电机的基本概念和基本定律JMI课件

电机的基本概念和基本定律电机应用技术JMIJMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律1．基本概念(1)磁感应强度(或磁通密度)B磁感应强度B是表示磁场空间某点的磁场强弱和方向的物理量。它是矢量。磁场对电流(或运动电荷)有作用，而电流(或运动电荷)也将产生磁场。电流(或运动电荷)电流(或运动电荷)磁场JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律(2)磁感应通量(或磁通)

或在国际单位制中，的单位符号是，单位名称为韦[伯]；的单位名称是特[斯拉]，单位符号是，

。如果是均匀磁场，即磁场内各点磁感应强度的大小和方向均相同，且与面积S

垂直，则该面积上的磁通为JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律长直载流导线的磁场两平行长直载流导线的磁场载流螺线管的磁场JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律IIIJMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律无头无尾闭合曲线磁力线的特征与电流套连与电流成右手螺旋关系JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律单位是计算磁场时常用的物理量，也是矢量。它与磁感应强度矢量的关系为工程上常根据安培环路定律来确定磁场与电流的关系(3)磁场强度

JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律磁导率μ是表示磁场空间媒质

磁性质的物理量，是物质导磁能力的标志量。前面已导出环形线圈的磁场强度H

，可得磁感应强度B为磁导率的单位真空磁导率μ0：实验测得，真空的磁导率(4)磁导率和磁化曲线JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律在同样电流的情况下，磁场空间某点的磁感应强度与该点媒质的磁导率有关，若媒质的磁导率为μ，则磁感应强度B

将是真空中磁感应强度的μr=μ/μ0倍。自然界的所有物质可根据磁导率的大小，大体上可分为磁性材料和非磁性材料两大类。非磁性材料的相对磁导率为常数且接近于1；磁性材料的相对磁导率则很大。JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律铁磁材料的磁化特性（B－H曲线/磁化曲线）0BHB=μ0H非铁磁材料的磁化特性：B=μ0H起始磁化曲线:B=f(H)oa为起始段

ab为线性段

bc为饱和段

B=f(H)abcd膝点μFe=f(H)

:

随H的变化而变化JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律在铁心线圈通有交变电流时，铁心将受到交变磁化。但当H减少为零时，B并未回到零值，出现剩磁Br。BHO12345磁感应强度滞后于磁场强度变化的性质称为磁滞性。如图为磁性物质的滞回曲线。要使剩磁消失，通常需进行反向磁化。将B=0时的H

值称为矫顽磁力

Hc，（见图中3和6所对应的点。）6JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律根据滞回曲线和磁化曲线的不同，大致分成三类：(1)软磁材料其矫顽磁力较小，磁滞回线较窄。(铁心)(2)永磁材料其矫顽磁力较大，磁滞回线较宽。(磁铁)(3)矩磁材料其剩磁大而矫顽磁力小，磁滞回线为矩形。(记忆元件)HBHBHBJMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律(5)磁通势

(6)磁阻在磁路中，磁路的磁场强度与磁路的长度的乘积，表示，其单位名称为安[培]，叫做磁通势，用符号单位符号是当磁场不饱和时，可认为磁阻为近似常数。JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律上式与电路中的欧姆定律在形式上相似，与磁路对照如下：磁路电路磁动势F磁通Φ磁感应强度B磁阻R=l/S电动势E电流I电流密度J电阻R=l/γSNI

+–EIRJMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律注意：尽管磁路和电路在物理量和基本定律上有一一对应的关系，但是，磁路和电路仍有本质的区别：1）电路中可以有电动势而无电流，磁路中有磁动势必有磁通2）电路中有电流就有功率损耗，而在恒磁通下，磁路中无损耗3）电流只在导体中流过，而磁路中除了主磁通外还必须考虑到漏磁通的影响4）电路中电阻率在一定温度下恒定不变，而由于铁磁材料构成的磁路中，磁导率是随着磁密而变化的，所以磁导率不是一个常数。JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律1、下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是（）A．通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大B．通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大C．放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同D．磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关2、下列说法中错误的是（）A．磁场中某处的磁感应强度大小，就是通以电流I、长为L的一小段导线放在该处时所受磁场力F与I、L的乘积的比值B．一小段通电导线放在某处不受磁场力作用，则该处一定没有磁场C．一小段通电导线放在磁场中A处时受磁场力比放在B处大，则A处磁感应强度比B处的磁感应强度大D．因为B=F/IL，所以某处磁感应强度的大小与放在该处的通电小段导线IL乘积成反比DABCDJMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律3：如图11－4所示．在垂直于条形磁铁的轴线的同一平面内，有两个圆形线圈A和B．穿过这两个线圈的磁通量的大小的关系是[]A．ψA

＞ψBB．ψA=ψBC．ψA＜ψBD．条件不足，无法判断

A4:如图所示，通直流电的螺线管内有点a，管外有b，c两点，则关于a，b，c三点磁感应强度大小的说法正确的是[

]A．因b点离磁极最近，磁性最强，其排列应该是Bb＞Bc＞BaB．a，b，c三点同在一条磁感线上，所以Bb=Bc=BaC．a点在螺线管内部，磁感线最密，其排列应是Ba＞Bb＞BcD．因通电方向不明，无法判断各点磁感应强度大小CJMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律1.安培环路定律沿空间任意条闭合回路，磁场强度H的线积分等于该闭合回路所包围的电流的代数和。i3l

H

dl

i2

i1

注：若i与l符合右手螺旋关系，取正号，否则取负号。其中大拇指所指为i的方向，四指为l方向。其中

H：磁场强度，安/米(A/m)

JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律其中F=Ni：磁路的磁动势

HFelFe：铁心上的磁压降

Hδδ：气隙上的磁压降注：i与l符合右手螺旋关系,电机学中习惯大拇指所指为l的方向，四指为多匝线圈中i方向。

当气隙长度δ远远小于两侧的铁心截面的边长时，铁心和气隙中为均匀磁场，则

带气隙的铁心磁路JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律螺管线圈

设有向回路l与圆环的中心圆重合，则沿着回线l磁场强度H处处相等且其方向处处与回线切线方向相同（称为均匀磁场），同时闭合回线所包围的总电流由通有电流i的N匝线圈提供，则：Hl＝NiNi：作用在磁路上的安匝数（磁路磁动势），单位A。JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律e注意：只有线圈的磁通与电势符号右手螺旋关系，上式才能取负号2.电磁感应定律

若线圈和磁场相对静止，感应电势纯粹是由于和线圈交链的磁通随时间的变化而产生,仅有变压器电势，即

JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律电磁感应定律运动电势的方向习惯用右手定则确定，如图所示。

若导线切割磁力线的速度为，导线处的磁感应强度为，且

不随时间变化时，假设磁力线、导线与导线运动方向三者垂直，则导线中感应电势为运动电势，其大小为电磁感应定律JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律3.电磁力定律(毕奥一萨伐尔定律)在均匀磁场中，若载流直导线(线圈)与磁通密度B方向垂直，长度为，流过的电流为，磁场对载流导线(线圈)产生的力称为安培力，用表示，即JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律4.磁路的欧姆定律

(1)

均匀磁路的欧姆定律其中

B:磁通密度，特斯拉（T）

Φ

：磁通，韦伯（Wb）

S：铁心的截面积，平方米（m2

）

在线性或可以近似地认为是线性的介质中有

B=μH其中μ是磁导率，H为磁场强度JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律将φ=BS和B=μH代入Ni

＝Hl，得欧姆定律或

则可写为欧姆定律：作用于磁路上的磁动势等于磁阻乘以磁通。定义：

:磁路的磁阻，A/Wb

定义：

:磁路的磁导，Wb/AJMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律(2)分段均匀磁路的欧姆定律其中

RmFe

:铁心部分对应的磁阻

Rmδ

:气隙部分对应的磁阻

假设铁心长度l远远大气隙长度

，认为铁心柱中的磁通等于气隙中的磁通，则JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律磁路中的铁心作用(补充)1.铁心的增磁功能结论：铁心具有增磁功能。思