第七章机电能量转换原理.pptVIP

第一节机电能量转换过程中的能量关系

能量守恒原理：在质量守恒的物理系统中，能量既不能产生、也不

能消灭，而仅能改变其存在的形态。

一、机电能量转换过程中的能量关系

对于由电系统、机械系统和联系两者的耦合磁场组成的机电装

置，根据能量守恒原理（电动机惯例）有：

由电源输耦合磁场内装置内部的输出的



入的电能储能的增加能量损耗机械能

电动机中，电能和机械能为正值；

发电机中，电能和机械能为负值。

能量损耗分分为三类：

1、电系统（绕组）内部的电阻损耗；

2、是机械部分的摩擦损耗、通风损耗，统称机械损耗；

3、类是耦合电磁场在介质内产生的损耗，包括磁滞和涡流损耗

等。

把电机作为一个具有电端口和机械喘口的两端口装置，把电阻

损耗和机械损耗移出，则装置的中心部分将成为一个由动态耦合线圈

所组成的“无损耗磁储能系统”

电阻损耗2机械损耗

iiR

R无损耗的

电端口TR机械端口

ue磁储能系统eTmech

图7-1把损耗抽出使系统成为“无损耗磁储能系统”

电阻损耗2机械损耗

iiR

R无损耗的

电端口TR机械端口

ue磁储能系统eTmech

无损耗磁储能系统，在时间dt内，其能量关系为：

dWedWmdWmech

dWe：系统的微分电能输入；

dWm：为微分储能增量，

dWmech：系统的微分机械能输出。

把损耗移出，整个系统成为“无损耗系统”，便于导出磁场储

能和相应的机电耦合项——电磁转矩，又使过程成为单值、可逆，给

整个分析带来很大方便。

二、磁场储能

单边激励的机电装置

设电源电压u为，线圈中的电

流为i，电阻为R；则在时d间t内，

由电源输入装置的总电能应uid为t，

消耗在电阻R上的电i2R能d为t。于dt

是在时间内，输入装dW置e的净电能

为：2

dWeuidtiRdtuiRidt图7-2单边激励的机电装置

设线圈的磁链为，根据法拉第电磁感应定律

d

线圈内感应电动势：e

dt

线圈的电压方程为：uiRe

输入装置的净电能为：dWeeidtid

设作用在转子上的电磁转矩

为Te，在dt内转子转过的角度

为dmech，则装置的微分总机

械能输出为：

dWmechTedmech

从而磁能增量

dWmdWedWmechidTedmech

装置的磁储能系统是无损耗系统，是一个保守系统，磁场储Wm



能则是一个状态Wm函数，的值由独立变量和（为电角

度）的瞬时值唯一地确定，而与路径无关；



定子磁链为，转子