电机基本电磁定律
电机学第一章 磁路
2.磁路的欧姆定律
φ
F
Rm
铁磁材料的磁导率μ不是一个常数，所以由铁磁材 料构成的磁路，其磁阻不是常数，而是随着磁路中 磁通密度的大小而变化，这种情况称为非线性。
有一闭合铁心磁路，铁心的截面积 A ＝9×10-4m2，磁 路的平均长度L=0.3m，铁心的磁导率，套装在铁心上 的励磁绕组为500匝。试求在铁心中产生1T的磁通密度 时，所需的励磁磁动势和励磁电流。
O
If
F0
电机的磁化曲线体现了电机磁路的非线性，这种非 线性使电机运行特性的数学表达复杂化。工程分析 中，常用线性分析加上适当修正的办法来考虑非线 性的影响。
三、交流磁路的特点
1. 交流磁路中，激磁电流是交流，因此磁 路中的磁动势及其所激励的磁通均随时间而交 变，但每一瞬时仍和直流磁路一样，遵循磁路 的基本定律 2.就瞬时值而言，通常情况下，可以使用相 同的基本磁化曲线。 3.磁通量和磁通密度均用交流的幅值表示， 磁动势和磁场强度则用有效值表示。
∫ H ⋅ dl =I
l
1
+ I 2 − I3
在一个圆形铁磁材料的周围，布 置一圈如上图分布的载流导体
安培环路定律的特例
¾右图：沿回线l，磁场强度H的 方向总在切线方向、其大小处处 相等，且闭合回线所包围的总电 流是由通入电流i的N匝线圈所提 供，则有：
H ⋅ dl = Hl = Ni ∫
l
¾磁动势：F = Ni
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。
三相同步电机电磁计算公式
三相同步电机电磁计算公式当电流通过励磁线圈时，通过右手定则可以得到旋转磁场的磁通方向。
根据安培定理，磁通产生的磁场会导致转子上的导体感应出感应电动势，从而形成转子电流。
根据洛伦兹力定律，磁场和电流的相互作用会导致电磁力，从而实现电机的转动。
在推导电磁计算公式之前，我们需要先引入一些基本参数和符号：Ns：同步转速，单位为转/分钟f：电源频率，单位为赫兹p：极对数，即固定磁极数目的一半N：电机转速，单位为转/分钟s：滑差，定义为（Ns-N）/NsE：转子感应电动势，单位为伏特V：电机端电压，单位为伏特R：每相绕组电阻，单位为欧姆X：每相绕组电抗，单位为欧姆Z：每相绕组阻抗，单位为欧姆根据电压和电流的关系，可以得到以下公式：V=I*Z根据欧姆定律，可以得到以下公式：将上述两个公式联立，并代入感应电动势的表达式，可以得到：I*Z=I*R+E进一步展开化简，可以得到：I*(Z-R)=E如果我们假设转子电流小于感应电动势的电阻电压降，也就是I*X<<E，那么上述公式可以近似化简为：I*Z≈E根据电磁感应定律，可以得到以下公式：E=K*N*B*A其中，K是一个常数，B是磁场的密度，A是转子的面积。
假设电机的电磁转矩为Te，那么可以得到以下公式：Te=Kt*I*I其中，Kt是电磁转矩的比例常数。
Ns=(2*f)/ps=(Ns-N)/NsV=I*ZI*(Z-R)=EE=K*N*B*A通过以上公式，我们可以对三相同步电机的电磁性能进行精确的计算和分析。
这些公式提供了评估电机性能、设计电机参数和优化电机结构的工具。
对于不同的应用需求，可以根据具体情况进行合理选择和定制。
什么是电磁感应定律
什么是电磁感应定律电磁感应定律是电磁学中的基本定律之一，它描述了磁场和电场之间相互作用的现象。
根据电磁感应定律，当磁场的磁通量发生变化时，会在电路中产生感应电动势。
通过电磁感应定律，我们可以理解电磁感应现象的原理，并应用于各种实际应用中。
电磁感应定律的具体形式有两种：法拉第电磁感应定律和楞次定律。
1. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律由英国物理学家迈克尔·法拉第在19世纪提出，它描述了磁通量变化引起感应电动势的大小。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。
具体而言，当一个导体被置于变化的磁场中时，通过导体所围的磁通量也会发生变化。
根据法拉第电磁感应定律，导体两端产生的感应电动势（ε）正比于磁通量的变化率（Φ）：ε = -dΦ/dt其中，ε表示感应电动势，dΦ/dt表示磁通量的变化率。
负号表示感应电动势的方向与磁通量变化的方向相反。
2. 楞次定律楞次定律又称为楞次-法拉第定律，它由法国物理学家恩斯特·楞次在19世纪提出，描述了感应电流的产生。
根据楞次定律，当一个回路中的磁通量发生变化时，会在回路中产生感应电流。
感应电流的方向总是使其产生的磁场阻碍磁通量变化。
根据楞次定律，磁通量的变化会导致感应电流的产生，感应电流的大小正比于磁通量的变化率。
感应电流的方向使得其产生的磁场与变化前的磁场方向相反。
应用与实例：电磁感应定律在现实生活中有很多重要的应用。
以下是一些常见的例子：1. 电磁感应定律与发电机发电机是基于电磁感应定律原理的重要设备。
通过将导体线圈放置在磁场中，当磁场发生变化时，导体线圈中会产生感应电流。
这种感应电流可以通过导线传输，并在电路中产生电能。
2. 电磁感应定律与变压器变压器是变换电压和电流的装置，也是基于电磁感应定律的原理。
变压器由两个线圈（主线圈和副线圈）组成，它们共享磁场。
当主线圈中的电流发生变化时，磁场也会发生变化，从而在副线圈中产生感应电流。
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∑i＝0
该定律也用于包围几个节点的闭合面，即流出闭合面 的电流等于流出该闭合面的电流，这称为电流的连续性。 所以基尔霍夫电流定律体现了电流的连续性。
2。基尔霍夫电压定律
在集总参数电路中，沿任一回路内所有支路或元件电 压的代数和恒等于零，即：
∑u＝0
基尔霍夫电压定律也可表述为：任一回路内的电压的 代数和等于电动势的代数和，即：
正式发电的第一座电厂。在这座发电厂发电后 第6年，津京开始办电，并在华北最早使用电 力。
中国1912年4月在昆明西郊建立了第一座水轮机 发电站——石龙坝水电站，装机容量为240kW， 所用水轮发电机为德国西门子生产。 这座发电
站现在还在继续工作。
二。电机的分类：
（一） 电机的分类方法很多，按功能分：
1。发电机：把机械能转换为电能 2。电动机：把电能转换成机械能 3。变压器、变频器、交流机、移
相器：分别用于改变电压、频 率、电流、相位。 4。控制电机：在自动控制中作为执
行、检测和解算元件。
第二章 电机学中常用的电工定律
一。电路定律
1。基尔霍夫电流定律 在集总参数电路中的任一节点处，所有支路的电流的
∑u＝ ∑e
而对于正弦稳态交流电路，其相量形式为：
∑U＝ ∑E
二。基本电磁定律
1。磁场的基本物理量
磁感应强度：又称磁通密度：表征磁场特性的一个基本 物理量，表示空间某一点的磁场强弱（量值）和方向。用B 表示，单位是T（1T=1Wb/M2）。
磁通（量）：磁感应强度矢量的通量，用φ表示，单位是 Wb。磁场中经过一个曲面S的磁通为：
2。基本电磁定律
安培环路定律：在磁场中，磁场强度H沿任意一
个闭合曲线的线积分，等于该闭合曲线所包围的全部电流的 代数和，可表达为：
常用基本电磁定律
垂直穿过某截面积的磁力线总和。单位：Wb
F SΒ dA
对于均匀磁场，若B与S垂直，则 F BA
磁场强度H
计算磁场时引用的物理量(实际也在存在的)。单位：A/m B=μH
μ:导磁材料的磁导率。
注意:B的大小与磁场环境有关,H的大小与磁场内在因素有关.
3
电磁学的基本定律
1.3.2 法拉第电磁感应定律—— 磁生电
14
1.4.2 软磁材料与硬磁材料
1、软磁材料——磁滞回线较窄。 硅钢片、铸铁、铸钢、铁氧体等。 用于制作电器设备的铁心。
2、硬磁材料——磁滞回线较宽。 铷铁硼、铁钴钐。 用于制作永久磁铁。
B H(i)
B H(i)
15
1.4.3 铁心损耗
铁耗
磁滞损耗 ：由磁畴相互摩擦发热造成
Ñ ph fV HdB Ch fBmnV
11
二、磁化曲线和磁滞回线
1、起始磁化曲线
Φ i
物体从无磁性开始，磁
场强度H(i)由零逐渐增
加时，磁通密度B将随 B μ= B/H
பைடு நூலகம்
之增加。用B=f (H)描述
c
的曲线就称为起始磁化
b
曲线。
a
O
磁饱和现象
d B=f (H)
导磁性能的 非线性现象
H∝i
12
2、磁滞回线
Φ
磁滞回线——当H在Hm和－ Hm i 之间反复变化时，呈现磁滞现
第1章 磁路 本章内容
磁路的基本知识 电磁学基本定律 常用磁性材料及其特性
1
第一节 磁路的基本定律
一、磁场的几个常用物理量
1.磁感应强度(磁密) B
•表征磁场强弱及方向的物理量。单位：特斯拉T(Wb/m2)
电磁感应原理
电磁感应原理电磁感应是一种重要的物理现象，广泛应用于各个领域，包括发电、电动机、电磁波的传播等。
本文将介绍电磁感应的原理以及它在实际应用中的重要性。
一、电磁感应的基本原理电磁感应的基本原理是当一个导体中的磁通量发生变化时，会在导体中产生感应电动势。
这个原理被法拉第首次发现并总结为法拉第电磁感应定律。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁通量变化的速率成正比。
磁通量表示磁场通过导体面积的量度，可以用数学公式表示为Φ=BAcosθ，其中Φ是磁通量的大小，B是磁场的磁感应强度，A是导体所形成的面积，θ是磁场线与法线之间的夹角。
二、电磁感应的实际应用1. 发电机发电机是利用电磁感应原理来将机械能转化为电能的装置。
当导体绕制成线圈的形状，并放置在磁场中，当线圈转动时，磁通量会随着线圈与磁场的相对运动而变化，从而在导体中感应出电动势。
通过合理的设计，可以将这个电动势转化为电流，进而产生电能。
2. 变压器变压器是一种利用电磁感应原理来改变交流电电压的装置。
变压器由两个线圈组成，分别是输入线圈和输出线圈。
当输入线圈通入交流电时，会在铁芯中产生磁场，磁场的变化会感应出输出线圈中的电动势。
根据线圈匝数的比例，可以实现输入和输出电压的变换。
3. 传感器电磁感应原理被广泛应用于传感器中。
传感器可以用来检测和测量各种物理量，如温度、压力、流量等。
其中，利用电磁感应原理的传感器被称为电磁感应传感器。
这类传感器通过感应电动势的变化来获取要测量的物理量，并将其转化为电信号输出。
4. 电磁波传播电磁感应原理是电磁波传播的基础。
当一个变化的电流通过导线时，会产生一个变化的磁场，这个变化的磁场又会引发一个变化的电场，两者相互作用形成电磁波。
电磁波通过电磁感应原理在空间中传播，从而实现无线通信和无线传输。
三、电磁感应的意义与应用前景电磁感应的原理在现代科学和技术中具有重要的作用。
它不仅为电力工业的发展提供了基础，还广泛应用于通信、自动化、生物医学和材料科学等领域。
电磁感应的工作原理及应用
电磁感应的工作原理及应用一、电磁感应的基本原理电磁感应是一种由变化磁场引起的电场感应，或者由变化电场引起的磁场感应的现象。
它是通过磁场线剪切导线，使导线内的自由电子受到力的作用而产生感应电流。
电磁感应的基本原理可以总结为以下几点：1.法拉第定律：法拉第定律指出，只要导线在磁感线剪切的过程中发生变化，就会在导线两端产生感应电动势。
感应电动势的大小与感应磁场的变化速率成正比。
2.洛伦兹力：洛伦兹力是由磁场对运动电荷的作用而产生的力。
当导线中有电流流过时，由于磁场的存在，导线上的自由电子受到力的作用，从而产生电磁感应。
二、电磁感应的应用1. 发电机发电机是利用电磁感应的原理将机械能转化为电能的设备。
发电机的基本工作原理是通过转动的磁场使导线产生电动势，并在导线上产生感应电流。
发电机在发电厂和各种机械设备中都有重要的应用，是现代工业和生活中不可或缺的设备。
2. 变压器变压器是利用电磁感应原理而工作的一种设备，用于改变交流电的电压。
变压器由两个或多个线圈组成，通过变换磁场的方式将电能从一个线圈传递到另一个线圈。
变压器广泛应用于电力系统和电子设备中，用于电压调节和输电。
3. 感应炉感应炉是一种利用电磁感应加热的设备。
感应炉通过感应线圈产生高频磁场，并将能量传递给在其内部放置的导体，从而使导体发热。
感应炉在工业生产中广泛应用于金属加热、熔炼和处理等领域。
4. 电磁传感器电磁传感器是利用电磁感应的原理将物理量转化为电信号的设备。
常见的电磁传感器有磁力计、电磁流量计、电磁温度传感器等。
它们通过感应磁场的变化，测量和检测各种物理量，并将其转化为电信号进行处理和控制。
5. 感应加热感应加热是利用电磁感应原理将电能转换为热能的过程。
感应加热通过感应线圈产生的高频电磁场使导体内部的自由电子产生运动，并产生热量。
感应加热广泛应用于工业加热、熔炼、焊接和烘烤等领域。
6. 感应电磁波炉感应电磁波炉是一种利用电磁感应加热的厨房设备。
电磁感应的基本原理
电磁感应的基本原理电磁感应是指在磁场中，当导体中发生运动或者磁场发生变化时，产生感应电动势的现象。
这个现象是由法拉第电磁感应定律描述的，即磁通变化率与感应电动势成正比。
本文将介绍电磁感应的基本原理及其应用。
一、电磁感应的基本原理可以总结为三个方面：法拉第电磁感应定律、楞次定律和磁场的作用。
1.1 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是描述电磁感应现象的重要定律。
它表明，当闭合电路中的磁通变化时，电路中会产生感应电动势。
感应电动势的大小与磁通变化率成正比，方向由楞次定律决定。
数学上，法拉第电磁感应定律可以表示为：\(\varepsilon = - \frac{d\Phi}{dt}\)其中，\(\varepsilon\)表示感应电动势，\(\Phi\)表示磁通量，\(t\)表示时间。
1.2 楞次定律楞次定律描述了感应电动势产生的方向。
按照楞次定律，感应电流的方向总是使得它所产生的磁场，抵消原磁场的变化。
这意味着感应电动势的方向与磁通变化的方向总是相反的。
1.3 磁场的作用电磁感应是在磁场中发生的现象，因此磁场的存在是电磁感应的前提。
当导体运动或者磁场发生变化时，磁场会与导体中的电子相互作用，导致感应电动势的产生。
二、电磁感应的应用电磁感应的原理被广泛应用于各个领域，以下列举几个典型的应用。
2.1 发电机发电机是电磁感应原理的典型应用之一。
通过旋转导体或磁场的方式，使导体中的电子受到磁场的作用，产生感应电动势。
通过感应电动势的输出，机械能被转化为电能。
2.2 变压器变压器也是电磁感应原理的重要应用之一。
变压器利用电磁感应的原理，实现了电压的升降变换。
通过相互感应的线圈，将输入电压转换为输出电压，实现电能的传输与变换。
2.3 电感传感器电感传感器是利用电磁感应原理，测量电感值的一种设备。
它通过测量感应电动势的大小，推导出电感的值。
电感传感器在电子工程中有着广泛的应用，例如电路测试、非接触式测量等领域。
2.4 磁共振成像磁共振成像技术是医学领域中常用的诊断技术之一。
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电机基本电磁定律
电机基本电磁定律是电机运行原理的基础，它描述了电流通过导线时所产生的磁场与导线周围的磁场之间的相互作用关系。
这些定律包括法拉第电磁感应定律、安培环路定理和洛伦兹力定律。
法拉第电磁感应定律是电磁感应现象的基本规律之一。
根据法拉第电磁感应定律，当导线中的磁通发生变化时，导线两端会产生感应电动势。
这个感应电动势的大小与磁通的变化率成正比。
此外，感应电动势的方向与磁通变化的方向有关。
根据右手定则，当导线与磁场垂直时，感应电动势的方向可以通过右手握住导线，使大拇指指向磁场方向，其他四指的方向就是感应电动势的方向。
安培环路定理是描述电流产生磁场的定律。
根据安培环路定理，电流通过导线时，导线周围会形成一个磁场。
这个磁场的强度与电流的大小成正比，与导线的形状有关。
根据右手定则，当电流通过导线时，用右手握住导线，大拇指指向电流的方向，其他四指的方向就是磁场的方向。
洛伦兹力定律是描述带电粒子在磁场中受力的定律。
根据洛伦兹力定律，当带电粒子在磁场中运动时，它会受到一个与速度和磁场强度有关的力。
这个力的方向垂直于速度和磁场的方向，根据左手定则，当大拇指指向速度方向，食指指向磁场方向，其他三个手指的方向就是洛伦兹力的方向。
根据这些基本电磁定律，我们可以解释电机的工作原理。
电机是利用电流通过导线时所产生的磁场与外部磁场相互作用而产生的转动力。
当电流通过电机的线圈时，线圈周围会产生一个磁场。
根据洛伦兹力定律，线圈中的电流在磁场中运动时会受到一个力，这个力的方向垂直于线圈的电流方向和外部磁场的方向。
根据安培环路定理，线圈的磁场与外部磁场相互作用，产生一个转动力，将电机转动起来。
电机的运行需要满足法拉第电磁感应定律、安培环路定理和洛伦兹力定律，这些定律相互补充，共同揭示了电机的工作原理。
在电机设计和应用中，我们可以根据这些定律来优化电机的结构和性能，提高电机的效率和稳定性。
同时，这些定律也为电机的故障诊断和维修提供了理论基础。
电机基本电磁定律是电机运行原理的基础，它们描述了电流通过导线时所产生的磁场与导线周围的磁场之间的相互作用关系。
这些定律的应用使得电机能够正常工作，并为电机的设计和应用提供了理论指导。
了解和掌握这些定律对于理解电机工作原理和解决相关问题非常重要。