10华中科技大学电机学课件

上页下页目录华中科技大学电机学目录第一篇第一篇第一篇第一篇第一篇第一篇第一篇第一篇11112222第二篇第二篇第二篇第二篇第二篇第二篇第二篇第二篇3333第三篇第三篇第三篇第三篇第三篇第三篇第三篇第三篇4444第四篇第四篇第四篇第四篇第四篇第四篇第四篇第四篇5555第五篇第五篇第五篇第五篇第五篇第五篇第五篇第五篇上页下页目录11111111绪绪绪绪绪绪绪绪论论论论论论论论�电机在国民经济中的作用�电机的分类�电机学课程性质和学习方法�电机学中常用的电工定律上页下页目录电机在国民经济中的作用电机在国民经济中的作用电机在国民经济中的作用电机在国民经济中的作用�电能是现代社会最主要的能源，并对人类文明的发展起到了重要的推动作用。�电机是和电能的生产、输送与利用密切相关的能量转换机械。�电机不仅是国民经济各行业中的重要或关键设备，而且在人们日常生活中的应用也越来越广泛。上页下页目录电机的用途电机的用途电机的用途电机的用途电机的主要类型发电机电动机变压器上页下页目录发电机的用途发电机的用途发电机的用途发电机的用途火电厂：将燃料燃烧的热能转换为电能。水电厂：将水流的势能转换为电能。核电厂：将原子核裂变的原子能转换为电能。风电场：将风能转换为电能。�用于发电厂用于发电厂用于发电厂用于发电厂�用于独立系统中的用于独立系统中的用于独立系统中的用于独立系统中的发电机发电机发电机发电机。。。。上页下页目录火力发电厂原理图火力发电厂原理图火力发电厂原理图火力发电厂原理图火力发电厂原理图火力发电厂原理图火力发电厂原理图火力发电厂原理图火力发电厂原理图上页下页目录变压器的用途变压器的用途变压器的用途变压器的用途�主要用于各级变电站中。�改变交流电能的电压，实现交流电能的经济输送和合理分配。上页下页目录电力系统示意图电力系统示意图电力系统示意图电力系统示意图水力发电厂110kV220kV110kV调相机220kV6kV35kV380/220V220kV220kV110kV水力发电厂220kV110kV10.5kV火力发电厂火力发电厂110kV照明电动机图例发电机双绕组变压器三绕组变压器自耦变压器====GSGSGSGSGSM3~M3~GSGSGSGSGS上页下页目录电动机的用途电动机的用途电动机的用途电动机的用途�作为原动机，拖动各种机械设备。�据统计，我国电动机的耗电量约占发电量的60%。�工业�农业�交通运输业�航天、航空、航海行业�国防、文化教育、医疗卫生、ITITITIT等行业�日常生活上页下页目录电动机的用途电动机的用途电动机的用途电动机的用途�工业机床、机器人、轧钢机、纺织机、造纸机、风机、水泵、压缩机、吊车、卷扬机、传送带等。�农业电力排灌设备、脱粒机、碾米机、榨油机、粉碎机等。�交通运输业电气机车、磁悬浮列车、城市轨道列车、无轨电车、电动汽车等。上页下页目录电动机的用途电动机的用途电动机的用途电动机的用途�航空和航海业有特殊要求的航空电机、船用电机和推进电机等。�日常生活电风扇、洗衣机、吸尘器、空调、电冰箱、微波炉、DVDDVDDVDDVD播放机、电动按摩器、电动工具等。上页下页目录电机的新发展电机的新发展电机的新发展电机的新发展�与微电子技术、计算机技术、自动控制技术、电力电子技术和超导技术等的发展相结合。�原材料性能和制造工艺水平的提高。�电力电子技术�永磁材料�蒸发冷却技术上页下页目录电机的新发展电机的新发展电机的新发展电机的新发展�新原理、新结构、高性能的电机不断被研究开发出来：�开关磁阻电机�横向、径向、轴向永磁电机�高速电机�高性能交流调速系统等上页下页目录电机的定义电机的定义电机的定义电机的定义�电机学中讨论的电机，是指依靠电磁电磁电磁电磁感应感应感应感应作用而运行的电磁机械，用于机械能和电能之间的转换或者不同形式电能之间的变换。上页下页目录性性性性质质质质�任何一种电机的输入、输出能量中，至少有一方必须为电能，或者双方都是电能。�电机本身不是能源，而只是转换或传递能量的机械装置。�要从电机输出能量，必须先给电机输入能量，其能量转换或传递过程遵从能量守恒定律。上页下页目录性性性性质质质质�电机是以电磁感应为基本作用原理来运行的。�利用其它原理（光电效应、热电效应、化学效应等）产生电能的装置通常不包括在电机的范围内。上页下页目录电机的分类电机的分类电机的分类电机的分类�按照能量转换或传递的功能及用途电机电机电机电机发电机发电机发电机发电机————————将机械能转换为电能。将机械能转换为电能。将机械能转换为电能。将机械能转换为电能。电动机电动机电动机电动机————————将电能转换为机械能。将电能转换为机械能。将电能转换为机械能。将电能转换为机械能。变压器变压器变压器变压器————————改变交流电能的电压。改变交流电能的电压。改变交流电能的电压。改变交流电能的电压。控制电机控制电机控制电机控制电机————————主要用于执行控制任务，主要用于执行控制任务，主要用于执行控制任务，主要用于执行控制任务，而不是传递能量。而不是传递能量。而不是传递能量。而不是传递能量。上页下页目录电机的分类电机的分类电机的分类电机的分类�按照结构特点及电源种类分电机电机电机电机变压器变压器变压器变压器旋转电机旋转电机旋转电机旋转电机交流电机交流电机交流电机交流电机直流电机直流电机直流电机直流电机同步电机同步电机同步电机同步电机异步电机异步电机异步电机异步电机上页下页目录电机学课程性质电机学课程性质电机学课程性质电机学课程性质�课程地位是电气工程及其自动化专业的重要专业基础课，为后续相关专业课程坚实的理论基础。�分析的对象是工程实际中使用的具体电机。�物理概念多，有较强的理论性。�涉及的条件和因素比较复杂，具有较强的专业性和综合性。�内容特点上页下页目录课程学习要求课程学习要求课程学习要求课程学习要求电机学以变压器和旋转电机的基本概念、基本电磁关系、基本分析方法、运行特性等内容为核心。要求：要求：�逐步建立并牢固掌握电机学的基本概念；�熟悉和掌握电机基本理论和基本分析方法；�学习分析工程实际问题的思路和方法；�提高分析和解决实际问题的能力。上页下页目录电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律�电路定律�基尔霍夫电流定律�基尔霍夫电压定律0i=∑0I=∑̇0u=∑0U=∑̇UE=∑∑̇̇上页下页目录电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律1.1.1.1.1.1.1.1.磁感应强度磁感应强度BB表示磁场内某点磁场强弱和表示磁场内某点磁场强弱和表示磁场内某点磁场强弱和表示磁场内某点磁场强弱和表示磁场内某点磁场强弱和表示磁场内某点磁场强弱和表示磁场内某点磁场强弱和表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。方向的物理量。方向的物理量。方向的物理量。方向的物理量。方向的物理量。方向的物理量。方向的物理量。�基本电磁定律上页下页目录电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律磁感应强度磁感应强度BBBBBBBB的方向的方向::与电流的方向之间符合与电流的方向之间符合与电流的方向之间符合与电流的方向之间符合与电流的方向之间符合与电流的方向之间符合与电流的方向之间符合与电流的方向之间符合右右右右右右右右手螺旋手螺旋手螺旋手螺旋手螺旋手螺旋手螺旋手螺旋定则。定则。定则。定则。定则。定则。定则。定则。上页下页目录电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律磁感应强度磁感应强度BBBBBBBB的大小的大小::llllIIIIFFFFBBBB====磁感应强度磁感应强度BBBBBBBB的单位的单位::特斯拉特斯拉((TTTTTTTT))，，11T=1Wb/mT=1Wb/mT=1Wb/mT=1Wb/mT=1Wb/mT=1Wb/mT=1Wb/mT=1Wb/m22222222均匀磁场均匀磁场::各点磁感应强度大小相各点磁感应强度大小相等，方向相同的磁场，也称等，方向相同的磁场，也称匀强磁匀强磁场场。。上页下页目录电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律22222222磁通磁通磁通磁通磁通磁通磁通磁通穿过垂直于穿过垂直于BBBBBBBB方向的面积方向的面积SSSSSSSS中的磁力线总数。中的磁力线总数。说明说明::若不是均匀若不是均匀磁场，磁场，则取则取BBBBBBBB的平均值。的平均值。在在均匀磁场中均匀磁场中ΦΦΦΦΦΦΦΦ=BS=BS=BS=BS=BS=BS=BS=BS或或B=B=B=B=B=B=B=B=ΦΦΦΦΦΦΦΦ////////SSSSSSSS磁感应强度磁感应强度BBBBBBBB在数值上可以看成为与磁在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位面积所通过的磁通场方向垂直的单位面积所通过的磁通,,故故又称又称磁通密度磁通密度。。单位单位::韦韦[[伯伯](](WbWbWbWbWbWbWbWb))1Wb=1V1Wb=1V1Wb=1V1Wb=1V1Wb=1V1Wb=1V1Wb=1V1Wb=1V········ssssssss上页下页目录电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律3.3.3.3.3.3.3.3.磁场强度磁场强度HHHHHHHH介质中某点的磁感应强度介质中某点的磁感应强度介质中某点的磁感应强度介质中某点的磁感应强度介质中某点的磁感应强度介质中某点的磁感应强度介质中某点的磁感应强度介质中某点的磁感应强度BBBBBBBB与介质与介质与介质与介质与介质与介质与介质与介质磁导率磁导率磁导率磁导率磁导率磁导率磁导率磁导率µµµµµµµµ之比。之比。之比。之比。之比。之比。之比。之比。磁场强度磁场强度HHHHHHHH的单位的单位：：安培安培////////米（米（A/mA/mA/mA/mA/mA/mA/mA/m))HBBHµµ==或上页下页目录电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律真空的磁导率为常数，用真空的磁导率为常数，用µµµµµµµµ00000000表示，有：表示，有：4.4.4.4.4.4.4.4.磁导率磁导率磁导率磁导率磁导率磁导率磁导率磁导率µµµµµµµµ表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁能力表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁能力。。H/mH/mH/mH/m10101010ππππ444477770000−−−−××××====µµµµ相对磁导率相对磁导率µµµµµµµµrrrrrrrr：：任一种物质的磁导率任一种物质的磁导率µµµµµµµµ和真空的磁导率和真空的磁导率µµµµµµµµ00000000的比值的比值。。单位：单位：亨亨////////米（米（H/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/m））HHHHHHHH0000µµµµµµµµ====0000rrrrµµµµµµµµµµµµ====0000BBBBBBBB====上页下页目录电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律电机学中常用的电工定律任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方向与闭