第1章电机学基础知识
大学电机学PPT第一章
回路①：H1l1+H3l3=N1i1 回路②：-H2l2-H3l3=-N2i2 回路③：H1l1-H2l2=N1i1-N2i2
Y.Q.Xiong 2010 《电机学》第1章 导论 24
磁路与电路的比较
磁路
磁通 Φ 磁动势 F 磁阻 Rm 磁压降 Hl 磁导 Λm 欧姆定律 Φ = F / Rm 基氏第一定律 ΣΦ=0 基氏第二定律 ΣF=ΣHl=ΣΦR
Y.Q.Xiong 2010
《电机学》第1章 导论
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2. 铁磁材料的磁导率
材料的磁导率
=B／H
单位： H/m 真空中的磁导率 0 = 4π×10-7 H/m 非铁磁材料的磁导率 ≈ 0 为常数 铁磁材料磁导率（常用 Fe 表示）的特点 ① Fe>> 0 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。
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伺服驱动
Y.Q.Xiong 2010
《电机学》第1章 导论
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倒视镜 电机 启动 电机
天窗电机
座椅调 整电机 散热风 扇电机 助力转 向电机
雨刷 电机
电机在日常生 活中的应用
Y.Q.Xiong 2010
《电机学》第1章 导论
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4. 本课程的性质任务
课程性质：技术基础课。 课程内容：直流电机、变压器、交流电 机共同问题、异步电机、同步电机。 教材 ： 辜 承 林 等 ， 《电机学 》（ 第三 版），华中科技大学出版社，2010年。 参考书：《电机学（第三版）学习指导 与习 题 解 答 》， 华 中科技大学出版社 2010年。 学习方法 课程网站：
《电机学》学习指南
《电机学》学习指南第一章基础理论一、学习目标：掌握磁场分析基本量，磁路的基本定律；掌握常用铁磁材料及其磁化特性；掌握简单串联、并联磁路计算；了解交流磁路中的激磁电流和磁通；掌握能量转换基本定律。
二、模块导学：1、绪论讲述了电机的概念、电机的主要作用、电机的分类、电机的主要发展和本课程的主要任务。
2、磁路和磁性材料讲述了磁场中基本物理量和磁路的基本概念，磁路的基本定律，磁性材料的分类及其特性，简单磁路的计算以及交流铁心磁路中的激磁电流、磁通和感应电动势的波形关系。
2、能量转换基本定律讲述了法拉第电磁感应定律、毕—萨电磁力定律和能量守恒原理。
三、重点难点指导：重点：磁路的基本概念和基本定律，铁磁材料及其磁化特性，能量转换基本定律难点：磁场与磁路的等效，磁路与电路的类比，交流磁路中的激磁电流和磁通。
讲清磁场作为能量转换的媒介的作用，说明集中参数与分布参数的特点，并在此基础上引出磁路的概念，使学生建立起磁路与电路的类比关系，画图说明交流磁路中的激磁电流和磁通的波形关系。
四、参考资料目录：[1] 汤蕴璆，罗应立，梁艳萍. 电机学[M]. 第三版. 北京：机械工业出版社，2008[2] 李哲生，刘迪吉，戈宝军. 电机学[M]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1997[3] 潘再平，章玮、陈敏祥. 电机学[M]. 杭州：浙江大学出版社，2008[4] 李发海. 电机学[M]. 北京：科学出版社，2001[5] 胡虔生，胡敏强. 电机学[M]. 北京：中国电力出版社，2005[6] 汪国梁. 电机学[M]. 北京：机械工业出版社，2007[7] 朱东起，王岩，李发海. 电机学[M]. 北京：中央广播电视大学出版社，1987[8] 冯欣南. 电机学[M]. 北京：机械工业出版社，1985[9] 辜承林，陈乔夫，熊永前. 电机学[M]. 武汉：华中科技大学出版社，2005[10] 刘锦波，张承惠. 电机与拖动[M]. 北京：清华大学出版社，2006[11] 马宏忠，方瑞明，王建辉. 电机学[M]. 北京：高等教育出版社，2009[12] 唐任远. 现代永磁电机理论与设计[M]. 北京：机械工业出版社，1997[13] 王秀和. 永磁电机[M]. 北京：中国电力出版社，2007[14] A. E. Fitzgerald, Charles Kingsley. Electric Machinery (Sixth Edition). McGRAW-HILLCompanies, 2003[15] 范瑜. 电气工程概论[M]. 北京：高等教育出版社，2006第二章变压器一、学习目标：了解变压器的用途、结构、分类，掌握变压器的额定值；掌握变压器空载运行与变压原理；掌握变压器负载运行与能量传递原理；掌握变压器电压方程，绕组归算，等效电路，向量图；掌握变压器等效电路参数测定；掌握三相变压器磁路系统，绕组联结方法与组号判断；掌握标幺值的定义并能熟练运用；掌握变压器的运行特性与性能指标并能熟练运用；掌握变压器并联运行原理并能熟练运用；了解自耦变压器，三绕组变压器，互感器的结构特点运行原理及使用注意事项。
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。
电机学复习重点整理
第一章变压器1.变压器基本工作原理，基本结构、主要额定值变压器是利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能变换为另一种同频率且不同电压等级的交流电能的静止电气设备，它在电力系统，变电所以及工厂供配电中得到了广泛的应用，以满足电能的传输，分配和使用。
变压器的原理是基于电磁感应定律，因此磁场是变压器的工作媒介变压器基本结构组成：猜测可能出填空题或选择题三相变压器按照磁路可分为三相组式变压器和三相芯式变压器两类变压器的型号和额定值~考法：例如解释S9-1250/10的各项数值的含义2.变压器空载和负载运行时的电磁状况；空载电流的组成、作用、性质。
变压器一次侧接到额定频率和额定电压的交流电源上，其二次侧开路，这种运行状态称为变压器的空载运行。
变压器空载运行原理图、变压器一次绕组接交流电源，二次绕组接负载的运行方式， 称为变压器的负载运行方式。
变压器负载运行原理图实际运行的电力变压器的磁路总是工作在饱和状态下。
通过磁化曲线推得的电流波形可以发现： 空载电流（即励磁电流）呈尖顶波，除了基波外， 还有较强的三次谐波和其他高次谐波。
；产生主磁通所需要的电流称为励磁电流，用m i 表示； 同理产生主磁通的磁动势称为励磁磁动势，用 m F 表示。
变压器铁芯上仅有一次绕组空载电流0i 所形成的磁动势0F ，即空载电流0i 建立主磁通，所以空载电流0i 就是励磁电流m i ，即m 0i i = 同理，空载磁动势0F 就是励磁磁动势，即m 0F F =或m 101i N i N = 因为空载时，变压器一次绕组实际上是一个铁芯线圈， 空载电流的大小主要决定于铁芯线圈的电抗和铁芯损耗。
铁芯线圈的电抗正比于线圈匝数的平方和磁路的磁导。
2121N N E E =因此，空载电流的大小与铁芯的磁化性能，饱和程度有密切的关系。
3. }4. 变压器变比的定义；磁动式平衡关系的物理含义，用此平衡关系分析变压器的能量传递；变压器折算概念和变压器折算方法，变压器基本方程组、等效电路和相量图 在变压器中，一次绕组的感应电动势1E 与二次绕组的感应电动势2E 之比称为变比，用k 表示，即k =变压器负载运行时，作用于变压器磁路上111N I F •=和222N I F •=两个磁动势。
电机学第五版第1章 磁路
图1-9 基本磁化曲线
1.2 常用的铁磁材料及其特性
2.磁化曲线和磁滞回线
图1-10 电机中常用铁磁材料的基本磁化曲线 (图中的×0.1、×10、×100等分别表示把横坐标的读数乘0.1、乘10、乘100)
1.2 常用的铁磁材料及其特性
主磁路：主磁通所通过的路径。 漏磁路：漏磁通所通过的路径。 励磁线圈：用以激励磁路中磁通的载流线圈。 励磁电流：励磁线圈中的电流（若为交流，称为激磁电流）。
直流：直流磁路（例如：直流电机） 按电流性质分类
交流：交流磁路（例如：变压器 ）
1.1 磁路的基本定律
2.磁路的基本定律
分析和计算磁场时，常常要用到两条基本定律，一条是安 培环路定律，另一条是磁通连续性定律。把这两条定律应用到 磁路，可得磁路的欧姆定律和磁路的基尔霍夫第一和第二定律， 下面对这些定律作一说明。
1.1 磁路的基本定律
2.磁路的基本定律 安培环路定律 沿着任何一 条闭合回线L，磁场强度H的 线积分值∲LH·dl恰好等于该 闭合回线所包围的总电流值 ∑i(代数和) 。
附图1-2,有：
图1-2 安培环路定律
1.1 磁路的基本定律
2.磁路的基本定律
磁路的欧姆定律 作用在磁路上的磁动 势等于磁路内的磁通量乘以磁阻。
矫顽力 要使B值从减小到零，必须加上 相应的反 向外磁场，此反向磁场强度Hc 称为矫顽力。
磁滞 铁磁材料所具有的这种磁通密度B 的变化滞后于磁场强度H变化的现象。源自图1-8 铁磁材料的磁滞回线
1.2 常用的铁磁材料及其特性
2.磁化曲线和磁滞回线 基本磁化曲线 对同一铁磁材料，选择不同的磁场强度进行反复磁化，
电机学 第一章
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。
电机学基础知识
步进电机与伺服电机
总结词
步进电机是一种将脉冲信号转换为旋转机械能的装置 ，而伺服电机是一种接受控制信号后精确控制电机转 动的装置。
04
电机的应用领域
工业领域的应用
电机驱动系统
电机是工业自动化生产线和各种 机械设备中的重要驱动元件，用 于实现精确的位置控制、速度调 节和力矩输出。
ห้องสมุดไป่ตู้
泵和风机
电机广泛应用于泵和风机等流体 机械中，用于输送液体和气体， 提供必要的动力。
自动化生产线
电机驱动传送带、装配机械手等 自动化设备，实现生产线的连续、 高效运行。
汽车领域的应用
起动电机
在传统汽车中，起动电机用于起动发 动机，随着新能源汽车的发展，起动 电机也应用于混合动力和纯电动汽车 中。
雨刷电机
车窗升降电机
车窗升降电机用于控制车窗的升降， 提供便利的开关操作。
雨刷电机用于控制汽车雨刷的摆动， 保持风挡玻璃的清晰。
家电领域的应用
01
洗衣机电机
洗衣机电机作为洗衣机的主要动 力源，驱动波轮或滚筒的旋转， 实现洗涤功能。
机器人技术
03
在机器人技术中，电机用于驱动机器人的关节、手臂、腿部等
运动部件，实现机器人的动作和控制。
05
电机的未来发展与挑战
电机的未来发展趋势
高效能化
随着节能减排需求的增加，电机的高效能化成为未来的发展趋势， 包括永磁同步电机、开关磁阻电机等新型电机的研发和应用。
智能化
电机与传感器、控制系统的集成，实现电机的智能化控制，提高电 机的运行效率和可靠性。
电机学第一章 磁路
H
随着磁场强度H的增大，饱和程度增加，μFe减 小，Rm增大，导磁性能降低.
B
c b
B = f ( H)
d
μFe = f ( H )
a
B = μ0 H
H
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
B
c b
膝点 饱和点
B = f ( H)
四、铁心损耗
1．磁滞损耗
定义: 铁磁材料置于交变磁场中时，磁畴相 互间不停地摩擦、消耗能量、造成损耗，这种 损耗称为磁滞损耗。 公式: n h h m
p = C fB V
应用:由于硅钢片磁滞回线的面积较 小，故电机和变压器的铁心常用硅钢片叠成。
2．涡流损耗
¾涡流：铁磁材料在交变磁场将 有围绕磁通呈蜗旋状的感应电动 势和电流产生，简称涡流。 ¾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。 ¾涡流损耗与磁场交变频率f， 厚度d和最大磁感应强度Bm的平 方成正比，与材料的电阻率成反 比。 ¾要减小涡流损耗，首先应减小 厚度，其次是增加涡流回路中的 电阻。电工硅钢片中加入适量的 硅，制成硅钢片，显著提高电阻 率
表1.1 磁路和电路对比表 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 电 基本物理量 或基本定律 电 流 电 压 电 阻 电 导 电流密度 电导率 基尔霍夫 第一定律 基尔霍夫 第二定律 欧姆定律 路 符号或 定义 I U R=l/(γA) G=1/R J=I/A 单位 A V Ω S A/m2 S/m 磁 路 单 位 Wb A 1/H H Wb/m2(T) H/m 基本物理量或 符号或 基本定律 定义 磁 通 φ F 磁动势 磁 阻 磁 导 磁通密度 磁导率 磁通连续性 原理 Rm=l/(μA)
初学电机的基本知识总结
第一章 电机中的电磁学基本知识1.1 磁路的基本知识1.1.1 电路与磁路对于电路系统来说，在电动势E 的作用下电流I 从E 的正极通过导体流向负极。
构成一个完整的电路系统需要电动势、电导体，并可以形成电流。
在磁路系统中，也有一个磁动势F （类似于电路中的电势），在F 的作用下产生一个Φ（类似于电路中的电流），磁通Φ从磁动势的N 极通过一个通路（类似于电路中的导体）到S 极，这个通路就是磁路。
由于铁磁材料磁导率比空气大几千倍，即空气磁阻比铁磁材料大几千倍，所以构成磁路的材料均使用导磁率高的铁磁材料。
然而非铁磁物质，如空气也能通过磁通，这就造成铁磁材料构成磁路的周围空气中也必然会有磁通σΦ（，由于空气磁阻比铁磁材料大几千倍，因而σΦ比Φ小的多，σΦ常常被称为漏磁通，Φ称为主磁通。
因此磁路问题比电路问题要复杂的多。
1.1.2 电机电器中的磁路磁路系统广泛应用在电器设备之中，如变压器、电机、继电器等。
并且在电机和某些电器的磁路中，一般还需要一段空气隙，或者说空气隙也是磁路的组成部分。
图1—1是电机电器的几种常用磁路结构。
图(a)是普通变压器的磁路，它全部由铁磁材料组成；图(b)是电磁继电器磁路，它除了铁磁材料外，还有一段空气隙。
图(c)表示电机的磁路，也是由铁磁材料和空气隙组成；图(b)是无分支的串联磁路，空气隙段和铁磁材料串联组成；图(a)是有分支的并联磁路。
图中实（或虚）线表示磁通的路径。
(a) (b) (c)图1—1 几种常用电器的典型磁路(a) 普通变压器铁芯； (b) 电磁继电器常用铁芯； (c) 电机磁路1.1.3 电气设备中磁动势的产生为了产生较强的磁场，在一般电气设备中都使用电流产生磁场。
电流产生磁场的方法是：把绕制好的N 匝线圈套装在铁心上，并在线圈内通入电流i ，这样在铁心和线圈周围的空间中就会形成磁场，其中大多数磁通通过铁心，称为主磁通Φ；小部分围绕线圈，称为漏磁通σΦ，如图1—2所示。
电机学
频率折算：
因为异步电机定转子回路电动势电流频率不一样。在绕组折算前要进行
频率折算， 方法是； 用一个静止的转子代替实际旋转的转子。
功率因数特性cosφ1=f（p2)
异步电机运行时需要从电网中吸取无功电流进行励磁，所以I1电流中滞后与电源电压U1，功率因数cosφ1<1.空载时，定子电流Io,基本上为励磁电流，这时功率因数很低，cosφ1=0.1-0.2.
在空载时的二次侧电压U20=Un2 ,接负载后电压变为U2，变化量 Un2-U2，与额定电压Un2的比称为电压变化率用Δ=U表示，
△u=(Un2-U2) / Un2; / △u=1-U2*=1-U’2* p107
标幺值：
同一系列的电力变压器无论容量等级，还是电压等级都相差较大，参
数相差也大，为了方便比较分析，用标幺值表示。
电枢内电阻估算值为 Ra=(1/2)(UI-P/I^2) //基于N电枢下标
启动方法：直接启动 降压启动 电枢回路串电阻启动
制动方法：能耗制动 倒拉反接制动 电源反接制动（电压反接） 回馈制动
思考题
1 生产机械特性归纳起来有哪几种基本类型
1 恒转矩特性 2 恒功率特性
2 从运动方程式怎样看出系统处于加速的，减速的，Hale Waihona Puke 定的，静止的工作状态？电机学
第一章直流电机
电磁感应定律
在恒定的磁场中，当道题切割磁力线时，导体中产生感应电动势。
e=Blv
e的大小由磁感强度和导体切割速度决定，e的方向由右手定则决定
电枢绕组：
(原理）线圈切割磁力线线圈中产生直流电流，许多线圈分布在电枢铁心表面不同
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l1 A1 H
N i A2 l2
1
电机与拖动
电机与拖动
第 1 章 电机学基础知识
1.1 电机的基本功能与主要类型 1.2 电机的基本原理 1.3 电机的制造材料
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2
大连理工大学电气工程系
第1章 电机学基础知识
1.1 电机的基本功能与主要类型
一、按照能量转换和信号传递所起的作用分类 1. 发电机 将机械能转换为电能。 2. 电动机 将电能转换为机械能。 3. 变压器、变流器、变频机、移相器 变换电压、电流、频率、相位。 4. 控制电机 作为自动控制系统的控制元件，起检测、放大、 执行和校正作用。
i
＋ u － e
E = 4.44 f Nm
E =－j4.44 f Nm
20
正方向（参考方向）
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第1章 电机学基础知识
2. 运动电动势 e = Bv l
需互相垂直
四、线圈的电路方程
1. 线圈的电感 = Li N NF N2 L= = = = i i iRm Rm
di d e =－ dt =－L dt
绝缘等级 容许工作温度/℃
25
Y 90
A 105
E 120
B
F
H
C
130 155
180 ＞180
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第1章 电机学基础知识
二、铁磁材料的重要性质
材料（介质）按磁导率分类： 非铁磁（非磁性）材料、铁磁（磁性）材料。 非铁磁材料（如空气、铜、铝和绝缘材料等）： ≈ 0 = 4×10－7 H / m ① 顺磁材料（如空气）： 略大于 0 。 ② 反磁材料（如铜）： 略小于 0 。 1. 高导磁性
18 大连理工大学电气工程系
第1章 电机学基础知识
边缘效应 增大了气隙的有效面积。
铁心 边缘磁通
气隙 边缘磁通 铁心
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第1章 电机学基础知识
三、电磁感应定律
d d e =－ dt =－N dt 磁通链 = N 。
1. 变压器电动势 设 = m sin t 则 e =－N m cos t = Em sin( t －90o)
8 大连理工大学电气工程系
对各向同性介质 为标量；线性介质 为常数。 真空的磁导率： 0 = 4×10－7 H/m
第1章 电机学基础知识
4. 磁场储能 磁场能够储存能量。 电机通过磁场储能实现机电能量的转换。 磁场中的能量密度为 1 wm= BH 2 对于线性介质： 1 B2 wm= BH = 2 2 磁场中的总储能为 Wm = V wm dV 磁场能量主要集中储存在气隙中。
一、磁场的基本概念
1. 磁感应强度和磁力线 磁场可以由电流产生。 产生磁场的电流 —— 励磁电流。 磁感应强度B 用于表征磁场的强弱和方向。 单位：T 磁场中各点的磁感应强度可以用磁力线的疏密 程度来表示。 磁力线的分布和方向：
5 大连理工大学电气工程系
第1章 电机学基础知识
磁力线的分布和方向：
I
9 大连理工大学电气工程系
第1章 电机学基础知识
二、磁路及其基本定律
磁路 主磁通
i2
i1
＋ u1 －
＋ u2 －
N
S
1
2
S
励磁绕组
漏磁通
N
直流电机磁路
变压器磁路
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第1章 电机学基础知识
1. 安培环路定律
∮H dl = ∑i
l
i2 i1 i3
l
如图： ∑i = i1＋i2－i3
13
l1 A1 1Φ1
闭合面
l3 A3 3Φ3
i1
N
l2 A2 2Φ2
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第1章 电机学基础知识
第 k 段磁路的磁压降为 k Bk Hklk = l = l k k k Ak k 第 k 段磁路的磁阻为 lk Rmk = k Ak (A/Wb)
沿任何闭合磁路磁动势的代数和等于磁压降 的代数和。 F = Hklk = Rmkk
l5 A5 H5
l4 A4 H4
第1章 电机学基础知识
铁心部分的磁场强度为
H
B
Fe
5
1.33 A/m=560A/m 7 1900 4 π 10
铁心部分的磁压降为
H l
k 1
5
k k
H lk
560 (0.08 0.1 0.037 0.037 0.1) A 198 A
解：铁心的净面积为 Ak = kFeA = 0.94×0.8×10-3 m2 = 0.752×10-3 m2 铁心中的平均磁通密度为 1 103 B T 1.33T 3 Ak 0.752 10
16 大连理工大学电气工程系
l2 A2 H2 i N
l3 A3 H3
H
l1 A1 H1
14
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第1章 电机学基础知识
磁路和电路的比较
电 路 电流 I /A 电流密度 J /(A/m2 ) 电动势 E / V 电阻 R / l R= A 电路欧姆定律 E I= R 磁 路 磁通 /Wb 磁通密度 B /(Wb/m2 ) 磁动势 F /A 磁阻 Rm /(A/Wb) l Rm = A 磁路欧姆定律 F = Rm
该磁路所需的总磁动势为
F H k lk H δ 198 5968 .2A 6166 .2 A
k 1
5
励磁电流为
※ 尽管 < 1.5%l ， 但 H = 96.8% .083A N 2000
磁路中气隙的影响
① 当F 一定时， 气隙 的存在使 大幅减小。 ② 若要保持 一定，则需增大磁动势 F 。
按磁滞回线的不同，铁磁材料可分为 ① 硬磁材料 B－H 曲线宽，Br 大、Hc 大。 用于制造永磁铁。 ② 软磁材料 B－H 曲线窄， Br 小、Hc 小。 用于制造变压器、电机等电器的铁心。 ③ 矩磁材料 B－H 曲线形状接近矩形， Br 大、Hc 小。 用于计算机中，作记忆单元。
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= BA
B A
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第1章 电机学基础知识
通过任意封闭曲面的磁通量总和必等于零，即 = A B· = 0 dA 3. 磁场强度和磁导率 磁场强度 H ( A/m) ： 表征磁场的强弱和方向的量。 H 与 B 的关系与区别 (在各向同性介质中) B = H ① 磁导率 ( H/m )：表征磁场中介质的导磁能力。 ② H ∝I， H 与介质的性质无关。 ③ B 与 I 的大小和介质的性质均有关。
R
－ L E ＋
－
线圈的等效电路
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第1章 电机学基础知识
五、电磁力定律与电磁转矩
1. 电磁力 f = Bl i （单位：N）
需互相垂直
2. 电磁转矩
Te = 2Bl i r （单位：N m ）
f
r
O'
i
左手定则
f
23 大连理工大学电气工程系
第1章 电机学基础知识
六、电机的可逆性原理
施加 i →电磁力 →电磁转矩 →驱动机械负载 —— 电动机。 施加转矩 T →旋转 →感应电动势 →输出电功率 —— 发电机。
运行方式 电动机 发电机 电磁力/电磁转矩 驱动性质， 驱动外部机械负载 阻力性质， 为外施机械力所克服 f
O'
i
f 电动势 反电动势， 由外施电源所克服 电源性质， 为外接负载供电
21 大连理工大学电气工程系
右手定则
E =－jLI
第1章 电机学基础知识
2. 线圈的电路方程 忽略漏磁通时： u = uR－e
i ＋ u －
e
di u = Ri＋L dt U = RI＋jLI
= (R＋jX) I = ZI
※ 电抗：X = L = 2f L ※ 阻抗：Z = R＋jX
I ＋ U
3 大连理工大学电气工程系
第1章 电机学基础知识
二、按照电机的结构特点及电源性质分类
1. 变压器 静止的电机。
直流发电机 直流电机 直流电动机
2. 旋转电机 交流电机
交流发电机 交流电动机 单相交流电机 三相交流电机 同步电机 异步电机
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第1章 电机学基础知识
1.2 电机的基本原理
27 大连理工大学电气工程系
第1章 电机学基础知识
膝点
2. 磁饱和性 B = H（ ≠常数）
3. 磁滞性
B
c b
d
a
剩磁
Bm 矫顽磁力 Br H O －Br Hc Hm H O 基本磁化曲线 B O H
起始磁化曲线
B
－Hm －Hc
－Bm
磁滞回线
28 大连理工大学电气工程系
第1章 电机学基础知识
第1章 电机学基础知识
4. 铁心损耗 (1) 磁滞损耗 Ph (2) 涡流损耗 Pe 铜损耗使线圈发热， 铁损耗使铁心发热。 0.35mm 减小铁损耗的方法： 0.30mm 0.27mm ① 使用软磁材料减小Ph 。 0.22mm ② 增大铁心的电阻率， 减小涡流及其损耗 。 ③用很薄的硅钢片叠成铁心， 减小涡流及其损耗 。
30 大连理工大学电气工程系
Φ
(a) Φ
(b)
涡流损耗
第1章 电机学基础知识
磁滞损耗系数
磁滞损耗 Ph Ph = V f H dB