01 电机学绪论.docx

第1页：电机在国民经济中的作用

现代社会中电能是使用最广泛的能源，在电能的生产、输送和使用等环节，电机起着重要作用。电机主要包括发电机、变压器和电动机等类型。

发电机

把机械能转换为电能，用于发电厂；火电厂、水电厂、核电厂分别由汽轮机、水轮机带动发电机，把燃料的热能、水流的机械能或原子核裂变的原子能转变为电能。

变压器

把发电机发出的电压升高到输电电压，或在用电区把高电压降为用电设备所需的低电压。

电动机

把电能转换为机械能，用来驱动各种用途的生产机械。

输电电压等级有 110kV、220kV、330kV、500kV 或更高，用电设备则需要 6kV、1kV、380V、220V 等不同电压。发电机、变压器、电力线路和负载连接成统一的整体，构成电力系统，其中发电机与变压器是最重要的设备。

源文件“发电机发出的电压一般为 380V、10.5−20kV”表述有误，按电机学通行数据，发电机出口电压一般为 10.5~20kV，此处已按标准值修正。

第2页：电机的两种常用分类方法

电机应用广泛、种类繁多、性能各异，主要有两种常用的分类方法。

电动机运行与发电机运行不过是电机的两个运行状态，二者可逆。本教案按变压器、直流电机、同步电机、异步电机的顺序分别阐述。

第3页：铁磁材料特性与常用电磁定律

磁导率

铁、镍、钴及其合金磁导率很大，空气、油、铜、铝的磁导率近似取真空磁导率 μ0=4π×10⁻⁷H/m。

磁化曲线

B=f(H)，B 为磁通密度、H 为磁场强度，不同物质满足 B=μH。

饱和特性

开始磁化时 μFe 较小，随后迅速增大到最大值，之后又减小；愈饱和磁导率愈小。设计电机和变压器时把 B 值选在膝点附近。

铁耗

由磁滞损耗和涡流损耗组成，磁通密度的变化总落后于磁场强度的变化。

常用电磁定律：基尔霍夫第一定律 ∑i=0；基尔霍夫第二定律 ∑u=∑e，列方程时须先规定正方向，图 0-2 为电动机惯例、图 0-3 为发电机惯例；磁路欧姆定律 φ=F/Rm，其中磁动势 F=Iω。

磁路与电路的三点不同：电路电阻为恒值而 μFe 为非常数；电路中电流全在导线内通过，磁路则分主磁通与漏磁通；电路通直流时有损耗，磁路中恒定磁通在铁心内没有损耗。

第4页：电磁感应定律与安培力定律

电磁感应定律

线圈中感应电动势 e=−ω(dφ/dt)，规定正方向后按右手定则判定方向；导体在磁场中运动产生的运动电动势 e=Blv，方向同样用右手定则确定。

安培力定律

带电导体在磁场中受力 f=Bli，方向用左手定则确定。定子为磁极、转子装 N 匝线圈时，载流导体受到切向电磁力，产生电磁转矩 T=NBilD。

电磁转矩的性质

电动机中 T 为驱动转矩，把电能转变成机械能；发电机中 T 为制动转矩，把机械能转变为电能。