电机学导论部分ppt课件.ppt

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1、电机学(一)许加柱湖南大学目录导论(4个学时)1直流电机(20个学时)2变压器(24个学时)3第一章导论电机的定义1电机的分类及作用2世界及我国电机发展简史及趋势34电机中的基本电磁关系5磁路基本定律及计算方法6电机的机电能量转换过程7电机中的铁磁材料特性1.1电机的定义本门课程研究的电机：依据电磁感应定律和电磁力定律实现机电能量转换和信号传递与转换的装置什么是电机？广义：泛指所有实施电能生产、传输、使用和电能特性变换的机械或装置1.1电机的定义光电效应：(photoelectriceffect)在PN结中形成电势差，这就形成了电源。1.2电机的分类及作用电机变压器旋转电机

2、直流电机交流电机异步电机同步电机电机发电机控制电机变压器等电动机直线电机1.2电机的分类及作用电机电能的生产、传输和分配控制系统和智能化装置的重要元件驱动生产机械和装置发电机、变压器电动机控制电机1.3世界及我国电机发展简史及趋势伏特制造了第一个连续可控电源1866年1833年1821年1799年法拉第发现了电磁感应定律诞生了第一台永久磁铁励磁的直流电动机自励直流发电机发明(Siemens)1.3世界及我国电机发展简史及趋势亚勃罗契柯夫首先采用了交流电和开口磁路变压器供电1886年1884年1882年1876年第一条直流输电线路，Depratz把米斯巴哈水电站2kW直流电→

3、57km输电线→慕尼黑闭合磁路变压器在欧洲制成Tesla发明多相交流电机1.3世界及我国电机发展简史及趋势多利夫-多布罗夫斯基提出了三相制1899年1891年1889年1889年布隆代尔提出了双反应理论霍普金森兄弟确定了磁路欧姆定律阿诺尔特建立了直流电枢绕组理论绿色能源之风力发电MW级风电机组单元容量不断增长,5MW内单元风电机组已趋成熟;风电场位置从陆地向海上发展。目前正向10MW单元风电机组发展。绿色能源之风力发电离岸海上风电公园变速风力发电机组变浆控制双馈感应发电机偏航系统(见风使舵以使风机实时获取最大风能量)我国电机发展简史我国电机发展简史1949年全国总装机184

4、.83万千瓦，全国仅有为数不多的电机修理厂；1958年上海电机厂造出世界上第一台双水内冷发电机（汪耕院士）；1999年中科院电工所（顾国彪院士1958年开始研究）东方电机厂（饶芳权院士）合作用蒸发冷却改装成功李家峡400MW水轮发电机的4号发电机；我国电机发展简史2003年已达3.9亿千瓦，为1949年的211倍，形成了以上海,哈尔滨及四川东方三大发电设备制造集团为骨干的制造企业群。但人均装机容量不到0.3千瓦，我国年人均用电量仅相当于世界水平的1/3。中国水电站2002年水电装机8455万千瓦，开发率仅为16%；2010年将达到1.4-1.65亿千瓦，2020年将达到1.

5、97-2.18亿千瓦;21世纪拟建的水头200米级的大型水电枢纽就有溪落渡，龙滩，小湾，拉西瓦等12座，总容量达4200万千瓦(三峡安装32台70万千瓦水轮发电机组，其中左岸14台，右岸12台，地下6台，另外还有2台5万千瓦的电源机组，总装机容量2250万千瓦，远远超过位居世界第二的巴西伊泰普水电站)。三峡水轮发电机组三峡发电机转子吊装成功最大直径10.6米、高5.06米三峡水电站远景图1.4电机中的基本电磁定律1.全电流定律1.4电机中的基本电磁定律2.电磁感应定律变压器电动势运动电动势1.4电机中的基本电磁定律变压器电动势变压器电动势的方向可根据楞次定律来判断1.4电机

6、中的基本电磁定律运动电动势eBv1.4电机中的基本电磁定律3.电磁力定律Bfi1.5电机中的材料电路部分：铜、铝、超导体；以紫铜为主（导电性能好，电阻损耗小）；超导体电阻率为零，维持超导体需要液氮冷却(超导磁悬浮)磁路部分：铁磁材料绝缘部分：要求介电强度高、耐热性能好1.5电机中的材料耐热等级温度℃耐热等级温度℃Y90F155A105H180E120C>180B130绝缘材料：聚脂漆、环氧树脂、玻璃丝带、电工纸、云母片、玻璃纤维绝缘材料的耐热等级1.6铁磁材料的特性铁磁材料包括铁、钴、镍以及它们的合金1.铁磁材料的导磁率1.所有非导磁材料的磁导率均为常数，接近真空磁导率2.

7、铁磁材料的磁导率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，铁磁材料磁导率是非线性的1.6铁磁材料的特性各类铁磁质与顺磁质的主要区别在于其内部存在强的交互作用。交互作用完全是一种量子效应。在铁磁质、亚铁磁持和反铁磁质内部的这种交互作用，使得原子或分子磁矩按某种方式有序排列，形成许多小区域，称为磁畴。1907年外斯就提出了磁畴假说，令人们半信半疑。直到1948年比特发明了磁粉(Fe3O4的小磁粒)纹法显出磁畴结构，并用显微镜观察到铁磁体内有沿不同方向自发磁化的磁畴(见右图)，磁畴假说才被认可。1.6