電機(jī)學(xué)-概述與磁路

1、電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）二五年七月編撰 胡雪松第一章 導(dǎo)論及磁路1第一章 導(dǎo)論1.1 概述1.2 磁路1.3 電機(jī)中的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過 程概述電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）21.1 概 述一、電機(jī)及其作用二、電機(jī)的發(fā)展簡史三、電機(jī)的分析步驟與方法第一章 導(dǎo)論電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）3一、電機(jī)及其作用電能電力系統(tǒng)發(fā)電廠變電站用戶1.1 概述電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）4一、電機(jī)及其作用Electrical Machinery實(shí)施電能生產(chǎn)、變換、傳輸和使用的機(jī)械Electrical Machine實(shí)施機(jī)電能量轉(zhuǎn)換或電能（信號）轉(zhuǎn)換的機(jī)械1.1 概述電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專

2、為東電準(zhǔn)備）5一、電機(jī)及其作用按工作原理分類變壓器、直流電機(jī)、異步（感應(yīng)）電機(jī)、同步電機(jī)按功能分類發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器、控制電機(jī)等1.1 概述電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）6二、電機(jī)的發(fā)展簡史直流電機(jī)的產(chǎn)生和形成時(shí)期交流電機(jī)的形成時(shí)期電機(jī)理論、設(shè)計(jì)和制造工藝逐步完善的時(shí)期1.1 概述電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）7二、電機(jī)的發(fā)展簡史1821年，法拉弟的試驗(yàn)?zāi)Ｐ?823年，皮克西制成直流發(fā)電機(jī)1882年，臺勃萊茲實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸電1885-1888年，弗拉利斯和特斯拉分別制成了兩相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)1.1 概述電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）8二、電機(jī)的發(fā)展簡史1889年，多利沃-多勃洛夫斯基提

3、出三相制，并設(shè)計(jì)制造了三相變壓器和三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)1899年，布隆代爾提出雙反應(yīng)理論，后來發(fā)展為現(xiàn)代同步電機(jī)理論基礎(chǔ)1.1 概述電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）9二、電機(jī)的發(fā)展簡史1935-1938年，克朗提出了利用張量分析來研究旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方法，揭示了各種電機(jī)的分析方法之間的相互聯(lián)系，使電機(jī)理論逐步趨于統(tǒng)一1.1 概述電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）10分析各類電機(jī)的一般步驟建立實(shí)物模型建立物理模型建立數(shù)學(xué)模型求解、分析研究各類電機(jī)的特殊問題電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）1.1 概述電機(jī)的分析步驟與方法11電機(jī)學(xué)課程中常用的分析方法疊加原理折算等效電路相量圖雙反應(yīng)理論對稱分量法1.1 概

4、述電機(jī)的分析步驟與方法電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）12電機(jī)學(xué)課程中常用的基本假定磁路為線性氣隙磁密在空間按正弦規(guī)律分布不計(jì)定、轉(zhuǎn)子表面齒槽的影響電機(jī)的結(jié)構(gòu)對直軸和交軸均對稱三相交流繞組為對稱三相繞組1.1 概述電機(jī)的分析步驟與方法電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）131.2 磁 路一、磁路的概念二、磁場和磁路的基本定律三、常用鐵磁材料及其特性四、磁路的計(jì)算方法第一章 導(dǎo)論電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）14一、磁路的概念電磁感應(yīng)磁場磁路磁通所經(jīng)過的路徑1.2 磁路電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）15二、磁場和磁路的基本定律全電流定律電磁感應(yīng)定律電磁力定律磁路的歐姆定律磁路的基爾霍夫第

5、一定律磁路的基爾霍夫第二定律磁路與電路的比較1.2 磁路電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）161.全電流定律（安培環(huán)路定律）磁場的本源運(yùn)動(dòng)的電荷（電流）安培環(huán)路定律磁感應(yīng)強(qiáng)度沿任何閉合回路L的線積分，等于穿過該環(huán)路的所有電流代數(shù)和的0倍。1.2 磁路磁場和磁路的基本定律電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）171.全電流定律（安培環(huán)路定律）公式表述或簡化表達(dá)電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）1.2 磁路磁場和磁路的基本定律182. 電磁感應(yīng)定律法拉弟電磁感應(yīng)定律電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）1.2 磁路磁場和磁路的基本定律192. 電磁感應(yīng)定律法拉弟電磁感應(yīng)定律電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備

6、）1.2 磁路磁場和磁路的基本定律202. 電磁感應(yīng)定律法拉弟電磁感應(yīng)定律電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）1.2 磁路磁場和磁路的基本定律212. 電磁感應(yīng)定律法拉弟電磁感應(yīng)定律電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）1.2 磁路磁場和磁路的基本定律222. 電磁感應(yīng)定律感生電動(dòng)勢（變壓器電動(dòng)勢） “感應(yīng)電場”或“渦旋電場”的表現(xiàn)形式電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）1.2 磁路磁場和磁路的基本定律232. 電磁感應(yīng)定律動(dòng)生電動(dòng)勢（運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢）電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）1.2 磁路磁場和磁路的基本定律242. 電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)定律的其他表現(xiàn)形式電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）1.2

7、磁路磁場和磁路的基本定律253. 電磁力定律電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）1.2 磁路磁場和磁路的基本定律264. 磁路的歐姆定律F 磁動(dòng)勢，單位為ARm 磁阻，單位為A/Wb或H-1m磁導(dǎo)，單位為Wb/A或H電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）1.2 磁路磁場和磁路的基本定律275. 磁路的基爾霍夫第一定律（磁通連續(xù)性定律）電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）1.2 磁路磁場和磁路的基本定律285. 磁路的基爾霍夫第一定律若磁密方向處處垂直于曲面電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）1.2 磁路磁場和磁路的基本定律295. 磁路的基爾霍夫第一定律在電機(jī)或變壓器的分析中電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電

8、準(zhǔn)備）1.2 磁路磁場和磁路的基本定律306. 磁路的基爾霍夫第二定律將全電流定律應(yīng)用在電機(jī)或變壓器的分段磁路中電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）1.2 磁路磁場和磁路的基本定律317. 磁路與電路的比較電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）1.2 磁路磁場和磁路的基本定律電 路磁 路物理量符號或定義單位物理量符號或定義單位電流IA磁通 Wb電壓U=El V磁動(dòng)勢F=H l A電阻R=l /(A) 磁阻Rm=l /(A) 1/H 電導(dǎo)G=1/R S磁導(dǎo)=1/ Rm H電流密度J=I /A A/m2磁通密度B=/A Wb/m2 電導(dǎo)率 S/m 磁導(dǎo)率 H/m 327. 磁路與電路的比較電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程

9、講稿（專為東電準(zhǔn)備）1.2 磁路磁場和磁路的基本定律電 路磁 路基本定律定義基本定律定義電流定律I=0 磁通連續(xù)性定律=0 電壓定律 U=0 安培環(huán)路定律 Hl =Ni 歐姆定律 U=RI 磁路歐姆定律 F=Rm 337. 磁路與電路的比較電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）1.2 磁路磁場和磁路的基本定律磁能為代表質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，2Rm也不代表功率損耗沒有“絕磁體”，磁路中無“斷路”空氣也導(dǎo)磁，磁路存在漏磁現(xiàn)象含鐵磁材料的磁路呈非線性34三、常用鐵磁材料及其特性鐵磁物質(zhì)的磁化鐵磁物質(zhì)的磁化曲線鐵磁材料鐵心損耗1.2 磁路電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）351.鐵磁物質(zhì)的磁化分子電流觀點(diǎn)（分子環(huán)流

10、）磁荷觀點(diǎn)（磁偶極子）鐵磁物質(zhì)的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣的磁導(dǎo)率1.2 磁路常用鐵磁材料及其特性電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）362.鐵磁物質(zhì)的磁化曲線（1）起始磁化曲線1.2 磁路常用鐵磁材料及其特性電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）BHB =f (H )B =0 HFe =f (H )bcdOabcdBHO372.鐵磁物質(zhì)的磁化曲線（2）磁滯回線1.2 磁路常用鐵磁材料及其特性電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）382.鐵磁物質(zhì)的磁化曲線（3）基本磁化曲線1.2 磁路常用鐵磁材料及其特性電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）393.鐵磁材料軟磁材料磁滯回線窄，剩磁和矯頑力都較小硬磁材料磁滯回線寬，

11、剩磁和矯頑力都較大1.2 磁路常用鐵磁材料及其特性電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）404.鐵心損耗（1）磁滯損耗1.2 磁路常用鐵磁材料及其特性電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）414.鐵心損耗（2）渦流損耗1.2 磁路常用鐵磁材料及其特性電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）424.鐵心損耗（3）鐵心損耗1.2 磁路常用鐵磁材料及其特性電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）43四、磁路的計(jì)算方法1.2 磁路電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）磁路計(jì)算已知磁通求磁動(dòng)勢已知磁動(dòng)勢求磁通試探法無分支磁路的計(jì)算有分支磁路的計(jì)算44無分支磁路（串聯(lián)磁路）的計(jì)算步驟1.2 磁路磁路的計(jì)算方法電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（

12、專為東電準(zhǔn)備）將磁路分成若干段，要求每一段都是均勻的（即截面相等、材料相同），再根據(jù)磁路尺寸計(jì)算各段的截面積和平均長度根據(jù)給定的磁通，由B=/A計(jì)算各段的磁通密度 45無分支磁路（串聯(lián)磁路）的計(jì)算步驟1.2 磁路磁路的計(jì)算方法電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）根據(jù)各段的磁通密度求對應(yīng)的磁場強(qiáng)度 根據(jù)各段的磁場強(qiáng)度H和平均長度l，計(jì)算各段磁壓降Hl 根據(jù)磁路的基爾霍夫第二定律求出所需磁勢 46有分支磁路（并聯(lián)磁路）的計(jì)算步驟1.2 磁路磁路的計(jì)算方法電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）根據(jù)磁路的材料和截面等對磁路進(jìn)行分段，并計(jì)算各段的截面積和平均長度根據(jù)給定的磁通，假定磁路各部分的磁勢及磁通的正方向列出磁路基爾霍夫第一、二定律方程式根據(jù)各段磁路的材料、截面積和磁通等，分別計(jì)算各段的B、H及Hl根據(jù)所列方程式求出磁勢471.3 電機(jī)中的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過程概述第一章 導(dǎo)論電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）機(jī)械系統(tǒng)電機(jī)電氣系統(tǒng)轉(zhuǎn)軸連接線481.3 電機(jī)中的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過程概述第一章 導(dǎo)論電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）發(fā)電機(jī)能量傳遞關(guān)系圖491.3 電機(jī)中的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過程概述第一章 導(dǎo)論電機(jī)學(xué)培訓(xùn)課程講稿（專為東電準(zhǔn)備）