华北电力大学电机学全3精品PPT课件
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电机学课件
2.铁磁0材4料的1磁07导H率/m 远大于
非导磁材料的磁导率
3.铁磁材料的磁导率在较大 范围内变化，铁磁材料是非 线性的
铁磁材料的特性
在外磁场的作用下，铁磁材料内部的磁筹重 新排列，使得内部磁效应不能抵消，因而在 宏观上对外显示磁性。
铁磁材料的特性
铁磁材料磁化过程
oa段：H较弱，B缓慢增加
ab段：H较强，B迅速增加 bc段：H继续加强，B增加 变慢（饱和段） c－段：H继续加强，B增 加缓慢（深度饱和段）
Rm1
l1
1 A1
Rm3
l3
3 A 3
F 1 F 2 N 1 i 1 N 2 i 2 H 1 l 1 H 2 l 2 1 R m 1 2 R m 2
F N iH lR m
磁路基本定律及计算方法
磁路与电路的主要区别
电路 电阻率恒定 电压、电流线性 不存在饱和现象
磁路 导磁率变化 磁势、磁通非线性 有磁路饱和
铁磁材料的特性
2.磁滞与磁滞损耗
磁滞损耗： phKhfBmV P18~19
铁磁材料的特性
3.涡流与涡流损耗
pw
K2
f 2d2Bm2V
12
铁磁材料的特性
4.交流铁心损耗
pFe p1/505f0Bm 2
公式中各量纲见P20
律磁 路 基 本 定
磁路基本定律及计算方法
欧姆定律
l/N (Ai)R FmmF
发电机、变压器
电能的生产、传输和分配 电
电动机
驱动生产机械和装置 机
控制系统和智能化装置的重要元件
控制电机
电机中的基本电磁定律
1.全电流定律
lHdlI
lH d l l'H d lI I 1 I2 I3
非导磁材料的磁导率
3.铁磁材料的磁导率在较大 范围内变化，铁磁材料是非 线性的
铁磁材料的特性
在外磁场的作用下，铁磁材料内部的磁筹重 新排列，使得内部磁效应不能抵消，因而在 宏观上对外显示磁性。
铁磁材料的特性
铁磁材料磁化过程
oa段：H较弱，B缓慢增加
ab段：H较强，B迅速增加 bc段：H继续加强，B增加 变慢（饱和段） c－段：H继续加强，B增 加缓慢（深度饱和段）
Rm1
l1
1 A1
Rm3
l3
3 A 3
F 1 F 2 N 1 i 1 N 2 i 2 H 1 l 1 H 2 l 2 1 R m 1 2 R m 2
F N iH lR m
磁路基本定律及计算方法
磁路与电路的主要区别
电路 电阻率恒定 电压、电流线性 不存在饱和现象
磁路 导磁率变化 磁势、磁通非线性 有磁路饱和
铁磁材料的特性
2.磁滞与磁滞损耗
磁滞损耗： phKhfBmV P18~19
铁磁材料的特性
3.涡流与涡流损耗
pw
K2
f 2d2Bm2V
12
铁磁材料的特性
4.交流铁心损耗
pFe p1/505f0Bm 2
公式中各量纲见P20
律磁 路 基 本 定
磁路基本定律及计算方法
欧姆定律
l/N (Ai)R FmmF
发电机、变压器
电能的生产、传输和分配 电
电动机
驱动生产机械和装置 机
控制系统和智能化装置的重要元件
控制电机
电机中的基本电磁定律
1.全电流定律
lHdlI
lH d l l'H d lI I 1 I2 I3
电机学第3章1.pptchap3
第四节
变压器的并联运行
变压器并联运行的意义 应具备的条件 并联运行负载分配的实用计算公式
一.变压器并联运行
将两台或多台 变压器的一次 绕组接在公共 母线上，二次 绕组同时对负 载供电(接在公 共的负载上)
二.变压器并联运行的意义
(1)适应用电量的增加——随着负载的发展，必 须相应地增加变压器容量及台数。 (2)提高运行效率——当负载随着季节或昼夜有 较大的变化时、根据需要调节投入变压器的台 数。 (3)提高供电可靠性——允许其中部分变压器由 于检修或故障退出并联。
E3 4.44 f3 Nm3
二、三相铁芯式Y，y连接
三次谐波电流不能流通以及有三次谐波磁通存在
磁路特点： 三相铁芯式变压器的三相磁路彼此相关， 各相的三次谐波磁通在时间上是同相位
三次谐波磁通的路径 •三相铁芯式变压器可以接成Y，y ——铁芯周围的油、油箱壁和部分铁轭
•三次谐波磁通经过油箱壁，在其中感应电势， 特点：磁阻较大，三次谐波磁通及其三次谐波电势很小
三.理想的并联运行条件
内部不会产生环流——空载时，各变压器之间无环 流,以避免环流铜耗 使全部装置容量获得最大程度的应用——在有负载 时，各变压器所分担的负载电流应该与它们的容 量成正比例。即负载电流按容量比分配. 每台变压器所分担的负载电流均为最小——各变 压器的负载电流都应同相位，则总的负载电流是 各负载电流的代数和。当总的负载电流为一定值 时。每台变压器的铜耗为最小，运行经济。
目的：避免在并联变压器所构成的回路中产生环流
负载电流与容量成正比例 分析 各变压器应有相同的短路电压
1。由于连接组相同，变比一致，可 使用并联电路的分流计算方法
电机学课件--华北电力大学(保定)
L2
结论二：作用在闭合磁路上的总的磁 动势，等于各段磁路上磁压降之和。
i2
L1
22
0.5.2 磁路定律
（3）磁路欧姆定律
某段磁路的磁压降
定义磁阻 Rmi =
Hi Li Li
μi Si
=
Bi
μi
Li
=
Φ Si
μi
Li
L3
= Φ Li
μi Si
L4 L3
磁导的定义
Λ mi
=
1 Rmi
=
μi Si
（A/m2） 磁通密度 B
（Wb/m2）
电动势 E
（V） 磁动势 F= wi
（AT）
电阻 R=ρl∕S
（Ω）
电导 G=1∕R
（S）
电压降 U=I R
（V）
节点电流定律 Σ i=0
磁阻 Rm=lm∕(μSm) （1/H）
磁导 Λm=1∕Rm （H）
磁压降 Φ Rm
（A）
磁通连续性原理 ΣΦ =0
回路电压定律 Σ e=Σ u 电路欧姆定律 I=U∕R
社. 1996. 李发海主编. 电机学（第三版）. 科学出版社. 2001. 孙旭东主编. 电机学习题与例题. 科学出版社. 2001. 辜承林主编. 电机学. 华中科技大学出版社. 2001. 龚世缨主编. 电机学实例解析. 华中科技大学出版社. 2001.
2
公共邮箱
3
绪论
0.1 概述 0.2 电机的分类 0.3 电机所用材料 0.4 铁磁材料的磁性能 0.5 主要电磁定律复习 0.6 电机中的能量守恒及效率
f 为磁场交变的频率，Bm为磁通密度的最大值。
z
《电机学完整》课件
直流电机控制精度高，响应速度快，适用于需要精确控制速度的场合。
直流电机控制精度高，响应速度快，因此适用于需要精确控制速度的场合，如数控机床、机器人等。同时，直流电机也具有较好的过载能力和启动性能。
总结词
通过改变交流电机的输入电源频率、电压或相位，实现对交流电机启动、制动、调速的目的。
总结词
交流电机结构简单、价格便宜、维护方便，适用于大规模生产和应用。
交流电机是指输入交流电能，输出机械能的电机。
根据工作原理的不同，交流电机可以分为异步电机和同步电机两大类。
交流电机具有结构简单、维护方便、可靠性高等优点，因此在电力、冶金、化工等领域得到广泛应用。
电机的运行原理
直流电机的基本结构
01
直流电机由定子和转子组成，定子包括主磁极和励磁绕组，转子包括电枢绕组和换向器。
专业保养
可能是电源问题、电机内部故障或负载过大。需要检查电源、电机和负载情况，找出具体原因并解决。
启动困难
可能是电机过载、通风不良或润滑不足。需要检查电机的运行状态、通风情况以及润滑情况，找出具体原因并解决。
过热
可能是电机内部有故障、轴承损坏或机械不平衡作原理
02
当直流电流通过励磁绕组时，主磁极产生磁场；当电枢绕组中有电流通过时，受到磁场的作用而产生电磁转矩，从而使转子转动。
直流电机的调速与控制
03
通过改变输入到电枢绕组的电流大小或方向，可以调节直流电机的转速或转向。
交流电机分为异步电机和同步电机，异步电机主要由定子和转子组成，同步电机还包括励磁绕组和集电环。
详细描述
交流电机结构简单、价格便宜、维护方便，因此在大规模生产和应用中得到广泛应用。同时，交流电机也具有较高的效率和可靠性。
直流电机控制精度高，响应速度快，因此适用于需要精确控制速度的场合，如数控机床、机器人等。同时，直流电机也具有较好的过载能力和启动性能。
总结词
通过改变交流电机的输入电源频率、电压或相位，实现对交流电机启动、制动、调速的目的。
总结词
交流电机结构简单、价格便宜、维护方便，适用于大规模生产和应用。
交流电机是指输入交流电能，输出机械能的电机。
根据工作原理的不同，交流电机可以分为异步电机和同步电机两大类。
交流电机具有结构简单、维护方便、可靠性高等优点，因此在电力、冶金、化工等领域得到广泛应用。
电机的运行原理
直流电机的基本结构
01
直流电机由定子和转子组成，定子包括主磁极和励磁绕组，转子包括电枢绕组和换向器。
专业保养
可能是电源问题、电机内部故障或负载过大。需要检查电源、电机和负载情况，找出具体原因并解决。
启动困难
可能是电机过载、通风不良或润滑不足。需要检查电机的运行状态、通风情况以及润滑情况，找出具体原因并解决。
过热
可能是电机内部有故障、轴承损坏或机械不平衡作原理
02
当直流电流通过励磁绕组时，主磁极产生磁场；当电枢绕组中有电流通过时，受到磁场的作用而产生电磁转矩，从而使转子转动。
直流电机的调速与控制
03
通过改变输入到电枢绕组的电流大小或方向，可以调节直流电机的转速或转向。
交流电机分为异步电机和同步电机，异步电机主要由定子和转子组成，同步电机还包括励磁绕组和集电环。
详细描述
交流电机结构简单、价格便宜、维护方便，因此在大规模生产和应用中得到广泛应用。同时，交流电机也具有较高的效率和可靠性。
华北电力大学电机学课件全3精品文档
U1(U3 ')I1R1jI1(X11+X2 '3-X1'2-X3'1)
I3 'R3 ' jI3 '(X3 '3+X1'2-X3 '1-X2 '3)
最后可简写为：
U 1U 2 ' I2 'Z2 '+I1Z1 U 1U 3 ' I3 'Z3 '+I1Z1
Z1 R1 jX 1
实例分析：从双绕组变压器到自耦变压器(1)
实例：假设图示 双绕组变压器
U1N 20V U2N 200V
I1N 10A I2N 1A
SN 200VA
A I1
U1
N1
X
I2 a
N2
U2
x
仅仅绕组改接法，双绕组变压器可以变为自耦 变压器，功率可以增大数倍甚至十倍！
实例分析：从双绕组变压器到自耦变压器(2)
U a x I 2 0 0 1 2 0 0 V A k x y S N A
SNA S电磁 S传导 kxySNA S传导
k A 越接近1, k x y 越小, 电磁容量(绕组容量)
越小, 传导容量越大,节材效果越明显。
2.简化等值电路（推导过程不要求）
U2 E2IZax 同 乘 k A kA U 2kAE 2kAIZax
额定容量SN。
1
2'
I1
m
N2
s12 s2
N1
s1
s23
s31 s3
I2 2
3'
N3
1 ' 3 I3
三、基本分析方法和思路
I3 'R3 ' jI3 '(X3 '3+X1'2-X3 '1-X2 '3)
最后可简写为：
U 1U 2 ' I2 'Z2 '+I1Z1 U 1U 3 ' I3 'Z3 '+I1Z1
Z1 R1 jX 1
实例分析：从双绕组变压器到自耦变压器(1)
实例：假设图示 双绕组变压器
U1N 20V U2N 200V
I1N 10A I2N 1A
SN 200VA
A I1
U1
N1
X
I2 a
N2
U2
x
仅仅绕组改接法，双绕组变压器可以变为自耦 变压器，功率可以增大数倍甚至十倍！
实例分析：从双绕组变压器到自耦变压器(2)
U a x I 2 0 0 1 2 0 0 V A k x y S N A
SNA S电磁 S传导 kxySNA S传导
k A 越接近1, k x y 越小, 电磁容量(绕组容量)
越小, 传导容量越大,节材效果越明显。
2.简化等值电路（推导过程不要求）
U2 E2IZax 同 乘 k A kA U 2kAE 2kAIZax
额定容量SN。
1
2'
I1
m
N2
s12 s2
N1
s1
s23
s31 s3
I2 2
3'
N3
1 ' 3 I3
三、基本分析方法和思路
电机学-PPT精选
河海大学 电气学院
73
异步电机 外壳
2019/11/10
河海大学 电气学院
74
异步电机打包
2019/11/10
河海大学 电气学院
75
异步电机定子 底部
2019/11/10
河海大学 电气学院
76
异步电机定子 端部1
2019/11/10
河海大学 电气学院
77
异步电机定子 端部2
2019/11/10
(I 2) a
E 2 U 20
x
2019/11/10
河海大学 电气学院
13
变压器空载电流波形
t
3 21
1
磁路饱和时，
尖顶，i 0 正弦，
正平弦顶，。i 0
2 3
2019/11/10
河海大学 电气学院
i0
i0
14
变压器的空载运行等效电路
r1
x1
I0
rm
U1
E1
xm
2019/11/10
一门主要技术基础课，定位为：
* 电气工程的基础 * 电力系统的核心
课程特点：课程特点是概念多、理论性强，与工 程联系密切。
2019/11/10
河海大学 电气学院
8
《电机学》（一）课程简介
• 主要内容：为了培养学生成为电工技术领域中 的高级技术人才，电机学（一）主要讲述：
* 变压器
* 异步电动机
* 直流电机
2019/11/10
河海大学 电气学院
98
变压器参数测定 变压器暂态运行 自耦变压器 互感器 对称分量合成 变压器并联运行 T形电路 三相变压器
电力电子技术华电PPT课件
电流限制：控制环节框图（单环系统）
30.11.2020
5
第八章 电机驱动装置
直流电机驱动
现代电力电子技术原理与应用
• 固有的良好调速特性 • 可用于伺服驱动与调速驱动 • 结构负杂 • 维护困难 • 造价较高
30.11.2020
6
第八章 电机驱动装置
直流电机驱动
基本方程
现代电力电子技术原理与应用
9
第八章 电机驱动装置
直流电机驱动
稳态方程
现代电力电子技术原理与应用
vt Raia ea
Tm Beqm Teq
30.11.2020
10
第八章 电机驱动装置
直流电机驱动
基本方程
现代电力电子技术原理与应用
Tem kt f ia ea k e f m
30.11.2020
11
第八章 电机驱动装置
I2 a,rms
F I a ,rm s I a ,av
Tem Ia,av
30.11.2020
15
第八章 电机驱动装置
现代电力电子技术原理与应用
用于驱动直流电机的电力电子装置
• 在所需象限运行的能力 • 电流限流能力 • 较硬的机械特性 • 尽可能好的波形因数 • 快速的响应特性
30.11.2020
16
第八章 电机驱动装置
现代电力电子技术原理与应用
用于驱动直流电机的电力电子装置
伺服驱动装置
• 四象限运行 • 硬机械特性 • 快速响应特性
交接时间的影响
30.11.2020
DC/DC全桥换流器
17
第八章 电机驱动装置
现代电力电子技术原理与应用
用于驱动直流电机的电力电子装置
电机学教程.ppt
• 2．按速度
* 变压器 n=0 * 同步电机 n=同步速度n0 * 异步电机 n≠n0 , 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
电机中的三大物理量: 电、磁、机械 （机电能量转换）
– 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
T F r BLir
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。
– 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1×10－3Wb时，励磁线圈中的电流为多 少？
•
M 21
同理，
21
I1
N221 N2 F1 / Rm
I1
I1
M12
N1 N 2 Rm
N1 N 2
N2 I1
N1I1 Rm
N1 N 2 Rm
N1N2
• 其中：Rm称两线圈间的磁阻，Λ 为磁导。
• （三）漏磁通、漏磁链、漏电感
* 变压器 n=0 * 同步电机 n=同步速度n0 * 异步电机 n≠n0 , 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
电机中的三大物理量: 电、磁、机械 （机电能量转换）
– 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
T F r BLir
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。
– 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1×10－3Wb时，励磁线圈中的电流为多 少？
•
M 21
同理，
21
I1
N221 N2 F1 / Rm
I1
I1
M12
N1 N 2 Rm
N1 N 2
N2 I1
N1I1 Rm
N1 N 2 Rm
N1N2
• 其中：Rm称两线圈间的磁阻，Λ 为磁导。
• （三）漏磁通、漏磁链、漏电感
(华电)电机学课件chapter13概述
第十三章同步电机的基本电磁关系教学目的：从第10、11章得知，同步电机运行时有定、转子两个旋转磁场存在。
两个旋转磁场共同作用下实现能量转换。
本章研究在这两个磁场作用下发电机的电端口电压、电流之间的关系，建立基本方程，得到等效电路。
第十三章同步电机的电磁关系主要内容：1）空载运行（转子励磁磁场单独存在）分析，时空相-矢量图2）电枢反应：电枢磁场对励磁磁场的影响3）隐极式与凸极式同步发电机的电动势相量图、方程式、等值电路13-1 同步发电机空载运行空载运行：当原动机带动发电机在同步转速下运行，励磁绕组流过适当的直流励磁电流，电枢绕组不带任何负载时的运行情况。
1 基波励磁磁动势AXBCYzα=α+A1n 当励磁绕组中通入直流励磁电流后，转子磁极形成固定N 、S 极的电磁铁，随着转子一起旋转。
随转子一起旋转的磁动势，称为励磁磁动势。
由于转子励磁磁动势随转子一起转动，它也是一个旋转磁动势，所以同电枢绕组磁动势的分析方法一样进行傅立叶分解，分解出基波励磁磁动势。
1）凸极矩形波磁势对比闭合回路1-5的气隙磁势：彼此相等！（忽略铁心磁压降）α+A12f f fF N i=1f Ff f每个磁极所产生的磁动势波是幅值为的矩形分布波，利用级数展开得到基波和谐波，基波幅值为： 14f f ff F F k F π==2f f N i αf+A12f f fF N i =1f F 4f k π=f k —励磁磁动势波形系数， AXBCYz00α=α∙∙∙+ASN2) 隐机发电机励磁绕组放置在磁极两边槽里，磁极中间不放绕组以使磁极磁动动势波形接近正弦，每极磁势最大幅值为： 。
12ff fF N i隐极同步电机气隙磁势图示3个闭合回路所包围的安匝数分别为N k I, 3N k I 与 5N k I ，所以气隙磁势为阶梯波。
α定子转子 αα0 FsF mF b看大图隐极同步电机气隙磁势12f f fF N I =1f f fF k F =通过实际总槽数与沿转子表面开的等距槽的总槽数 的比值查表得 。
电机学基础知识PPT课件
2021年5月27日星期四
11
第11页/共45页
电机与电力拖动的发展概况
2．电力拖动的发展概况 最初电动机拖动代替了蒸汽或水力的拖动； 当时电动机拖动生产机械的方式是通过天轴来实
现的，称为“成组拖动”。 即由一台电动机拖动一组生产机械，从电动机到
各种生产机械的能量传送以及在各生产机械之间的能 量分配完全用机械的方式，靠天轴及机械传动来实现。
2021年5月27日星期四
10
第10页/共45页
电机与电力拖动的发展概况
随着自动控制系统和计算机装置的发展，在一般旋 转电机的理论基础上，又发展了许多种可靠性，高 精度、快速响应的控制电机，成为电机学科的一个 独立的分支。
我国的电机工业在建国以来发生了巨大的变化。现 在已建立了自己的工业体系，有统一的国家标准、 统一的电机、变压器系列，能生产成套的大、小型 火力和水力发电设备，基本上能生产满足国民经济 生产需要的各种电机。
2021年5月27日星期四
1
第1页/共45页
电机与电力拖动的发展概况
二、按运动方式及电源性质分类
静止电机-----------------变压器
电机
直流发电机 直流电机
直流电动机
旋转电机
异步电机 异步电动机
交流电机
异步发电机
同步发电机 同步电机
同步电动机
控制电机
2021年5月27日星期四
2
第2页/共45页
1.2.1 磁场的基本物理量 一、磁感应强度
磁感应强度B
表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。
磁感应强度B的方向
与电流的方向之间符合右手螺旋定则。
磁感应强度B的大小
B
F Il
完整电机学PPT课件
应用范围扩大
2020年1月16日星期四
《电机学》 第一章 导论
1.3 电机中磁路基本定律
1. 全电流定律—安培环路定律
LH dl I
i1 dl
式中，若电流的正方
向与闭合回线L的环行方 向符合右手螺旋关系时，
H
i取正号，否则取负号。
21
i2 i3
L
2020年1月16日星期四
L H dl i1 i2 i3
或磁通不变，而线圈在转动。
对特种电机还可以是磁通随时间脉动，而线圈也在转 动
f (x,t)
d dt dx t x
e N d
dt
e N t Nv x eT ev
2020年1月16日星期四
《电机学》 第一章 导论
26
e
《电机学》 第一章 导论
29
② 运动电动势
若磁场恒定，构成线圈的导体切割磁力线，使线圈交
链的磁链随时间变化，导体中的感应电动势——运动
电动势。
e
N
t
Nv
x
eT
ev
e Blv
感应电动势的方向_右手定则
2020年1月16日星期四
《电机学》 第一章 导论
30
③ 电磁力定律
《电机学》 第一章 导论
38
分析磁化曲线，分四段
在oa段：当H增大→B增大，但B 增大速度较慢
在ab段：当H增大→B增大，B增 大速度快；
在bc段：B随H增大的速度又较慢； 在cd段：为磁饱和区（又呈直线
段）。其中拐弯点b称为膝点；c 点为饱和点。 过了饱和点c，铁磁材料的磁导 率趋近μ 0。
2020年1月16日星期四
《电机学》 第一章 导论
1.3 电机中磁路基本定律
1. 全电流定律—安培环路定律
LH dl I
i1 dl
式中，若电流的正方
向与闭合回线L的环行方 向符合右手螺旋关系时，
H
i取正号，否则取负号。
21
i2 i3
L
2020年1月16日星期四
L H dl i1 i2 i3
或磁通不变，而线圈在转动。
对特种电机还可以是磁通随时间脉动，而线圈也在转 动
f (x,t)
d dt dx t x
e N d
dt
e N t Nv x eT ev
2020年1月16日星期四
《电机学》 第一章 导论
26
e
《电机学》 第一章 导论
29
② 运动电动势
若磁场恒定，构成线圈的导体切割磁力线，使线圈交
链的磁链随时间变化，导体中的感应电动势——运动
电动势。
e
N
t
Nv
x
eT
ev
e Blv
感应电动势的方向_右手定则
2020年1月16日星期四
《电机学》 第一章 导论
30
③ 电磁力定律
《电机学》 第一章 导论
38
分析磁化曲线，分四段
在oa段：当H增大→B增大，但B 增大速度较慢
在ab段：当H增大→B增大，B增 大速度快；
在bc段：B随H增大的速度又较慢； 在cd段：为磁饱和区（又呈直线
段）。其中拐弯点b称为膝点；c 点为饱和点。 过了饱和点c，铁磁材料的磁导 率趋近μ 0。
《电机学完整》课件
近年来，随着电力电子技术、控制理 论和信息技术的发展，电机学不断涌 现出新的理论和技术，如永磁同步电 机、开关磁阻电机和智能电机等。
02
电机类型与工作原理
Chapter
直流电机
直流电机是指依据电磁感应定律实现 电能转换或传递的一种电磁装置。
直流电机有定子和转子两大部分组成 ，定子上有励磁绕组，转子上有励磁 极，励磁极上有铁心。
未来电机技术的前景展望
新型电机材料
随着新材料技术的发展，新型电机材料如碳纤维、纳米材料等将为 电机的发展带来新的机遇和挑战。
数字化电机
数字化电机的应用将进一步提高电机的性能和可靠性，实现更加智 能化的控制和管理。
新能源电机
随着新能源技术的不断发展，新能源电机如太阳能电机、风力电机等 将得到广泛应用，为可再生能源的开发利用提供有力支持。
集成化
集成化电机能够减小体积、降低 成本，提高电机的可靠性和稳定 性，满足各种小型化设备的需求 。
01 02 03 04
智能化
随着人工智能和物联网技术的发 展，电机的智能化成为新的发展 方向，能够实现远程监控、故障 诊断等功能。
可持续性
随着环保意识的提高，电机的可 持续性发展成为重要挑战，需要 研发更加环保、节能的电机技术 。
步进电机有多种类型，如永磁式、反应式和混合式等， 每种类型都有其特点和适用范围。
步进电机的工作原理基于磁阻效应，即当磁场改变方向 时，铁心会因为磁阻的变化而产生旋转力矩。
步进电机的转速与输入脉冲频率和电机极数有关，可以 通过调节输入脉冲频率来控制电机的旋转速度。
03
电机设计与制造
Chapter
电机设计基础
01
03
交流电机的转速与电源频率、磁极对数和电机极数有 关，其计算公式为：n=60f/p，其中f为电源频率，p
02
电机类型与工作原理
Chapter
直流电机
直流电机是指依据电磁感应定律实现 电能转换或传递的一种电磁装置。
直流电机有定子和转子两大部分组成 ，定子上有励磁绕组，转子上有励磁 极，励磁极上有铁心。
未来电机技术的前景展望
新型电机材料
随着新材料技术的发展，新型电机材料如碳纤维、纳米材料等将为 电机的发展带来新的机遇和挑战。
数字化电机
数字化电机的应用将进一步提高电机的性能和可靠性，实现更加智 能化的控制和管理。
新能源电机
随着新能源技术的不断发展，新能源电机如太阳能电机、风力电机等 将得到广泛应用，为可再生能源的开发利用提供有力支持。
集成化
集成化电机能够减小体积、降低 成本，提高电机的可靠性和稳定 性，满足各种小型化设备的需求 。
01 02 03 04
智能化
随着人工智能和物联网技术的发 展，电机的智能化成为新的发展 方向，能够实现远程监控、故障 诊断等功能。
可持续性
随着环保意识的提高，电机的可 持续性发展成为重要挑战，需要 研发更加环保、节能的电机技术 。
步进电机有多种类型，如永磁式、反应式和混合式等， 每种类型都有其特点和适用范围。
步进电机的工作原理基于磁阻效应，即当磁场改变方向 时，铁心会因为磁阻的变化而产生旋转力矩。
步进电机的转速与输入脉冲频率和电机极数有关，可以 通过调节输入脉冲频率来控制电机的旋转速度。
03
电机设计与制造
Chapter
电机设计基础
01
03
交流电机的转速与电源频率、磁极对数和电机极数有 关，其计算公式为：n=60f/p，其中f为电源频率，p
电机学课件(超全讲解)
绪论
电机的发展 主要类别 基本作用原理——多个（电磁）定律 电机可逆性原理 电机的材料 作业
电机的发展
1．电机的发展初期
电磁感应定律的发现——1831年法拉第 直流电机的发展 单相交流电的应用——远距离传输 三相交流电的应用——解决电机启动问题
电机的发展
2．电机的近代发展及趋势
c y1 y 2 0
磁路的基尔霍夫第二定律
–
沿着任一闭合回路，其总磁压等于总磁势
U I
i
k
磁化曲线
饱和区
不同的磁性材料有 不同的磁导率 同一材料当其磁通 密度不同时，亦有 不同的磁导率
线性区，磁导 率大且不变
起始段，磁导率较小
磁滞现象与磁滞回线
磁场强度H缓 慢地循环变化， B一H曲线是一 封闭曲线 —— 磁 滞 回 线 矫顽磁力Hc 剩余磁感应强 度Br
电磁感应定律
设有一线圈位于磁场中 ，当该线圈中的磁链发生变化 时，线圈中将有感应电动势(简称电势)产生。感应电 势的数值与线圈所匝链的磁链的变化率成正比。感应 电势的方向将倾向于产生一电流，如电流能流通，该 电流的磁化作用将阻止线圈的磁链发生变化。 线圈中的感应电势将倾向于阻止线圈中磁链的变化
磁场储能
磁场是一种特殊形式的物质，磁场中能够储存能量， 在磁场建立过程中，能量由外部能源转换而来。 电机——通过磁场储能来实现机、电能量转换 体积能量密度
Wm
1 2
1 2
BH
1 2
BHdv
V
B
2
磁场能量主要存储在气隙中
华北电力大学电机学课件全3
A
I1
A I1
U1
I2
a
E1
I2 a
I
U2
xU1E2 NhomakorabeaI U2
X
X
x
1.电压、电流和容量关系
A
I1
1）原、副边的方程式
E1
U1 I1ZAa IZax E1E2 U 1
U2 E2IZax
E2
I2 a I U2
X
x
自耦变压器变比：（若忽略漏阻抗压降）
kAU U 1 2E1E 2E2(N 1N 2N2)1
U2 I1ZkA
ZkAZA aZax(kA1 )2
I1
Rk
U1
jX k
U
' 2
Z L
3.短路试验及短路阻抗（不要求）
1）低压侧短路，高压侧进行短路试验：
A Uk
Ik
N 1 Z Aa
a
N 2 Z ax
I k ZAaZax(kA1)2
A
Uk
X
xX
在自耦变压器高压侧做短路试验测得的短路阻抗实际 值和把串联绕组作为一次绕组、公共绕组作为二次绕 组时短路测得的短路阻抗实际值相等。
E s 1 j I 1 X 1 1 、 E s 2 j I 2 X 2 2 、 E s 3 j I 3 X 3 3
还有两两绕组之间的互漏磁通，比如某绕组电流 产生的和另一个绕组交链的互漏磁通会在这个绕 组中感应电动势，也可用负的漏电抗压降表示：
E s 2 1 jI2 X 2 1、 E s 3 1 jI3 X 3 1
R1
jX 1
R
/ 2
jX
/ 2
I
华北电力大学保定电机学同步发电机的基本电磁关系概要PPT课件
Ea ＝4.44fNkw1Φa
Ea a Fa I
Ea jIxa
式中：xa 称为电枢反应电抗
xa
Ea I
xa 是对称负载下每相电流为1安时所感应的电枢反应电动势。
第21页/共73页
§10-3 隐极同步发电机的电动势方程式、同步电抗和相量图
➢一、不考虑饱和时的电动势方程式、同步电抗和相量图
4、漏电抗：
第10页/共73页
1．试说明同步电机中的 、 、 、 、 、等物理量哪些是空间矢量？哪些是时间相量？试述两种矢（相） 量之间的统一性。如果不把相轴和时轴重合，那么时、空相（矢）量之间的关系怎样？
I Ff 1 Fa B0 Ba E0
第11页/共73页
§10-2 三相同步发电机的电枢反应
➢三、不同ψ角时的电枢反应
第5页/共73页
§10-2 三相同步发电机的电枢反应
➢二、时空相矢图－分析电枢反应时采用时间相量和空间矢量统一 图，这种图简称为“时空相矢图”
1.空间矢量：凡是沿空间按正弦分布的量都可表示为空间矢量。
基波励磁磁动势
Ff
及其磁密
1
B0
为一空间矢量。该矢量位于转子
的极轴线上，方向为N极指向，以同步速旋转，如图10－3所示。
B
t E0 IA (I)
IB
A t
E0
Fa
I
Ff 1
N
B0
图10-6 时空相矢图
第9页/共73页
§10-2 三相同步发电机的电枢反应
➢二、时空相矢图－分析电枢反应时采用时间相量和空间矢量统一 图，这种图简称为“时空相矢图”
3.时空相矢图：
结论：在时空相矢图上E0 总是落后于 Ff1 以90度，Fa 总是与I 重 合。E0与 I 之间相位差 随着负载的性质不同而改变。而 Fa 与Ff1 之间相对位置又完全取决于ψ角 (它们之间的空间相位差为 90 角)，所以电枢反应的性质是由ψ角决定的，也就是说单机运行 时电枢反应的性质是由负载的性质决定的。
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归算后的四个基本方程：
U 1 I 1 R 1 jI 1 X 1 1 + jI 2 'X 2 '1 + jI 3 'X 3 '1 E 0 1 … ①
U 2 ' I 2 'R 2 ' j I 2 'X 2 '2 + j I 1 X 1 '2 + j I 3 'X 3 '2 E 0 '2 … ② U 3 ' I 3 'R 3 ' jI 3 'X 3 '3 + jI 1 X 1 '3 + jI 2 'X 2 '3 E 0 '3… ③
U 2 I 2 R 2 j I 2 X 2 2 + j I 1 X 1 2 + j I 3 X 3 2 E 0 2 U 3 I 3 R 3 jI 3 X 3 3 + jI 1 X 1 3 + jI 2 X 2 3 E 0 3
变比：主磁通在三个绕组感应主磁电势之比等 于变比，总共三个变比。
额定容量SN。
1
2'
I1
m
N2
s12 s2
N1
s1
s23
s31 s3
I2 2
3'
N3
1 ' 3 I3
三、基本分析方法和思路
磁动势平衡：
N 1 I1 N 2I2N 3 I3F 0 0
主磁通感应电动势可表示为：
E01 、 E02 、 E03
自漏磁通感应的电动势可表示为：
E s 1 j I 1 X 1 1 、 E s 2 j I 2 X 2 2 、 E s 3 j I 3 X 3 3
U1(U3 ')I1R1jI1(X11+X2 '3-X1'2-X3'1)
I3 'R3 ' jI3 '(X3 '3+X1'2-X3 '1-X2 '3)
最后可简写为：
U 1U 2 ' I2 'Z2 '+I1Z1 U 1U 3 ' I3 'Z3 '+I1Z1
Z1 R1 jX 1
其中：
Z
' 2
R
' 2
jX
' 2
Z
' 3
R
' 3
jX
' 3
称为等效阻抗
X1X11+X2 '3-X1 '2-X3 '1 X2 ' X2 '2+X3 '1-X2 '3-X1 '2 称为等效电抗 X3 ' X3 '3+X1 '2-X2 '3-X3 '1
U 1U 2 ' I2 'Z2 '+I1Z1 U 1U 3 ' I3 'Z3 '+I1Z1
实例分析：从双绕组变压器到自耦变压器(1)
实例：假设图示 双绕组变压器
U1N 20V U2N 200V
I1N 10A I2N 1A
R1
jX 1
R
/ 2
jX
/ 2
I
/ 2
I1
R
/ 3
jX
/ 3
U
/ 2
U1
I
/ 3
U
/ 3
三绕组变压器等效电路
Z1 R1 jX 1
其中：
Z
' 2
R
' 2
jX
' 2
Z
' 3
R
' 3
jX
' 3
称为等效阻抗
X1X11+X2 '3-X1 '2-X3 '1 X2 ' X2 '2+X 3 '1-X2 '3-X 1 '2 X 3 ' X 3 '3+X 1 '2-X2 '3-X 3 '1
第四章 三绕组变压器和自耦变压器
（Three winding transformer and auto-transformer）
主要内容：
1.了解三绕组变压器的基本方程并掌握
其等效电路
2. 自耦变压器电压、电流和容量的关系及
等效电路
§4-1 三绕组变压器
一、结构特点
每个铁心柱上套有三个不同电压级别的绕组， 通常高压绕组放在最外层，低压绕组或中压绕组 放在内层。
低中高
中低高
压压压
压压压
二、用途及绕组容量问题
三绕组变压器可以直接连接三个不同电压等级的电网。
一般工作情况下，三绕组的任意一个（或两个） 绕组都可以作为原绕组，而其它的两个（或一个）则 为副绕组。
高压绕组
100 100 100
中压绕组
100 50 100
低压绕组
100 100
50
通常以最大的绕组容量命名三绕组变压器的
U1
N1
U2
N2
U3
N3
k12
N1 N2
U1 U2
k13
N1 N3
U1 U3
k23
N2 N3
U2 U3
参数归算（归算到一次侧）：
I2'
1 k12
I2,
I3'
1 k13
I3
U 2 ' k12 U 2, U 3 ' k13 U 3
X 2 '2 k 1 2 2X 2 2, X 3 '3 k 1 3 2X 3 3
R 2 ' k122R 2, R 3 ' k132R 3
X21Ms21,
X1'2 N1N1s21 X21 N1N2s21
M s21N1i2s21N1N2s21
X X 1 3 X 3 '1 , X 2 '3 k 1 2 k 1 3 X 2 3 X 3 '2
1
2'
互漏磁通感应电动势说明：
二次绕组电流 I 2 产
生的与一次绕组交链
的互漏磁 s 1 2在一次
s12
I2
E s21
2
绕组中感应电动势 E s 2 1
3'
Es21jI2X21
X21 Ms21,
1'
3
M s21N1i2s21N1N2s21
可得各次绕组的电压方程为：
U1I1R1jI1X11Es21Es31E01 I1R1jI1X11+jI2X21+jI3X31E01
I1I2' I3' 0
…④
① 式减去 ② 式，再用 ④ 式中 I3' I1 I2' ，可得：
U1(U2 ' )I1R1jI1(X11+X2 '3-X1'2-X3 '1)
I2 'R2 ' jI2 '(X2 '2+X3 '1-X2 '3-X1'2)
① 式减去 ③ 式，再用 ④ 式中 I2' I1 I3' ，可得：
还有两两绕组之间的互漏磁通，比如某绕组电流 产生的和另一个绕组交链的互漏磁通会在这个绕 组中感应电动势，也可用负的漏电抗压降表示：
E s 2 1 jI2 X 2 1、 E s 3 1 jI3 X 3 1
E s 1 2 jI1 X 1 2、 E s 3 2 jI3 X 3 2
E s 1 3 jI 1 X 1 3、 E s 2 3 jI 2 X 2 3
称为等效电抗。
注意：等效电路的电抗是等效电抗，不是各绕组本身
的漏抗，它们综合反映自漏抗与互漏抗的影响。磁路 主要经空气闭合，等效电抗为常数。
§4-2 自耦变压器
一、结构特点与用途
自耦变压器实质上是一个单绕组变压器，原、 副边之间不仅有磁的联系，而且还有电的直接联 系。
自耦变压器每一个铁心柱上套着两个绕组， 两绕组串联，绕向一致。