电机学第一章第二节
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电机学知识点讲义汇总
电机学知识点讲义汇总第一章 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 ∑⎰=I Hdl l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∑∑=Ni Hl▲电磁感应定律 ①电磁感应定律 e=-dtd N dt d Φ-=ψ 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m fN E φ44.4=③运动电动势e=Blv④自感电动势 dtdiL e L -= ⑤互感电动势 e M1=-dt di 2 e M2 =-dtdi1 ▲电磁力定律f=Bli▲磁路基本定律 ① 磁路欧姆定律 Φ=A l Ni μ=mR F =Λm F 式中，F=Ni ——磁动势，单位为A ；R m =Alμ——磁阻，单位为H -1； Λm =lA R m μ=1——磁导，单位为H 。
② 磁路的基尔霍夫第一定律0=⎰sBds上式表明，穿入（或穿出）任一封闭面的磁通等于零。
③ 磁路的基尔霍夫第二定律∑∑∑==mRHl F φ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。
磁路和电路的比较第二章 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F 0的关系曲线Φ0=f （F 0）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。
第1章 直流电机 《Electric Machinery 电机学(英汉双语)》课件
1、磁场分布情况： 主磁通 0 ：与主磁极和电枢绕组相交链。 漏磁通 ：只与主磁极相交链。
2、磁场特点： a、主磁通 0 远大于漏磁通 。
b、主极极靴宽度比一个极距小，且极靴下的气隙 不均匀，所以，主磁通的每条磁力线所经过的磁回 路都不尽相同，在磁极轴线附近的气隙较小， 接近极尖处的磁回路中气隙较大。
它可以通过电机磁路计算求得。 曲线形状与磁通所经材料的B－H曲线形状类似， 即是非线性的。如图：
0＝f (Ff 0 ) 或 0＝f (I f 0 )
0
过原点的直线为气隙线
0
Ff 0(I f 0)
二、直流电机的电枢反应及负载时的磁场： 1、电枢反应(armature reaction)：
电机负载时，电枢绕组中有电流流过，产生一磁势， 称为电枢磁势。此时，气隙磁场由主极磁势和电枢磁势二 者合成建立，电枢磁势的出现必然对空载时的主极 磁场产生影响，使气隙磁密的分布发生变化，这种电枢磁势 对主极所建立气隙磁场的影响称为电枢反应。
注意： 每个线圈边中的电流方向是交变的。
2、直流发电机的工作原理： 当用原动机拖动电枢以恒定方向旋转，线圈
边将切割磁力线感应出电势，电势方向据右手定 则确定。由于电枢连续旋转，线圈边将交替地切 割N极、S极下的磁力线，每个线圈边和整个线圈 中的感应电势的方向是交变的，但由于电刷和换 向器的作用，使流过负载的电流是单方向的（脉 动）的直流电流。这就是直流发电机的工作原理。
(三)、气隙不均匀。
三、直流电机按励磁方式分类： 据励磁电路与电枢电路的联接关系分类(types) 。
1、他励直流电机：励磁回路的电流由外电源供给， 与电枢回路没有电的联系。 2、并励直流电机：励磁回路与电枢回路并联。 励磁回路两端的电压就是电枢回路两端的电压。 3、串励直流电机：励磁回路与电枢回路串联。 励磁回路的电流与电枢回路的电流相等。 4、复励直流电机：主极有两个励磁绕组，其一与电 枢绕组并联，另一个和电枢绕组串联。
纪真 电机学 讲义
纪真电机学讲义全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：纪真电机学讲义第一章电机原理概述电机是将电能转换为机械能的设备，是现代工业中不可或缺的重要组成部分。
电机的基本原理是根据安培法则和洛伦兹力定律，利用导体在磁场中受到力的作用，从而实现电能向机械能的转换。
电机的工作原理十分复杂，涉及电磁理论、力学、热力学等多个领域的知识。
本章将介绍电机的分类、工作原理以及电机在现代社会中的应用。
第二章直流电机直流电机是最早被发明和广泛应用的电机类型之一。
它由定子、转子、电刷和换相器等部分组成，利用直流电流在磁场中的作用力来实现机械转动。
直流电机具有结构简单、运行可靠、速度调节范围广等优点，在工业生产、家用电器等领域都有着广泛的应用。
本章将详细介绍直流电机的结构、工作原理及控制方法。
除了直流电机和交流电机，还有一些特种电机用于特定的工作场景。
例如步进电机用于精确位置控制，无刷电机用于高速运动，线性电机用于直线运动等。
这些特种电机在航天航空、精密仪器、医疗器械等领域都有着重要的应用。
本章将介绍几种特殊电机的结构、工作原理以及应用领域。
第五章电机控制与调速电机控制是电机应用中的一个重要环节，可以通过改变电机的电流、电压、频率等参数来实现对电机的控制。
电机调速是电机控制的一种重要方式，可以根据需要调整电机的转速和功率输出。
现代电机控制技术包括直流调速、变频调速、矢量控制等多种方法，能够实现电机的高效、精准控制。
本章将介绍电机控制技术的发展历程以及各种调速方法的原理和应用。
第六章电机故障诊断与维护电机在长期运行过程中可能会出现各种故障，如温升过高、轴承损坏、绝缘老化等。
及时发现并排除电机故障对于延长电机寿命、保证生产运行具有重要意义。
电机故障诊断是电机维护的重要内容，可以通过振动分析、红外热像仪、超声波检测等工具和方法来对电机进行检测。
本章将介绍电机故障的常见原因、诊断方法以及维护保养的技巧。
能源消耗是现代社会面临的一个严重问题，提高电机的能源利用效率对于节约能源、减少环境污染具有重要意义。
电机学第一章(葛宝明)
第一章 磁路
1-1磁路的基本定律 1-2 常用的铁磁材料及其特性 1-3 磁路的计算
葛宝明 博士 教授
北京交通大学电气工程学院
1-1磁路的基本定律
一、磁路的概念
磁路：磁通所通过的路径.见图１－１． 主磁通：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, 这部分磁通称为主磁通。 漏磁通：围绕载流线圈、部分铁心和铁心 周围的空间，还存在少量分散的磁通，这 部分磁通称为漏磁通。
B
c
d H
b
a
铁磁材料 意图1-7.
Fe f (H )磁化曲线示
• 应用: 设计电机和变压器时，为使主磁路 内得到较大的磁通量而又不过分增大励 磁磁动势．通常把铁心内的工作磁通密 度选择在膝点附近．
2．磁滞回线
示意图: 图1-8. 相关重要概念 剩磁:去掉外磁场之后，铁磁材料内仍然保 留的磁通密度 Br . 矫顽力:要使B值从 Br减小到零，必须加上 相应的反向外磁场，此反向磁场强度称为 矫顽力 ，用 H c 表示.
三、铁磁材料
1．软磁材料
定义: 磁滞回线窄、剩磁Br和矫顽力Hc都小 的材料 .其磁导率较高。
附图1-11a. 常用软磁材料:铸铁、铸钢和硅钢片等。
2．硬磁(永磁)材料
定义:磁滞回线宽、剩磁Br和矫顽力Hc都大 的铁磁材料称为硬磁材料 . 由于Br大，可制 永久磁铁，故也称永磁材料。 附图1-11b. 磁性能指标 剩磁 矫顽力 最大磁能积
直流电机的磁化曲线 曲线示意图1-16.
电机的磁化曲线体现了电机磁路的非线性， 这种非线性使电机运行特性的数学表达复 杂化。工程分析中，常用线性分析加上适 当修正的办法来考虑非线性的影响。
三、交流磁路的特点
1-1磁路的基本定律 1-2 常用的铁磁材料及其特性 1-3 磁路的计算
葛宝明 博士 教授
北京交通大学电气工程学院
1-1磁路的基本定律
一、磁路的概念
磁路：磁通所通过的路径.见图１－１． 主磁通：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, 这部分磁通称为主磁通。 漏磁通：围绕载流线圈、部分铁心和铁心 周围的空间，还存在少量分散的磁通，这 部分磁通称为漏磁通。
B
c
d H
b
a
铁磁材料 意图1-7.
Fe f (H )磁化曲线示
• 应用: 设计电机和变压器时，为使主磁路 内得到较大的磁通量而又不过分增大励 磁磁动势．通常把铁心内的工作磁通密 度选择在膝点附近．
2．磁滞回线
示意图: 图1-8. 相关重要概念 剩磁:去掉外磁场之后，铁磁材料内仍然保 留的磁通密度 Br . 矫顽力:要使B值从 Br减小到零，必须加上 相应的反向外磁场，此反向磁场强度称为 矫顽力 ，用 H c 表示.
三、铁磁材料
1．软磁材料
定义: 磁滞回线窄、剩磁Br和矫顽力Hc都小 的材料 .其磁导率较高。
附图1-11a. 常用软磁材料:铸铁、铸钢和硅钢片等。
2．硬磁(永磁)材料
定义:磁滞回线宽、剩磁Br和矫顽力Hc都大 的铁磁材料称为硬磁材料 . 由于Br大，可制 永久磁铁，故也称永磁材料。 附图1-11b. 磁性能指标 剩磁 矫顽力 最大磁能积
直流电机的磁化曲线 曲线示意图1-16.
电机的磁化曲线体现了电机磁路的非线性， 这种非线性使电机运行特性的数学表达复 杂化。工程分析中，常用线性分析加上适 当修正的办法来考虑非线性的影响。
三、交流磁路的特点
电机学 第一章
一、电机的广义定义 电机可泛指所有实施电能生产、传输、使用 和电能特性变换的机械或装置。 二、电机学的主要研究范畴(狭义定义) 作为电类相关学科及电气工程的技术基础课， 电机学仅研究那些依据电磁感应定律和电磁力定 律能够大量生产电能，实现机电能量转换和信号 传递与转换的装置。即电磁式电机。
1.1.2 电机的主要类型 按运动方式分类： 静止的有变压器，运动的有直线电机和旋转 电机，直线和旋转电机继续按电源性质分又有直 流电机和交流电机，交流电机按运行速度与电源 频率的关系又可分为异步电机和同步电机两大类。 因直线电机应用较少，本课程则主要对旋转电机 进行研究，故上述分类结果可归纳为 变压器 电机 旋转电机 (直线电机) 直流电机 交流电机 直流电动机 直流发电机 异步电机 同步电机
1.1.4 电机的作用和地位 在自然界的各种能源中，电能是最方便使用 的能源，具有大规模集中生产、远距离经济传输、 智能化自动控制的突出优点。作为电能生产、传 输、使用和电能特性变换的核心装备，电机在现 代社会所有行业和部门中也占据着十分重要的地 位。 对电力工业本身来说，电机就是发电厂和变 电站的主要设备。火电厂用汽轮发电机将机械能 转换为电能，然后电能经各级变电站利用变压器 改变电压等级，再进行传输和分配。此外，发电 厂的许多辅助设备，如给水泵、鼓风机、调速器、 传送带等，也需要电动机驱动。
1.1.3 电机中使用的材料
电机是按电磁感应定律实行能量转换的，因 此，电机中必须要有电流通道和磁路通道，即通 常所说的电路和磁路并要求有性能优良的导电材 料和导磁材料构成。 导电材料 线圈是电机中的电流载体，要求导电性能好， 电阻损耗小，故其一般由紫铜线绕制。
导磁材料 电机中的定子、转子铁芯是磁通的路径，其 一般由导磁材料制成，主要采用硅钢片。硅钢片 是电机工业专用的特殊材料，其磁导率极高，可 达真空磁导率的数百乃至数千倍，能减少电机体 积，降低励磁损耗，但存在磁滞现象，交变磁场 下还会产生磁滞损耗和涡流损耗。
1.1.2 电机的主要类型 按运动方式分类： 静止的有变压器，运动的有直线电机和旋转 电机，直线和旋转电机继续按电源性质分又有直 流电机和交流电机，交流电机按运行速度与电源 频率的关系又可分为异步电机和同步电机两大类。 因直线电机应用较少，本课程则主要对旋转电机 进行研究，故上述分类结果可归纳为 变压器 电机 旋转电机 (直线电机) 直流电机 交流电机 直流电动机 直流发电机 异步电机 同步电机
1.1.4 电机的作用和地位 在自然界的各种能源中，电能是最方便使用 的能源，具有大规模集中生产、远距离经济传输、 智能化自动控制的突出优点。作为电能生产、传 输、使用和电能特性变换的核心装备，电机在现 代社会所有行业和部门中也占据着十分重要的地 位。 对电力工业本身来说，电机就是发电厂和变 电站的主要设备。火电厂用汽轮发电机将机械能 转换为电能，然后电能经各级变电站利用变压器 改变电压等级，再进行传输和分配。此外，发电 厂的许多辅助设备，如给水泵、鼓风机、调速器、 传送带等，也需要电动机驱动。
1.1.3 电机中使用的材料
电机是按电磁感应定律实行能量转换的，因 此，电机中必须要有电流通道和磁路通道，即通 常所说的电路和磁路并要求有性能优良的导电材 料和导磁材料构成。 导电材料 线圈是电机中的电流载体，要求导电性能好， 电阻损耗小，故其一般由紫铜线绕制。
导磁材料 电机中的定子、转子铁芯是磁通的路径，其 一般由导磁材料制成，主要采用硅钢片。硅钢片 是电机工业专用的特殊材料，其磁导率极高，可 达真空磁导率的数百乃至数千倍，能减少电机体 积，降低励磁损耗，但存在磁滞现象，交变磁场 下还会产生磁滞损耗和涡流损耗。
《电机学》课件 第一章
2. 本课程与电力行业的紧密联系
a 对于电力系统自动化专业的技术人员，必然要从事电力系统 稳定性的研究，则首先要了解各电气设备的特性； b 对于从事电气工程自动化专业的技术人员，要搞清楚所控 制的对象及其各类电动机的特性，才能搞好自动控制
1-1 概述
三、学习《电机学》的什么内容
• •
电机的原理、结构、特性和应用 直流电机、变压器、异步电机、 同步电机
3、电磁力定律
载流导体在磁场中要受到力的作用—电磁力
F Bli
左手定则
1-3 基本电磁定律
电机可逆性原理
如在电机轴上外施机械功率，通过电机导体在磁场中 作用产生感应电势可输出电功率；如在电机电路中从电 源输入电功率，则载流导体在磁场作用下可使电机旋转 而输出机械功率。
任何电机既可以作为发电机运行，又可以作 为电动机运行。 不论用作发电机或电动机，感应电势和电磁 力都同时作用于导体。
1-2 磁路及磁路定律
•
2、磁路的欧姆定律
H dl Hl Ni
B /A Ni F m F L /( A ) R m
H B/
1-2 磁路及磁路定律
3、磁路的基尔霍夫第一定律 定律内容: 穿出(或进入)任一闭和面的总磁通量恒 等于零(或者说，进入任一闭合面的磁通量恒等 于穿出该闭合面的磁通量)，这就是磁通连续性 定律。
1-4 铁磁材料及特性
2、铁磁材料
•
软磁材料--磁滞回线窄，HC及Br小
•
•
硬磁材料--磁滞回线宽，HC及Br大
HC及Br大，难退磁---永磁材料
1-4 铁磁材料及特性
1-4 铁磁材料及特性
1-4 铁磁材料及特性
电机学第1章1.ppt
3
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3、电机的发展
◇电机的发展:三个时期(1)直流电机形成(2)交流电机的
形成(3)电机理论、设计和制造工艺完善
▪ 电机的发展初期主要是直流电机的发展
▪ 电磁感应定律的发现——1831年法拉第电磁感应 定律
▪ 1833年后制成一台旋转磁机式直流发电机 ▪单相交流电的应用——远距离传输 ▪ 三相交流电的应用——解决电机启动问题
30
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感谢您的阅读收藏，谢谢！
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– 绝缘材料
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电路与磁路的类比
+ U
-
I R
+ F
-
Φ Rm
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概念思考
为什么说发电机和电动机的作用可以同时存在 于一台电机中，但又不能同时既是发电机又是 电动机
从能量传递，力的性质等方面考虑
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作业
1-1,1-4,1-8 (1-5，1-6)
4
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◇．电机的近代发展及趋势
▪ 单机容量不断增加——机组容量大时，单位容量的用料 （省）、损耗（小）、造价（低）
如汽轮发电机：
1900
5MVA
1956水内冷 208MVA
1920
25MVA 1960
320MVA
1937空气冷却 100MVA 目前
>1000MVA
氢气冷却 150MVA
9
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磁通连续性原理
由于磁感应线是闭合的，因此对任意封闭曲面 来说，进入该闭合曲面的磁感应线，一定等于 穿出该闭合曲面的磁感应线。如规定磁感应线 从曲面穿出为正，穿入为负，则通过任意封闭 曲面的磁通量总和必等于零
电机学讲义-磁路
i F / N 47.7 A 9.54102 A 500
3、磁路的基尔霍夫定律
（1）磁路的基尔霍夫电流定律（磁通
是连续的） 1 2 3 0
或
0
（2）磁路的基尔霍夫电压定律（实质 是安培环路定律）
3
Ni H klk H1l1 H 2l2 H 1Rm1 2Rm2 Rm k 1
磁滞回线——当H在Hm和－ Hm之间反复变化时，呈现磁
滞现象的B－H闭合曲线，称
为磁滞回线。磁滞回线是逆 时针旋转的，要消耗能量。
3、基本磁化曲线
对同一铁磁材料，选择不同的Hm反复磁化，得到不同的 磁滞回线。将各条回线的顶点连接起来，所得曲线称为基 本磁化曲线。
总结：熟悉三 种磁化曲线的 图形。剩磁Br， 矫顽力Hc。
[补]电机的铁心为什么常常用硅钢板叠成？
【补】两个电感的尺寸、形状和线圈匝数均相同，一 个是铝心，一个是铁心，当它们并联接在同一个交流 电源上时，电流是否相同？
第三节 直流磁路的计算
磁路计算正问题——给定磁通量，计算所需的励磁磁动势 磁路计算逆问题——给定励磁磁势，计算磁路内的磁通量
磁路计算正问题的步骤： 1）将磁路按材料性质和不同截面尺寸分段； 2）计算各段磁路的有效截面积Ak和平均长度lk； 3）计算各段磁路的平均磁通密度Bk ，Bk=Φk/Ak； 4）根据Bk求出对应的Hk； 5）计算各段磁位降Hklk，最后求出 F=∑ Hklk。
有关交流磁路和铁心线圈的计算，将在变压器一章讨论。
第五节 电机的绝缘材料
绝缘纸、塑料薄膜、无纺布、云母、绝缘漆等。
电机的绝缘等级按照所用绝缘材料的耐热性能来划分:
AE B
F
H
C
105 120 130 155 180 大于200
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电 机 学
第 一 章 磁 路
二、磁路的计算 1、直流磁路的计算 磁路计算时，通常是先给定磁通量，然后计算所需 要的励磁磁动势。对于少数给定励磁磁动势求磁通量的 逆问题，由于磁路的非线性，需要进行试探和多次迭代， 才能得到解答。 简单串联磁路 不计漏磁影响，仅有一个磁回路的无分支磁路。
绪论 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
H l 77104 5 104 A 385A
励磁磁动势
F H FelFe H l 432.6 A
气隙磁位降在整个磁路中所占比例较大
电 机 学
第 一 章 磁 路Байду номын сангаас
简单并联磁路 考虑漏磁影响，或磁回路有两个以上分支的磁路。 电机和变压器的磁路大多属于此类。
绪论 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
磁动势和磁场强度则用有效值表示。
交变磁通的效应： 1、交变磁通会引起铁心损耗。 2、磁通量随时间交变，必然会在激磁线圈内产生感应电动势。 3、磁饱和现象会导致激磁电流、磁通和电动势波形的畸变。
电 机 学
第 一 章 磁 路
小结：本节介绍了铁磁材料的特性，重点通 过例题讲解了磁路的计算方法，同时 讲解了交流和直流磁路的特点。
电 机 学
第 一 章 磁 路
3、铁磁材料 分类： 软磁材料： 磁滞回线窄、剩磁Br和矫顽力Hc都小。常用的有铸 铁、铸钢和硅钢片等。磁导率较高，适用于制造电机和 变压器铁心。 硬磁（永磁）材料： 磁滞回线宽、剩磁Br和矫顽力Hc都大。常用的有铝 钴镍、铁氧体、稀土钴、钕铁硼等。适用于永磁电机、 扬声器等。
电 机 学
第 一 章 磁 路
2、磁化曲线和磁滞回线
B c b d 绪论 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
a O
非铁磁材料
H 起始磁化曲线的四各阶段： oa段：外磁场较弱，B值增加较慢。 ab段：磁畴转向，方向趋于外磁场，B值增加较快。 bc段：外磁场继续增加，可转向的磁畴越来越少， B值增加越来越缓慢。 称为磁饱和。 cd段：磁化曲线基本上成为与非铁磁材料相平行的直线。 磁化曲线的拐点:d点称为漆点，设计时为了获得较大的磁通量而又不过分增 大励磁磁动势，常把工作点设计在漆点附近。
查磁化曲线得DR530 得 H1 H 2 215A / m 左右两边铁心段的磁位降为
H1l1 H 2l2 21515102 A 32.25A
总磁动势和励磁电流为
Ni 2H H l H l
11
3 3
(4818 87.75 32.25) A 4938A
电 机 学
第 一 章 磁 路
第3～4课时
课题：磁路 教学内容：§1.2 磁路的计算 目的要求：1、了解磁化曲线和铁磁材料的特性 2、掌握磁路的计算 3、掌握直流电机空载磁路 4、永磁和交流磁路的特点 重点：磁路的计算 难点：直流电机的空载磁路 教法：讲课 教具：多媒体 教学过程：1、磁化曲线和铁磁材料的特性 2、磁路的计算 3、掌握直流电机空载磁路 4、永磁和交流磁路的特点 5、总结布置作业
并联磁路
模拟电路图
电 机 学
第 一 章 磁 路 例题：图见上页，铁心材料DR530硅钢片，三个铁心柱和上下铁 扼的截面积均为A=2×2 × 10-4 m2 ，磁路段平均长度l=5 × 10-2 m ，气隙长度 1 2 2.5 103 m，励磁线圈匝数 N1=N2=1000匝。不计漏磁通，试求在气隙内产生 B 1.221 T 的磁通密度时，所需的励磁电流。 解：根据基尔霍夫第一定律
H
BFe 1 A / m 159A / m 3 7 Fe 5 10 4 10
B
绪论 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
气隙磁场强度 铁心磁位降 气隙磁位降
0
9 3.052 A / m 77 104 A / m 4 10 7 1
H FelFe 159 (0.3 0.0005 A 47.6 A )
电 机 学
第 一 章 磁 路
每个主磁极的总磁通
m 0 f
通常 f 约占 0 的（15～25）%
绪论 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
磁回路的组成： 1、套装励磁绕组的主磁极铁心（m）。 2、固定主磁极的定子磁轭（j）。 3、定、转子之间的气隙（δ ）。 4、电枢铁心周沿开槽而形成的电枢齿。 5、电枢铁心。
电 机 学
第 一 章 磁 路
§1.2 磁路的计算 绪论 一、常用的铁磁材料及其特性 磁路基本 1、铁磁材料的磁化 定律 磁化： 铁磁材料 及特性 将铁磁材料（铁、镍、钴）放入磁场中，其磁性会显著 磁路计算 增强。 原因： 铁磁材料内部存在许多很小的磁畴。未磁化时磁畴杂乱无章地排列， 其磁效应互相抵消，对外部不呈现磁性。当铁磁材料放入磁场中，在外 磁场的作用下，磁畴轴线将趋于一致，由此形成一个附加磁场叠加在外 磁场上，使合成磁场大为增强。
电 机 学
第 一 章 磁 路
磁滞回线 反映铁磁材料进行周期性磁化时，B和H之间的变化关系。 绪论
B b a 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
Br
c Hc O d e
f
H
Br:称为剩余磁通密度，简称剩磁。 HC：矫顽力。 BT和HC是铁磁材料的两个重要参数。这种B滞后于H变化的现象称 为磁滞。其B-H闭合回线称为磁滞回线。 若改变H进行反复磁化，可以得到一系列不同的磁滞回线，将顶点 连接起来就得到基本磁化曲线。见P17图1-9.
五、交流磁路的特点
交流磁路中，激磁电流是交流，磁路中的磁动势及 其所激励的磁通均随时间变化，但每一瞬间仍和直流磁 路一样，遵循磁路的基本定律。可以使用与直流磁路相 同的基本磁化曲线。计算时，为表明磁路的工作点与饱
绪论 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
和情况，磁通量和磁通密度均用交流的幅值表示，
B
气隙磁位降
2H 2
0
2
1.211 2.5 103 A 4818A 4 107
中间铁心段的磁位降 中间铁心段的磁通密度 ：
1.211 (2 0.25) 2 104 B3 T 1.533 T A 4 104
电 机 学
第 一 章 磁 路
i
4938 A 2.469 A 2000
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第 一 章 磁 路
三、直流电机的空载磁路和磁化曲线 空载磁路及其计算：
主磁通： 由励磁电流所励磁 的磁通，绝大部分经 由主极铁心、气隙而 到达电枢铁心。
绪论 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
主极漏磁通： 仅与励磁绕组自身交链 而不通过气隙的磁通。
绪论 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
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绪论 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
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4、铁心损耗 绪论 磁滞损耗 铁磁材料置于交变磁场中时，材料被反复交变磁化， 磁路基本 定律 由于磁畴相互间不停地摩擦、消耗能量造成损耗。 铁磁材料 及特性 磁滞损耗ph与磁场交变的频率f、铁心的体积V和磁 磁路计算 滞回线的面积成正比。 涡流损耗 当通过铁心的磁通随时间变化时，铁心中将产生感应电动势，并引 起环流，环流在铁心内部围绕磁通作漩涡状流动，由此引起损耗。 频率越高，磁通密度越大，感应电动势就越大，涡流损耗亦越大； 铁心的电阻率越大，涡流所流过的路径越长，涡流损耗就越小。 铁心损耗 铁心中磁滞损耗和涡流损耗之和。 与频率的1.3次方、磁通密度的平方和铁心重量成正比。
查磁化曲线得DR530，B3 对应的H3 =19.5 × 103A/m， 中间铁心段磁位降为 绪论 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
H3l3 19.5 102 4.5 102 A 87.75A
左右两边铁心段的磁位降 左右两边铁心中的磁通密度B1、B2为
/ 2 0.613103 / 2 B1 B2 T 0.776T 4 A 4 10
串联磁路
模拟电路图
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第 一 章 磁 路 例题：如前例题，开一个长度 5 104 m 的气隙，问铁心激励 1T的磁通密度时，所需的励磁磁动势为多少？已知铁心截面 积 AFe 3 3104 m2 ，Fe 50000 。
解：根据基尔霍夫第二定律 得
铁心内磁场强度
H Fe
作业：P27 6、8题
绪论 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
当磁路闭合时，磁路内的磁通密度 为Br ，工作点为R点；当磁路中具有气隙 时，由于磁阻增大，磁路内的磁通密度将 要减小，磁路的工作点将沿永磁体的去磁 曲线下移到A点。其工作点由永磁体的去 磁曲线和工作线两者来决定，这就是永磁 磁路的特点。
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1 2 21 22
由于铁心结构对称 则两边磁路长度分别为l1、l2，中间铁 心段磁路长度为l3 根据基尔霍夫第二定律 有 l3=4.5 × 10-2 m l1=l2= 15 × 10-2 m
绪论 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
H l
k k
H1l1 H3l3 2H N1i1 N2i2 2N1i1
磁路长度
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空载磁路的计算 磁回路选定后，根据各段内的磁通量和截面积， 分别算出各段的磁通密度Bk，再依各段所用材料的基本 磁化曲线，查得相应的磁场强度Hk，即可算出产生主磁 通Ф0时整个闭合磁路所需的一对的总励磁磁动势F0。
绪论 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
F0 H k lk
k 1
气隙和电枢齿两部分磁位降之和约占整个励磁磁动势F0的85%以上。
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