感应交组磁场电势
电磁感应中的电动势和磁场
电磁感应中的电动势和磁场电磁感应是电磁学的重要内容之一，其中的电动势和磁场十分关键。
本文将从理论背景、实验原理以及应用范围等方面，详细介绍电磁感应中的电动势和磁场。
一、理论背景电磁感应的理论基础是法拉第电磁感应定律，该定律表明当闭合电路中的磁通量发生变化时，闭合电路中会产生感应电动势。
这个电动势的大小与磁通量变化的速率成正比，方向则由楞次定律决定。
这个定律为电磁感应现象的解释提供了理论基础，奠定了电磁学的重要基石。
二、实验原理为了观察和研究电磁感应中的电动势和磁场，我们可以进行一系列的实验。
其中一个经典实验是使用一个螺线管和一个磁铁。
当我们将磁铁靠近螺线管时，会观察到螺线管两端产生电动势，并且电流开始流动。
这是因为磁铁的运动导致磁通量发生变化，从而根据法拉第电磁感应定律产生感应电动势。
通过这个实验，我们可以直观地观察到电磁感应的现象，同时也验证了理论的正确性。
三、应用范围电磁感应的应用非常广泛，涉及到许多领域。
其中之一是发电机的原理。
发电机利用电磁感应的原理将机械能转化为电能，广泛应用于发电和发电设备中。
此外，变压器也是利用电磁感应现象工作的重要设备，用于电力输送和分配。
电磁感应还应用于电磁感应炉、感应计时器、电磁感应泵等领域。
四、磁场的作用在电磁感应中，磁场起着至关重要的作用。
磁场是由电流产生的，并且可以影响电荷的运动。
当一个导体运动时穿过磁场，会在导体内部引起感应电流，并且感应电流的大小与磁场的强度、导体的速度以及导体的长度等因素有关。
磁场的存在为电磁感应提供了必要的条件，同时也反映出电磁感应与磁场密切相关的特性。
五、总结电磁感应中的电动势和磁场是电磁学中的重要概念，由法拉第电磁感应定律提供了理论基础。
通过实验可以观察到电磁感应的现象，并验证了理论的正确性。
电磁感应的应用范围广泛，从发电机到变压器等设备都利用了其原理。
磁场的存在为电磁感应提供了必要的条件，使得电磁感应与磁场之间形成了紧密的联系。
电磁感应中的电动势计算
电磁感应中的电动势计算电磁感应是物理学中的重要概念，应用广泛，在日常生活中我们经常能够看到它的应用。
而电动势则是电磁感应的一个重要参数，用来描述电流产生的原因和大小。
本文将深入探讨电磁感应中的电动势计算方法。
电动势是指导体中由于磁场的变化而产生的电流的电压。
它的大小可以通过斯特克斯定律来计算，即在闭合回路中，电动势等于磁通量在单位时间内的变化率。
磁通量是一个衡量磁场穿过导体表面的总数量的物理量。
根据法拉第电磁感应定律，磁通量的变化会在闭合回路中产生感应电动势。
要计算电动势，我们首先需要知道磁通量的变化率。
在一个简单的情况下，如果导体被放置在一个恒定的磁场中，且磁场的方向垂直于导体的平面，磁通量的变化率可以表示为Φ/Δt，其中Φ表示磁通量，Δt表示时间间隔。
这种情况下，电动势可以表示为e=Φ/Δt。
然而，在实际应用中，磁场并不总是恒定的，也可能不是垂直于导体平面的。
这时，我们需要采用一些其他的方法来计算电动势。
一个常见的方法是使用非恒定磁场情况下的法拉第电磁感应定律。
根据非恒定磁场情况下的法拉第电磁感应定律，电动势可以表示为e=−dΦ/dt，其中dΦ/dt表示磁通量的变化率。
这个公式告诉我们，磁通量的变化率越大，电动势就越大。
同时，变化率的方向也影响着电动势的方向。
在实际应用中，我们经常需要计算导体在电磁感应中的电动势。
例如，当我们使用发电机时，通过旋转励磁磁场生成电动势。
在这种情况下，我们可以根据磁通量的变化率来计算电动势的大小。
通过将发电机转子中的磁场方向与导线的运动方向相结合，可以确定电动势的方向。
电磁感应中的电动势计算还可以应用于变压器中。
变压器是一种用来改变交流电压的设备。
它包括一个主绕组和一个次绕组，主绕组通过交流电源产生变化的磁场，而次绕组则感应到这个磁场并产生电动势。
通过计算次绕组中电动势的大小，我们可以确定变压器的输出电压。
总之，电磁感应中的电动势计算是一个重要的物理问题。
通过了解磁通量的变化率和非恒定磁场情况下的法拉第电磁感应定律，我们可以计算电动势的大小和方向。
交流绕组的感应电动势
线圈组的感应电势
• 矢量式
E E E E yz y1 y2 y3
• 分布系数：
k q1 分布绕组的感应电势 集中绕组的感应电势 sin
通常，主极磁场的分布与磁极中心线相对称， 故气隙磁 场中含有奇次空间谐波。 ＝1、3、5…
1、主极磁场产生次谐波的性质
• 极对数为基波的倍，极距为基波的1/ ，随主极一起 以同步转速在空间移动。即
p p ;
;
n n 1
• 谐波频率：
f
p n 60
N1 每相总匝数 并联支路数 ＝ pqN a
y
• 相电势：
E 4 .44 fN 1 1 k
q1
双层绕组的电势
• 双层绕组每对极每相有2q个线圈，构成两个线圈组， 共2p个线圈组； • 这2p个线圈组可并可串，总串联匝数
N1 每相总匝数 并联支路数 ＝ 2 pqN a
y
• 双层绕组要考虑到短距系数：
感应电势的大小
• 导体感应电势
E n max B lv
• 导体与磁场的相对速度：
v 2 p n/ 60
• 磁感应强度峰值和平均值之间的关系： B
2
Bp;
• 感应电势最大值：
• 感应电势的有效值：
E n max
2
B p l 2 f f ( l ) f
交流绕组的感应电动势
旋转磁场是交流电机工作的基础。在交流电机理论中有两种旋 转磁场： (1) 机械旋转磁场 通过原动机拖动磁极旋转可以产生机械旋转磁场；
磁场感应电动势
磁场感应电动势
磁场感应电动势是由磁场相对于一条导体的运动所产生的电势，
这种现象被称为“磁感应定律”。
在这篇文章中，我们将会分步骤讲
解磁场感应电动势的原理和应用。
第一步，理解基本原理。
磁场感应电动势是由磁通量的变化所引
起的。
磁通量是磁场对垂直于磁场方向的面积所穿过的总磁通量。
当
磁通量的变化率发生变化，磁场感应电动势就会产生。
这种现象可以
被描述为法拉第电磁感应定律。
第二步，探讨应用。
磁场感应电动势的应用非常广泛。
最简单的
应用方式是利用电磁感应现象来制造电子设备，例如变压器和电动机等。
这些设备生成磁场，然后通过磁场感应电动势的方式将电能转换
为机械能以保持设备的运行。
其他应用包括电磁波的生成，MRI扫描器，感应炉等等。
第三步，了解磁场强度的影响。
磁场感应电动势的大小与磁场强度，导体的长度和速度有关。
如果磁场强度更大，导体穿过磁场的时
间更长，因此磁通量变化率更大。
如果导体的长度更大，电势差就会
更高。
最后，如果导体的速度更快，每个磁通量变化的微小变化就会
更多，这样磁场感应电动势就更大。
总之，磁场感应电动势是理解电和磁学之间相互作用的重要概念。
通过对这种现象的深入研究，我们可以更好地理解关于磁场强度，电
磁波和电力设备等方面的知识，从而更好地应用到生活和工作中。
交流绕组及其电动势和磁动势
•4.2三相双层绕组
•一、基本概念
•1.线圈（绕组元件）：是构成绕组的基本单元。绕组就是线圈 按一定规律的排列和联结。线圈可以区分为多匝线圈和单匝线 圈。与线圈相关的概念包括：有效边；端部；线圈节距等（看 图）
•4.2三相双层绕组 •一、基本概念
•2.极距τ ：沿定子铁心内圆每个磁极所占的范围
•3.线圈节距y：一个线圈两个有效边之间所跨过的槽数称为线 圈的节距。用y表示。（看图） •y<τ时，线圈称为短距线圈；y=τ时，线圈称为整距线圈； •y>τ时，线圈称为长距线圈。
4.谐波的弊害
⑴使电动势波形变坏，发电机本身能耗增加 ，η↑，从而影响用电设备的运行性能
• ⑵干扰临近的通讯线路
二、消除谐波电动势的方法
因为EΦv=4.44fυNRwvΦv所以通过减小KWr 或Φr可降低EΦr
1.采用短距绕组 2.采用分布绕组，降低。 3.改善主磁场分布 4.斜曹或斜极
4.5通有正弦交流电时单相绕组的磁动势
• 二、交流绕组的分类 • 按相数分为：单相、三相、多相
• 按槽内层数分为：单层（同心式、链式、交叉 式）、双层（叠绕组、波绕组）、单双层
• 每极每相槽数q：整数槽、分数槽
•4.2三相双层绕组 •双层绕组的主要优点（P113）
•一、基本概念
：
•1.线圈（绕组元件）：是构成绕组的基本单元。绕组就是线圈
⑶谐波磁场的槽距角：dγ =γd
⑷谐波磁场的转速：nr = ns主磁极的转速（ 同步转速）
⑸谐波感应电动势的频率：fv= pv* nv/60 = vp ns/60=vf1
⑹谐波感应电动势的节距因数kpv ⑺谐波感应电动势的分布因数kdv ⑻谐波感应电动势的绕组因数kwv= kpv kdv ⑼谐波电动势（相值）
电磁感应和电动势如何解释电磁感应现象和电动势的产生
定义与发现历史
定义
电磁感应是指当一个导体在磁场中作 切割磁感线运动时，或者当一个闭合 回路中的磁通量发生变化时，导体中 就会产生感应电流的现象。
发现历史
电磁感应现象最早由英国物理学家迈 克尔·法拉第于19世纪初发现，为电磁 学的发展奠定了重要基础。
法拉第电磁感应定律
内容
法拉第电磁感应定律指出，感应 电动势等于磁通量改变的速率的 负值，即感应电动势与磁通量改 变率成正比。
电磁感应和电动势如何解释电磁 感应现象和电动势的产生
汇报人：XX 20XX-02-06
目录
• 电磁感应现象基本概念 • 电动势产生原理及分类 • 磁场变化引起感应电动势分析 • 导体在磁场中运动产生感应电流条件 • 电磁感应现象在生活中的应用 • 电动势在电路中的作用和影响
01
电磁感应现象基本概念
化学电源是通过化学反应将化学能转化为电能的装置，其电动势由化学
反应的性质决定，一般比较稳定。
02 03
物理电源电动势
物理电源是通过物理过程（如电磁感应、光电效应等）将其他形式的能 转化为电能的装置，其电动势与具体的物理过程有关，可能会随着外界 条件的变化而发生变化。
生物电源电动势
生物电源是指生物体内产生的微弱电流和电位差，如神经细胞和肌肉细 胞中的动作电位等。这些生物电源的电动势非常小，但对于生物体的正 常生理功能至关重要。
电源内部电动势对外电路影响
电源内部电动势是电路中电荷移动的驱动力，它决定了电路中电流的流向和大小。
电动势的大小直接影响外电路的电压和电流分布，电动势越大，外电路中的电压和 电流也越大。
电源内阻会消耗一部分电动势，使得实际输出电压小于电源电动势，内阻越大，电 压损失越多。
正弦磁场下交流绕组的感应电动势
正弦磁场下交流绕组的感应电动势
气隙磁场按正弦规律分布时，同步速旋转的磁场在定子绕组中感应电动势。
导体感应电动势――线圈电动势――分布绕组电动势――相电动势。
一、基波电动势：
1、导体电动势Ec1：
在正弦分布磁场下，导体电动势为一正弦波。
电动势用有效值表示。
2、线圈电动势Ey1：
3、分布绕组电动势Eq1：
4、相电动势E：
将一相所串联的分布绕组电动势相加得一相电动势。
二、谐波电动势：
计算方法与基波类似。
V次谐波磁场的极对数为基波的v倍，极距为基波的1/v倍。
定子绕组感应电动势的频率为基波频率的v倍。
谐波电动势有效值为：
三、总的相电动势有效值为：
气隙磁场在转子绕组内也感应电动势，分为主磁通感应电动势和漏磁通感应电动势，其计算的方法与定子内感应电动势的计算相同。
第四章 电动势
换言之， 为了消除第次谐波， 只要选比整距短 的短距线圈
消除5次谐波的跨距选择
采用分布绕组
4 6 对于5次谐波， 选用 对于7次谐波， 选用 5 7 5 短距绕组往往采用 6 , 主要考虑同时减小5次、7次谐波。
（2）采用分布绕组
k q
sin q q sin
2
感应电势的大小
• 导体感应电势
En max B lv
• 导体与磁场的相对速度：
v 2 p n/ 60
• 磁感应强度峰值和平均值之间的关系： B
2 Bp ;
• 感应电势最大值：
En max
2
B p l 2 f f (l ) f
• 感应电势的有效值： En
El 3 E21 E25
3、谐波的弊害
高次谐波：
• 对于发电机，电动势波形变坏， 降低供电质量；
• 本身杂散损耗增大， 效率下降， 温升增高；
• 对邻近线路产生干扰。
4、消除谐波的方法
根据 E 4.44 f kw 减小 k w 或 可降低谐波， 对齿谐波采用其它措施。 （1）采用短距绕组 适当地选择线圈的节距， 使得某一次谐波的短距系数 等于或接近零， 达到消除或减弱该次谐波的目的。
基波
q sin y1 2 sin( 900 )
q sin
2
五次谐波
七次谐波
短距系数
分布系数 绕组系数
0.984
0.96 0.945
0.643
0.218 0.14
-0.342
-0.177 0.061
（2）相电动势的有效值
E 4.44 f v N1kwvv
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
N U1 0 U2 S t
瞬间空间脉振磁势波形
ImN y U1x
i y=I m
• 整距磁势波形
• 整距磁势波形
• 转子整距磁势波形
3、分解波形
Fym(x) Fy3 Fy5 Fy1
Fym
-
2
0
2
x 2
矩形磁通势波的基波及3，5次谐波分量
4、空间矩形波磁势分解
令绕组电流 iy 2I sin( t)
二、交流电机电枢绕组
1、三相绕组构成
• 绕组空间三相对称：任意相旋转120度整倍数与 另一相完全重合 • 三相2极单线圈绕组U、V、W
1 U
V 2 W 1
W2 V 1
U 2
W2 绕组空间位置 U1
V1 W1 转子绕组展开图(星形联接)
U2
V2
2、4极单线圈绕组
• 由3个线圈增加到6个，依次滞后60度机械 角度对称分布
• 必须有一个旋转的磁场(实现能量转换的前提) • 旋转磁场与转子导体存在转速差，即Δ n≠0（必 要条件，异步） • 转子导体形成回路（e→i≠0，产生电流） • 建立转矩的电流由感应产生（称为感应电机）
n n0 n • 感应电机最重要的参数：转差率 s n0 n0
• 问题
如何使定子磁场旋转起来？
y1 ( 1 1
)
分布绕组
集中整距绕组
U1
W2
V 1
U2
W1
3 4 5 6 7
V2
8
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1
2
U1
U2
整距分布绕组
短距绕组
1上
1下
1' 极距
2
2'
1下
y1
fy
e 0 fy iNy e 0 单相双层短距线圈产生的磁通势 2 2 2 3 2
三、交流电机电枢绕组磁场
感应交组磁场电势
一、交流电机工作原理
1、感应电机基本原理
• 定子磁场以速度n0旋转 • 转子导体与定子磁场相对 转速Δ n • 转子导体感生电动势 • 转子导体形成回路，产生 电流 • 转子导体受电磁力，形成 电磁转矩 • 推动转子以转速n顺n0方向 旋转
N
笼型转子
n n0
S
异步电动机模型
2、感应电机原理特点
6、三相绕组的形式
• 单层绕组： 1、同心式 2、链式 3、交叉链式 4、叠式 • 双层绕组： 1、叠式 2、波式
• 同心绕组：
• 链式绕组：
• 单层叠绕组
• 双层叠绕组
• 双层波绕组
• 展开图的相带划分
7、绕组构成中的特别处理
• 为消除电动势和磁动势中的谐波，在绕组 构成中应采用短距方法和分布方法。 • 分布方法：一个槽中的集中绕组，分别按 一定的规律放于多个槽中； • 短（长）距方法：要消除的谐波为 次 时，绕组的节距值为：
• 问题
– 如何仅保留一个方向的旋转磁场 – 能否仅保留某一次谐波的磁场
Байду номын сангаас
7、脉振磁场中的正向分量
正向圆形旋转磁场分量 1 f ( , t ) Fm sin( t ) 2 1 磁势幅值 Fm Fm 与时间 t 无关 2 磁势空间分布规律： sin 与时间、位置无关 磁势最大值出现位置满 d m 磁势旋转速度 dt
U 11 W V 22 22
W 21 U 22
V 21 W 2
V 11
U12
W11
21 W U V W U 11 21 21 V 11 11 W 22 U 22 12 V12 W 12 U22 V
W V 12 U 12 21
绕组空间位置
U
V
W
P=2绕组展开图(Y联接)
3、三相绕组的接法
转子绕组 三角联接
n n0
S
异步电动机模型
4、同步电机原理特点
• 转子励磁电流是直流，磁场的旋转由原动机拖动 实现，此转速决定电机的电动势频率 • 转子磁场与定子绕组的转速差为n，在定子绕组 中感应电动势 • 定子绕组带负载时形成回路，有电流流过，此电 流产生旋转磁场，转速和转子磁场转速相同（同 步，称为同步电机） • 建立电磁转矩和拖动转矩平衡
1、单个整距线圈的磁势
• 绕组匝数Ny t • 通过电流 iy Imsin • 假设：
– 忽略铁心磁压降 – 气隙均匀
S
U1
N
U2
• 气隙中磁势处处相 等 1 1
F N N sin t y i y y I m y 2 2
2、单个整距线圈的磁势波形
Fm
• 磁势空间位置固定 • 幅值随电流改变 • 空间脉振磁势
U 定子 u v w V
转子绕组 星形联接
转子
W
4、交流绕组的基本量
• • • • • • • 电角度和机械角度 线圈 节距：整距、短距、长距 极距 槽距角 每极每相槽数 相带
5、三相绕组的排列和联接方法
• • • • •
计算极距 计算每极每相槽数 划分相带 组成线圈组 按极性对电流方向的要求分别构成相绕组
i N ( x 1 2 y y 2 2) f (x,t) 1 3 i N ( x 2) 2 y y 2
24 1 1 I N 3 x cos 5 x...) sin t y(cos x cos 2 3 5 1 1 0 .9 I N 3 x cos 5 x...) sin t y(cos x cos 3 5 ( 1 )i 0 .9 I N t cos x ，其中 ＝ 2 i＋ 1 y sin
3、同步电机基本原理
• 原动机拖动转子磁场以速度n0 旋转（相对定子） • 定子导体与转子磁场相对转速 为n0 • 定子导体感生电动势 • 定子绕组带负载，有电流流过 • 定子电流产生旋转磁场，速度 为n0 • 转子导体受电磁力，形成电磁 转矩，和拖动转矩平衡 • 把机械功率转换为电功率
N
笼型转子
5、脉振磁势分解
f ,t)F t)cos( ) ( m sin( 1 [sin( t) sin( t)] 2
• 最大磁势出现位置 • 磁势空间分布 • 磁势时间分布
6、问题
• 整距单线圈产生的磁势
– 所有次数的空间谐波均存在 – 每次谐波均可分解成两个大小相等、方向相反 的圆形旋转磁场
i 0
(4)、空间矩形波磁势分解
令： ＝ x , 即为电角度
i 22 ( 1 ) 则： f( , t ) I N sin( t ) , 其中 2 i 1 cos y
i 0
基波幅值 F m 1
2 2
I N y
12 2 1 次谐波幅值 F IN ＝F m y m 1