chp 2机电能量转换基础2.1,2.2

安培环路定律？ 安培环路定律？
2.2.1 安培环路定律及其简化形式
i1 i2 i3
l
δ
H
dl
图 2.2.1
安培环路定律
图 2.2.2
螺管线圈
图 2.2.3 带气隙的铁心磁路
r 沿空间任意一条闭合回路 l，磁场强度 H （magnetic field density）的线积
分等于该闭合回路所包围的电流的代数和
2.2 磁场的建立
2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 安培环路定律及其简化形式 磁路的欧姆定律 磁路中铁心的作用 铁磁材料及其磁化特性
注意专业术语 的掌握！ 的掌握！
在通电导线周围存在磁场（ ），磁场 在通电导线周围存在磁场（magnetic field），磁场与 ），磁场与 建立该磁场的电流之间的关系可由安培环路定律来描述。 电流之间的关系可由安培环路定律来描述 建立该磁场的电流之间的关系可由安培环路定律来描述。 激磁电流（ 建立磁场的电流称之为激磁电流 或励磁电流）。 建立磁场的电流称之为激磁电流（或励磁电流）。 下面具体讲述安培环路定律及其简化形式。 下面具体讲述安培环路定律及其简化形式。
ϕ = Fm / Rm
磁路和电路虽然具有类比关系，但性质是不同的，在分析计算时有以下差别： 磁路和电路虽然具有类比关系，但性质是不同的，在分析计算时有以下差别： 2 而在直流磁路中， ①电路中有电流 i 时，就有功率损耗 i R ；而在直流磁路中，维持一定的磁通量 ϕ 铁心中没有功率损耗。 时，铁心中没有功率损耗。 在电路中可以认为电流全部在导线中流通，导线外没有电流；在磁路中， ②在电路中可以认为电流全部在导线中流通，导线外没有电流；在磁路中，则没有 绝对的磁绝缘体，除了铁心中的磁通外，实际上总有一部分漏磁通散布在周围空气中。 绝对的磁绝缘体，除了铁心中的磁通外，实际上总有一部分漏磁通散布在周围空气中。 电路中导体的电阻率在一定温度下是不变的， ③电路中导体的电阻率在一定温度下是不变的， 但是磁路中铁心的磁导率却不是一 个常值，而是磁通密度的函数（在下一节叙述） 个常值，而是磁通密度的函数（在下一节叙述） 。 对线性电路， 计算时可以应用叠加原理， 但对于铁心磁路， 饱和时磁路为非线性， ④对线性电路， 计算时可以应用叠加原理， 但对于铁心磁路， 饱和时磁路为非线性， 计算时不能应用叠加原理。 计算时不能应用叠加原理。 所以磁路与电路仅是一种数学形式上的类似，而不是物理本质的相似。 所以磁路与电路仅是一种数学形式上的类似，而不是物理本质的相似。
猜猜这是哪？ 猜猜这是哪？
第2章 机电能量转换基础
2.1 电机中的能量转换与磁路 2.1.1 电机中能量转换的两个实例 2.1.2 能量转换装置中的磁场与磁路 2.2 磁场的建立 2.2.1 安培环路定律及其简化形式 2.2.2 磁路的欧姆定律 2.2.3 磁路中铁心的作用 2.2.4 铁磁材料及其磁化特性 2.3 电磁感应定律 2.3.1 电磁感应定律 2.3.2 变压器电动势与运动电动势
对于图 2.1.1 所示 铁心上绕有匝数分别 为 N1 与 N 2 两个绕组， 分别通入电流 i1 与 i2 的 情况， 作用于磁路上的 总磁动势则为两个线 圈安匝数的代数和， 全 电流定律的形式相应 地变为 F = ± N 1i1 ± N 2 i2 = Hl
l（磁路） 铁芯 输入电能
N1 N2
输出电能
输入电能
N1
l（磁路） 铁芯
N2
输出电能
变压器的作用？ 变压器的作用？ 电能的传递
线圈 图 2.1.1 单相变压器示意图
磁场 能量转换示意图 电能 II
电能 I
旋转电机？ 旋转电机？
•旋转电机
A
C
转子 N
S B (a) 定子铁心 (b) 图 2.1.2 旋转电机示意图
机械端口
定子绕组
电机的作用？ 电机的作用？ 机电能量的转换
电能
磁场
机械能
能量转换示意图
磁场与磁路？ 磁场与磁路？
2.1.2 能量转换装置中的磁场与磁路
• 电能为什么能在变压器的两个彼此绝缘的线圈之间传递？ • 电动机中，从定子部分输入的电能，为什么能转换为机械能 从转子输出？ 变压器和旋转电机中 l（磁路） 的磁路主要由铁磁材料构 铁芯 成。在变压器中，沿着图 N N 2.1.1 所示磁路上，可以 线圈 没有空气隙，即磁路可以 图 2.1.1 单相变压器示意图 完全由铁磁材料构成，称 为铁心磁路；在旋转电机 N 中，在定子磁路与转子磁 路之间，总是有一个空气 S l l 隙存在，这是带气隙的铁 心磁路。 图 2.1.3 旋转电机的一种磁路 磁场的建立 的建立？ 磁场的建立？
磁路中铁心的作用？ 磁路中铁心的作用？
r r ∫ H ⋅ dl = ∑ i l r H 处处相等，总电流由通有电流 i 的 N 匝线圈提供： Hl = Ni 。 r 气隙长度 δ 远远小于铁心截面的边长， 认为, 沿 δ， 各处的磁场强度 H 相等的，于是，定律可以简化为： F = Ni = H Fe l Fe + H δ δ 。
磁动势或磁势F？ ？
2.4 磁磁场能量与电感 2.4.1 磁场储能、磁共能 磁场储能、 2.4.2 电感、用电感表示的磁场能量 电感、 2.5* 机电能量转换基本原理 2.5.1 典型的机电能量转换装置 2.5.2 电磁力和电磁转矩 2.6 交流磁路和电力变压器 2.6.1 交流磁路分析 2.6.2 变压器的空载运行 2.6.3 变压器的负载运行 2.6.4* 采用微分方程表示的变压器电路方程
各种电机
图 2.1 第 2 章内容之间的关系
2.1 电机中的能量转换与磁路
2.1.1 电机中能量转换的两个实例 2.1.2 能量转换装置中的磁场与磁路 通过实例说明电机中能量转换需要磁场作为耦合场，即通 过磁场将能量输入的部件与能量输出的部件耦合起来。
2.1.1 电机中能量转换的两个实例
什么是电机？电机是一种进行能量传递或机电能量转换的电磁机 什么是电机？电机是一种进行能量传递或机电能量转换的电磁机 械装置。 根据电机是否旋转，将电机分为静止电机和旋转电机。 根据电机是否旋转，将电机分为静止电机和旋转电机。 •静止电机(变压器) 静止电机(变压器)
1 2
1
2
HELLO EVERY ONE
长春是吉林省省会城市， 一八” 长春是吉林省省会城市，“九·一八”事变之后，沦成为伪满洲国的国都，作为 一八 事变之后，沦成为伪满洲国的国都， 伪满州国的傀儡皇帝爱新觉罗·溥仪生活于此 留下了大量伪满殖民遗迹， 溥仪生活于此， 伪满州国的傀儡皇帝爱新觉罗 溥仪生活于此，留下了大量伪满殖民遗迹，有伪满皇 伪满国务院、伪外交部、伪军工部、伪司法部、伪经济部、伪兴农部、伪交通部、 宫、伪满国务院、伪外交部、伪军工部、伪司法部、伪经济部、伪兴农部、伪交通部、 伪文教部、关东军司令部、伪满中央银行等. 伪文教部、关东军司令部、伪满中央银行等 新中国后的长春是我国汽车工业的摇篮.同时，长春也是新中国电影的摇篮， 新中国后的长春是我国汽车工业的摇篮 同时，长春也是新中国电影的摇篮，新 同时 中国电影史上的众多第一都是在这里抒写.……长春又是我国著名的“森林城”，其 长春又是我国著名的“ 中国电影史上的众多第一都是在这里抒写 长春又是我国著名的 森林城” 绿化率一直在我国大中城市中名列前茅，曾荣获“全国造林绿化十佳城市” 绿化率一直在我国大中城市中名列前茅，曾荣获“全国造林绿化十佳城市”、“全国 园林绿化先进城市” 国家园林城市”等称号； 园林绿化先进城市”和“国家园林城市”等称号； 长春也是我国著名的科技文化城，这里除有着众多的国内科技第一外， 长春也是我国著名的科技文化城，这里除有着众多的国内科技第一外，这里还 有众多的科研院所、国家级实验室以及国家重点学科等。 有众多的科研院所、国家级实验室以及国家重点学科等。 长春的自然风光非常美丽迷人， 长春的自然风光非常美丽迷人，有着鲜明的东北特色
线圈 图 2.1.1 单相变压器示意图
F= Ni称为磁动 称为 势或磁势！
今后可以体会到，磁动势或磁势F（magneto motive force, mmf），单位为安匝(AN) 是一个非常重要的物理量。 磁路的欧姆定律？ 磁路的欧姆定律？
2.2.2 磁路的欧姆定律
1 均匀磁路的欧姆定律 均匀磁路的欧姆定律
Φ = BA
B = µH
Ni =
B
Hl = Ni
µ Fe
l=Φ
l
µ Fe A
图 2.2.4 铁心磁路
简化！实际不 是这样。
磁化曲线？ 磁化曲线？
Rm
1 µA = （单位：A/Wb） Λ m = ， （单位：Wb/A） µ Fe A Rm l l
则可得到磁路的欧姆定律 F = RmΦ 或 Φ = FΛ m
（普通物理）
（电路）
（高等数学）
磁路定律及铁磁材料 特性（§2.2，2.3） 主磁通、 漏磁通分析法， 相关电感参数（§2.6.1） 变压器基本方程 （§2.6.2,3） 绕组归算 （§2..6.3） 等效电路 （§2.6.2, 3） 电磁转矩 （§2.5） 磁场能量 （§2.4）
各种电机
异步电机
分段均匀磁路的欧姆定律 分段均匀磁路的欧姆定律？ 均匀磁路的欧姆定律？
2 分段均匀磁路的欧姆定律 分段均匀磁路的欧姆定律 路 串 联
δ
( ( 磁
图 2.2.3
带气隙的铁心磁路
F = Ni = H Fe l Fe + He
+Φ
δ = Φ ( RmFe + Rmδ ) Aµ 0
u=Ri
注 ： 磁 材 料 的 磁 导 率 µ Fe 通 常 不 是 常 数 ，所 以 由 铁 磁 材 料 构 成 的 磁 路 的 磁 阻 和 磁 导 通 常 也 不 是 常 数 ，它 随磁通密度大小的变化而具有不 同 的 数 值 ，这 种 情 况 称 为 磁 路 的 非 线性。