电机学 第4版 教学课件 作者 汤蕴璆 绪论.pptx

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1、34138-01a主编绪　　论1电机在国民经济中的作用2电机发展简史3我国电机工业发展概况4电机的分析方法5本课程的任务6课程特点和学习方法建议在电力工业中，发电机是生产电能的主要设备；变压器是变电站输、配电线路中对电压进行变换的主要设备；在机械、冶金、纺织、煤炭、石油、化工、交通运输和家用电器等行业中，电动机是各种生产机械的主要动力设备；在国防和民用的各种自动控制系统中，控制电机是重要和不可缺少的元件。因此，电机在国民经济的各个领域中起到极其重要的作用。1电机在国民经济中的作用2电机发展简史1.直流电机的产生和形成时期2.交流电

2、机的形成和发展时期3.电机理论、设计和制造工艺逐步达到完善化的时期解放前，我国的电机工业极端落后，全国只有少数几个城市有电机制造厂。1949年全国装机容量仅为1850MW,年发电量约43亿kW·h。建国以来，我国的电机制造工业得到快速发展，从仿制阶段到自行设计阶段一直到研究、创新阶段，经过50年的努力，我国已经建立起自己的电机工业体系，有了统一的国家标准和统一的产品系列，建立了全国性的研究实验基地和研究、工程技术人员队伍。3我国电机工业发展概况4电机的分析方法1.电机的分析步骤2.运动方程的导出方法3.导出和求解运动方程的常用理论

3、和方法1.电机的分析步骤(1)电机内部物理情况的分析　首先是弄清电机的基本结构和主要部件的功能，再根据电机的磁路和电路，分析空载和负载时电机内部的磁场、电动势和电磁转矩，初步弄清这种电机的工作原理，这是第一步。(2)导出电机的运动方程　运动方程是磁动势方程(或磁链方程)、电压方程和转矩方程的总称。(3)求解运动方程　根据运动方程和求解问题的性质(是稳态还是瞬态，是对称还是不对称运行等等)，选择运动方程的解法，求出解析解或数值解。(4)结果分析　通过对解答的分析，确定所需的运行性能(特性)和主要运行数据，如额定数据、过载能力、稳定性

4、、效率、电压变化率、速度变化率等，以满足解决日常工程问题的需要。2.运动方程的导出方法(1)主磁通-漏磁通法　此法是把电机内的磁通按其作用和分布，分成主磁通和漏磁通，然后用电磁感应定律和基尔霍夫定律列出各个绕组的电压方程，用电磁力定律和牛顿第二定律列出转子的转矩方程。(2)动态电路法　此法是把电机作为一组动态电路来对待，把定、转子之间的电磁关系用一组时变的自感和互感系数来表达，即L=L(θ),M=M(θ),θ为转子的转角，θ=pΩ☜t+θ0，Ω为转子的机械角速度，p为极对数。(3)变分法　此法的基础是汉密尔顿原理。3.导出和求解运

5、动方程的常用理论和方法(1)叠加原理　不计铁心的磁饱和(即认为磁路为线性)时，可以依次单独分析电机内的主极磁场和电枢磁场，然后应用叠加原理，得到气隙和磁路内的合成磁场以及相应的感应电动势。(2)归算法　在变压器和感应电机中，由于一次和二次绕组(定子和转子绕组)的匝数不等、相数不等和频率不同所引起的分析上的困难，常常用归算的办法来解决。(3)等效电路　用以反映电机内部主磁场和漏磁场的效果，以及各种电磁关系、机电关系的单纯电路，称为等效电路。(4)相量图　交流电机稳态运行时，电机内的电压和电流都是正弦量，因此可用相量来表示和运算；相应

6、地，电压方程和磁动势方程可以用相量图来表示，使有关相量的相位关系和组成更为明显和直观。3.导出和求解运动方程的常用理论和方法(5)双反应理论　对于定子或转子中有一边为凸极的情况(例如直流电机，凸极同步电机)，由于气隙不均匀，在分析电枢反应的作用时，需要将其分成直轴和交轴两个分量，并采用不同的比磁导λd和λq来分别进行处理，这种理论称为双反应理论。(6)对称分量法　在分析交流电机的不对称运行时，可以把三相(或两相)的不对称电压和电流分解成正序、负序和零序三组(两相时为两组)电压和电流，把一个不对称运行问题分解为三个(两个)对称问题来

7、分析和计算，然后把三组(两组)结果叠加起来，得到总的电流和电压，这种方法称为对称分量法。(7)双旋转磁场理论　在研究单相交流电机时，常常把单相绕组所产生的脉振磁动势分解成两个大小相等、转向相反的旋转磁动势，然后分别求出转子绕组对正向和反向旋转磁场的反应，再将两者的结果叠加起来，这种方法称为双旋转磁场理论。3.导出和求解运动方程的常用理论和方法(8)坐标变换　坐标变换就是把定、转子绕组的电压方程组中原先的一组变量(电压和电流)，用一组新的变量去替换，使电压方程组简化，求解和计算简化。5本课程的任务(1)对磁路的计算方法及交流铁心线圈

8、的性能有基本的了解。(2)对变压器和三种主要电机(直流电机、感应电机和同步电机)的基本结构有一定认识。(3)对三种主要电机中定、转子的磁动势和气隙磁场的性质以及时间、空间关系，要有深入的了解。(4)要牢固掌握变压器和各种电机的工作原理，正常稳态运行