《电机学》复习资料 试题.doc

电机学复****资料
基本电磁定律和磁路
电机的基本工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律、磁路定律和电磁力定律等定律的基础上的,掌握这些基本定律,是研究电机基本理论的基础。
全电流定律
全电流定律
式中,当电流方向与积分路径方向符合右手螺旋关系时,电流取正号。
在电机和变压器的磁路计算中,上式可简化为
▲电磁感应定律
①电磁感应定律
e=-
式中,感应电动势方向与磁通方向应符合右手螺旋关系。
②变压器电动势
磁场与导体间无相对运动,由于磁通的变化而感应的电势称为变压器电动势。电机中的磁通Φ通常是随时间按正弦规律变化的,线圈中感应电动势的有效值为

③运动电动势
e=Blv
④自感电动势
⑤互感电动势 eM1=- eM2 =-
▲电磁力定律
f=Bli
▲磁路基本定律
磁路欧姆定律
Φ===ΛmF
式中,F=Ni——磁动势,单位为A;
Rm=——磁阻,单位为H-1;
Λm=——磁导,单位为H。
磁路的基尔霍夫第一定律
上式表明,穿入(或穿出)任一封闭面的磁通等于零。
磁路的基尔霍夫第二定律

上式表明,在磁路中,沿任何闭合磁路,磁动势的代数和等于次压降的代数和。
磁路和电路的比较
电路
磁路
电流I[A]
电流密度J[A/m2]
电动势E[V]
电阻[Ω]
电导[S]
基尔霍夫第一定律
基尔霍夫第二定律
电路欧姆定律
磁通Φ[Wb]
磁通密度B[T=Wb/m2]
磁动势F[A]
磁阻[1/H]
磁导[H]
磁路节点定律
全电流定律
磁路欧姆定律
直流电动机
一、直流电机的磁路、电枢绕组和电枢反应
▲磁场是电机中机电能量转换的媒介。穿过气隙而同时与定、转子绕组交链的磁通为主磁通;仅交链一侧绕组的磁通为漏磁通。直流电机空载时的气隙磁场是由励磁磁动势建立的。空载时,主磁通Φ0与励磁磁动势F0的关系曲线Φ0=f(F0)为电机的磁化曲线。从磁化曲线可以看出电机的饱和程度,饱和程度对电机的性能有很大的影响。
电机的磁化曲线仅和电机的几何尺寸及所用的材料有关,而与电机的励磁方式无关。电机的运行特性与磁化曲线密切相关。设计电机时,一般使额定工作点位于磁化曲线开始弯曲的部分,这样既可保证一定的可调节度,又不至于浪费材料。
直流电机电枢绕组各元件间通过换向器连接,构成一个闭合回路,回路内各元件的电动势互相抵消,从而不产生环流。元件内的电动势和电流均为交变量,通过换向器和电刷间的相对运动实现交直流转换。电刷的放置原则是:空载时正、负电刷之间获得最大的电动势,这时被电刷短路的元件的电动势为零。因此,电刷应放在换向器的几何中性线上。对端接对称的元件,换向器的几何中性线应与主极轴线重合。
不同型式的电枢绕组均有①S=K=Z;②y 1=Zi/2pε=整数;③y=y1+y2。其中,S为元件数,K为换向片数,Zi为虚槽数,p为极对数,y 1为第一节距,y 2为第二节距,y为合成节距,ε为小于1的分数,用来把y 1凑成整数。对单叠绕组,y=±1,y 2小于0,并联支路对数a=p,即每极下元件串联构成一条支路。对单波绕组,y 2大于零,a=1,即所有同极性下元件串联构成一条支路。
当电枢绕组中通过电流时,产生电枢磁动势,此时气隙磁场由励磁磁动势和电枢磁动势共同建立。
电枢磁动势对主极磁场的影响称为电枢反应。直流电机电枢磁动势是空间分布固定的三角波,其幅值位于电枢表面导体电流改变方向处。
当电刷安装在换向器的几何中性线上时,只存在交轴电枢磁动势Faq。Faq对气隙磁场的影响称为交轴电枢反应,它使①气隙磁场发生畸变;②物理中性线偏离几何中性线一个角度,③不饱和时,每极磁通量不变,饱和时,有去磁作用。当电刷偏离几何中性线时,除了Faq外,还存在直轴电枢磁动势Fad。Fad对气隙磁场的影响称为直轴电枢反应,当Fad与励磁磁动势同方向时,起助磁作用;当Fad与励磁磁动势反方向时,起去磁作用。
当电刷在几何中性线上时,交轴电枢反应磁动势的大小为
Faq=Aτ(A/极)
式中,A=——线负荷(A/m);
——极距(m);
N——电枢圆周总导体数;
Da——电枢外径(m)
Ia——支路电流(A)
当电刷从几何中性线上移开机械角度时,β交直轴电枢磁动势分别为
Faq=A(-bβ)(A/极)
Fad=A bβ(A/极)
式中,bβ=——电刷在电枢表面移过的弧长(m)。
电枢绕组感应电动势E是指正、负电刷间的电动势,即一条支路的电动势。电磁转距Tem是指电枢电流和气隙合成磁场相互作用产生的。感应电动势和电磁转距公式是直流电动机的两个重要的计算公式
E=CeФn (V)
Tem=CTФIa (Nm)
式中,Ф——每极磁通