电机学汤蕴璆第五版课件

第一章 磁路 电机学

1-1 磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？

答：磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的导磁性能有关，计算公式为Rm?l，单位：AWb ?A1-2 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪些因素有关？

答：磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化，

n磁畴间相互摩擦引起的损耗。经验公式ph?ChfBmV。与铁磁材

料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的体积及磁化强度有关；

涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流

2（涡流），通过电阻产生的损耗。经验公式ph?CFef1.3BmG。与

材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有关。 1-3 图示铁心线圈，已知线圈的匝数N=1000，铁心厚度为0.025m（铁心由0.35mm的DR320硅钢片叠成）， 叠片系数（即截面中铁的面积与总面积之比）为0.93，不计漏磁，试计算：(1) 中间心柱的磁通为7.5?10Wb，不计铁心的磁位降时所需

?4的直流励磁电流；

(2) 考虑铁心磁位降时，产生同样的磁通量时所需的励磁电流。

解：?磁路左右对称?可以从中间轴线分开，只考虑右半磁路的情况:

铁心、气隙

实验一 测直流电枢绕组的电阻

一、实验目的

1、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。

2、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。 3、学习用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。

二、实验项目

1、了解DD01电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正过的直流电机、变阻器、多量程直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。 2、用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。

三、实验设备及控制屏上挂件排列顺序

序 号 1 2 3 4 5 6 型 号 DD03 DJ23 DJ15 D31 D42 D44 名 称 导轨、测速发电机及转速表 校正直流测功机 直流并励电动机 直流数字电压、毫安、安培表 三相可调电阻器 可调电阻器、电容器 数 量 1 台 1 台 1 台 2 件 1 件 1 件 四、实验说明及操作步骤

1、由实验指导人员介绍DDSZ-1型电机及电气技术实验装置各面板布置及使用方法，讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。 2、用伏安法测电枢的直流电阻

图2-1 测电枢绕组直流电阻接线

第一章 磁 路

电机是一种机电能量转换装置，变压器是一种电能传递装置,它们的工作原理都以电磁感应原理为基础，且以电场或磁场作为其耦合场。在通常情况下，由于磁场在空气中的储能密度比电场大很多，所以绝大多数电机均以磁场作为耦合扬。磁场的强弱和分布，不仅关系到电机的性能，而且还将决定电机的体积和重量；所以磁场的分析扣计箅，对于认识电机是十分重要的。由于电机的结构比校复杂，加上铁磁材料的非线性性质，很难用麦克斯韦方程直接解析求解；因此在实际工作中．常把磁场问题简化成磁路问题来处理。从工程观点来说，准确度已经足够。

本章先说明磁路的基本定律，然后介绍常用铁磁材料及其性能，最后说明磁路的计算方法。

1-1 磁路的基本定律 一、磁路的概念

磁通所通过的路径称为磁路。图1—1表示两种常见的磁路，其中图a为变压器的磁路，图b为两极直流电机的磁路。

在电机和变压器里，常把线圈套装在铁心上。当线圈内通有电流时、在线圈周围的空间(包括铁心内、外)就会形成磁场。由于铁心的导磁性能比空气要好得多，所以绝大部分磁通将在铁心内通过，并在能量传递或转换过程中起耦合场的作用，这部分磁通称为

第一章 磁路

1-1 磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？

答：磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的导磁性能有关，计算公式为

Rm?l，单位：A

Wb?A1-2 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪些因素有关？

答：磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化，磁畴间相互摩擦引起的损

n耗。经验公式ph?ChfBmV。与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的

体积及磁化强度有关；

涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流（涡流），通过电阻产生的

2损耗。经验公式ph?CFef1.3BmG。与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有

关。

1-3 图示铁心线圈，已知线圈的匝数N=1000，铁心厚度为0.025m（铁心由0.35mm的DR320

硅钢片叠成）， 叠片系数（即截面中铁的面积与总面积之比）为0.93，不计漏磁，试计

算：(1) 中间心柱的磁通为7.5?10?4Wb，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流； (2) 考虑铁心磁位降时，产生同样的磁通量时所需的励磁电流。 解：?磁路左右对称?可以从中间轴线分开，只考虑右半磁路的情况: 铁心、气隙截面A?A??

第一章 磁路 电机学

1-1 磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？

答：磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的导磁性能有关，计算公式为

Rm?l，单位：A

Wb?A1-2 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪些因素有关？

答：磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化，磁畴间相互摩擦引起的损

n耗。经验公式ph?ChfBmV。与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的

体积及磁化强度有关；

涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流（涡流），通过电阻产生的

2损耗。经验公式ph?CFef1.3BmG。与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有

关。

1-3 图示铁心线圈，已知线圈的匝数N=1000，铁心厚度为0.025m（铁心由0.35mm的DR320

硅钢片叠成）， 叠片系数（即截面中铁的面积与总面积之比）为0.93，不计漏磁，试计

算：(1) 中间心柱的磁通为7.5?10?4Wb，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流； (2) 考虑铁心磁位降时，产生同样的磁通量时所需的励磁电流。 解：?磁路左右对称?可以从中间轴线分开，只考虑右半磁路的情况: 铁心、气隙

第一章 2磁路

1-1 磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？

答：磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的导磁性能有关，计算公式为

Rm?l，单位：A

Wb?A1-2 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪些因素有关？

答：磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化，磁畴间相互摩擦引起的损耗。经验公式ph?ChfBmV。与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的体积及磁化强度有关；

涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流（涡流），通过电阻产生的损耗。经验公式ph?CFef1.32BmG。与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有n关。

1-3 图示铁心线圈，已知线圈的匝数N=1000，铁心厚度为0.025m（铁心由0.35mm的DR320

硅钢片叠成）， 叠片系数（即截面中铁的面积与总面积之比）为0.93，不计漏磁，试计

算：(1) 中间心柱的磁通为7.5?10?4Wb，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流； (2) 考虑铁心磁位降时，产生同样的磁通量时所需的励磁电流。 解：?磁路左右对称?可以从中间轴线分开，只考虑右半磁路的情况: 铁心、气隙截面A?A?

第一章 磁路

1-1 磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？

答：磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的导磁

lR?性能有关，计算公式为m?A，单位：

AWb

1-2 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪些因素有关？

答：磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化，磁

n畴间相互摩擦引起的损耗。经验公式ph?ChfBmV。与铁磁材料的

磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的体积及磁化强度有关； 涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流（涡

2流），通过电阻产生的损耗。经验公式ph?CFef1.3BmG。与材料的铁

心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有关。

1-3 图示铁心线圈，已知线圈的匝数N=1000，铁心厚度为0.025m（铁心由0.35mm的DR320硅钢片叠成）， 叠片系数（即截面中铁的面积与总面积之比）为0.93，不计漏磁，试计算：(1) 中间心柱的磁通为7.5?10Wb，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流；

?4 (2) 考虑铁心磁位降时，产生同样的磁通量时所需的励磁电流。

解：?磁路左右对称?可以从中间轴线分开，只考虑右半磁路的情况:

铁心、气隙截面A?A??

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第8章

相量法

本章重点8.1 8.2 8.3 8.4 复数 正弦量 相量法的基础

电路定律的相量形式首页

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重点：1. 正弦量的表示、相位差 2. 正弦量的相量表示 3. 电路定理的相量形式

返 回

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8.11. 复数的表示形式

复数b 代数式

Im F |F|

F a jbF | F | ej

(j 1 为虚数单位)

o a 三角函数式 Re

指数式

F | F | e | F | (cos j sin ) a jbj

F | F | e | F | j

极坐标式返 回 上 页 下 页

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几种表示法的关系：

Im

b

F a jbF | F | e | F | j

F

|F|

o a Re

| F | a b b θ arctan a 2

2

或

a | F | cos b | F | sin

2. 复数运算

①加减运算 —— 采用代数式返 回 上 页 下 页

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若 则 Im F2

F1=a1+jb1, F2=a2+jb2 F1±F2=(a1±a2)+j(b1±b2) F1+F2I

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第8章

相量法

本章重点8.1 8.2 8.3 8.4 复数 正弦量 相量法的基础

电路定律的相量形式首页

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重点：1. 正弦量的表示、相位差 2. 正弦量的相量表示 3. 电路定理的相量形式

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8.11. 复数的表示形式

复数b 代数式

Im F |F|

F a jbF | F | ej

(j 1 为虚数单位)

o a 三角函数式 Re

指数式

F | F | e | F | (cos j sin ) a jbj

F | F | e | F | j

极坐标式返 回 上 页 下 页

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几种表示法的关系：

Im

b

F a jbF | F | e | F | j

F

|F|

o a Re

| F | a b b θ arctan a 2

2

或

a | F | cos b | F | sin

2. 复数运算

①加减运算 —— 采用代数式返 回 上 页 下 页

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若 则 Im F2

F1=a1+jb1, F2=a2+jb2 F1±F2=(a1±a2)+j(b1±b2) F1+F2I

填空

1.在信息电子技术中半导体器件既可以处于放大状态，也可以处于开关状态，而在电力电子技术中，为避免功率损耗过大电力电子器件总是工作在开关状态，这是它们的一个重要特征。 2.电力电子器件分为以下三类：半控型，全控型，不可控型。

3.根据驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的性质，可将电力电子器件分为电流驱动型和电压驱动型。

4.根据驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间有效信号的波形，可将电力电子器件分为脉冲触发型和电平控制型。

5.缓冲电路又称为吸收电路。其作用是抑制电路的器件的内因过电压，du/dt或者过电流和di/dt，减小器件的开关损耗。

6.电力电子装置中可能发生的过电压分为外因过电压和内因过电压两类，其中内因过电压包括：换相过电压，关断过电压。

7.软件开关电路分成准谐振电路,零开关PWM电路和零转换PWM电路，其中准谐振电路可以分为零电压开关准谐振电路，零电流开关准谐振电路，零电压开关多谐振电路和用于逆变器的谐振直流环。

8.常用的多电平逆变电路有中点钳位型逆变电路，飞跨电容型逆变电路，以及单元串联多电平逆变电路。

9.电力变换通常分为四大类;交流变直流，直流变交流，直流变直流，交流变交流。 10.电力MOSFE