电机学PP(第一章)(3)

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（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 Hm反复磁化，得到一系列 的 磁滞回线 ，将其顶点连接起 来，即为基本 磁化曲线 。
Qφ ∝ B
H ∝I
可得：φ = f（I） 曲线
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关于铁耗
pFe = ph + pw
（1）磁滞损耗 经验与计算分析表明
ph − 磁滞损耗
µ0 = 常数 B = f (H) 为一直线
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（2）在铁磁材料中： 在铁磁材料中：
B = µH
µ不是常数 B = f (H) 为一曲线
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注意： 注意： 1. 图（ｂ）中，ｃ点称为拐点，拐点前称为非饱 非饱 和区（线性区）；拐点后称为饱和区。 饱和区。 和区 饱和区
问题：为什么铁磁材料的磁化曲线会有拐点呢？ 问题：为什么铁磁材料的磁化曲线会有拐点呢？
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2. 在设计电 机时 ，使其工 作在拐点 附近，工作在线性 C 区 说明铁 磁材 料没有充 分利用，电机体积 大， 费铁磁 ， 浪 材料 工作在饱和区，工 作电 虽然 流 增加很 多，但磁 感应强度几乎 不变，所以浪费电能， 浪费 也 铜线。
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三、磁滞性
将 块 未 化 铁 一 尚 磁 的 磁 材 放 磁 中 行 料 在 场 进 磁 化 反 磁 一 循 ， ， 复 化 个 环 形 一 滞 线 成 磁 回 abcdefa
∫ Hdl = ∑I
l i=1
n
i
注意：式中电流符号由 右手螺旋定则确定
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2. 磁路欧姆定律 右图是一个单框铁心磁路的示意图，根据 全电流定律有
因H = B µ， B = φ A 而 B φ 所以 Hl = l = l = Ni µ µA
∫ Hdl = Hl = Ni
Ni F φ= = = ΛmF l Rm µA
以上讨论磁滞损耗和涡流损耗（即铁耗） 交变磁场而言的，而对于恒定 都是相对于交变磁场 交变磁场 磁场，或铁磁材料相对于磁场静止，即在 铁磁材料中，磁场的交变频率f=0时，这些 损耗就不存在了。
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§1.4 研究电机常用定律 一、磁路基本定律 1.全电流定律(安培环路定律)
定 指 ： 空 有n根 流 体 导 中 电 分 为 律 出 设 间 载 导 ， 体 的 流 别 则 任 包 所 导 的 合 I1、 2 KIn， 沿 何 围 有 体 闭 路 I 径 磁 强 H的 积 等 这 导 电 的 线 分 于 些 体 流 l 场 度 代 和 即 数 ，
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，磁导率用µ表示 。
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• 铁磁材料的特点
(1) µ >> µ0 (µ是µ0的几百~ 几千倍）
（ ） 不是一个常 2 µ 数， 的大小与材料 µ 所处的磁 场强弱有关 。
（） 对 导 µr 3相 磁 率
µ µr = µ0
电机学
主编 辜承林 陈乔夫 熊向前 主讲 魏英静
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说明几点
• 《电机学》课程是一门非常重要的专业基础课，包含实验共72学时， 其中讲课56学时，实验16学时，是必修课。 • 使用教材 使用教材:华中科技大学出版社出版，辜承林主编 辜承林主编《电机学》第2版。 辜承林主编 • 建议参考书 建议参考书:1.胡虔生主编 《电机学》中国电力出版社。 2.王正茂主 王正茂主 西安交通大学出版社。 电机学》 编《电机学》. 西安交通大学出版社。 3. 蒋豪贤主编 《电机学》. 华 南理工大学出版社。 马宏忠主编 电机学》 高教出版社 马宏忠主编《 高教出版社。 南理工大学出版社。4.马宏忠主编《电机学》.高教出版社。 • 建议参考习题册 建议参考习题册1.《电机学实例解析》.龚世缨主编 龚世缨主编.华中科技大学出 龚世缨主编 版社。2.《电机学习题与题解》.孙旭东主编 孙旭东主编.科技出版社。3.《新编电 孙旭东主编 机学题解》.孙克军主编 孙克军主编.华中科技大学出版社。 孙克军主编 • 学习方法 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。
对于回路1 对于回路1
∫ Hdl = N i = F
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1
= H1l1 + H3l3
φ1 H1 = B µ1 = 1 µ1A 1
φ3 H3 = B3 µ3 = µ3 A3 φ1l1 φ3l3 F = H1l1 + H3l3 = + = φ1Rm1 +φ3Rm3 1 µ1A µ3 A3 1
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同理，考查由l1和l2构成的回路，取l1绕行方向为正方向， 可得
电 所 铁 材 ： µr = 2000 ~ 6000 机 用 磁 料
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• 为什么铁磁材料会具有高导磁性 高导磁性呢？ 高导磁性
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。 域，相当于一块块小磁铁，称为磁畴 磁畴。
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二、磁饱和性
（1）在非铁磁材料中：
B =磁场时引入的一个物理 量，也是矢量，它与磁感应强度的关系为：
B = µH
F NI H= = l l
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§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。
µ 用磁导率表示： µr = µ0
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。 3. 在航空、航天、制导、定位、家用电器以及自动办 4 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。
µFe ↓→ Rm ↑。
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• 铁心磁路计算 磁路计算的方法有两种：一种是已知磁势 和磁路的几何尺寸求磁通量；另一种是已 知磁通量和磁路的几何尺寸求磁势。 电机和变压器中磁路计算的目的常属于后 一种，具体计算方法可参看24~30页。 二、基本电磁定律 1. 电磁感应定律
电磁感应定律是法拉第1831年发现 电磁感应定律是法拉第1831年发现 的
dφ dψ L eL = −N =− dt dt ψL = Nφ 称为自感磁链
实验证明：若是空心线圈， 实验证明：若是空心线圈，则线圈的自感磁链与通过 空心线圈 的电流成正比，即
dφ dψl di 自感电势 eL = −N =− = −L dt dt dt 即自感电势与线圈的自感系数和线圈中通过的电 流的变化率成正比
F B= LI
式中 F —载流 体在 ： 导 磁场 中所 到的 受 电磁 ，单 力 位（ ） 牛 L —导体 度， 长 单位 米） （ I —导 体中 流过 电流 的 ，单 （安 位 ） B —磁感 强度 单位 （特 应 ， T 斯拉 ）
1 = 10 GS T
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2. 磁通
磁感应强度 与垂直于B的平面面积 的乘 B A 积，称为磁通φ，磁通φ也是一个矢量 。
(3) 铁心损 耗 将 磁滞损 耗和涡 流损耗合 在一起 计算 ，统称 为 铁心损耗 单位重 。 量中铁耗的 计算公式 为 f β 2瓦 pFe = p1 50 ） m ( （ B ） 千克 50
2 2 m 2
式中：p1 50 —铁耗系数
β =1.2 ~1.6 （常取 .3 1 ）
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• 注意： 注意：
F − F2 = N1i1 − N2i2 = H1l1 − H2l2 = φ1Rm1 −φ2Rm2 1
即
∑F = ∑Ni = ∑Hl = ∑φR
m
这就是磁路基尔霍夫第二定律
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• 磁路与电路对应关系
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• 磁路与电路的区别 (1) 电阻率随电流变化不明显，电阻R一般可作 常数处理；但铁磁材料的磁导率随磁感应强度 变化而明显变化，磁阻是磁感应强度（或磁通） 的函数 ，是非线性的。不但不同铁磁材料具有 不同的磁导率，同一铁磁材料当磁通密度不同 时，亦有不同的磁导率。 （2）考虑铁磁材料的非线性，磁路计算比电路 计算复杂。实际上贯穿电机学始终的重点和难 贯穿电机学始终的重点和难 点之一也是铁磁材料的非线性对参数和性能的 影响。 影响。 ， 着 路 和 磁 不 和 ， Fe大 Rm小 随 磁 饱 ， 路 饱 时 µ ，
pw − 涡流损耗
ph = Kh fB mV
α
Kh − 不 材 的 算 数 同 料 计 系
式中: 式中:
f −电 频 流 率
Bm − 磁 应 度 最 值 感 强 的 大
V −铁 体 心 积
对 常 的 钢 于 用 硅 片 Bm =1.2 ~ 1.6韦 2 时 α ≈ 2 米
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（2）涡流损耗 ）
f B dV pw ∝ R
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第一章 导论
§1.1 概述 一、什么是电机？ 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 直流电动机 直流电机 直流发电机 电机 异步电动机 电机 异步电机 交流电机 异步发电机 变压器 同步电机 同步电动机 同步发电机
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三、电机的用途 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。
dφ e = −N dt
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• 定律指出
无论某种原因使穿过线圈的磁通发生变化时，线圈中 有感应电动势和电流产生，这种现象称为电磁感应。如果 把感应电势e的正方向与磁通φ的正方向规定的符合右手螺 旋关系，则感应电势的表达式为：
dφ e = −N dt
这 是一个实验 定律 ，其含义为 ：由电磁 感应产生的电 势与线 圈的匝数和 磁通的变 化率成正比 式中负 ， 号表示 ， 如果在感 应电势作 用下在线圈 中流过电 ，则该电 流 流产生 的 磁通起着反 对原磁通 变化的作用 。