电机学详解教案
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金属铁、钴、镍，B高，居里温度高，缺点电阻率低，涡流耗严重。
铁磁物质
非金属铁氧体电阻率高，涡流损耗小，抗锈防腐
缺点，B低，温度稳定性差
2、铁磁物质的磁化
将铁磁材料放入磁场后，磁场会显著增强，铁磁材料在磁场中呈现很强的磁性这一现象，称为铁磁物质的磁化。
原因：铁磁物质中有许多称为磁畴的天然磁化区，当未投入磁场时，磁畴杂乱无章的排列，磁效应相互抵消对外不显磁性。当放入磁场后，磁畴按外磁场方向排列起来，形成一附加磁场叠加在外磁场上。
电机工业发展趋势是电子与电机工业结合，开展新原理、新结构、新材料电机的研制工作。
第一Βιβλιοθήκη Baidu：磁路
主要内容：磁路基本定理，铁磁材料的特性及交。直流磁路。
1-1
本节介绍磁路的基本定律及磁路计算。
一．磁路的概念
在工程上为了得到较强的磁场，广泛的利用了铁磁物质，在电机，变压器等设备中应用铁磁物质制成一定的形状人为的构成磁路的路径，使磁路主要在这部分空间内分布，这种磁路所通过的路径称为磁路。下面分别为变压器和直流电机的磁路。
铁磁物质的磁化
一、铁磁物质的磁化
1、铁磁物质
物质按磁性分：顺磁物质、反磁物质和铁磁物质
有几种物质，如铁、钴、镍以及它们的合金，以及锰和铬的某些合金，即使在较小的外磁场的作用下，其磁化也特别显著。这类物质称为铁磁物质，它们的磁导率都很大，超过几千。而抗磁物质的磁导率为负值，顺磁物质的磁导率大约在10-3~10-6之间。
3、磁路的基尔霍夫第一定律
对于有分支磁路，任意取一闭合面A，由磁通连续性的原则，穿过闭合面的磁通的代数和应为零，即：
(1-6)
该定律称为基尔霍夫第一定律
4、磁路的基尔霍夫第二定律
沿任何闭和磁路的总磁动势 恒等于各段磁压降的代数和，即：
该定律称为基尔霍夫第二定律
电机和变压器的磁路总是由数段不同截面，不同材料的铁心组成，而且还可能含有气隙，在进行磁路计算时总是将磁路分成若干段，每段为同一材料。且截面积和磁密处处相等，见教材P7图1-5所示，磁路由三段组成，两段为截面积不同的铁磁材料，一段为空气隙，铁心上的励磁磁动势NI则：
2．电流全部在导体中流动，而在磁路中没有绝对的磁绝缘体，除在铁心的磁通外，空气中也有漏磁通；
3．电阻为常数，磁阻为变量；
4．对于线性电路可应用叠加原理，而当磁路饱和时为非线形不能应用叠加原理。
总上所述磁路与电路仅是数学形式上的类似，而本质是不同的。
1
为了在一定的励磁磁动势作用下能激励较强的磁场（因为:B=Hµ）从而使电机及变压器等装置的尺寸缩小，重量减轻，性能改善，必须增加磁路的磁导率µ,由于铁磁物质具有高磁导性能，工程上往往利用它来使尽可能多的磁通约束在有限的范围内。所以电机和变压器的铁心用导磁率较高的铁磁材料组成。本节介绍铁磁材料特性。
（1）电机的效率高，运行经济；
（2）电能的传输和分配比较方便；
（3）电能容易控制。
所以电动机的应用越来越广泛，现在绝大部分生产机械都采用电动机进行拖动，即用电动机作为原动机。
让电机运转需要电能，电能主要来自发电机，为了经济的传输和分配电能需要变压器，另外随着自动化程度的不断提高，自动控制技术得到空前的发展，出现了各种各样的控制奠基，此外在文教、医疗卫生、信息产业及日常生活中奠基的应用将会愈加广泛。
二、磁化曲线
铁磁材料的磁状态一般由磁化曲线B-H曲线表示：
二、磁路的基本定律
下面分别介绍在进行磁路分析和计算时常用的几条定理
1、安培环路定理（或称全电流定理）
在磁路中沿任一闭合路径L，磁场强度H的线积分等于该闭和回路所包围的总电流即：
(1-1)
电流的参数方向与闭合路径方向符合右手螺旋关系取正号，反之为负.
若沿长度L。磁路强度H处处相等，且闭和回路所包围的总电流是由通过I的N匝线圈提供，则上式可写成：
HL=Ni（1-2）
2、磁路的欧姆定律
若铁心上绕有通有电流I的N匝线圈，铁心的截面积为A，磁路的平均长度为L，材料的导磁率为μ，不计漏磁通，且各截面上的磁通密度为平均并垂直于各截面则：
(1-3)
（1-4）
（1-5）
上式 称为磁路的欧姆定律，与电路欧姆定律形式上相似。
注：Rm与电阻R对应，两者的计算公式相似，但铁磁材料的磁导率μ不是常数，所以Rm不是常数。
这样就把分布在整个空间的磁路问题，简化为局限在一定范围内的磁路问题，即转化为磁路问题。
如同电流流过的路径称为电路一样。磁通通过的路径为磁路。
由于铁心的导磁性质比空气好的多，所以绝大部分磁通在铁心中通过，这部分磁通称为主磁通。经过空气隙闭和的磁路为漏磁通。
用以产生磁路中磁通的载流线圈称为励磁线圈，其电流称为励磁电流（或激磁电流）
绪论
一、电机在国民经济中的作用
电能是现代主要的能源，而电机是与电能的生产、传输和使用紧密相关的能量转换装置，它不仅是工业、农业、交通运输业、国防工业、IT技术产业的重要设备，而且在日常生活中的应用也越来越广泛。
人类早期使用的原动力是畜力、水力和风力，后来发明了蒸汽机、柴油机、汽油机，十九世纪发明了电动机，由于电动机有以下优点
(1-7)
三、磁路和电路的类比和区别：
磁路和电路的类比关系：
磁路
电路
1．物理量
磁动势
磁通量
磁阻
磁导
磁导率
电动势E=IR
电流I
电阻R
电导G
电导率
2．基本定律
欧姆定律
基尔霍夫第一定律
基尔霍夫第二定律
欧姆定律I=
基尔霍夫第一定律
基尔霍夫第二定律
电路与磁路的区别：
1．电路中有电流就有功率损耗。磁路中恒定磁通下没有功率损耗；
二、电机的主要类型
电机的型式和种类很多，但其工作原理都是基于电磁感应定律和电磁力定律，电机的分类方法很多，按功能进行分类，可分为：
（1）发电机将电能转换为机械能
（2）电动机将机械能转换为电能
（3）变压器将电能变换为不同等级的电能
（4）控制电机作为控制系统中的元件
三、我国电机工业发展概况
解放前电机工业极端落后，仅几个城市有电机制造厂。解放后电机工业发展很快第一个五年计划结束时，年产量和单机容量都较解放前提高了几十倍。改革开放以来我国电机工业在引进、吸收和消化国外先进技术的基础上对原有电机进行了优化设计，使电机性能大大提高，并相继研制和开发了多种新系列电机，不仅满足了国内生产需要，而且向国外出口。目前我国已开发制成125个系列，900多个品种，几千种规格的各种电机。
铁磁物质
非金属铁氧体电阻率高，涡流损耗小，抗锈防腐
缺点，B低，温度稳定性差
2、铁磁物质的磁化
将铁磁材料放入磁场后，磁场会显著增强，铁磁材料在磁场中呈现很强的磁性这一现象，称为铁磁物质的磁化。
原因：铁磁物质中有许多称为磁畴的天然磁化区，当未投入磁场时，磁畴杂乱无章的排列，磁效应相互抵消对外不显磁性。当放入磁场后，磁畴按外磁场方向排列起来，形成一附加磁场叠加在外磁场上。
电机工业发展趋势是电子与电机工业结合，开展新原理、新结构、新材料电机的研制工作。
第一Βιβλιοθήκη Baidu：磁路
主要内容：磁路基本定理，铁磁材料的特性及交。直流磁路。
1-1
本节介绍磁路的基本定律及磁路计算。
一．磁路的概念
在工程上为了得到较强的磁场，广泛的利用了铁磁物质，在电机，变压器等设备中应用铁磁物质制成一定的形状人为的构成磁路的路径，使磁路主要在这部分空间内分布，这种磁路所通过的路径称为磁路。下面分别为变压器和直流电机的磁路。
铁磁物质的磁化
一、铁磁物质的磁化
1、铁磁物质
物质按磁性分：顺磁物质、反磁物质和铁磁物质
有几种物质，如铁、钴、镍以及它们的合金，以及锰和铬的某些合金，即使在较小的外磁场的作用下，其磁化也特别显著。这类物质称为铁磁物质，它们的磁导率都很大，超过几千。而抗磁物质的磁导率为负值，顺磁物质的磁导率大约在10-3~10-6之间。
3、磁路的基尔霍夫第一定律
对于有分支磁路，任意取一闭合面A，由磁通连续性的原则，穿过闭合面的磁通的代数和应为零，即：
(1-6)
该定律称为基尔霍夫第一定律
4、磁路的基尔霍夫第二定律
沿任何闭和磁路的总磁动势 恒等于各段磁压降的代数和，即：
该定律称为基尔霍夫第二定律
电机和变压器的磁路总是由数段不同截面，不同材料的铁心组成，而且还可能含有气隙，在进行磁路计算时总是将磁路分成若干段，每段为同一材料。且截面积和磁密处处相等，见教材P7图1-5所示，磁路由三段组成，两段为截面积不同的铁磁材料，一段为空气隙，铁心上的励磁磁动势NI则：
2．电流全部在导体中流动，而在磁路中没有绝对的磁绝缘体，除在铁心的磁通外，空气中也有漏磁通；
3．电阻为常数，磁阻为变量；
4．对于线性电路可应用叠加原理，而当磁路饱和时为非线形不能应用叠加原理。
总上所述磁路与电路仅是数学形式上的类似，而本质是不同的。
1
为了在一定的励磁磁动势作用下能激励较强的磁场（因为:B=Hµ）从而使电机及变压器等装置的尺寸缩小，重量减轻，性能改善，必须增加磁路的磁导率µ,由于铁磁物质具有高磁导性能，工程上往往利用它来使尽可能多的磁通约束在有限的范围内。所以电机和变压器的铁心用导磁率较高的铁磁材料组成。本节介绍铁磁材料特性。
（1）电机的效率高，运行经济；
（2）电能的传输和分配比较方便；
（3）电能容易控制。
所以电动机的应用越来越广泛，现在绝大部分生产机械都采用电动机进行拖动，即用电动机作为原动机。
让电机运转需要电能，电能主要来自发电机，为了经济的传输和分配电能需要变压器，另外随着自动化程度的不断提高，自动控制技术得到空前的发展，出现了各种各样的控制奠基，此外在文教、医疗卫生、信息产业及日常生活中奠基的应用将会愈加广泛。
二、磁化曲线
铁磁材料的磁状态一般由磁化曲线B-H曲线表示：
二、磁路的基本定律
下面分别介绍在进行磁路分析和计算时常用的几条定理
1、安培环路定理（或称全电流定理）
在磁路中沿任一闭合路径L，磁场强度H的线积分等于该闭和回路所包围的总电流即：
(1-1)
电流的参数方向与闭合路径方向符合右手螺旋关系取正号，反之为负.
若沿长度L。磁路强度H处处相等，且闭和回路所包围的总电流是由通过I的N匝线圈提供，则上式可写成：
HL=Ni（1-2）
2、磁路的欧姆定律
若铁心上绕有通有电流I的N匝线圈，铁心的截面积为A，磁路的平均长度为L，材料的导磁率为μ，不计漏磁通，且各截面上的磁通密度为平均并垂直于各截面则：
(1-3)
（1-4）
（1-5）
上式 称为磁路的欧姆定律，与电路欧姆定律形式上相似。
注：Rm与电阻R对应，两者的计算公式相似，但铁磁材料的磁导率μ不是常数，所以Rm不是常数。
这样就把分布在整个空间的磁路问题，简化为局限在一定范围内的磁路问题，即转化为磁路问题。
如同电流流过的路径称为电路一样。磁通通过的路径为磁路。
由于铁心的导磁性质比空气好的多，所以绝大部分磁通在铁心中通过，这部分磁通称为主磁通。经过空气隙闭和的磁路为漏磁通。
用以产生磁路中磁通的载流线圈称为励磁线圈，其电流称为励磁电流（或激磁电流）
绪论
一、电机在国民经济中的作用
电能是现代主要的能源，而电机是与电能的生产、传输和使用紧密相关的能量转换装置，它不仅是工业、农业、交通运输业、国防工业、IT技术产业的重要设备，而且在日常生活中的应用也越来越广泛。
人类早期使用的原动力是畜力、水力和风力，后来发明了蒸汽机、柴油机、汽油机，十九世纪发明了电动机，由于电动机有以下优点
(1-7)
三、磁路和电路的类比和区别：
磁路和电路的类比关系：
磁路
电路
1．物理量
磁动势
磁通量
磁阻
磁导
磁导率
电动势E=IR
电流I
电阻R
电导G
电导率
2．基本定律
欧姆定律
基尔霍夫第一定律
基尔霍夫第二定律
欧姆定律I=
基尔霍夫第一定律
基尔霍夫第二定律
电路与磁路的区别：
1．电路中有电流就有功率损耗。磁路中恒定磁通下没有功率损耗；
二、电机的主要类型
电机的型式和种类很多，但其工作原理都是基于电磁感应定律和电磁力定律，电机的分类方法很多，按功能进行分类，可分为：
（1）发电机将电能转换为机械能
（2）电动机将机械能转换为电能
（3）变压器将电能变换为不同等级的电能
（4）控制电机作为控制系统中的元件
三、我国电机工业发展概况
解放前电机工业极端落后，仅几个城市有电机制造厂。解放后电机工业发展很快第一个五年计划结束时，年产量和单机容量都较解放前提高了几十倍。改革开放以来我国电机工业在引进、吸收和消化国外先进技术的基础上对原有电机进行了优化设计，使电机性能大大提高，并相继研制和开发了多种新系列电机，不仅满足了国内生产需要，而且向国外出口。目前我国已开发制成125个系列，900多个品种，几千种规格的各种电机。