本科电机学之直流电机.pptVIP

* 0－1 电机学概述 一、什么是电机？电机有什么用？ 电能是现代社会主要能源形式。 电机是以电磁感应理论为原理，能实现机－电能量转换或者电能自身形式转换的装置或者机器。 电机是电力系统的支柱，电能的生产、传输、分配和利用都离不开电机。 电机是各个行业不可缺少的设备或元件。 发电机 升压变压器 降压变压器 电动机 电力系统组成 其它用 电设备 绪 论 二、电机是如何分类的？ 发电机：机械能——电能 电动机：电能——机械能 变压器：电能1——电能2（变频机，移相机等） 控制电机 按功能分 按电流分 直流电机：直流发电机，直流电动机。 交流电机：异步电机，同步电机，变压器等。 三、电机制造业发展状况是怎样的？ 1821年 法拉第 进行通电导体在磁场中受力试验，发现了电动机原理。 1831年 法拉第 提出了电磁感应原理，奠定了发电机的理论基础。 电机就是电磁感应理论转化为生产力的直接产品。 经过近 200 年的发展，目前电机制造技术已经相当完善，电机应用十分普遍，种类十分齐全。 目前的发展趋势是：新材料、新技术、新原理、新型控制方法的应用。大容量电机和微特电机得到迅速发展和应用。 四、电机学课程有什么特点？ 技术基础课。既具有严密的理论系统，又要根据实际情况进行简化和假设。 内容比较繁多：电机品种规格非常多。最基本的是四大类：直流电机、变压器、异步电机和同步电机。各种电机的结构、分析方法、实验方法既有共性，又具个性，对初学者来说显得头绪多。 分析计算需要考虑的因素比较多。学习时应注意抓主要矛盾，忽略次要矛盾。 学习方法：认真听课，多看书复习，独立完成作业，重视试验，多思考。 0－2 电磁感应原理 电磁感应理论是研究电场、磁场、机械运动之间关系的学问。 电机中总是存在磁场／电流／作用力。 一、如何产生磁场？ 电流周围存在磁场：电流是产生电磁场的磁势源。 永久磁铁可以产生磁场。 电机学中把获取磁场的方法称为励磁方式。 电流产生磁场规律的精确描述——安培全电流定律：在环绕着载流导体的任意一个磁通闭合回路中，磁场强度沿着回路的线积分，等于该闭合回路所包围电流的总和。 主磁通 漏磁通 磁路的概念：磁路就是磁通流通的路径。在电机和变压器中，人们总是用铁心构成主磁路，让绝大多数磁通按照人们预设的路径流通，称为主磁通。在铁心周围空间也会有少量分散的磁通，称为漏磁通。漏磁通的路径称为漏磁路。 磁路上的磁势由通电线圈（绕组）产生，线圈有效匝数与电流的乘积就是磁路上的磁势。 总磁势会在闭合磁路的各段产生磁位降。 磁路计算的基本定律： (2) 磁路的欧姆定律 (1) 磁路的基尔霍夫定律 磁路磁化曲线 磁路的磁化曲线： 磁路上加一定的磁势F，就会产生一定的磁通量F，F = f ( F ) 称为磁化曲线。 对主要由铁磁物质构成的磁路来说，其磁化曲线具有饱和曲线的特征。即磁势较小，磁路未饱和时，F = f ( F )为直线关系，磁势较大时，F = f ( F ) 斜率很快变小，磁势增大时，磁通增量很小。 电机和变压器磁路的磁化曲线对其性能具有重大影响。 二、如何产生电（电流或者电势）？ 变化的磁场产生电势 场本身时变 （变压器原理） 切割磁力线运动 （发电机原理） 精确描述：法拉第电磁感应定律 线圈磁链变化时，线圈中将产生一感应电势。电势的数值与磁链的变化率成正比；电势的方向倾向于产生一个电流来阻止线圈中磁链的变化。 导体（线圈）切割磁力线时，将在导体中将会产生感应电势。 三、如何产生力？ 磁场对处于其中的电流具有力的作用。 精确描述：电磁力定律 特例：磁场与导体垂直的情况 左手手掌定则 总结：电机学之理论基础 发电机：磁（场）＋力（线圈运动）——电（电势／电流） 电动机：电（载流导体）＋磁（场）——力（线圈运动） 变压器：电（载流线圈１）——磁场 ——电（载流线圈２） 0－3 电机铁心中的功率损耗(铁耗) 电机中的功率损耗主要包括： 铁心中的损耗（铁耗）; 铜线（线圈）中的损耗（铜耗）; 机械损耗; 杂散损耗等。 其中铁耗产生机理比较复杂。具体分为磁滞损耗和 涡流损耗两部分，现简介如下。 磁滞损耗 磁畴：天然的磁化小区。 铁磁物质的磁化：磁畴趋于沿外磁场方向排列，使外磁场大大增强。 磁滞损耗：在交变磁势的作用下，铁磁物质中的磁场会反复翻转，相互间产生摩擦和粘滞，消耗能量。这种损耗称为磁滞损耗。 体积为V的铁磁物质置于交变频率为 f 的磁场中时，磁滞损耗为： n=1.6~2.3 *