第一章 电机学

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Φ B
(Φ BS )
F NI HI (H ) l l 可得与之相似曲线:
Φ f (I )
4、铁芯损耗(铁耗)
磁滞损耗 铁芯损耗 涡流损耗
p Fe ph pw
ph 磁滞损耗 pw 涡流损耗
(1) 、磁滞损耗
磁滞损耗经验计算公式:
ph K h fBm V
学习方法
1.上课注意听讲; 2.认真完成作业;
3.认真完成每一个实验。
第一章
§1.1 概述
一、什么是电机?
导论
电机是利用电磁感应原理进行能量转换的装置
二、电机分类
交流电机 电机 电机 变压器 直流电机
异步电动机 异步电机 异步发电机 同步电机 直流电动机 直流发电机 同步电动机 同步发电机
三、电机的用途
三、磁滞性
将一块尚未磁化的铁磁
材料放在磁场中进行磁化,
反复磁化一个循环,形成一
磁滞回线:“a-b-c-d-e-f-a”
当H=0时,B=Br Br 称为剩余磁感应强度; 当B=0时,H=Hc, Hc 称为矫顽力。
1、铁磁材料产生磁滞的原因 在外磁场作用下,磁畴翻转,产生摩擦,由于 这种摩擦的存在,外磁场停止作用时,磁畴不能够 恢复到原来的状态,保留一定的剩磁,因此形成磁 滞和剩磁。
在自然界各种能源中,电能具有大规模集中
生产,远距离经济传输,智能化自动控制的突出
特点,电机是电能生产、传输、使用和控制的核 心装备,因此电机在现代社会所有行业和部门中
占据着重要的地位。
1. 对电力工业本身来说,电机是发电厂和变 电站的主要设备,完成电能的转换、传输和分配。
2. 在机械制造及各种工农业生产中广泛应用, 一个现代化的大中型企业,通常要装备几千台 乃至上万台不同型号的电机。
无单位
三、磁场强度 H
磁场强度H是计算磁场时引入的一个物理量, 也 是矢量,它与磁感应强度(磁密)B的关系为:
H
B

单位: 安/米(A/m)
F NI l l
F ---- 磁动势 (单位:安培A)
§1.3 铁磁材料的特性
一、高导磁性
在通电线圈中放入铁磁材料制成的铁心,线 圈中的磁场会大大增加,这种现象,叫做铁磁物 质的磁化,所以说铁磁材料具有高导磁性。 用相对磁导率表示:
3. 在航空、航天、制导、定位、家用电器以
及自动办公设备等等都有电机的应用。
§1.2 磁场中的基本物理量 一、磁感应强度与磁通
1.磁感应强度B (磁通密度/磁密) 磁感应强度是表示磁场中某一点磁场强弱和方 向的物理量,是一个矢量。
F B LI

F BLI
F 或 F BLI B LI
F —载流导体在磁场中受到的电磁力,单位:(牛) L —导体长度,单位:(米)
电 机 学
主编 辜承林 陈乔夫 熊永前
说明几点
• 《电机学》是非常重要的专业基础课,是必修课。
共64学时,其中讲课48学时,实验16学时。
• 使用教材:
辜承林主编《电机学》第三版,华中科技大学出版社出版。
• 建议参考书:
1.王正茂主编《电机学》. 西安交通大学出版社。 2.马宏忠主编《电机学》.高教出版社。
r 0
r 2000 ~ 6000
电机所用的铁磁材料:
为什么铁磁材料会具有高导磁性呢?
因为在铁磁物质内部存在着许多很小的天然磁 化区域,相当于一块块小磁铁,称为磁畴。
二、磁饱和性
1、在非铁磁材料中:
B 0 H
0 4 10 H m
7
为常数 磁化曲线 B f ( H )
0 4 10 7 亨 米 (H/m)
2、铁磁材料 如:硅钢、铸钢、坡莫合金等这一类材料,它 们的导磁能力很强,称铁磁材料。

特点:
--- 磁导率
(1) 0 ( 是 0的几百 ~ 几千倍)
(2)
不是常数,其大小与材料所处的磁场强
弱有关
(3) 相对磁导率
r
r 0
8
1Mx 1Gs 1cm
单位:(麦克斯韦/Mx)
二、磁导率(或导磁率或导磁系数)

在工程上通常用磁导率来表示各种材料导磁能 力的强弱,并且根据导磁率大小,把各种材料分成 铁磁材料和非铁磁材料。
1、非铁磁材料
如:空气、木材、铜、铝等这一类材料,它们 的导磁能力很弱,其磁导率接近真空的磁导率,称 非铁磁材料。
3. 陈世元主编 《电机学》. 中国电力出版社。
4. 李发海主编 《电机学》.科学出版社。
建议参考习题册
1.《电机学习题解答》.熊永前主编.华中科技大学出版社。
2.《新编电机学题解》.孙克军主编.华中科技大学出版社。 3.《电机学实例解析》.龚世缨主编.华中科技大学出版社。 4.《电机学习题与题解》.孙旭东主编.科技出版社。
2、铁磁材料分类 按照磁滞回线的形状分为软磁材料和硬磁材料。
软磁材料 硬磁材料。
磁滞回线窄,剩 磁小(如铸钢、硅 钢),可制成变压 器和电机的铁芯
磁滞回线宽, 剩磁大(如铁氧体、 稀土铝合金), 可制成永久磁铁。
3、基本磁化曲线
同一材料在不同的Hm值下有不同的磁滞回线, 选择不同的Hm反复磁化,得到一系列磁滞回线, 将其顶点连接起来,即为基本磁化曲线。
I —导体中流过的电流,单位:(安)
B —磁感应强度,单位:(T / 特斯拉)
4 或 1特 10 高斯 1T 10 Gs
4
1mT 10Gs
2. 磁通
磁感应强度B与垂直于B的平面面积A的乘积, 称为磁通Φ,磁通Φ也是一个矢量。
Φ BA
单位:(韦伯/Wb)
2 2
1Wb 1T 1m 1Wb 10 Mx
式中: K h ---- 不同材料的计算系数
源自文库
f ---- 电流频率 Bm ---- 磁感应强度(磁密)的最大值
V ---- 铁芯体积
为过原点直线
2、在铁磁材料中:
B H
不为常数
磁化曲线:
B f (H )
如右图所示为一曲线
2、在铁磁材料中:
图中,C 点称为拐 点,拐点前为非饱和区 (线性区);拐点后称 为饱和区。
问题:为什么铁磁材料的磁化曲线会存在拐点?
2、在铁磁材料中: 设计电机时,使其 工作在C点附近,若 工作在线性区说明铁 磁材料没有得到充分 利用,电机体积大, 浪费铁磁材料;若工 作在饱和区,虽然工 作电流增加很大,但 磁感应强度几乎不变,浪费电能,也浪费铜线。
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