绪论及第一章磁路

电机学,汤蕴璆 史乃 主编 主讲： 朱维璐,第一部分,电机的 基本原理和稳态分析,河北科技大学电气信息学院,绪论,一、电机及电机学概念 1.电机定义：是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。 2.电机分类：（按运动方式分类） 静止电机-变压器 电机 直流电机 旋转电机 交流电机 异步电机 同步电机,河北科技大学电气信息学院,3.电机在国民经济中的作用 各行各业均离不开电机，它是衡量一个国家或一个地区发达程度户发展速度快慢的一个重要指标。 4.电机的发展史 分为三个阶段： 1）直流电机的产生和形成时期； 2）交流电机的形成和发展时期； 3）电机理论、设计和制造工艺逐步达到完善化的时期。,河北科技大学电气信息学院,5.电机学及性质：专业基础课,6.本门课学习方法： 抓住主要矛盾； 理论联系实际； 善于运用对比的方法,第一章 磁 路,1.1磁路的基本定律 一、磁路的概念 磁通所经过的路径称为磁路 主磁通-通过我们所需要回路的磁通称 漏磁通-通过我们不需要回路的磁通称 主磁路-主磁通所经过的回路称 漏磁通-漏磁通所经过的回路称 直流磁通-直流电流产生的磁通称 交流磁通-交流电流产生的磁通称,河北科技大学电气信息学院,直流磁路-直流磁通所经过的路径称 交流磁路-交流磁通所经过的路径称,河北科技大学电气信息学院,二、磁路的基本定律,1、安培环路定律,沿任何一条闭合回线L，磁场强度H的线积分等于该闭合回线所包围的电流的代数和,如果在均匀磁场中，沿着回线 L 磁场强度H 处处相等，则,2、磁路的欧姆定律,作用在磁路上的磁动势 F 等于磁路内的磁通量 乘以磁阻 Rm,河北科技大学电气信息学院,磁通量等于磁通密度乘以面积,磁场强度等于磁通密度除以磁导率,于是,河北科技大学电气信息学院,3、磁路的基尔霍夫定律,（1）磁路的基尔霍夫电流定律,或,河北科技大学电气信息学院,（2）磁路的基尔霍夫电压定律,河北科技大学电气信息学院,三、磁路和电路有相似之处，却要注意有以下几点差别：,1）电路中有电流I 时，就有功率损耗；而在直流磁路中，维持 一定磁通量，铁心中没有功率损耗。,2）电路中的电流全部在导线中流动；而在磁路中，总有一部分 漏磁通。,3）电路中导体的电阻率在一定的温度下是恒定的；而磁路 中铁心的导磁率随着饱和程度而有所变化。,4）对于线性电路，计算时可以用叠加原理；而在磁路中，B和 H之间的关系为非线性，因此计算时不可以用叠加原理。,河北科技大学电气信息学院,1.2 常用铁磁材料及其特性,一、铁磁物质的磁化,在外磁场的作用下，磁畴顺着外磁场方向转向，排列整齐，显示出磁性。,河北科技大学电气信息学院,二、磁化曲线和磁滞回线,1、起始磁化曲线,将一块未磁化的铁磁材料进行磁化，当磁场强度H由零逐渐增加时，磁通密度B将随之增加。用B=f (H)描述的曲线就称为起始磁化曲线。,河北科技大学电气信息学院,2、磁滞回线,剩磁当H从零增加到Hm时，B相应地从零增加到Bm；然后再逐渐减小H，B值将沿曲线ab下降。当H=0 时，B值并不等于零，而是Br。这就是剩磁。,磁滞回线当H在Hm和 Hm之间反复变化时，呈现磁滞现象的BH闭合曲线，称为磁滞回线。,河北科技大学电气信息学院,3、基本磁化曲线,对同一铁磁材料，选择不同的Hm反复磁化，得到不同的磁滞回线。将各条回线的顶点连接起来，所得曲线称为基本磁化曲线。,河北科技大学电气信息学院,三、铁磁材料,1、软磁材料,2、硬磁材料,四、铁心损耗,1、磁滞损耗材料被交流磁场反复磁化，磁畴相互摩 擦 而消耗的能量。,2、涡流损耗铁心内部由于涡流在铁心电阻上产生的 热能损耗。,3、铁心损耗磁滞损耗 和涡流损耗之和。,河北科技大学电气信息学院,1.3 直流磁路的计算,磁路计算正问题给定磁通量，计算所需的励磁磁动势,磁路计算逆问题给定励磁磁势，计算磁路内的磁通量,磁路计算正问题的步骤： 1）将磁路按材料性质和不同截面尺寸分段； 2）计算各段磁路的有效截面积Ak和平均长度lk； 3）计算各段磁路的平均磁通密度Bk ，Bk=k/Ak； 4）根据Bk求出对应的Hk； 5）计算各段磁位降Hklk，最后求出 F= Hklk。,磁路计算逆问题因为磁路为非线性的，用试探法。,河北科技大学电气信息学院,一、简单串联磁路,例1-2 铁心由铸钢和空气隙构成，截面积AFe=0.0009m2， 磁路平均长度lFe=0.3m，气隙长度=510-4m，求该磁路获得磁通量=0.0009Wb时所需的励磁磁动势。,河北科技大学电气信息学院,解：铁心内磁通密度为,从铸钢磁化曲线查得：与BFe对应的HFe=9102A/m,空气隙中：,铁心段的磁位降：,所以，励磁磁势为 F=HFelFe+Hl=655A,河北科技大学电气信息学院,二、简单并联磁路,例1-3 铁心由DR530硅钢片构成，铁心柱和铁轭截面积AFe=0.0004m2，磁路平均长度lFe=0.05m，气隙长度 1 =2=2.510-3m，励磁线圈匝数N1=N2=1000匝。不计漏磁通，试求在气隙中产生磁通密度B=1.211T时，所需的励磁电流。,河北科技大学电气信息学院,解：,中间磁路长度：,两边磁路长度：,气隙磁位降：,中间铁心磁位降：,查磁化曲线：,河北科技大学电气信息学院,总磁动势和励磁电流为：,两边铁心磁通密度和磁位降：,查磁化曲线：,河北科技大学电气信息学院,有关交流磁路和铁心线圈的计算，将在变