电机学绪论课件.ppt

用于手机、寻呼机、高级玩具、医疗设备等 电机的用途很多，我们可以简单的将其分为三类： 作为动力——电动机 用于发电——发电机 用于输电——变压器 2 磁场与磁路 2.1与磁场有关的基本概念 (1)磁感应强度、磁场强度和磁导率 磁场是由电流(运动电荷)或永磁体在其周围空间产生的一种特殊形态的物质，可用磁感应强度和磁场强度来表征其大小和方向。 磁感应强度定义为通以单位电流的单位长度导体在磁场中所受的力，是一个矢量，用B表示，单位为特斯拉(T)，也称为磁通密度，或简称磁密。 磁场强度也是一个矢量，用H表示，单位为A/m，与磁感应强度之间满足 B＝?H ?为磁导率，决定于磁场所在点的材料特性，单位为H/m。 根据材料的导磁性能，可将其分为铁磁材料和非铁磁材料 非铁磁材料的磁导率可认为与真空的磁导率?0相同，为4??10-7H/m。 铁磁材料主要是铁、镍、钴以及它们的合金，其磁导率是非铁磁材料磁导率的几十倍至数千倍。由于材料的磁导率变化范围很大，常采用相对磁导率?r来表征材料的导磁性能，?r为材料的磁导率与真空磁导率的比值 (2)磁通与磁通连续性定理 磁通是通过磁场中某一面积A的磁力线数，用?表示，定义为 单位为韦伯（Wb）。 在图1-1所示的均匀磁场中， 穿过面积A的磁通为 式中，?为面积A的法线方向 与B之间的夹角。 磁通连续性定理：由于磁力线是闭合的，对于任何一个闭合曲面，进入该闭合曲面的磁力线数应等于穿出该闭合曲面的磁力线数。若规定磁力线从曲面穿出为正、进入为负，则通过闭合曲面的磁通恒为零。 (3)磁动势和安培环路定律 磁场强度沿一路径l的线积分定义为该路径上的磁压降，也称为磁压，用符号U表示，单位为A，即 磁场强度沿任一闭合路径的线积分等于该路径所包围的电流的代数和，即 称为安培环路定律 电流的正方向与积分路径的方向 之间符合右手螺旋关系。 由于磁场为电流所激发，上式中 闭合路径所包围的电流数称为 磁动势，用F表示，单位为A。 通常我们称磁路的磁压为该磁 路所需的磁动势，隐去了磁压 这一概念。 (4)磁链与电磁感应定律 处于磁场中的一个N匝线圈，若其各匝通过的磁通?都相同，则经过该线圈的磁链?为 当线圈中的磁链发生变化时，线圈中将感生电动势，称为感应电动势。 感应电动势的大小与磁链的变化率成正比，且感应电动势的方向倾向于产生一电流，若该电流能流通，所产生的磁场将阻止线圈磁链的变化。 若电动势、电流和磁通的正方向如图1-3所示，即电流正方向与磁通正方向符合右手螺旋关系，正电动势产生正电流，则感应电动势可表示为 单位为V。上式称为电磁感应定律。 若磁场由交流电流产生，则磁通随 时间变化，所产生的电动势称为变压器 电动势。 若通过线圈的磁通不随时间变 化，但线圈与磁场之间有相对运动，也 会引起线圈磁链的变化，所产生的电动势 称为运动电动势。 运动电动势的大小可用另一种形式表示 l 为导体在磁场中的长度，m； v 为导体与磁场之间的运动速度， m/s； e的单位为V。 e、B、V 三者之间互相垂直， 电动势的方向用右手定则确定 (5)电磁力与电磁转矩 若将一导体置于磁场中，导体中通以电流i，则其将受到电磁力作用，电磁力的大小可表示为 电磁力F的单位为N。 电磁力的方向可用左手定则确定（图1-5）。 在旋转电机中，假设载流导体位于转子上，则其所受的电磁力乘以导体与旋转轴中心线之间的距离r(通常为转子半径)，就是电磁转矩，即 单位为N.m。 2.2磁路及其基本定理 麦克思韦方程是描述电磁现象的普遍适用方程。 但由于电机结构复杂且包含多种导磁性能不同的材料，难以直接利用麦克思韦方程得到磁场的分布。 在电机中，通常把复杂的三维磁场问题的求解简化为相应磁路的计算，在绝大多数情况下可以满足工程精度的要求。 (1)磁路 所谓磁路，就是磁通流过的路径。 磁路的基本组成部分是磁动势源和磁通流过的物体，磁动势源为永磁体或通电线圈。 由于铁磁材料的导磁性能远