电机学简要总结

电机学

电

机

分

类

谨转电机

直线电机严机｛2=

舷电机!

轴电机V r

〜同步电机叫

感应发电机

同步发曲机

同步电动机

同步补偿机直线同步（永磁）电动机

直线异步电动机

1.1磁路基本定律

磁路：磁通所通过的路径。

主磁通：由于铁心的导磁性能比空气要好得多，绝大部分磁通将在铁心内通过, 这部分磁通

称为主磁通。

漏磁通：围绕载流线圈、部分铁心和铁心周围的空间，还存在少量分散的磁通, 这部分磁通

称为漏磁通。

? 安培环路定律

全电流定律：磁场强度沿任意的闭合回路的线积分等于闭合回路包围的导体电流 的代数

和。

意义：电流是产生磁场的源

? 磁路的欧姆定律 磁动势：F Ni 磁阻：R m

丄

A

磁导：m 1/

R m

磁通： F /“

? 磁路的基尔霍夫第一定律

穿出（或进入）任一闭和面的总磁通量恒等于零（或者说进入任一闭合面的磁 通量恒等于穿出该闭合面的磁通量），这就是磁通连续性定律。

? 磁路的基尔霍夫第二定律

1磁路

蜒H dl | H dl i ，?H dl I 1

I

d O ,

d/

2 3

3

Ni H k i k 1 R m1 2 R

m2R m

k 1

定律内容：沿任何闭合磁路的总磁动势恒等于各段磁路磁位降的代数和。

1.2常用的铁磁材料及其特性

铁磁物质的磁化：铁磁材料在外磁场中呈现很强的磁性，此现象称为铁磁物质的

磁化。

1.2.1磁化曲线和磁滞回线

将一块尚未磁化的铁磁材料进行磁化，当磁场强度H由零逐渐增大时，磁通密度B将随之增大，曲线B=f（H）就称为起始磁化曲线。

随着磁场强度H的增大，饱和程度增加，丹减小，R m增大，导磁性能降低。

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（磁化曲线开始拐弯的点）附近。

1）磁滞回线

剩磁：去掉外磁场之后，铁磁材料内仍然保留的磁通密度B r。

矫顽力：要使B值减小到零，必须加上相应的反向外磁场，此反向磁场强度称为矫顽力。

2）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，可得一系列大小不同 的磁滞回线，再将各磁滞回线的顶点联接起来，所得的曲线。

(a)磁滞回线

122铁磁材料

1) 软磁材料

磁滞回线窄、剩磁和矫顽力 硅钢片等。

2) 硬磁(永磁)材料

磁滞回线宽、和H e 都大的铁磁材料称为硬磁材料

1.3铁心损耗 1.3.1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。

5 C h fB m v

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。

1.3.2涡流损耗

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。

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。

P e C e d 'f 'B m V

(b)基本磁化曲线

H e 都小的材料。常用软磁材料：铸铁、铸钢和

涡流损耗与磁场交变频率f，厚度d和最大磁感应强度B m的平方成正比，与材料的电阻率成反比。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，可以显著提高电阻率。

133铁心损耗

定义：铁心中磁滞损耗和涡流损耗之和

P Fe P h P e，p Fe C Fe f B m G

2变压器

2.1变压器的基本结构和额定值

2.1.1基本结构

变压器大致由铁心、绕组及其他部件构成。

铁心：由心柱和铁轭两部分组成，心柱用来套装绕组，铁轭将心柱连接起来，使之形成闭合磁路为减少铁心损耗，铁心用厚0.30~0.50mm的硅钢片叠成，片上涂以绝缘漆，以避免片间短路。

心式变压器：心柱被绕组所包围；心式结构的绕组和绝缘装配比较容易，所以电力变压器常常采用这种结构。

壳式变压器：铁心包围绕组的顶面、底面和侧面；壳式变压器的机械强度较好，常用于低压、大电流的变压器或小容量电讯变压器。

绕组：变压器的电路部分，用纸包或纱包的绝缘扁线或圆线绕成。

一次绕组：输入电能的绕组；二次绕组：输出电能的绕组。

2.1.2额定值

额定容量：在铭牌规定的额定状态下变压器输出视在功率的保证值。

额定电压：铭牌规定的各个绕组在空载、指定分接开关位置下的端电压。

额定电流：根据额定容量和额定电压算出的电流称为额定电流。额定频率：我国的标准工频规定为50赫兹(Hz)。

2.2变压器的空载运行

空载电流：

1)作用和组成

一方面：用来励磁，建立磁场—无功分量二方面：供变压器空载损耗——有功分量

2)性质和大小

性质：主要是感性无功性质----也称励磁电流；大小：与电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸有关。

221主磁通、激磁电流、激磁阻抗

主磁通：E i 4.44 fN i m 激磁电流：&m &

l&e

激磁阻抗：Z m

R m

jX m ,强调Z m 不是常数，而是随着工作点的 饱和程度的增

加而减小。

£1

(a)铁心线圈并联等效电路

2.3变压器的负载运行

磁动式平衡：i 10 i m ， i 1 i m i 1L ， N 1i 1L 能量传递方程： 引让 e 2i 2

通过一次、二次绕组的磁动势平衡和电磁感应关系，一次绕组从电源吸收的 电功率，通过耦合磁场为媒介，就传递到二次绕组，并输出给负载•这就是变压 器进行能量传递的原理。 磁动势方程：2& N 1&m

漏磁通：在实际变压器中，除了通过铁心、并与一次和二次绕组相交链的主磁通 ?之外，还有少量仅与一个绕组交链且主要通过空气或油而闭合的漏磁通。

2.4变压器的基本方程和等效电路 2.4.1基本方程

l&

&Z i E ，E 2 I&Z 2 U&2 ；

N i & N 2&

N 1&；

E &m Z m 。

N 』2

(b)串联等效电路

N 1

d 1 dt

di 1

L

1

， e

2

dt N 2

dt

di 2

dt

漏磁电抗：E , j L 1 &

jX 1 &，&

l_2 & jX 2 &