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电机学第五版、变压器、电磁关系、运行分析、实际变压器、变压器等效电路、电路参数测定、三相变压器、变压器运行特性、并联运行、外特性。
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电机学
学习目标： 了解变压器，直流电机，感应电机，同步电机的结构； 掌握以上的基本工作原理，方程，性能与实验方法； 对电机的额定值，性能指标，参数大小有明确的工程概念 学习重点： 重点掌握电机稳态，对称，基波运行方法； 深入理解电机主磁场与能量转换关系； 建立电机的电动势，磁动势，功率和转矩平衡方程； 运用基本方程，等效电路，向量图分析解决电机问题
绪论
电机
是一种机电能量转换或信号转换的电磁装置
工作原理
电磁感应定律 电磁力定律
构造
用适当的有效材料构成互相进行电磁感应的磁路与电路以产生电磁功率与电磁转矩
分类
变压器
单相
三相
旋转电机
直流
直流发电机
直流电动机
交流
感应电机
同步电机
直线电机
分析方法
建立物理模型
弄清楚电机内部构造，并根据其电路与磁路，分析电机空载与负载情况下电机内部磁场，初步弄清其工作原理
建立数学模型
根据电机内部发生的电磁，机电，运动学过程，推导出相关方程 主磁通-漏磁通法： 将电机内的磁通按其分布分为主磁通与漏磁通，然后用电磁感应定律与KVL列出各个绕组的电压方程，再由电磁力定律得与牛二得到转子的转矩方程。（推导过程简单但不能用于动态分析） 动态电路法： 将电机视为电路，并用一组时变的自感与互感系数来表达定子与转子间的电磁关系（可用于动态分析但推导过程很复杂） 叠加原理法（不考虑铁芯饱和时，即线性） 等效电路法
求解模型
解析解或者数值解
结果分析
磁路
磁通所通过的路径
基本概念
磁通
类比电路的电流，单位为Wb
主磁通
漏磁通
磁势
类比电路的电动势 F表示磁（动）势，取决于线圈通过的电流I及线圈匝数N。 单位为安匝（A*匝）
磁阻
类比电路的电阻，也适用串并联
磁链
λ=NΦ
电感
L=λ/i
基本定律
电磁基本定律
安培环路定律（全电流定律）
电磁感应定律
电磁力定律
磁路基本定律
磁路欧姆定律
ps:注意铁磁材料的磁导率不是常数，会随着内部的磁感应强度变化而变化，因此磁阻也会变化
磁路基尔霍夫第一定律
即磁通的连续性，磁路中进入某一结点的净磁通为0
磁路基尔霍夫第二定律
F=H1L1+H2L2
磁路与电路区别
磁路的计算
一般
F=Ni=ΦR=∑HL
特殊
铁磁材料磁导率无穷大
由磁阻公式当磁导率无穷大时磁阻为零
铁磁材料非线性
非线性铁磁材料其磁导率随磁场强度变化而变化
边缘效应
磁力线通过气隙时，会向外发散，直接影响气隙有效横截面积
易错事项
磁路平均长度的计算
叠片系数
铁心实际截面积与理想截面的比，因为铁心在制造时叠放，难免会有空气隙，造成实际截面积小于理想截面积
铁磁材料
四大材料
导电材料
导磁材料
绝缘材料
结构材料
软磁
磁滞回线较窄，剩磁与矫顽力都较小 磁导率较高
硬磁
磁滞回线较宽，剩磁与矫顽力较大 因此适合制造永久磁铁
铁磁物质的磁化
特性
磁化
与铁磁材料内部的磁畴有关，外部施加的磁场强度会引起磁畴内部原子的转向，从而增加了铁磁材料内部的磁场强度，从而引起更多的原子转向，当转向趋于饱和后，无论外部磁场强度再增大，磁通密度几近不变
磁滞
磁通密度B的变化落后于磁场强度H
三种曲线
起始磁化曲线
将一块从未磁化过的铁磁材料放入磁场中进行磁化，所得的B=f（H）曲线
基本磁化曲线
对同一铁磁材料，选择不同的磁场强度进行反复磁化，可得一系列大小不同的磁滞回线，再将各磁滞回线的顶点连接所得的曲线
注意区别
磁滞回线
两种参数
剩磁
矫顽力（与H同量纲）
磁芯损耗
前提：铁心中的磁通是时变的
磁滞损耗
由磁滞回线，其面积代表了铁磁材料的单位立方体在一个周期内的能量损耗，这部分能量用于让磁畴不断翻转 可由经验公式求得
涡流损耗
基于磁生电，时变的磁通产生了反向电场，称之为涡流，其在磁芯内部循环产生热效应，造成损耗； 也可由经验公式求得 关于如何减少损耗？ 增大涡流遇到的电阻，如薄钢片堆叠制作磁芯，或增加磁芯材料得电阻率
初步认知
基本结构
绕组
绕组是变压器的电路部分，输入端为一次绕组，输出端为二次绕组
铁心
是变压器的磁路
同心式变压器
交叠式变压器
基本原理
理想变压器
绕组电阻忽略不计 无漏磁通 磁芯损耗不计 磁芯材料不饱和 磁芯磁导率无穷大
一次电压与二次电压
一次电压与二次电压之比等于匝数比，且相位相差180度，即反向；
一次电流与二次电流
根据磁路第二定律，由于理想变压器的铁心磁阻为零，因此电流之比与匝数成反比且反向
功率守恒
理想变压器左右两侧功率守恒
阻抗关系
一次侧的输入阻抗等于二次侧实际阻抗的匝数比的平方
基本参数
额定值（铭牌值）
额定容量（视在功率）
额定电压
额定电流
额定频率
标幺值
电磁关系
实际变压器
1.一次二次绕组本身存在绕组电阻 2.存在漏磁通 3.磁导率并非无穷大，考虑磁芯损耗
空载运行
二次绕组开路，二次电流为零
一次绕组产生磁势，可分为铁心中通过的主磁通（与一二次绕组交联），以及一小部分与空气接触的漏磁通（只与一部分一次绕组相交联）两部分 其中： 主磁通会与一二次绕组中产生感应电势E1，E2
通过铁心并与一次和二次绕组相交链的磁通 其超前于感应电势90
仅与一个绕组相交链且主要通过空气或油的漏磁通（即一次绕组产生的漏磁通只会与自身交联，不会与二次侧交联） 空载时漏磁通非常小，可以忽略
绕组电阻
绕组电阻很小； 电流也很小； 因此可忽略绕组电阻的压降，那么外施电压与感应电势大小相等，方向相反（如图所示）
实际计算可忽略
结论
激磁电流
产生主磁通所需的电流
磁化电流
用以激励铁心中的主磁通 无功量，不会被消耗，只是会不停的转化，在磁场与电场中循环
磁路不饱和
即工作在B-H曲线线性段时，磁化电流与磁通的波形一致
磁路饱和
当工作在B-H非线性段时，磁化电流畸变，与磁通波形不一致
铁耗电流
有功量，工作过程中被消耗掉了
激磁阻抗
将变压器简化为了电路模型！！！！
磁化电抗
感应电势与磁化电流相除得到， 是无功量
铁耗阻抗
感应电势与铁耗电流相除得到， 是有功量
负载运行
二次绕组接电阻； 二次绕组将会产生电流，就会产生磁势，进而影响磁路； 但根据U1约=-E1，主磁通应保持不变，即N1Im不能变，因此I1会改变，改变的这一部分用于抵消I2产生的磁势； 实际上，二次侧的电流是由一次侧传递来的
正方向的规定
磁动势方程
漏磁电抗
将漏磁通简化成了电路模型！！！
变压器等效电路
绕组归算
T形等效电路
近似等效电路
电路参数测定
开路实验
短路实验
三相变压器
运行分析
变压器运行特性
外特性
效率
并联运行
理想并联运行
负载分配
直流电机
主磁极
电枢铁心
电枢绕组
构成
元件
绕组方式
叠绕式
波绕式
绕组展开图
换向器
电刷
换向级
就是高中经常接触到的模型
发电机
当电枢线圈的导体A与X因原电机驱动而旋转时，切割磁场产生动生电势，输出到电刷到外电路； 虽然导体因旋转产生的动生势为交流电，由于换向器会跟随导体一起转动，每次输出到电刷时仍保持电极性不变，因此输出直流电
电动机
外加直流电压，导体中有电流流过，在磁场作用下产生转矩因而持续转动； 由于换向器的存在，一个周期内导体内部电流会换向两次，因而是交变电流
励磁方式
他励式
自励式
并励式
串励式
复励式
额定值
额定功率
额定励磁电压
磁场
空载时的磁场
电枢电流为零 由主磁极产生
磁化曲线
负载时的磁场
直流电机带上负载，电枢绕组有电流，产生磁动势，与主磁极产生的磁动势合成而来
磁动势
电枢磁动势
电枢反应
直轴电枢反应
交轴电枢反应
电场
动生电动势
电磁转矩
电磁方程
电压方程式
复习：阻抗=电阻+j电抗
