可控电源供电电机的设计与分析 教学课件 作者 赵争鸣 第1章　基 本 概 念.pptx

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1、可控电源供电电机的设计与分析第1章　基本概念1.1　电磁变换基本理论1.2　电机设计与结构1.3　数学模型及解算1.4　可控电源-电机的发展第1章　基本概念图1.1　常规电机与可控电源-电机系统比较可控电源-电机系统即为电力电子与电机的合成，是一个系统的概念，也可定义为实现电磁能量转换的系统装置。电源-电机系统比较也可以作为电动系统。第1章　基本概念表1.1　常规电机系统与可控电源-电机系统比较1.1　电磁变换基本理论1.1.1　麦克斯韦方程1.1.2　洛仑兹力及电磁转矩1.1.3　电磁基本理论在电机中的应用1.1.1　麦克斯韦方程1.1.2　洛仑兹力及电磁

2、转矩1.1.3　电磁基本理论在电机中的应用1.电机中的全电流定律2.电机中的电磁感应定律3.电机中的电磁力定律1.电机中的全电流定律图1.2　电机中的全电流定律1.电机中的全电流定律表1.2　电路和磁路的对比2.电机中的电磁感应定律(1)自感电动势　根据全电流定律，当线圈中有电流i流过时，就会产生与线圈自己交链的磁通ΦL。(2)互感电动势　类似地，若存在两个相邻的线圈(线圈1与线圈2)，当线圈1内有电流i1流过时，它产生的磁通中有一部分Φ21交链线圈2。2.电机中的电磁感应定律2.电机中的电磁感应定律图1.3　电动势与磁通的相位关系2.电机中的电磁感应定律图

3、1.4　运动电动势的产生及其右手定则(1)自感电动势(1)自感电动势图1.5　自感电动势的正方向(2)互感电动势3.电机中的电磁力定律图1.6　左手定则1.2　电机设计与结构1.2.1　电机设计1.2.2　电机结构1.2.3　电机运行中的基本概念1.2.1　电机设计表1.3　电机重量与成本比较1.2.1　电机设计图1.7　百年来电机体积(同功率)的变迁1.2.1　电机设计图1.8　电机设计自动网格划分计算1.2.2　电机结构1)允许d轴磁力线通过整个转子表面而获得最大的d轴电感。2)由于q轴方向存在许多层永磁材料，其磁特性相当于气隙，阻碍q轴磁力线的通过，而

4、得到很小的q轴电感。3)永磁材料镶嵌在叠片之间，其磁力线与ｄ轴电流作用产生一个正转矩。1.2.2　电机结构图1.9　典型电机结构剖面图a)直流电机　b)异步电机c)开关磁阻电机　d)永磁同步电机1.2.2　电机结构图1.10　开关磁阻电机结构原理图1.2.2　电机结构图1.11　各种不同结构形式的开关磁阻电机1.2.2　电机结构图1.12　典型的永磁电机结构图a)表面式　b)表面嵌入式　c)内嵌式　d)多层嵌入式1.2.2　电机结构图1.13　新型同步磁阻永磁电机转子结构及其电机实物图a)转子支架　b)转子结构　c)电机实物图1.2.2　电机结构图1.14　

5、内嵌永磁片的同步磁阻电机平面结构图1.2.3　电机运行中的基本概念1)“相数”的概念：“相”指的是导体里面通过的周期性电流或者电动势的相位，“同相”指的是电量相位相同，“不同相”则指的是相位不同。2)“极数”的概念：“极”指的是磁场两极，定子绕组通以电流所产生的磁极数就是定子绕组极数，感应到转子上也是一样的极数。3)“极-相-匝”的关系：在异步电机里面，定子绕组相数由通电方式确定，极数由绕组接法确定，转子绕组相数由转子导条结构所确定，与定子相数可以不一样。1.2.3　电机运行中的基本概念4)“频率-极对数-转速”之间的关系：在异步电机里面，定子的转速n1为定

6、子绕组里电流产生的旋转磁场转速，它等于转子的转速n2加上转子绕组里电流产生的旋转磁场转速ns，即n1=n2+ns。5)“转矩-转速-功率”之间的关系：其定义如式(1-?50)所示。6)异步电机和同步电机有什么区别：同步指转子转速与气隙旋转磁场的转速一致，异步指转子转速与气隙旋转磁场的转速不一致。1.2.3　电机运行中的基本概念图1.15　三相对称电流空间矢量图1.2.3　电机运行中的基本概念图1.16　气隙圆形旋转磁场1.2.3　电机运行中的基本概念图1.17　调节后的总磁动势旋转轨迹1)“相数”的概念：图1.18　感应电机转子导条连接2)“极数”的概念：图

7、1.19　电机定转子绕组电流产生的磁场极数对应关系3)“极-相-匝”的关系：在异步电机里面，定子绕组相数由通电方式确定，极数由绕组接法确定，转子绕组相数由转子导条结构所确定，与定子相数可以不一样。感应电机定转子绕组的极数一定是一样的。绕组每匝由一个同相回路构成，笼式导条每一相只有半匝。4)“频率-极对数-转速”之间的关系：在异步电机里面，定子的转速n1为定子绕组里电流产生的旋转磁场转速，它等于转子的转速n2加上转子绕组里电流产生的旋转磁场转速ns，即n1=n2+ns。定子频率f1与转子电流的频率fs之间相差一个转子转速频率f2，即f1=f2+fs。定子旋转磁

8、场的转速n1、转子转速n2、定子频率f1、定转子转差