长沙理工大学 电机学 ppt 第一章 导论

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第一章 导论
二：铁磁材料特性
铁磁材料的磁导率 铁耗
磁滞与磁滞损耗 涡流与涡流损耗
磁化曲线
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铁磁材料的磁导率
磁导率的定义 μ= B/H
非铁磁材料的磁导率 μ≈μ0 = 4π×10-7 H/m 为常数 铁磁材料的磁导率μFe ① μFe>> μ0 ② μFe 为非常数，随B的变化而变化 ③存在磁饱和现象：当铁磁材料中的B 达到一定
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铁耗
铁耗 ： 铁磁材料在交变磁场作用时，磁滞损耗和 涡流损耗是同时发生的。因此，在电机和变压器 的计算中，当铁心内的磁场为交变磁场时，常将 磁滞损耗和涡流损耗合在一起来计算，并统称为 铁心损耗，简称铁耗。 铁耗∝ fβ Bm2。其中1＜ β ＜2， β与材料性质有关。
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Baidu Nhomakorabea同 一 铁 磁 材 料 ， Bm 愈 大 ， 磁 滞 回 线 所包围的面积也愈大。
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磁滞与磁滞损耗
软磁材料： 磁滞回线很窄的铁磁材 料叫软磁材料，在电机中常用的有 硅钢片、铸铁、铸钢等等。 硬磁材料： 磁滞回线很宽的铁磁材 料，通常称为硬磁材料或叫永磁材 料。电机中常用的永磁材料有铁氧 体、稀土钴、钕铁硼等。
电机
电机的分类
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电机中使用的材料
① 导电材料：铜线。构成电路。 ② 导磁材料：硅钢片。构成磁路。 ③ 结构材料：铸铁、铸钢和钢板。承受力。 ④ 绝缘材料 ：聚酯漆、环氧树脂、玻璃丝带等。用
于导体之间和各类构件之间的绝缘处理。电机常 用绝缘材料按性能划分为A、E、B、F、H、C等6个 等 级 。 如B 级 绝 缘 材 料 可 在130℃ 下 长 期 使 用 ， 过 130℃ 则 很 快 老 化 ， 但 H 级 绝 缘 材 料 允 许 在 180℃下长期使用。
磁场对电流的作用是磁场的基本特征之一。对于长
直载流导体，若磁场与之垂直，则计算电磁力大小 的公式为 F=B l i 。这就是通常所说的电磁力定 律 ， 也 叫 毕 奥-- 萨 伐 电 磁 力 定 律 。 式 中 电 磁 力 F 、 场 B 和载流导体 l 的关系由左手定则确定。普通电机 中，l 通常沿轴线方向，而B沿径向方向。
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第一章 导论
一：概述 电机的基本概念 电机的分类
二：铁磁材料特性
电机中使用的材料
铁磁材料的磁导率
铁耗
磁化曲线
磁滞与磁滞损耗 涡流与涡流损耗
三：电机中的基本电磁定律
全电流定律
电磁感应定律
电磁力定律
四：磁路基本定律及其计算方法
磁路基本定律 磁路计算方法
自感和互感
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度 后 ， 随 着 H 的增加，B的增加逐渐变慢，因此 μFe 随着H 的增加而减小。
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磁化曲线
在外磁场H作用下，磁感应 强度B将发生变化，二者之 间的关系曲线称为磁化曲 线 ， 记 为B=f (H) 。 相 应 地 还可以描绘磁导率与磁场 强度的关系曲线，记为 μ=f(H), 叫 做 磁 导 率 曲 线 。 铁磁材料的基本磁化曲线 如下图所示。
Pw
=
d 2 0
dpw
d
=
2 0
2K 2f
2lbBm2 x2d x ρ
= K 2f 2d 2Bm2 V 12ρ
涡流损耗与磁场交变频率f 、厚度d 和最大磁感应 平方成正比，与材料的电阻率 ρ成反比。 要减少涡流损耗，首先应减小厚度，其次是增加涡流回路 中的电阻。电工钢片中加入适量的硅，制成硅钢片，显著 提高电阻率。
=ph
1 T
T
0
=pdtfV
H
Bd
Vh K fBh = mp
磁滞损耗的大小与磁滞损耗与磁滞回线的面积、电流频率 f和铁心体积V成正比。 由于硅钢片的磁滞回线面积很小，且导磁性能好。因此大 多数电机、变压器或普通电器的铁心都采用硅钢片制成。
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涡流与涡流损耗
涡流： 铁磁材料在交变磁场将有围绕磁通呈涡旋状的感应 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 损耗称为涡流损耗。
电磁感应定律
匝 数 为N 的 线 圈 置 于 磁 场 中 ， 与线圈交链的磁链为Ψ ，只要Ψ 发生了变化，线圈内就会感应 出电动势。 感应电动势倾向于在线圈内产 生电流，以阻止Ψ的变化。 当电动势的正方向与磁通方向 符合右手螺旋法则，则
e = dΨ= N dΦ
dt
dt
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电磁力定律
第一章 导论
三：电机中的基本电磁定律
全电流定律 电磁感应定律 电磁力定律
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全电流定律
全电流定律（安培环路定 律）：磁场强度沿任意的 闭合路径的线积分等于闭 合路径包围的导体电流的 代数和。
电流是产生磁场的源。
rrvr
1l Η 2dl =3HldlII I=
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第一章 导论
一：概述
电机的基本概念
电机的分类
电机中使用的材料
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电机的基本概念
电机是依据 电磁感应定律 和电磁力定律 ， 由电路 和磁路构成的能实现机电能量转换或信 号传递与转换的装置。
电路 e=Blv
磁路
f=Bli
机械能
电能
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按运动方式分类
电机
按功能分类
基 本 磁 化 曲 线 ： 用 不 同 的 B m值 可 测 出不同的磁滞回线，而将所有磁滞 回线在第Ⅰ象限内的顶点连接起来 得到的磁化曲线就叫做基本磁化曲 线或平均磁化曲线。
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磁滞与磁滞损耗
磁滞损耗：铁磁材料在交变磁场作用下的反复磁化过程中 ，磁畴会不停转动，相互之间会不断摩擦，因而就要消耗 一定的能量，产生功率损耗。这种损耗称为磁滞损耗。
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磁滞与磁滞损耗
磁滞 被极化了的铁磁材料在外磁场 撤除后，磁畴的排列将不可能完全恢 复到原始状态，即初始随机排列不复 存在，对外也就会显示出磁性。铁磁 材 料 中 这 种B 的 变 化 滞 后 于H 的 变 化 的现象被称为磁滞。 磁 滞 回 线 ： 铁 磁 材 料 的 交 变( 循 环) 磁 化过程。磁滞回线表明，上升磁化曲 线与下降磁化曲线不重合，或者说， 铁磁材料的磁化过程是不可逆的。 不同铁磁材料有不同的磁滞回线，且