电机学自学材料 第1页 绪论( introduction) 电机及电机学概念( electr ic mach ine and electr ic machine theory concept) 1.电机定义:是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。 2.电机分类:(按运动方式分类) 静止电机一变压器 电机 直流电机 旋转电机 流电机」异步电机 同步电机 3.电机学及性质:专业基础课 4本门课学习方法:①抓住主要矛盾; ②理论联系实际; ③善于运用对比的方法。 二、电机中的材料( materials) 1.导电材料:线圈(铜、铝) 2.导磁材料:铁磁材料(重点介绍) 3.结构材料:铸铁、铸钢和钢板等 4.绝缘材料:聚酯漆、环氧树脂、玻璃丝带、电工纸、云母片等(A、E、B、F、H、C) 、铁磁性材料的磁化特性:( character istic of ferromagnetic mater ia 1.铁磁性物质的磁化 铁磁材料:铁、镍、钴及其合金 磁化曲线:B=f(H) 特性:①具有高的导磁性能;②磁化曲线呈非线性(饱和特性) 2.磁滞回线 ①磁滞现象:B的变化总是滞后H的变化;H=0时B的值,称为剩磁B; ②基本磁化曲线:B=f(H); ③铁磁材料「软磁材料:∥高,B小,磁滞回线窄而长,如:铸钢、硅钢、坡莫合 金,制作电机铁心 硬磁材料:μ不髙,Br大,磁滞回线宽而胖,制造永久磁铁 河海大学
电机学自学材料 第 1 页 河海大学 绪论 （introduction） 一、电机及电机学概念（electric machine and electric machine theory concept） 1.电机定义：是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。 2.电机分类：（按运动方式分类） 静止电机-----------------变压器 电机 直流电机 旋转电机 交流电机 异步电机 同步电机 3.电机学及性质：专业基础课 4.本门课学习方法：①抓住主要矛盾； ②理论联系实际； ③善于运用对比的方法。 二、电机中的材料（materials） 1.导电材料：线圈（铜、铝） 2.导磁材料：铁磁材料（重点介绍） 3.结构材料：铸铁、铸钢和钢板等 4. 绝缘材料：聚酯漆、环氧树脂、玻璃丝带、电工纸、云母片等（A、E、B、F、H、C） 三、铁磁性材料的磁化特性：（characteristic of ferromagnetic material） 1.铁磁性物质的磁化 铁磁材料：铁、镍、钴及其合金 磁化曲线： B = f (H) 特性：①具有高的导磁性能；②磁化曲线呈非线性（饱和特性） 2.磁滞回线 ①磁滞现象：B 的变化总是滞后 H 的变化； H = 0 时 B 的值，称为剩磁 Br ； ②基本磁化曲线： B = f (H) ； ③铁磁材料 软磁材料： 高， Br 小，磁滞回线窄而长，如：铸钢、硅钢、坡莫合 金，制作电机铁心； 硬磁材料：μ不高，Br 大，磁滞回线宽而胖，制造永久磁铁；
电机学自学材料 第2页 3.磁滞损耗和涡流损耗 ①磁滞损耗:磁畴之间产生摩擦而产生的,P∝B ②涡流损耗:涡流与铁心电阻相作用产生的损耗,P=f2B2d/R ③铁损:磁滞损耗+涡流损耗,P∝∫B2 四、电机中的基本电磁定律( basic electromagnetic I aws) 1.磁路中的几个基本定律 ①全电流定律一安培环路定律(1 aw of total current) H·d=) 举例 工程上:∑团m=∑ 线圈:∑团=M *电流方向的判断: ②磁路的基尔霍夫第一定律:∑=0 *说明磁通是连续的。 ③磁路的基尔霍夫第二定律:∑团=∑M F d R ④磁路欧姆定律: R 铁磁材料的m不为常数。 2.电路中的两个基本定律 ①基尔霍夫第一定律: i=0 ②基尔霍夫第二定律: 3.电磁感应定律( electromagnetic inductive law) 变压器电动势:同上 运动电动势:e=Bh *判断方向:右手定则 4.电磁力定律:f=Bl *判断方向:左手定则(主要用于分析旋转电机的电磁转矩) 河海大学
电机学自学材料 第 2 页 河海大学 3.磁滞损耗和涡流损耗 ①磁滞损耗：磁畴之间产生摩擦而产生的， 2 h m p fB ②涡流损耗：涡流与铁心电阻相作用产生的损耗， Fe Bm d Re p f / 2 2 2 = ③铁损：磁滞损耗+涡流损耗， 1.3 2 fe Bm p f 四、电机中的基本电磁定律(basic electromagnetic laws) 1.磁路中的几个基本定律 ①全电流定律—安培环路定律 (law of total current) H dl = I L 举例： 工程上： Hl =I 线圈： Hl = NI * 电流方向的判断： ②磁路的基尔霍夫第一定律： = 0 *说明磁通是连续的。 ③磁路的基尔霍夫第二定律： Hl = NI ④磁路欧姆定律： F S l R F m = = S l Rm = *铁磁材料的 Rm 不为常数。 2.电路中的两个基本定律 ①基尔霍夫第一定律： i = 0 ②基尔霍夫第二定律： e = u 3.电磁感应定律 (electromagnetic inductive law) dt d N dt d e = − = − 变压器电动势：同上； 运动电动势： e = Blv *判断方向：右手定则 4.电磁力定律： f = Bil *判断方向：左手定则（主要用于分析旋转电机的电磁转矩）
电机学自学材料 第3页 第一篇变压器 transformer 1.变压器的定义:它是一种静止的电机,通过线圈间的电磁感应关系,将某一等级的 交流电压转换为同频率的另一等级的交流电压。 2.变压器的用途: 3.电力变压器:用于电力系统升、降电压的变压器。 第一章变压器的基本工作原理和结构 (basic operation pr inciple and structure of transformer) 、基本结构( basic structure) 器身:由铁心和线圈组成 1.铁心:构成主磁路,机械骨架,由硅钢片迭成 ①材料:0.35m厚涂有绝缘漆膜的硅钢片,导磁性能好,可减少铁损; ②铁心形状:矩形、十字形等 ③迭片方式:交迭式迭装 2.线圈:导电部分,铜线或铝线 *为便于线圈和铁心绝缘,低压靠近铁心柱在里面,高压在外面 线圈在铁心上排列方式:同心式 交迭式 3.油箱和冷却装置 变压器油的作用:绝缘和冷却 4绝缘套管:用于引线 5.保护装置和其他 基本工作原理( basic operation pr inc iple) 河海大学
电机学自学材料 第 3 页 河海大学 第一篇 变压器 transformer 1.变压器的定义：它是一种静止的电机，通过线圈间的电磁感应关系，将某一等级的 交流电压转换为同频率的另一等级的交流电压。 2.变压器的用途： 3.电力变压器：用于电力系统升、降电压的变压器。 第一章 变压器的基本工作原理和结构 （basic operation principle and structure of t ransformer） 一、基本结构（basic structure） 器身：由铁心和线圈组成。 1.铁心：构成主磁路，机械骨架，由硅钢片迭成 ①材料：0.35mm 厚涂有绝缘漆膜的硅钢片，导磁性能好，可减少铁损； ②铁心形状：矩形、十字形等； ③迭片方式：交迭式迭装 2.线圈：导电部分，铜线或铝线 *为便于线圈和铁心绝缘，低压靠近铁心柱在里面，高压在外面； 线圈在铁心上排列方式： 同心式 交迭式 3.油箱和冷却装置： *变压器油的作用：绝缘和冷却 4.绝缘套管：用于引线 5.保护装置和其他 二、基本工作原理（basic operation principle） A X u1 i1 Φ0 e1 a x e2 i2 u2
电机学自学材料 第4页 l1→l1 基本原理 其中: e1≈l1∝N1 可见,l2N2只要改变线圈的匝数,就能达到改变电压的目的 、变压器的分类( classi fication of transformer) 1.用途分:升压变压器、降压变压器; 2.相数分:单相变压器和三相变压器 3.线圈数:双线圈变压器、三线圈变压器和自耦变压器; 4.铁心结构:心式变压器和组式变压器 5.冷却介质和冷却方式:油浸式变压器和干式变压器等; 6.容量大小:小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器。 四、变压器的型号和额定值( type and rated value) 1.型号:表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容 例如:SL-500/10:表示三相油浸自冷双线圈铝线,额定容量为500kVA,高压侧额定 电压为10kV级的电力变压器。 2.额定值: sx:铭牌规定在额定使用条件下所输出的视在功率。 Ux:指变压器长时间运行所承受的工作电压。(三相为线电压) UN:规定加在一次侧的电压 U2:一次侧加额定电压,二次侧空载时的端电压。 x:变压器额定容量下允许长期通过的电流有l1和(三相为线电流)。 河海大学
电机学自学材料 第 4 页 河海大学 基本原理： 2 2 1 1 1 0 e i e u i → → → → → → 其中： dt d e N 0 1 1 = − ； dt d e N 0 2 2 = − 若 1 u1 N1 e 2 u2 N2 e 可见， 2 1 2 1 N N u u = 只要改变线圈的匝数，就能达到改变电压的目的。 三、变压器的分类（classification of transformer） 1. 用途分：升压变压器、降压变压器； 2. 相数分：单相变压器和三相变压器； 3. 线圈数：双线圈变压器、三线圈变压器和自耦变压器； 4. 铁心结构：心式变压器和组式变压器； 5. 冷却介质和冷却方式：油浸式变压器和干式变压器等； 6. 容量大小：小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器。 四、变压器的型号和额定值(type and rated value) 1. 型号：表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容。 例如：SL-500/10：表示三相油浸自冷双线圈铝线，额定容量为 500kVA，高压侧额定 电压为 10kV 级的电力变压器。 2. 额定值： N S ：铭牌规定在额定使用条件下所输出的视在功率。 UN ：指变压器长时间运行所承受的工作电压。（三相为线电压） U1N ：规定加在一次侧的电压； U2N ：一次侧加额定电压，二次侧空载时的端电压。 N I ：变压器额定容量下允许长期通过的电流有 N I 1 和 N I 2 （三相为线电流）
电机学自学材料 第5页 :我国工频:50H 还有额定效率、温升等额定值。 3.单相变压器的关系式 三相变压器的关系式:SN=√3U1 *:对于双线圈变压器一、二次侧的额定容量相等。(由于其效率高) 4.举例:一台Y,d11联接的三相变压器,额定容量为3150kVA,U1/U2=35/6.3kV,求 ①变压器一、二次额定电压和额定电流? ②变压器一、二次线圈的额定电压和额定电流? **思考题:原边加直流电压是否可以?为什么? 河海大学
电机学自学材料 第 5 页 河海大学 N f ：我国工频：50Hz； 还有额定效率、温升等额定值。 3. 单相变压器的关系式： N N N S = U I 三相变压器的关系式： N N N S = 3U I **：对于双线圈变压器一、二次侧的额定容量相等。（由于其效率高） 4. 举例：一台 Y,d11 联接的三相变压器，额定容量为 3150kVA,U1N/U2N=35/6.3kV,求： ①变压器一、二次额定电压和额定电流？ ②变压器一、二次线圈的额定电压和额定电流？ **思考题：原边加直流电压是否可以？为什么？