电机学课件(东南大学)

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1、电机学TheTheoryofElectricalMachine主讲：林鹤云教授电气工程系电机教研室Tel:83794169-5(O)Email:hyling@seu.edu.cn课程概况两学期，共96学时绪论变压器交流电机共同理论异步电机同步电机直流电机绪论…第一节¢第一节电机在国民经济建设中的重要地位¢电：能量的一种形式¢电机：能量转换的一种装置¢19世纪初奥斯特、法拉第发现电磁感应现象¢电机和电力工业的研究开发开始起步绪论…第一节¢电能的优越性¢大量生产集中管理远距离传输自动控制¢电机工业的地位¢电力工业工矿企业国防农业交通运输日常生活¢电力工业以电机制造业的发展为基础¢发电与用电过程绪

2、论…第一节升压变压器降压变压器电网发电机电动机汽轮机/水轮机燃煤水力绪论…第一节¢现代工农业生产中需要大量的电动机¢机械冶金化学轻纺交通运输农业¢特定用途的要求：¢防爆，防腐蚀（石油，煤矿）¢防尘，防潮（轻纺）¢防碱酸（化工）绪论…第一节¢特定性能的要求¢不同容量（几mW~几千MW）¢不同电压¢不同启动性能¢不同调速性能绪论…第二节第二节电机发展简史及发展趋势¢电机发展简史¢两个时期¢初期发展时期近代发展时期绪论…第二节¢前期的四个阶段：¢1电磁感应定律的发现：¢1821年法拉第发现了电动机作用原理，制成原始型式的电动机¢1831年法拉第提出了电磁感应定律绪论…第二节¢2直流电动机的发展：¢

3、励磁：1845年电磁铁代替永久磁铁1867年自励发电机¢电枢：1870年环形电枢1873年鼓形电枢¢电源：直流电动机由电池供电改为直流发电机供电1882年第一条直流输电线路绪论…第二节¢3单相交流电的应用：¢1876年交流电被应用于照明装置¢1884年闭合磁路的变压器的制成¢4三相交流电的应用：¢1885年二相交流异步电机的模型¢1889～1897年三相电动机和三相变压器绪论…第二节¢电机的发展趋势¢单相容量不断提高¢电机重量、材料、损耗、造价与容量不成正比¢1900年5MVA¢1920年25MVA/3000rpm6MVA/1000rpm绪论…第二节¢1937年100MVA/空冷150MVA

4、/3000rpm/氢冷¢1956年208MVA/定水转氢¢1960年1000MVA¢设计、工艺、绝缘、结构材料¢超导技术绪论…第二节¢电机技术和经济指标不断改进¢计算机辅助设计(CAD)，优化技术¢新工艺和新的测试方法¢应用范围不断扩大¢特定用途电机¢潜水，防爆，船舶，纺织，矿用，林业等绪论…第二节¢特殊用途电机¢高速电机，计时电机，陀螺电机等¢新型结构电机¢印制绕组电机，无刷电机，各类永磁电机等绪论…第二节¢60年代以来，电力电子的发展，电机与控制系统相结合¢电力电子的发展为电机运行，电力拖动开辟新途径绪论…第三节第三节电机的主要作用¢电机：能量转换装置¢有输入输出，效率=P2/P1<1¢

5、功率的单位：W,KW,MW¢电机的基本作用原理：电磁感应定律¢旋转电机¢定子，转子和气隙——能量转换的场所绪论…第三节¢按照电机在应用中的职能来分¢发电机：机械功率转换为电功率¢电动机：电功率转换为机械功率¢其它：电功率转换为另一形式的电功率¢变压器变流器变频器移相器¢微型控制电机绪论…第三节¢按照电流的种类来分：¢直流电机和交流电机¢按照速度来分¢直流电机¢无固定同步速¢变压器¢静止设备绪论…第三节¢异步电机¢电动机运行：速度小于同步速¢发电机运行：速度大于同步速¢同步电机¢速度等于同步速¢交流换向器电机：¢速度可在大范围内调节绪论…第三节发电机和电动机只是同一电机的不同运行方式发电机电动

6、机绪论…第四节第四节电机的基本作用原理¢电和磁构成了电机的两大要素¢磁场和磁感应强度¢磁场：运动电荷（电流〕周围一种特殊物质¢洛仑磁力F=BIL绪论…第四节¢磁感应线和磁通量¢磁感应线（磁力线〕：¢切线方向为B的方向i¢疏密程度表示B的大小绪论…第四节¢磁感应线的特性¢磁感应线的回转方向与电流的方向遵守右手定则¢磁感应线不相交¢磁感应线无起点和终点绪论…第四节¢磁通：通过磁场某一面积的磁感应线数，穿过一平面的磁通¢φ=BScosθ¢穿过任意曲面的磁通¢φ=∫Bcosθds=∫BdsnssBθS绪论…第四节¢磁通连续性定理¢穿过任意封闭曲面的磁通为零¢磁密¢B=φ/S¢磁通密度即为磁感应强度2

7、T=Wb/m绪论…第四节¢磁场强度、磁导率¢表征磁场性质的一个矢量H，单位A/mB=µH¢µ为介质的磁导率¢真空磁导率−7µo=4π×10H/m绪论…第四节¢电机中有铁磁和非铁磁物质¢非铁磁µ=µ0如空气、铜、铝、绝缘材料等µ>>µ¢铁磁0如铁、镍合金等¢相对导磁率µr¢导磁率与真空导磁率之比µ=µrµ035铁磁材料µr=10~10¢磁通趋向于从高导磁率材料中通过绪论…第四节¢安培环路定律（磁路基尔霍夫第二定