學(xué)出版社，2009孫旭東，王善銘編著。電機(jī)學(xué)。清華大學(xué)出版社，2006湯蘊(yùn)繆 編著。電機(jī)學(xué)。機(jī)械工業(yè)出版社，2008內(nèi)容特點(diǎn)分析的對(duì)象是在工程實(shí)際中使用的各種類型的具體電機(jī)物理概念多，有較強(qiáng)的理論性涉及到的條件和因素比較復(fù)雜，有較強(qiáng)的專業(yè)性和綜合性課程學(xué)習(xí)要求以電機(jī)的基本概念、基本電磁關(guān)系、基本分析方法、運(yùn)行性能等內(nèi)容為核心逐步建立并牢固掌握基本概念熟悉和掌握電機(jī)基本理論和基本分析方法學(xué)習(xí)分析工程實(shí)際問題的思路和方法提高分析和解決實(shí)際問題的能力5/35課程的特色與學(xué)習(xí)方

2、法建議理論聯(lián)系實(shí)際；重視學(xué)習(xí)方法和能力的培養(yǎng)；學(xué)會(huì)抓住主要矛盾，培養(yǎng)工程觀點(diǎn)；重視實(shí)踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)動(dòng)手能力6/35考核方式 平時(shí)成績(jī) 考試成績(jī)(閉卷) 30% 70%“學(xué)霸學(xué)霸”是怎是怎樣煉成的樣煉成的?“我不一定比別人聰明，但我比較會(huì)控制自己”。來自哈佛：人與人的差距，最來自哈佛：人與人的差距，最小的是智商，最大的是堅(jiān)毅。小的是智商，最大的是堅(jiān)毅。美國哈佛大學(xué)圖書館凌晨美國哈佛大學(xué)圖書館凌晨4點(diǎn)座無虛席點(diǎn)座無虛席哈佛，看一眼就會(huì)明白自己缺什么哈佛，看一眼就會(huì)明白自己缺什么The only word, fighting !9目 錄 第二章第二章 變變 壓壓 器器 第一章第一章 緒緒 論論 第五章

3、第五章 同同 步步 電電 機(jī)機(jī) 第四章第四章 異異 步步 電電 機(jī)機(jī) 第三章第三章 交流電機(jī)的基本理論交流電機(jī)的基本理論第一章 緒 論概述電機(jī)的電磁基本理論11/35發(fā)、輸、配、用（電力系統(tǒng)）電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué)發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)的核心變壓器是電力系統(tǒng)的關(guān)節(jié)電動(dòng)機(jī)是電力系統(tǒng)的手腳電機(jī)學(xué)是強(qiáng)電專業(yè)的基礎(chǔ)13/35發(fā)電廠14/35發(fā)電機(jī)組15/3516/35變電站17/35輸電線路18192021/35高壓直流輸電22/35配電、用電第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述第二節(jié)電機(jī)的電磁基本理論電機(jī)中的三大物理量電機(jī)中的三大物理量:電、磁、機(jī)械 （機(jī)電能量轉(zhuǎn)換）* 電：以“路”的形式出現(xiàn)，線圈（繞組）構(gòu)成電路，較熟；*

4、磁：以“場(chǎng)”的形式出現(xiàn)，本科階段一般以磁路進(jìn)行分析；* 機(jī)：機(jī)械能，電機(jī)中與之相關(guān)的有轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等。磁路與電路的類比關(guān)系34/84 電磁感應(yīng)定律（Faradays Law） 當(dāng)與回路交鏈的磁通發(fā)生變化時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這就是法拉弟電磁感應(yīng)定律。電磁感應(yīng)定律：ddet 負(fù)號(hào)表示感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)總是阻礙原磁場(chǎng)的變化。 感生電動(dòng)勢(shì)的參考方向1.回路不變，磁場(chǎng)隨時(shí)間變化dddSett BS又稱為感生電動(dòng)勢(shì)，這是變壓器工作的原理，亦稱為變壓器電勢(shì)。感生電動(dòng)勢(shì)根據(jù)磁通變化的原因， 分為兩類：e2.磁場(chǎng)不變，回路切割磁力線d() ddlet Bl稱為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，這是發(fā)電機(jī)工作原理，亦稱為發(fā)電機(jī)電

5、勢(shì)。動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)lI30)(d4rrrrl磁場(chǎng)力02dd()d4RlllIIIRl eFllB定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度lRRI20d4elB單位 T（Wb/m2）畢奧沙伐定律 、磁感應(yīng)強(qiáng)度 ( Biot-Savart Law and Magnetic Flux Density )力 = 受力電流 磁感應(yīng)強(qiáng)度(電流之間相互作用力通過磁場(chǎng)傳遞。)(畢奧沙伐定律) 磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁場(chǎng)： 磁感應(yīng)強(qiáng)度：描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量 磁力線、磁通量（）1.磁力線（1）定義（2）性質(zhì)： “符合右手螺旋定則”； “永不相交，確定點(diǎn)的B方向確定、唯一”； “閉合、無起點(diǎn)、終點(diǎn)”。2.磁通（磁通量）垂直（正交）（S的法線與B方

6、向之間夾角）任意曲面、不均勻磁場(chǎng)閉合曲面（高斯定理，磁通連續(xù)性原理）BScosBSSBdscos0cossBds 磁場(chǎng)強(qiáng)度 磁導(dǎo)率 磁場(chǎng)強(qiáng)度（H） B與H的關(guān)系* 磁導(dǎo)率、真空中的磁導(dǎo)率、相對(duì)磁導(dǎo)率HHBr0全電流定律1 定義： （右手螺旋定則）2磁壓（磁位差）：H沿路徑的線積分稱該路徑上的磁壓。 Um=Hdl3磁勢(shì)：磁場(chǎng)回路所匝鏈的電流 F=I* 磁勢(shì)、磁壓的單位均為：A* 沿磁場(chǎng)中任一閉合回路，總磁壓等于總磁勢(shì)。NIIHdlNkk44/135 磁 路 磁路的基本概念 ( Basic Conception of Magnetic Circuit ) 利用鐵磁材料制成一定形狀的回路 （ 可包括

7、氣隙），其上繞有線圈，使磁通主要集中在回路中，該回路稱為磁路。Magnetic Circuit(a) 變壓器(b) 接觸器(c) 繼電器(d) 四極電機(jī)(e) 永磁式電磁儀表 幾種常見的磁路1. 磁路的基本物理量 磁路物理量：磁通 、磁勢(shì)Fm、磁壓Um 、 B、 H 電路物理量: 電流I 、電源Us 、元件電壓UUm 的降落方向與 H 方向一致(2) 磁壓 Um A（安）(1) 磁勢(shì) Fm =Ni A（安） Fm 的方向與電流 i 符合右手定則用類似于電路的方法進(jìn)行磁路計(jì)算。2. 磁路的基爾霍夫定律磁路的基爾霍夫第一定律 磁通連續(xù)性原理 設(shè)磁通（即H的）參考方向，若電流與 H 方向呈右手螺旋，

8、Fm 取正，否則取負(fù)。如圖參考方向下，10nii1230磁路的基爾霍夫第二定律 安培環(huán)路定律11nmkkHlNimm11nmkkUF11222001 12 2()H LHLLH LN iN i如LdIHl圖3.9.2 磁路定律3. 磁路的歐姆定律mmmUUHlBSSHl Sl SRmmUlRS磁阻， 1/H磁阻與磁路的幾何尺寸、磁導(dǎo)率 有關(guān)。線性 線性磁阻 線性磁路mconst R 非線性 非線性磁阻 非線性磁路m( ,) Rf B H圖3.9.3 磁阻計(jì)算BH曲線 1磁化曲線磁化曲線 起始段：較??； 線性區(qū)：（較大）近似為直線 飽和區(qū)：很小，H增大，B基本不變50/135鐵磁質(zhì)的磁特性1.

9、兩種基本的特性曲線 磁滯回線：鐵磁質(zhì)反復(fù)磁化時(shí)的 B-H 曲線?？纱_定剩磁Br，矯頑力HC，磁能積（BH）等重要參數(shù)。 基本磁化曲線: 是許多不飽和磁滯回線的正頂點(diǎn)的連線。基本磁化曲線磁滯曲線 硬磁材料 磁滯回線較寬 ， 充磁后剩磁大。如鐵氧體 、釹鐵硼 。用于永磁電機(jī)、電表、電扇，電腦存儲(chǔ)器等器件中的永磁體。,crHB小大軟磁材料磁滯曲線硬磁材料磁滯曲線2. 鐵磁質(zhì)的分類 軟磁材料 磁滯回線較窄， 斷電后能立即消磁。 如硅鋼、矽鋼等 。用于電機(jī)、變壓器、整流器、繼電器等電磁設(shè)備的鐵芯。,crHB大小，鐵芯損耗 交變的磁通在鐵芯中產(chǎn)生損耗 （1） 磁滯損耗磁滯損耗（正比于頻率） （2） 渦流損

10、耗渦流損耗（正比于頻率的平方，正比于疊片厚度的平方，所以用很薄的硅鋼片（0.30.5mm）而不用整塊鐵。）渦流（Eddy Current ） 當(dāng)導(dǎo)體置于交變的磁場(chǎng)中，與磁場(chǎng)正交的曲面上將產(chǎn)生閉合的感應(yīng)電流，即渦流。其特點(diǎn)： 工程應(yīng)用：疊片鐵心（電機(jī)、變壓器、電抗器等）、電磁屏蔽、電磁爐等。圖5.5.1 渦流 熱效應(yīng) 渦流是自由電子的定向運(yùn)動(dòng)，與傳導(dǎo)電流有相同的熱效應(yīng)。去磁效應(yīng) 渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)反對(duì)原磁場(chǎng)的變化。 磁鏈：穿過線圈的磁通形成磁鏈 磁鏈與穿過線圈的電流成正比： 系數(shù)L稱電感，所以電感定義如下：一個(gè)線圈通過單位電流所形成的磁鏈叫該線圈的電感。NIL22NRNRNIINIRFNINILmmm 電 感 自感（Self-Inductance）Inductance55/135 回路的電流與該回路交鏈的磁鏈的比值稱為自感。dSLIBS即H（亨利）LI 在線性各向同性媒質(zhì)中，L 僅與回路的幾何尺寸、媒質(zhì)參數(shù)有關(guān)，與回路的電流無關(guān)?；ジ校∕utual Inductance） 互感是一個(gè)回路電流與其在另一個(gè)回路所產(chǎn)生的磁鏈之比值，它與兩個(gè)回路的幾何尺寸，相對(duì)位置及周圍媒質(zhì)有關(guān)。21M可以證明12122MI2121 1,M I21211 MIH（亨利）電流I1 產(chǎn)生與回路L2交鏈的磁鏈 兩個(gè)相鄰回路：回路1中的