电机课件 绪论
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电机学科-绪论及第一章磁路
5.电机学及性质：专业基础课 6.本门课学习方法： ① 抓住主要矛盾； ② 理论联系实际； ③ 善于运用对比的方
河北科技大学电气信息
却未 在与 枝群 头芳 独同 欢温 笑暖
第一章 磁 路
§1.1磁路的基本定律
一、磁路的概念
• • • • • •
磁通所经过的路径称为磁路 主磁通-----通过我们所需要回路的磁通称～ 漏磁通-----通过我们不需要回路的磁通称～ 主磁路-----主磁通所经过的回路称～ 漏磁通-----漏磁通所经过的回路称～ 直流磁通-----直流电流产生的磁通称～ 交流磁通-----交流电流产生的磁通称～
二、磁化曲线和磁 滞回线
剩磁——当H从零增加 到Hm时，B相应地从 零增加到Bm；然后再 逐渐减小H，B值将沿 曲线ab下降。当H=0 时，B值并不等于零， 磁滞回线 ——当H在Hm 而是Br。这就是剩磁。 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。
却未 在与 枝群 头芳 独同 欢温 笑暖
如果在均匀磁场中，沿着回 线L
磁场强度 H处处相等，则 HL Ni
H dl i
L
2、磁路的欧姆定 作用在磁路上的磁动势 F 等于磁路内的磁通量 Φ乘 律
以磁阻 Rm
河北科技大学电气信息学
磁场强度等于磁通密度除以磁 H 导率 Ni lB / l /(A) 于是
却未 在与 枝群 头芳 独同 欢温 笑暖
2、磁滞回线
河北科技大学电气信息学源自却未 在与 枝群 头芳 独同 欢温 笑暖
3、基本磁化曲 线 对同一铁磁材料，选择不同的H 反复磁 m
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。
电机学绪论
新型稀土永磁节能电机
变频调速专用电机
高速异步电机
2）在高新技术领域的新应用
☆ 信息技术（雷达驱动）
☆ 航天航空航海
☆ 生物医学工程（多种医疗设备）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0-2 电机发展历程及当前状况
2.1 历程 1833年 1885年 1889年 直流电机 异步电动机 三相系统
至今保留在美国麻省理工学院 的由爱迪生发明的一种直流电动机
2.2 我国目前实际应用情况
☆ 汽发：消化引进，设计600MW
☆ 700MW水发, 三峡电站 ☆ 1000kV输电线路以及相应的变压器
500kV直流输电，西电东送运行中
400MW燃气轮机联合循环机组
☆ 引进建设 600MW核电机组 各种电动汽车
2.3 当前研究、开发与创新
1）国内外与电机相关的研究领域 ☆ 新要求：安全、可靠、经济、环保
电机学包括四大机种：
1. 变压器：属于静止电机，可改变交流电能的电 压，甚至也可改变相数、频率及相位。
2.同步电机
3.异步电机 4.直流电机
发电机运行：机械能 电动机运行：电能
电能 机械能
同步机、异步机和直流机属于旋转电机范畴。
0-1.电机与国民经济、日常生活的关系
☆ 能源系统的关键设备
电能的生产——输送和分配——电能的消费 发电 ——输配电 ——— 用电 发电机 ——变压器 ————电动机
☆ 各领域中有特殊要求的动力装置
1.1 发电环节——各种电机
国产200MW汽轮发电机
国产600MW汽轮发电机
国产330MW汽轮发电机定子
国产330MW汽轮发电机定子铁心
现场运行的水轮发电机
1.2 输配电环节——变压器
电机与拖动技术完整版课件全套ppt教学教程
第1章 绪论
1.2本课程在专业中的作用、任务及课程目标
（2）课程目标 本课程是一门用电磁理论解决复杂的、具体的、综合的实际问题的课程 。在电机运行中，电机内同时存在电、磁、力的相互作用。因此本课程的目 标是使学生牢固掌握基本概念、基本原理和主要特性，学会结合电机的具体 结构、应用电机基本理论分析电机及拖动的实际问题，应掌握一定的电磁计 算方法，培养学生运算能力。 要求学生重视在教学过程中安排的实验、实 习，包括参观电机厂等实践教学环节。 具体要求是：
我国的电机工业，从新中国成立以来的50多年间，建立了独立自主的完整 体系。早在1958年我国就研制成功当时世界上第一台1.2万kW双水内冷汽轮 发电机，显示了我国电机工业的迅速掘起。近些年来，随着对电机新材料的研 究以及计算机技术在电机设计、制造工艺中的应用，普通电机的性能得到提高 ，而控制电机的高可靠性、高精度、快速响应使控制系统完成各种人工无法完 成的快速复杂的精巧工作。
从20世纪20年代起，开始采用由一台电动机拖动一台生产机械的系 统，称为单电动机拖动系统。与成组拖动相比，它省去了大量的中间传动 机构，使机械结构大大简化，提高了传动效率，增强了灵活性。由于电机 与生产机械在结构上配合密切，因而可以更好地满足生产机械的要求。
第1章 绪论
1.1电机和电力拖动技术的发展及在经济技术领域中的作用
第1章 绪论
1.1电机和电力拖动技术的发展及在经济技术领域中的作用
电能是现代能源中应用最广的二次能源，它的生产、变换、传输、分配 、使用和控制都比较方便经济，而要实现电能的生产、变换和使用等都离不 开电机。电机就是一种将电能与机械能相互转换的电磁机械装置。因此，电 机一般有两种应用形式。第一种是把机械能转换为电能，称之为发电机，它 通过原动机先把各类一次能源蕴藏的能量转换为机械能，然后再把机械能转 换为电能，最后经输电、配电网络送往城市各工矿企业、家庭等各种用电场 合。第二种是把电能转换为机械能，称之为电动机，它用来驱动各种用途的 生产机械和其他装置，以满足不同的要求。电机是利用电磁感应原理工作， 它应用广泛，种类繁多，性能各异，分类方法也很多。常见的分类方法为： 按功能用途分，可分为常规电机和控制电机两大类。按照电机的结构或转速 分类，可分为变压器和旋转电机。根据电源的不同，旋转电机又分为直流电 机和交流电机两大类。交流电机又分为同步电机和异步电机两类。
电机学绪论ppt
课程特点和学习方法建议
(7)科学实验是研究电机的一种重要方法，所以要 重视实验。实验要2~3人一组，自己动手去做，并在理
(8)要经过听课、课后复习、做习题、再复习，做 实验、写实验报告、再复习，从理论到实践、从实践 到理论的多次反复，才能逐步掌握课程内容，使学到 的知识逐步巩固起来。
首先是弄清电机的基本结构和主要部件的功能， 再根据电机的磁路和电路，分析空载和负载时电机内 部的磁场，初步弄清这种电机的工作原理，这是第一
(2)导出电机的运动方程 运动方程是磁动势方程(磁链方程)、电压方程和 转矩方程的总称。导出运动方程就是把电机内所发生 的电磁过程、机电过程和动力学过程，利用电磁学和 动力学的基本定律，用数学方程的形式将其表达出来， 这是第二步。这一步也称为“建立数学模型”。
绪论
电机在国民经济中的作用 电机发展简史 我国电机工业发展概况 电机的分析方法 本课程的任务 课程特点和学习方法建议
电机在国民经济中的作用
电机是一种机电能量转换或信号转换的电磁机 械装置。就能量转换的功能来看，电机可分为发电机 和电动机两大类。
发电机用以把机械能转换为电能。在发电站中， 通过原动机先把各类一次能源蕴藏的能量转换为机械 能，然后通过发电机把机械能转换为电能，再经输、 配电网络送往各种场合供公众使用。
我国电机工业发展概况
从仿制阶段到自行设计阶段一直到研究、创新阶段， 经过50年的努力，我国已经建立起自己的电机工业体系， 有了统一的国家标准和统一的产品系列，建立了全国性 的研究实验基地和研究、工程技术人员队伍。
在大型交、直流电机方面，研制成功2×5000kW 的直流电动机，4700kW的直流发电机和42MW的同步 电动机。
课程特点和学习方法建议
(3)注意推导基本公式(电动势公式，电磁转矩公式， 磁动势公式)和基本方程时有哪些假定，使推导得以合 理简化；推导时应用了哪些基本电磁定律和力学定律， 哪些原理、理论和方法。重要的公式和方程要自己独立 地推导一遍，找出其中的关键点。总之，在基本理论、 基本方法和基本概念上，要花大气力去钻研。
控制电机PPT电子课件教案-第1章绪论
–
1.1 控制电机在自动控制系统中的作用
在各类自动控制系统、 遥控和解算装置中， 需要 用到大量的各种各样的元件。 控制电机就是其中的重 要元件之一。 它属于机电元件， 在系统中具有执行、 检测和解算的功能。 虽然从基本原理来说， 控制电机 与普通旋转电机没有本质上的差别， 但后者着重于对 电机的力能指标方面的要求， 而前者则着重于对特性、 高精度和快速响应方面的要求， 满足系统对它提出的 要求。
为了改善自动控制系统的品质， 在系统中还采用 了校正元件——直流测速发电机。 测速发电机的输出
电压U4 与它的转速 n 成正比， 并把它反馈到直流放大
器中。整个控制系统的工作原理可以用图 1 - 2 这样的 方框图来表示。 图上各个元件和实际线路对应如下：
敏感元件——自整角发送机和接收机。 转换元件——放大器和解调器。
7， 使自整角发送机1的转子旋转， 通过自动控制系统
的作用， 就可使雷达天线 3 跟着自整角发送机的转角 α自动地旋转。 发送机转几度， 天线也转几度； 发送
机正转， 天线也正转； 发送机反转， 天线也反转。
自整角接收机 2 的转轴是和天线的转轴联结在一 起的。 自整角发送机和自整角接收机一般不单独使用 而是成对地使用。 当发送机的转角α和接收机的转角β 相等， 也就是转角差γ=α-β 等于零时， 接收机的输出 电压U1也等于零。 当转角α和β不等时， 接收机就有和 转角差γ成正比的交流电压U1 输出。 这样， 自整角接 收机就好像自动控制系统的眼睛一样， 可以很灵敏地 感觉出天线的转角是否跟上自整角发送机的转角。 当 跟上时， 转角α等于转角β， 没有电压输出； 当没有 跟上， 即转角α和转角β不等时， 通过自整角接收机输 出电压U1, 就可把转角差γ测量出来， 因此自动控制系 统中的自整角机被称为敏感元件。
《电机学课件》PPT课件
• 难点：电磁关系，磁动势，旋转磁场。
• 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电 机学》，中国电力出版社
• 参考书：汪国梁主编《电机学》
05.12.2020
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12
《电机学》（二）课程简介
• 课程名称： 中文名称：电机学（二） • 英文名称：Electrical Machinery （Part 2） • 教学对象：电气工程类专业、本科 • 课程定位：《电机学》是本专业的一门主要技
• 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电 机学》，中国电力出版社
•
Stephen J.Chapman, Electric Machinery
Fundamentals, McGRAW-HILL International
Editions
• 参考书：汪国梁主编《电机学》 返回
05.12.2020
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15
变压器图片、图形、动画
变压器的空载运行 变压器运行特性 三绕组变压器 三绕组变压器向量图 变压器外特性 TR三次谐波磁通路径 YYN变压器组中性点浮动 三相变压器组铁芯磁通波形 相量图
变压器参数测定 变压器暂态运行 自耦变压器 互感器 对称分量合成 变压器并联运行 T形电路 三相变压器
05.12.2020
术基础课，定位为：
* 电气工程的基础 * 电力系统的核心
• 课程特点：课程特点是概念多、理论性强，与 工程联系密切。
05.12.2020
.
13
《电机学》（二）课程简介
主要内容：本课程主要讲述：同步电机的结构， 工作原理、运行等到方面的内容。具体为：
❖同步电机的基本理论与运行特性 ❖同步发电机在大电网上运行 ❖同步发电机不对称运行 ❖同步发电机的突然短路。
• 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电 机学》，中国电力出版社
• 参考书：汪国梁主编《电机学》
05.12.2020
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《电机学》（二）课程简介
• 课程名称： 中文名称：电机学（二） • 英文名称：Electrical Machinery （Part 2） • 教学对象：电气工程类专业、本科 • 课程定位：《电机学》是本专业的一门主要技
• 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电 机学》，中国电力出版社
•
Stephen J.Chapman, Electric Machinery
Fundamentals, McGRAW-HILL International
Editions
• 参考书：汪国梁主编《电机学》 返回
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变压器图片、图形、动画
变压器的空载运行 变压器运行特性 三绕组变压器 三绕组变压器向量图 变压器外特性 TR三次谐波磁通路径 YYN变压器组中性点浮动 三相变压器组铁芯磁通波形 相量图
变压器参数测定 变压器暂态运行 自耦变压器 互感器 对称分量合成 变压器并联运行 T形电路 三相变压器
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术基础课，定位为：
* 电气工程的基础 * 电力系统的核心
• 课程特点：课程特点是概念多、理论性强，与 工程联系密切。
05.12.2020
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《电机学》（二）课程简介
主要内容：本课程主要讲述：同步电机的结构， 工作原理、运行等到方面的内容。具体为：
❖同步电机的基本理论与运行特性 ❖同步发电机在大电网上运行 ❖同步发电机不对称运行 ❖同步发电机的突然短路。
电机基础讲解PPT课件
.20电动机Fra bibliotek行维护及故障处理
轴承润滑 l、电动机轴承润滑应良好，一般运行2500-3000小时后， 应停机保养补充或更换润滑脂。
2、存放或停用时间超过两年的电动机使用前应对轴承的 润滑情况进行检查，必要时补充或更换润滑脂。 3、中心高132及以下机座号电动机用密封轴承，中心高 160以上机座号电动机一般用非密封轴承，电动机使用 过程中密封轴承不必更换润滑脂．非密封轴承应定期更 换清洁的润滑脂，润滑脂加注要适量。
2 轴承损坏：轴承损坏是电动机运转中较常见的故障。导致轴承损坏的原因大致有： ①轴承装配不当，如冷装时不均匀敲击轴承内圈使轴受到磨损，导致轴承内圈与轴 承配合失去过盈量或过盈量变小，出现跑内圈现象，装电机端盖时不均匀敲击导致 端盖轴承室与轴承外圈配合过松出现跑外圈现象。无论跑内圈还是跑外圈均会引起 轴承运行温升急剧上升以致烧毁，特别是跑内圈故障会造成转轴严重磨损和弯曲。 但间断性跑外圈一般情况下不会造成轴承温度急剧上升，只要轴承完好，允许间断 性跑外圈现象存在。②轴承重新更换，电机端盖嵌套后过盈量大或椭圆度超标引起 轴承滚珠游隙过小或不均匀导致轴承运行时磨擦力增加，温度急剧上升直至烧毁。
.
9
电动机概述 三相异步电动机铭牌含义II
型号：YB2-315S-4 公司常用电机型号还有：YB3 YBX3 YBxn（高效节能） YBBP（变频专用） 防护等级IP55：将电气设备按照防尘防湿气的特性划分等级，IP后第一位数代表防尘等级，第二位数代表防水等级 绝缘等级F:电机的绝缘等级是按照采用的绝缘材料的耐热等级来分的，一般分为5级：A级 105度 E级 120度 B级 130度 F级 155度 H级 180度 防爆标志 ExdIIBT4：隔爆型工厂用B级防爆电气设备表面允许最高温度135度
绪论(电机与拖动)
3、电磁感应定律——切割电动势
长度为l的直导线与磁场相对运动，切割速度为v，若磁 场均匀，导线l、B、v三者方向互相垂直，则导线中感应电动 势为 e Blv ，方向用右手定则确定。
电磁感应定律——线圈电动势
i
e
正方向规定：电动势或电流正方向与磁通正方向符合右螺旋 定则。
d d e W dt dt d Li di L dt dt
4. 磁性物质的功率损耗
磁滞损耗——铁磁材料在交变磁场 作用下的反复磁化过 程中，磁畴会不停转动，相互之间不断摩擦，消耗一定的能 量，产生功率损耗，称为磁滞损耗。
pk fV HdB K h fB m V
磁滞损耗与磁滞回线的面积、电流频率、铁心体积成正比。 硅钢片的磁滞回线窄（钢片中加入硅），导磁性能也较好，
电机 基本 分类
按运动 方式分 类
旋转电机
变压器 发电机
异步电机
按功能 分类
电动机
变压器、变流机、变频机、移相器 控制电机
电机中的材料
导电材料：铜线或铝线，常用于电机绕组 导磁材料：铁磁材料（铁、镍、钴等以及它们的合 金）——硅钢片（DR320、DR530），铸钢，铸铁 结构材料：铸铁、铸钢和钢板或铝合金，用来构成电 机的整体，要求机械强度好，加工方便。 绝缘材料：聚酯漆、环氧树脂、玻璃丝带等，常用于 导体之间和各种构件之间的绝缘处理，要求介电强度 高，耐热性好。绝缘性能与温度有关，按耐热程度可 以分为A、E、B、F、H、C等6个绝缘等级。如B级绝缘 为130度长期使用，H级绝缘为180度长期使用。
F F
1
F2
N 1i1 N 2 i2
H 1 l1 H 2 l 2 U m
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二、电磁感应定律
➢ 只要与线圈交的磁链 Ψ发生了变化，线圈内 就会感应出电动势。
➢ 感应电动势倾向于在线 圈内产生电流，以阻止 Ψ的变化。
➢ 当电动势的正方向与磁 通方向符合右手螺旋法 则，则
e dΨ N dΦ
dt
dt
2020/6/5
《电机学》第1章 绪论
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三、电磁力定律
➢ 磁场对电流的作用是磁场的基本特征之一。对于 长直载流导体，若磁场与之垂直，则计算电磁力 大小的公式为 F=B l i 。这就是通常所说的电磁力 定律，也叫毕奥--萨伐电磁力定律。式中电磁力F 、磁场B和载流导体 l 的关系由左手定则确定。普 通电机中，l 通常沿轴线方向，而B沿径向方向。
用于导体之间和各类构件之间的绝缘处理。电 机常用绝缘材料按性能划分为A、E、B、F、 H、C等6个等级。如B级绝缘材料可在130℃下 长期使用，超过130℃则很快老化，但H级绝 缘材料允许在180℃下长期使用。
2020/6/5
《电机学》第1章 绪论
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1.2 铁磁材料特性
一、铁磁材料的磁导率
➢ 磁导率的定义 = B/H
电阻率。
2020/6/5
《电机学》第1章 绪论
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五、铁耗
➢ 铁耗：铁磁材料在交变磁场作用时，磁滞损耗和 涡流损耗是同时发生的。因此，在电机和变压器 的计算中，当铁心内的磁场为交变磁场时，常将 磁滞损耗和涡流损耗合在一起来计算，并统称为 铁心损耗，简称铁耗。
➢ 铁耗 pFe∝ fβBm2。其中1＜β＜2，β与材料性质有 关。
2020/6/5
《电机学》第1章 绪论
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➢ 软磁材料：磁滞回 线很窄。硅钢片、 铸铁、铸钢等等。
➢ 硬磁材料：磁滞回 线很宽，或叫永磁 材料。铁氧体、稀 土钴、钕铁硼等。
➢ 基本磁化曲线
2020/6/5
《电机学》第1章 绪论
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➢ 磁滞损耗：铁磁材料在交变磁场作用下的反复磁 化过程中，磁畴会不停转动，相互之间会不断摩 擦，因而就要消耗一定的能量，产生功率损耗。 这种损耗称为磁滞损耗。
《电机学》第1章 绪论
汽轮发电机转子加工
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二、电机的分类 ➢按运动方式分类
电机
➢按功能分类
电机
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《电机学》第1章 绪论
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三、电机中使用的材料
① 导电材料：铜线、铝线。构成电路。 ② 导磁材料：硅钢片。构成磁路。 ③ 结构材料：铸铁、铸钢和钢板。承受力。 ④ 绝缘材料：聚酯漆、环氧树脂、玻璃丝带等。
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二、磁化曲线 在外磁场H作用下，磁感应强度B将发生变化，二 者之间的关系曲线称为磁化曲线，记为B=f(H)。
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《电机学》第1章 绪论
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三、磁滞与磁滞损耗
➢ 磁滞概念 ➢ 剩磁 ➢ 矫顽力 ➢ 磁滞回线 ➢ 不同铁磁材料有
不同的磁滞回线 ，且同一铁磁材 料，Bm愈大，磁 滞回线所包围的 面积也愈大。
e=Blv
电路
磁路
f=Bli
机械能
电能
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《电机学》第1章 绪论
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变压器基本结构
2020/6/5
《电机学》第1章 绪论
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异步电机的基本结构
异步电机外形图
异步电机结构图
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《电机学》第1章 绪论
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隐极同步电机结构实物图
大型汽轮发电机定子铁心槽
汽轮发电机完工后的定子
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➢ 磁滞损耗的大小与磁滞回线的面积(Bm2) 、电流频 率f 和铁心体积V 成正比。
➢ 由于硅钢片的磁滞回线面积很小，而且导磁性能 好。因此，大多数电机、变压器或普通电器的铁 心都采用硅钢片制成。
2020/6/5
《电机学》第1章 绪论
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四、涡流与涡流损耗
➢ 涡流：铁磁材料在交变磁场将 有围绕磁通呈涡旋状的感应电
电机学 Electric Machinery
（绪论）
华南理工大学电力学院 杨向宇
yangxyu@
2014.9
2020/6/5
《电机学》第1章 绪论
第1章 绪论
➢ 概述
➢ 铁磁材料特性
➢ 电机的基本概念
➢ 铁磁材料的磁导率
➢ 电机的分类 ➢ 电机中使用的材料
➢ 电机中的基本电磁定律
2020/6/5
《电机学》第1章 绪论
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1.3 电机中的基本电磁定律
一、全电流定律
➢ 全电流定律（安
培环路定律）：
磁场强度沿任意
的闭合路径的线
积分等于闭合路
径包围的导体电
流的代数和。
➢ 电流是产生磁场
蜒 的源。 r v
rr
Η dl
l
H'
l
dl
'
I1
I2
I3
2020/6/5
《电机学》第1章 绪论
铁磁材料的磁阻随饱和程度的提高而增加
2020/6/5
《电机学》第1章 绪论
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➢ 磁路基尔霍夫第一定律 ΣΦ = 0
进入或穿出任一封闭面的总磁通量的代数和等于零， 或穿入任一封闭面的磁通量恒等于穿出该封闭面的磁 通量。
图示的有分支磁路： Φ1+Φ2=Φ3
➢ 全电流定律 ➢ 电磁感应定律
➢ 磁化曲线 ➢ 磁滞与磁滞损耗 ➢ 涡流与涡流损耗 ➢ 铁耗
➢ 电磁力定律
➢ 磁路基本定律及其计算方法
➢ 磁路基本定律
➢ 磁路计算方法 ➢ 自感和互感
2020/6/5
《电机学》第1章 绪论
1.1 概述
一、电机的基本概念
电机是依据电磁感应定律和电磁力定律，由电路 和磁路构成的能实现机电能量转换或信号传递与 转换的装置。
➢ 非铁磁材料的磁导率 ≈ 0 = 4π×10-7 H/m 为常数 ➢ 铁磁材料的磁导率 Fe
① Fe>>μ0 ② Fe为非常数，随B的变化而变化 ③ 存在磁饱和现象：当铁磁材料中的B达到一定的
程度后，随着H的增加，B的增加逐渐变慢，因 此 Fe随着H的增加而减小。
2020/6/5
《电机学》第1章 绪论
2020/6/5
《电机学》第1章 绪论
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1.4 磁路基本定律及其计算方法
一、磁路基本定律
➢ 磁路：与电路相仿，将磁通比拟为电流，则磁路是磁 通行经的路径。
磁动势 F = Ni
磁 阻 Rm= l /(A)
l为磁路的长度 A为铁心截面积 磁 导 Λm = 1 / Rm 磁路欧姆定律：
Φ = F/Rm
动势和电流产生，简称涡流。
➢ 涡流损耗：涡流在其流通路径 上的等效电阻中产生的I2R损耗 称为涡流损耗。
➢ 涡流损耗与磁场交变频率 f2、 厚度d2和最大磁感应强度Bm2成
正比，与材料的电阻率成反比
。
➢ 要减少涡流损耗，首先应减小 厚度，其次是增加涡流回路中
的电阻。电工钢片中加入适量
的硅，制成硅钢片，显著提高