電機(jī)學(xué)全套課件

電機(jī)學(xué)全套課件日期：}演講人：目錄01電機(jī)學(xué)課程簡(jiǎn)介02變壓器穩(wěn)態(tài)分析03直流電機(jī)穩(wěn)態(tài)分析04感應(yīng)電機(jī)穩(wěn)態(tài)分析05同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)分析06課程總結(jié)與展望電機(jī)學(xué)課程簡(jiǎn)介01電機(jī)學(xué)定義電機(jī)學(xué)是研究電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行特性及其應(yīng)用的學(xué)科。重要性電機(jī)在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，是電能與機(jī)械能之間轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵設(shè)備，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、國(guó)防等領(lǐng)域。電機(jī)學(xué)的定義與重要性開(kāi)設(shè)時(shí)間授課教師該課程于2017年11月21日首次在中國(guó)大學(xué)MOOC開(kāi)設(shè)。該課程由李勇、王騫、尚靜等教師授課。哈爾濱工業(yè)大學(xué)電機(jī)學(xué)慕課介紹課程內(nèi)容該課程以變壓器、直流電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)和同步電機(jī)這四大機(jī)種的穩(wěn)態(tài)分析內(nèi)容為主，涵蓋電機(jī)學(xué)的基本知識(shí)和理論。開(kāi)課次數(shù)至2020年10月，該課程已開(kāi)課7次，受到廣泛好評(píng)。四大機(jī)種簡(jiǎn)介變壓器01變壓器是一種能夠改變交流電壓的設(shè)備，其基本原理是電磁感應(yīng)。具有電壓變換、電流變換、阻抗變換等功能。直流電機(jī)02直流電機(jī)是將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的設(shè)備，具有良好的調(diào)速性能和啟動(dòng)特性。包括直流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)兩種類型。感應(yīng)電機(jī)03感應(yīng)電機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和家庭電器中。同步電機(jī)04同步電機(jī)是一種特殊的交流電機(jī)，其轉(zhuǎn)速與電源頻率保持同步。具有運(yùn)行穩(wěn)定、功率因數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)，常用于大型發(fā)電機(jī)和精密控制設(shè)備中。變壓器穩(wěn)態(tài)分析02主要構(gòu)件包括初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和鐵芯（磁芯）?；窘Y(jié)構(gòu)電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩(wěn)壓等。變壓器功能01020304變壓器利用電磁感應(yīng)原理改變交流電壓。電磁感應(yīng)原理配電變壓器、電力變壓器、全密封變壓器等。變壓器類型變壓器基本原理與結(jié)構(gòu)初級(jí)線圈與次級(jí)線圈的電壓之比等于匝數(shù)之比。電壓變換關(guān)系變壓器運(yùn)行特性初級(jí)線圈與次級(jí)線圈的電流之比與匝數(shù)成反比。電流變換關(guān)系變壓器可改變阻抗的大小，實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。阻抗變換變壓器效率較高，但存在鐵損和銅損，需采取措施減小。效率與損耗等效電路法將變壓器轉(zhuǎn)化為等效電路，便于進(jìn)行電路分析。相量圖法利用相量圖表示電壓、電流和阻抗之間的關(guān)系，分析變壓器運(yùn)行狀態(tài)。磁路計(jì)算法基于磁路原理，計(jì)算變壓器的磁通、磁感應(yīng)強(qiáng)度等參數(shù)。仿真與測(cè)試?yán)梅抡孳浖驅(qū)嶒?yàn)測(cè)試方法，獲取變壓器性能參數(shù)和特性曲線。變壓器主要分析方法直流電機(jī)穩(wěn)態(tài)分析03直流電機(jī)工作原理基于電流在磁場(chǎng)中受力的電磁感應(yīng)原理，通過(guò)電刷和換向器將直流電輸入電樞繞組，產(chǎn)生電樞電流和電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。直流電機(jī)定義及作用直流電機(jī)是輸出或輸入為直流電能的電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械能的互相轉(zhuǎn)換。直流電機(jī)結(jié)構(gòu)與組成直流電機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，定子包括主磁極、換向極、電刷裝置等，轉(zhuǎn)子包括電樞鐵芯、電樞繞組、換向器等。直流電機(jī)基本原理與結(jié)構(gòu)直流電機(jī)機(jī)械特性包括轉(zhuǎn)速特性、轉(zhuǎn)矩特性等，與電機(jī)參數(shù)和負(fù)載情況有關(guān)。直流電機(jī)調(diào)速特性直流電機(jī)具有良好的調(diào)速性能，可通過(guò)改變電樞電壓、電樞電流、勵(lì)磁電流等方式實(shí)現(xiàn)寬范圍的平滑調(diào)速。直流電機(jī)效率特性直流電機(jī)的效率與電機(jī)負(fù)載、轉(zhuǎn)速、電樞電流等因素有關(guān)，一般在額定負(fù)載和額定轉(zhuǎn)速下效率最高。直流電機(jī)運(yùn)行特性直流電機(jī)主要分析方法磁路分析法通過(guò)磁路計(jì)算來(lái)確定電機(jī)各部分磁通量和磁感應(yīng)強(qiáng)度，進(jìn)而分析電機(jī)性能。電路分析法將直流電機(jī)等效為電路模型，通過(guò)電路分析方法來(lái)求解電機(jī)性能參數(shù)和特性曲線。磁場(chǎng)與電路相結(jié)合的分析法將磁路分析和電路分析相結(jié)合，綜合考慮電機(jī)的電磁過(guò)程和電路特性，更準(zhǔn)確地分析電機(jī)性能和特性。感應(yīng)電機(jī)穩(wěn)態(tài)分析04感應(yīng)電機(jī)基本原理與結(jié)構(gòu)基本原理感應(yīng)電機(jī)利用電磁感應(yīng)原理，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。基本結(jié)構(gòu)感應(yīng)電機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子、軸承和端蓋等部分組成，其中定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙是磁通的主要通道。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子通常由導(dǎo)體條和端環(huán)組成，呈鼠籠狀，能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)。定子結(jié)構(gòu)定子通常由鐵芯和繞組組成，繞組通電后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。感應(yīng)電機(jī)運(yùn)行特性轉(zhuǎn)速特性感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率和極對(duì)數(shù)有關(guān)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于同步轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)矩特性感應(yīng)電機(jī)在啟動(dòng)和負(fù)載變化時(shí)，具有較大的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。效率特性感應(yīng)電機(jī)的效率較高，尤其在額定功率附近運(yùn)行時(shí)效率最高。功率因數(shù)特性感應(yīng)電機(jī)的功率因數(shù)較低，需要配套無(wú)功補(bǔ)償裝置。等效電路法將感應(yīng)電機(jī)各物理量用等效電路參數(shù)表示，通過(guò)電路分析求解電機(jī)性能。磁場(chǎng)分析法通過(guò)求解電機(jī)內(nèi)部的磁場(chǎng)分布，分析電機(jī)的工作狀態(tài)和性能。數(shù)值分析法利用計(jì)算機(jī)和數(shù)值分析方法，對(duì)感應(yīng)電機(jī)進(jìn)行仿真和性能預(yù)測(cè)。矢量控制法通過(guò)控制電機(jī)電流的矢量方向，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的精確控制。感應(yīng)電機(jī)主要分析方法同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)分析05工作原理同步電機(jī)基于電磁感應(yīng)原理工作，當(dāng)定子繞組通入交流電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)會(huì)吸引轉(zhuǎn)子磁極，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。同步電機(jī)定義同步電機(jī)是一種常用的交流電機(jī)，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)頻率保持同步?；窘Y(jié)構(gòu)同步電機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子和勵(lì)磁系統(tǒng)三部分組成。定子固定不動(dòng)，轉(zhuǎn)子通過(guò)軸承與定子相連。同步電機(jī)基本原理與結(jié)構(gòu)同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)頻率之間存在嚴(yán)格的關(guān)系，即n=60f/p，其中f為電網(wǎng)頻率，p為電機(jī)極對(duì)數(shù)。同步轉(zhuǎn)速同步電機(jī)的功率因數(shù)較高，特別是在滿載時(shí)，功率因數(shù)可接近甚至達(dá)到1，有利于提高電網(wǎng)的功率因數(shù)。功率因數(shù)同步電機(jī)在負(fù)載變化時(shí)，其轉(zhuǎn)速能夠保持穩(wěn)定，具有較好的速度穩(wěn)定性。穩(wěn)定性好通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的大小，可以方便地調(diào)節(jié)同步電機(jī)的無(wú)功功率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償。調(diào)節(jié)特性同步電機(jī)運(yùn)行特性同步電機(jī)主要分析方法磁路分析法01通過(guò)求解電機(jī)內(nèi)部的磁路分布，來(lái)分析電機(jī)的穩(wěn)態(tài)性能，如磁通、磁密等。這種方法適用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的電機(jī)。電磁場(chǎng)分析法02利用電磁場(chǎng)理論，通過(guò)數(shù)值計(jì)算或仿真分析來(lái)求解電機(jī)內(nèi)部的電磁場(chǎng)分布和性能參數(shù)。這種方法適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高的電機(jī)。矢量圖分析法03通過(guò)繪制電機(jī)內(nèi)部的矢量圖，來(lái)分析電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性和動(dòng)態(tài)過(guò)程。這種方法直觀易懂，適用于電機(jī)的初步設(shè)計(jì)和性能分析。等效電路分析法04將同步電機(jī)等效為電路模型，通過(guò)電路分析方法來(lái)求解電機(jī)的性能參數(shù)。這種方法便于進(jìn)行電機(jī)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)分析，是電機(jī)學(xué)中的一種重要分析方法。課程總結(jié)與展望06課程重點(diǎn)內(nèi)容回顧四大機(jī)種基本原理變壓器、直流電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)和同步電機(jī)的基本原理及其物理基礎(chǔ)。電機(jī)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)詳細(xì)講解了電機(jī)的構(gòu)造、繞組設(shè)計(jì)及優(yōu)化方法。運(yùn)行特性分析深入分析電機(jī)在各種工況下的運(yùn)行特性和性能指標(biāo)。電機(jī)控制技術(shù)介紹了電機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)等控制技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)方法。電機(jī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域及前景工業(yè)自動(dòng)化電機(jī)在工業(yè)自動(dòng)化中扮演關(guān)鍵角色，廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)線和機(jī)器設(shè)備中。02040301能源與環(huán)保電機(jī)在電力生產(chǎn)和能源轉(zhuǎn)換過(guò)程中具有重要地位，對(duì)于節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)具有重要意義。交通運(yùn)輸電機(jī)在電動(dòng)汽車、高鐵等交通工具中發(fā)揮著重要作用，推動(dòng)綠色交通的發(fā)展。智能制造與機(jī)器人電機(jī)是智能制造和機(jī)器人領(lǐng)域的重要組成部分，為智能化設(shè)備提供動(dòng)力源。拓展應(yīng)用領(lǐng)域?qū)㈦姍C(jī)學(xué)知識(shí)與其他領(lǐng)域相結(jié)合，探索其在新能源、智能制造等新