電機(jī)學(xué)(完整版)

1、2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論1電機(jī)學(xué)教教 師：師： 王玉王玉聯(lián)系方式：聯(lián)系方式：2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論2 電機(jī)學(xué)課程的特點(diǎn)電機(jī)學(xué)課程的特點(diǎn)n 綜合性綜合性n 實(shí)際性實(shí)際性n 統(tǒng)一性統(tǒng)一性2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論3 電機(jī)學(xué)的基本分析方法電機(jī)學(xué)的基本分析方法n 方程式、相量圖和等效電路的分析方法方程式、相量圖和等效電路的分析方法n 歸算算法歸算算法 標(biāo)么制標(biāo)么制n 凸極處理法凸極處理法凸極凸極隱極隱極n 對稱分量法對稱分量法不對稱不對稱n 實(shí)驗(yàn)分析法實(shí)驗(yàn)分析法實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)n 2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一

2、章 導(dǎo)論4 怎樣學(xué)好電機(jī)學(xué)怎樣學(xué)好電機(jī)學(xué)n 認(rèn)真聽課認(rèn)真聽課n 精讀教材精讀教材n 熟練掌握基本電磁規(guī)律熟練掌握基本電磁規(guī)律n 掌握各物理量及其參數(shù)之間的關(guān)系掌握各物理量及其參數(shù)之間的關(guān)系n 物理意義、適用范圍、主要因素、公式物理意義、適用范圍、主要因素、公式n 習(xí)題和實(shí)驗(yàn)是學(xué)好電機(jī)學(xué)的重要保證習(xí)題和實(shí)驗(yàn)是學(xué)好電機(jī)學(xué)的重要保證（重要的（重要的30）實(shí)驗(yàn)臺實(shí)驗(yàn)臺2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論5 參考教材參考教材n 電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) 辜承林辜承林 華中科技大學(xué)出版社華中科技大學(xué)出版社 n 電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué)第三版第三版 許實(shí)章許實(shí)章 機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社n 電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) 湯蘊(yùn)璆湯蘊(yùn)璆

3、 機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社n 電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) 胡虔生胡虔生 中國電力出版社中國電力出版社 2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論6 課程要求課程要求1. 認(rèn)真聽課認(rèn)真聽課2. 獨(dú)立完成作業(yè)獨(dú)立完成作業(yè)2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論7第一章第一章 導(dǎo)論導(dǎo)論n 1.1 1.1 概述概述n 1.2 1.2 電機(jī)發(fā)展簡史電機(jī)發(fā)展簡史n 1.3 1.3 電機(jī)中的基本電磁定律電機(jī)中的基本電磁定律n 1.4 1.4 鐵磁材料特性鐵磁材料特性n 1.5 1.5 磁路基本定律及計(jì)算方法磁路基本定律及計(jì)算方法2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論81.1 1.1 概述概述一、電機(jī)

4、的定義一、電機(jī)的定義n 廣義：廣義：u實(shí)施電能生產(chǎn)、傳輸、使用和電能特性變換的機(jī)械實(shí)施電能生產(chǎn)、傳輸、使用和電能特性變換的機(jī)械和裝置。和裝置。n 狹義：狹義： u電機(jī)是基于電磁感應(yīng)定律、電磁力定律（能進(jìn)行電電機(jī)是基于電磁感應(yīng)定律、電磁力定律（能進(jìn)行電磁感應(yīng)），由磁感應(yīng)），由電路和磁路電路和磁路所構(gòu)成，能進(jìn)行所構(gòu)成，能進(jìn)行機(jī)電能量機(jī)電能量轉(zhuǎn)換或信號變換轉(zhuǎn)換或信號變換的電磁機(jī)械裝置。的電磁機(jī)械裝置。2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論9二、電機(jī)的主要類型二、電機(jī)的主要類型據(jù)速度、電流分據(jù)速度、電流分電機(jī)電機(jī)靜止的電氣設(shè)備靜止的電氣設(shè)備變壓器變壓器旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)電機(jī)交流電機(jī)交流電機(jī)直流電機(jī)直

5、流電機(jī)直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)直流電動機(jī)直流電動機(jī)同步電機(jī)同步電機(jī)異步電機(jī)異步電機(jī)同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)同步電動機(jī)同步電動機(jī)異步電動機(jī)異步電動機(jī)異步發(fā)電機(jī)異步發(fā)電機(jī)2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論10據(jù)能量轉(zhuǎn)換分據(jù)能量轉(zhuǎn)換分n 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)將機(jī)械功率轉(zhuǎn)換為電功率將機(jī)械功率轉(zhuǎn)換為電功率 n 電動機(jī)電動機(jī)將電功率轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率將電功率轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率n 變壓（流、頻、相位）器變壓（流、頻、相位）器將電功率轉(zhuǎn)換為另一種將電功率轉(zhuǎn)換為另一種形式的電功率形式的電功率 n 控制電機(jī)控制電機(jī)電氣機(jī)械系統(tǒng)中調(diào)節(jié)、放大和控制作用電氣機(jī)械系統(tǒng)中調(diào)節(jié)、放大和控制作用 2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章

6、導(dǎo)論11實(shí)物圖實(shí)物圖使用中的變壓器使用中的變壓器水輪發(fā)電機(jī)水輪發(fā)電機(jī)電動機(jī)電動機(jī)汽輪發(fā)電機(jī)組汽輪發(fā)電機(jī)組2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論12三、電機(jī)中所用材料三、電機(jī)中所用材料1.1. 電電電路電路導(dǎo)電材料及絕緣材料導(dǎo)電材料及絕緣材料 n 導(dǎo)電材料：導(dǎo)電材料：紫銅、鋁線紫銅、鋁線n 絕緣材料：絕緣材料：聚脂漆、云母片聚脂漆、云母片u按耐熱能力高低分按耐熱能力高低分六個等級六個等級lA105A105 E120 E120 lB130B130 F155F155 lH180H180 C C 180180 2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論132、磁、磁磁路磁路導(dǎo)磁材料導(dǎo)磁材料

7、硅鋼片硅鋼片、鑄鋼等、鑄鋼等n 導(dǎo)磁材料：鐵磁材料導(dǎo)磁材料：鐵磁材料n 3、力、力結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)材料鑄鋼、鑄鐵、鋼板等鑄鋼、鑄鐵、鋼板等2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論14四、電機(jī)作用和地位四、電機(jī)作用和地位n 電能生產(chǎn)電能生產(chǎn)由同步發(fā)電機(jī)生產(chǎn)；由同步發(fā)電機(jī)生產(chǎn)；n 高壓輸電高壓輸電由升壓變壓器將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓升高由升壓變壓器將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓升高到輸電電壓再輸送；到輸電電壓再輸送；n 降壓用電降壓用電由降壓變壓器將輸來的高壓電降為所需由降壓變壓器將輸來的高壓電降為所需低電壓，供給用電設(shè)備；低電壓，供給用電設(shè)備；n 生產(chǎn)機(jī)械的拖動生產(chǎn)機(jī)械的拖動由各種電動機(jī)實(shí)現(xiàn)；由各種電動機(jī)實(shí)現(xiàn)；

8、n 控制系統(tǒng)中的信號轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)中的信號轉(zhuǎn)換由各種控制電機(jī)完成。由各種控制電機(jī)完成。2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論15我國老牌電機(jī)廠：我國老牌電機(jī)廠：哈爾濱電機(jī)廠哈爾濱電機(jī)廠上海電機(jī)廠上海電機(jī)廠四川：四川：德陽德陽 東方電機(jī)廠東方電機(jī)廠2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論162022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論172022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論182022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論19 請觀察電力系統(tǒng)示意圖，找到系統(tǒng)中使用的電機(jī)？請觀察電力系統(tǒng)示意圖，找到系統(tǒng)中使用的電機(jī)？2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論201.2

9、1.2 電機(jī)發(fā)展簡史電機(jī)發(fā)展簡史1 1電機(jī)的發(fā)展初期電機(jī)的發(fā)展初期n F FBliBli18211821年年 FaradayFaradayn 電磁感應(yīng)定律的發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律的發(fā)現(xiàn)18311831年年 FaradayFaradayn 直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)18311831年年 PixiiPixiin 18761876年年 單相交流電的應(yīng)用單相交流電的應(yīng)用遠(yuǎn)距離傳輸遠(yuǎn)距離傳輸n 18851885年年 交流電動機(jī)交流電動機(jī)n 18891889年年 三相制三相制三相交流電的應(yīng)用三相交流電的應(yīng)用 三相電機(jī)三相電機(jī)2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論212 2電機(jī)的近代發(fā)展及趨勢電機(jī)的近代發(fā)展及趨

10、勢n單機(jī)容量不斷增加單機(jī)容量不斷增加u如汽輪發(fā)電機(jī)：如汽輪發(fā)電機(jī)：n中小型電機(jī)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不斷改進(jìn)中小型電機(jī)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不斷改進(jìn)u新的設(shè)計(jì)方法（新的設(shè)計(jì)方法（CADCAD）、工藝、材料、測試手段）、工藝、材料、測試手段n應(yīng)用范圍擴(kuò)大應(yīng)用范圍擴(kuò)大190019005MVA5MVA19561956水內(nèi)冷水內(nèi)冷208MVA208MVA1920192025MVA25MVA19601960320MVA320MVA19371937空氣冷卻空氣冷卻100MVA100MVA目前目前1000MVA1000MVA 氫氣冷卻氫氣冷卻150MVA150MVA2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論221.3

11、1.3 電機(jī)中磁路基本定律電機(jī)中磁路基本定律1. 1. 全電流定律全電流定律安培環(huán)路定律安培環(huán)路定律 IdlHLL L1i2iH Hdl3i 式中，若電流的正方式中，若電流的正方向與閉合回線向與閉合回線L L的環(huán)行方的環(huán)行方向符合右手螺旋關(guān)系時，向符合右手螺旋關(guān)系時，i i取正號，否則取負(fù)號。取正號，否則取負(fù)號。321iiidlHL2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論23n l和和l，兩積分路徑結(jié)果相同：，兩積分路徑結(jié)果相同：2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論242. 電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)定律n 閉合回路中的磁通量隨時間發(fā)生變化，該線圈中必然閉合回路中的磁通量隨時間發(fā)生變

12、化，該線圈中必然有感應(yīng)電勢產(chǎn)生，稱這種現(xiàn)象為電磁感應(yīng)。有感應(yīng)電勢產(chǎn)生，稱這種現(xiàn)象為電磁感應(yīng)。n 線圈中的感應(yīng)電勢將傾向于阻止線圈中磁鏈的變化。線圈中的感應(yīng)電勢將傾向于阻止線圈中磁鏈的變化。dtdNdtdeN其中2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論25圖圖1-2 1-2 電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)定律dtdNeR正電動勢產(chǎn)生正電流正電動勢產(chǎn)生正電流電流正方向電流正方向R正電流產(chǎn)生正磁通正電流產(chǎn)生正磁通 右手螺旋定則右手螺旋定則2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論26磁通變化原因磁通變化原因n 在變壓器和電機(jī)的繞組中，磁通的變化可以是磁通隨在變壓器和電機(jī)的繞組中，磁通的變化可以是磁通

13、隨時間脈動時間脈動n 或磁通不變，而線圈在轉(zhuǎn)動?；虼磐ú蛔儯€圈在轉(zhuǎn)動。n 對特種電機(jī)還可以是磁通隨時間脈動，而線圈也在轉(zhuǎn)對特種電機(jī)還可以是磁通隨時間脈動，而線圈也在轉(zhuǎn)動動),(txfdxxdttdvTeexNvtNedtdNe2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論27變壓器電動勢變壓器電動勢1.1.磁通本身就是由交流電流所產(chǎn)生，也就是說磁通本身就是由交流電流所產(chǎn)生，也就是說磁通本磁通本身隨時間在變化著身隨時間在變化著，這樣產(chǎn)生的電勢稱為變壓器電，這樣產(chǎn)生的電勢稱為變壓器電勢。（線圈與磁場相對靜止）勢。（線圈與磁場相對靜止）2.2.磁通本身不隨時間變化，但由于線圈與磁場間有磁通本身不

14、隨時間變化，但由于線圈與磁場間有相相對運(yùn)動而引起對運(yùn)動而引起線圈中磁鏈的變化，這樣產(chǎn)生的電勢線圈中磁鏈的變化，這樣產(chǎn)生的電勢稱為運(yùn)動電勢或速度電勢稱為運(yùn)動電勢或速度電勢 運(yùn)動電動勢運(yùn)動電動勢vTeexNvtNe2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論28 變壓器電勢變壓器電勢n 若線圈不動，穿過線圈的磁通隨時間變化，則線圈中若線圈不動，穿過線圈的磁通隨時間變化，則線圈中感應(yīng)的電動勢感應(yīng)的電動勢變壓器電勢變壓器電勢tmsin)90sin(costEtNeemmTmmNEmmmmfNfNNEE44. 4222感應(yīng)電動勢有效值：感應(yīng)電動勢有效值：2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論2

15、9電動勢和磁通相位關(guān)系電動勢和磁通相位關(guān)系)90sin(costEtNeemmTtmsinmmmmfNfNNEE44. 42222022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論30n 若磁場恒定，構(gòu)成線圈的導(dǎo)體切割磁力線，使線圈交若磁場恒定，構(gòu)成線圈的導(dǎo)體切割磁力線，使線圈交鏈的磁鏈隨時間變化，導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢鏈的磁鏈隨時間變化，導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢運(yùn)動運(yùn)動電動勢。電動勢。 運(yùn)動電動勢運(yùn)動電動勢Blve 感應(yīng)電動勢的方向感應(yīng)電動勢的方向_ _右手定則右手定則vTeexNvtNe2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論31 電磁力定律電磁力定律n 載流導(dǎo)體在磁場中要受到力的作用載流導(dǎo)體在磁場

16、中要受到力的作用電磁力。電磁力。n 左手定則左手定則BliF 2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論32 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩n 在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，作用在轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體上的電磁力將使轉(zhuǎn)在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，作用在轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體上的電磁力將使轉(zhuǎn)子受到一個力矩（等于力乘轉(zhuǎn)子半徑）子受到一個力矩（等于力乘轉(zhuǎn)子半徑）電磁轉(zhuǎn)矩。電磁轉(zhuǎn)矩。BlirFrTs)(21BBNlirTc匝數(shù)為匝數(shù)為N N的線圈的線圈2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論33 最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩n 線圈兩側(cè)邊處磁場大小恒相等、極性恒相反線圈兩側(cè)邊處磁場大小恒相等、極性恒相反)(21BBNlirTc12BBn 線圈總個數(shù)線圈總個數(shù)M M，

17、轉(zhuǎn)子直徑，轉(zhuǎn)子直徑D D，B B大小處處相等。電機(jī)最大大小處處相等。電機(jī)最大可能電磁轉(zhuǎn)矩可能電磁轉(zhuǎn)矩NBliDMTTMjcjem1電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論34u電磁轉(zhuǎn)矩是電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的重要物理量。電磁轉(zhuǎn)矩是電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的重要物理量。n 電動機(jī)：電磁轉(zhuǎn)矩電動機(jī)：電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動性質(zhì)驅(qū)動性質(zhì)u電能電能機(jī)械能機(jī)械能n 發(fā)電機(jī)：電磁轉(zhuǎn)矩發(fā)電機(jī)：電磁轉(zhuǎn)矩制動性質(zhì)制動性質(zhì)u機(jī)械能機(jī)械能電能電能PTemP P ：電磁功率（輸入、輸出）：電磁功率（輸入、輸出）：電機(jī)氣隙磁場旋轉(zhuǎn)角速度：電機(jī)氣隙磁場旋轉(zhuǎn)角速度u功率關(guān)系求得電磁轉(zhuǎn)矩功率關(guān)系求得電磁轉(zhuǎn)矩2022年6

18、月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論351.4 1.4 鐵磁材料特性鐵磁材料特性一、磁導(dǎo)率一、磁導(dǎo)率=B/H=B/HB B：磁通密度、磁感應(yīng)強(qiáng)度：磁通密度、磁感應(yīng)強(qiáng)度H H：磁場強(qiáng)度：磁場強(qiáng)度n 電機(jī)主要由兩大系統(tǒng)組成：電路系統(tǒng)和磁路系統(tǒng)。鐵電機(jī)主要由兩大系統(tǒng)組成：電路系統(tǒng)和磁路系統(tǒng)。鐵磁材料是組成磁路的主要部分。磁材料是組成磁路的主要部分。n 所謂鐵磁材料是指導(dǎo)磁性能好的材料，如：鐵、鎳、所謂鐵磁材料是指導(dǎo)磁性能好的材料，如：鐵、鎳、鈷等以及它們的合金。鈷等以及它們的合金。1 1、定義、定義2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論36n 在同樣大小的電流作用下，鐵芯線圈的磁通比空心線在同

19、樣大小的電流作用下，鐵芯線圈的磁通比空心線圈的磁通大得多圈的磁通大得多n 非鐵磁材料磁導(dǎo)率接近真空磁導(dǎo)率非鐵磁材料磁導(dǎo)率接近真空磁導(dǎo)率0 0u0 0=4=41010-7 -7 H/mH/mn 鐵磁材料的磁導(dǎo)率鐵磁材料的磁導(dǎo)率FeFe要比非鐵磁材料磁導(dǎo)率要比非鐵磁材料磁導(dǎo)率0 0大得多大得多（FeFe）u鐵磁物質(zhì)鐵磁物質(zhì): :鐵、鎳、鋁及其合金鐵、鎳、鋁及其合金u電機(jī)中常用的鐵磁材料的磁導(dǎo)率電機(jī)中常用的鐵磁材料的磁導(dǎo)率FeFe=(2000=(20006000)6000)0 02022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論37 考慮：為什么鐵磁材料具有很高的導(dǎo)磁性能考慮：為什么鐵磁材料具有很高的導(dǎo)

20、磁性能? ?n 在鐵磁物質(zhì)未放入磁場之前，磁疇雜亂無章排列，其磁在鐵磁物質(zhì)未放入磁場之前，磁疇雜亂無章排列，其磁效應(yīng)互相抵消，對外不呈現(xiàn)磁性。效應(yīng)互相抵消，對外不呈現(xiàn)磁性。n 將鐵磁物放入磁場。在外磁場的作用下，磁疇的軸線趨將鐵磁物放入磁場。在外磁場的作用下，磁疇的軸線趨于一致。形成一個于一致。形成一個附加磁場附加磁場，疊加在外磁場上，使合成，疊加在外磁場上，使合成磁場大為增強(qiáng)。磁場大為增強(qiáng)。?鐵磁材料的磁導(dǎo)率要比非鐵磁材料大得多。鐵磁材料的磁導(dǎo)率要比非鐵磁材料大得多。?鐵磁材料的磁導(dǎo)率鐵磁材料的磁導(dǎo)率FeFe不是常數(shù)。不是常數(shù)。圖圖1.5 1.5 鐵磁材料中的磁疇鐵磁材料中的磁疇2022年6

21、月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論382、磁化曲線、磁化曲線n 磁化曲線定義：將一塊尚未磁化的鐵磁材料進(jìn)行磁化，磁化曲線定義：將一塊尚未磁化的鐵磁材料進(jìn)行磁化，當(dāng)磁場強(qiáng)度當(dāng)磁場強(qiáng)度H H由零逐漸增大時，磁通密度由零逐漸增大時，磁通密度B B將隨之增大，將隨之增大，得到曲線得到曲線B=f(HB=f(H) )。2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論39分析磁化曲線，分四段分析磁化曲線，分四段n 在在oaoa段段：當(dāng)：當(dāng)H H增大增大BB增大，但增大，但B B增大速度較慢增大速度較慢n 在在abab段段：當(dāng)：當(dāng)H H增大增大BB增大，增大，B B增增大速度快；大速度快；n 在在bcbc段段：

22、B B隨隨H H增大的速度又較慢；增大的速度又較慢；n 在在cdcd段段：為磁飽和區(qū)（又呈直線：為磁飽和區(qū)（又呈直線段）。其中段）。其中拐彎點(diǎn)拐彎點(diǎn)b b稱為膝稱為膝點(diǎn)點(diǎn)；c c點(diǎn)為飽和點(diǎn)點(diǎn)為飽和點(diǎn)。n 過了飽和點(diǎn)過了飽和點(diǎn)c c，鐵磁材料的磁導(dǎo)，鐵磁材料的磁導(dǎo)率趨近率趨近0 0。2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論40 鐵磁材料具有的特點(diǎn)鐵磁材料具有的特點(diǎn)n 它的磁化曲線具有飽和性，磁導(dǎo)率它的磁化曲線具有飽和性，磁導(dǎo)率FeFe不是常數(shù)，且不是常數(shù)，且隨隨H H的變化而變化。的變化而變化。1.1. 變化變化2.2.總體非線性總體非線性 3.3.存在飽和特性存在飽和特性 H H 202

23、2年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論41B BH H圖圖1-6 1-6 鐵磁材料的磁化曲線（鐵磁材料的磁化曲線（p16p16）a ab bc c)(HfB)(HfFeHB02022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論42 應(yīng)用應(yīng)用n 設(shè)計(jì)電機(jī)和變壓器時，為使主磁路內(nèi)得到較大的磁通設(shè)計(jì)電機(jī)和變壓器時，為使主磁路內(nèi)得到較大的磁通量而又不過分增大勵磁磁動勢。通常把鐵心內(nèi)的工作量而又不過分增大勵磁磁動勢。通常把鐵心內(nèi)的工作磁通密度選擇在膝點(diǎn)附近。磁通密度選擇在膝點(diǎn)附近。2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論43二、磁滯與磁滯損耗二、磁滯與磁滯損耗1 1、磁滯回線、磁滯回線n 剩磁剩磁:

24、:去掉外磁場之后，鐵磁材料內(nèi)仍然保留的磁通去掉外磁場之后，鐵磁材料內(nèi)仍然保留的磁通密度。密度。n 矯頑力矯頑力: :要使要使B B值從減小到零，必須加上相應(yīng)的反向外值從減小到零，必須加上相應(yīng)的反向外磁場，此反向磁場強(qiáng)度稱為矯頑力。磁場，此反向磁場強(qiáng)度稱為矯頑力。n 磁滯現(xiàn)象：磁滯現(xiàn)象：B B的變化總是滯后的變化總是滯后H H的變化的變化n 磁滯回線：磁場強(qiáng)度磁滯回線：磁場強(qiáng)度H H緩慢地循環(huán)變化，緩慢地循環(huán)變化，B BH H曲線封曲線封閉曲線閉曲線磁滯現(xiàn)象是鐵磁材料的另一個特性。磁滯現(xiàn)象是鐵磁材料的另一個特性。2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論44圖圖1-7 1-7 鐵磁材料的磁滯

25、回線鐵磁材料的磁滯回線H HB Ba ab bc cd de ef fcHmBmBmHmHrBcH2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論45基本磁化曲線：基本磁化曲線： 對同一鐵磁材料，選擇不同的磁場強(qiáng)度進(jìn)行反復(fù)磁化，對同一鐵磁材料，選擇不同的磁場強(qiáng)度進(jìn)行反復(fù)磁化，可得一系列大小不同的磁滯回線，再將各磁滯回線的可得一系列大小不同的磁滯回線，再將各磁滯回線的頂點(diǎn)聯(lián)接起來，所得的曲線。頂點(diǎn)聯(lián)接起來，所得的曲線。H HB B2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論462、鐵磁材料、鐵磁材料n H HC C矯頑力矯頑力n B Br r剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度n 鐵磁材料：鐵磁材料：u

26、軟磁材料軟磁材料-磁滯回線窄，磁滯回線窄，H HC C及及B Br r小小u硬磁材料硬磁材料-磁滯回線寬，磁滯回線寬，H HC C及及B Br r大大uH HC C及及B Br r大，難退磁大，難退磁-永磁材料永磁材料B Br rH HC CB Bm m2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論47軟磁材料的磁滯曲線軟磁材料的磁滯曲線H HB BB BH H硬磁材料的磁滯曲線硬磁材料的磁滯曲線2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論483 3、磁滯損耗、磁滯損耗n 定義定義: : 鐵磁材料置于交變磁場中時，磁疇相互間不停地鐵磁材料置于交變磁場中時，磁疇相互間不停地摩擦、消耗能量、造成

27、損耗，這種損耗稱為摩擦、消耗能量、造成損耗，這種損耗稱為磁滯損耗磁滯損耗。2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論49全電流定律全電流定律idlHliNlHNlHi電源供給線圈的瞬時功率電源供給線圈的瞬時功率uip dtdNeu電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)定律BAdtdBVHNHldtdBNAidtdNuip2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論50建立交變磁通、克服磁疇回轉(zhuǎn)所需要的瞬時功率建立交變磁通、克服磁疇回轉(zhuǎn)所需要的瞬時功率pHdBfVpdtTpTh01Tf/1VfBkpmhhK Kh h不同材料計(jì)算系數(shù)不同材料計(jì)算系數(shù)試驗(yàn)確定的指數(shù)試驗(yàn)確定的指數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式：經(jīng)驗(yàn)公式：2022年6

28、月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論51 4 4、渦流損耗、渦流損耗 n 鐵芯是有阻值的，當(dāng)磁通交變時，鐵芯中就會感應(yīng)交鐵芯是有阻值的，當(dāng)磁通交變時，鐵芯中就會感應(yīng)交變的電勢，在導(dǎo)電的鐵芯中就會產(chǎn)生環(huán)流，這種電流變的電勢，在導(dǎo)電的鐵芯中就會產(chǎn)生環(huán)流，這種電流在鐵芯構(gòu)成的回路與磁通相環(huán)鏈，故稱在鐵芯構(gòu)成的回路與磁通相環(huán)鏈，故稱渦流。渦流。n 渦流產(chǎn)生的損耗稱為渦流產(chǎn)生的損耗稱為渦流損耗渦流損耗。22mwwBfkpk kw w與材料有關(guān)的比例系數(shù)與材料有關(guān)的比例系數(shù)p pW W=K=K2 2f f2 2d d2 2B Bm m2 2V/12V/12 V V：鋼片的體積：鋼片的體積 ：硅鋼片的電阻率：

29、硅鋼片的電阻率 d d：硅鋼片厚度：硅鋼片厚度p pW W f f2 2、d d2 2 、B Bm m2 2、1/1/ 、V V 加入加入硅硅硅鋼片硅鋼片增大增大2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論52圖圖1-10 1-10 硅鋼片中的渦流硅鋼片中的渦流B B2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論53 應(yīng)用應(yīng)用n 為減小渦流損耗，電機(jī)和變壓器的鐵心都用含為減小渦流損耗，電機(jī)和變壓器的鐵心都用含硅硅量較量較高的高的薄薄硅鋼片硅鋼片疊成疊成。2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論545 5、鐵心損耗、鐵心損耗n 鐵芯中的磁滯損耗和渦流損耗之合稱為鐵芯損耗鐵芯中的磁滯損耗和

30、渦流損耗之合稱為鐵芯損耗whFeppp2501)50(mFeBfppn 對于一般的電工鋼片，在正常的工作磁通密度范圍內(nèi)對于一般的電工鋼片，在正常的工作磁通密度范圍內(nèi)：鐵心質(zhì)量：鐵心的損耗系數(shù)；G23 . 1FemFeFeCGBfCp2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論55B B增加增加2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論56 注意注意n 在恒定磁場中的靜止導(dǎo)磁體內(nèi)是不會引起能量損耗的。在恒定磁場中的靜止導(dǎo)磁體內(nèi)是不會引起能量損耗的。n 鐵芯損耗均轉(zhuǎn)化為熱能使鐵芯溫度升高，為防止電機(jī)鐵芯損耗均轉(zhuǎn)化為熱能使鐵芯溫度升高，為防止電機(jī)過熱，過熱，采用硅鋼片以減小鐵芯損耗采用硅鋼片以

31、減小鐵芯損耗，采取散熱降溫措采取散熱降溫措施施 。 2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論571.5 1.5 磁路基本定律和磁路的計(jì)算磁路基本定律和磁路的計(jì)算n 電電電路電路導(dǎo)電材料（及絕緣材料）導(dǎo)電材料（及絕緣材料） 紫銅、鋁線紫銅、鋁線（絕緣（絕緣: :按耐熱能力高低分按耐熱能力高低分A A、E E、B B、F F、H H、C C六個等六個等級）級）n 磁磁磁路磁路導(dǎo)磁材料導(dǎo)磁材料硅鋼片、鑄鋼等硅鋼片、鑄鋼等n 力力結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)材料鑄鋼、鑄鐵、鋼板等鑄鋼、鑄鐵、鋼板等2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論58 磁路磁路 磁通所通過的路徑。磁通所通過的路徑。n 主磁通：由于鐵

32、心的導(dǎo)磁性能比空氣要好得多，所以主磁通：由于鐵心的導(dǎo)磁性能比空氣要好得多，所以絕大部分磁通將在鐵心內(nèi)通過絕大部分磁通將在鐵心內(nèi)通過, ,這部分磁通稱為主磁這部分磁通稱為主磁通。通。n 漏磁通：圍繞載流線圈、部分鐵心和鐵心周圍的空間，漏磁通：圍繞載流線圈、部分鐵心和鐵心周圍的空間，還存在少量分散的磁通，這部分磁通稱為漏磁通。還存在少量分散的磁通，這部分磁通稱為漏磁通。n主磁路：主磁通所通過的路徑。主磁路：主磁通所通過的路徑。n漏磁路：漏磁通所通過的路徑。漏磁路：漏磁通所通過的路徑。2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論59圖圖 變壓器的磁路變壓器的磁路主磁通主磁通漏磁通漏磁通2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論60一、磁路的歐姆定律一、磁路的歐姆定律 BAAB圖圖1-12 1-12 單框鐵心磁路單框鐵心磁路A AN Ni il l2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論61NiHldlHFRFAlNimm)/(AlRm/BH AB/磁阻磁阻lARmm1磁導(dǎo)磁導(dǎo)2022年6月20日星期一電機(jī)學(xué) 第一章 導(dǎo)論62與電路中的歐姆定律相似與電路中的歐姆定律相似模擬電路圖模擬電路圖mRF FFRFAlNimm)/(n鐵磁材料的磁導(dǎo)率鐵磁材料的磁導(dǎo)率不不是一個常數(shù)，所以由鐵是一個常數(shù)，所以由鐵磁材料構(gòu)成的磁路，其磁材料構(gòu)成的磁路，