电机学-讲述.ppt

概论 §0-1 电机的作用及主要类型 概论 概论 概论 概论 电机研究领域的新进展 概论 §0-2 电机中所用材料和铁磁材料的特性 概论 概论 概论 概论 概论 概论 概论 概论 概论 概论 概论 概论 §0-3 研究电机常用的电磁定律 概论 §0-3 研究电机常用的电磁定律 概论 概论 概论 概论 概论 概论 概论 概论 概论 概论 概论 概论 概论 概论 概论 概论 概论 概论 概论 概论 概论 §0-4 旋转电机中的电动势、转矩与能量转换 概论 概论 思考题 式中：Ψ＝wφ为线圈的磁链。 φ单位用Wb，t的单位用秒，电动势的单位为V．当φ 用Mx作单位时，则电动势应乘以 10-8才为V。 显然，当电动势正方向与磁通正方向如不符合右手螺旋定则，则为了满足楞次定律要求，电磁感应定律表达式应写成 e＝wdφ/dt。 式中：B－导体所在处的磁通密度，T； l－导体在磁场内的有效长度，m； v－导体相对于磁场运动的线速度v＝dx/dt，m/s; 式中：v=dx/dt为导体与磁场间的相对线速度； eT是由于磁场强度随时间变化而感应的电动势，即为变压器电动势； eR是由于导体作“切割”磁力线的相对运动而感应的电动势，即为运动电动势。 全电流定律 设空间有多根载流导体，如图0-10，导体中电流分别为I1， I2， I3······，则磁场强度沿任意闭合回路的线积分等于该闭合回路所包围的导体电流的代数和（简称全电流），即 若电流与积分路径方向符合右手螺旋关系，则电流取正，反之为负。 若在一磁路上绕上几个线圈，各线圈中有电流通过，则根据全电流定律 图0-10 全电流定律 磁路基尔霍夫第二定律 如图0-11磁路上绕了两个线圈，其匝数分别为N1、N2，分别通过电流I1、I2。按全电流定律，沿铁心磁路作磁场强度的闭合积分，则 把磁路按材料及截面相同分成若干段，则由于各段中各点的磁场强度相同，所以闭合积分可写成： 图0-11 基尔霍夫磁路第二定律 磁路欧姆定律 磁路的磁通等于作用在磁路上的总磁动势除以磁路的总磁阻。 推导：以单分支闭合磁路为例 结论： 1. 磁路的磁阻（或磁导）主要取决于磁路的几何尺寸和所用材料的磁导率。材料的磁导率愈大，则磁阻愈小；磁路的长度愈长，截面积愈小，则磁阻愈大。 铁磁材料的磁导率μfe随磁通密度B的增大而变小，或者说随磁路饱和程度的增加而减小，因此其磁阻为一变数，即磁阻是非线性的。 非铁磁材料的磁导率μ＝μ0 μfe ，且为常数，不受B值的影响，因此由非铁磁材料构成的磁路，其磁阻为常数。 电路和磁路性质的对比 说明： 1. 电路中通过不随时间变化的恒定电流 I 时，产生功率损耗I 2R；而磁路中维持不随时间变化的磁通Φ时，铁心中没有功率损耗。 电路中可以认为电流全部在导线中通过，导线外没有电流；磁路中由于没有绝对的隔磁体，磁通虽大部分从铁心中通过，但还有一小部分由铁心外通过，称为漏磁通。 电路中的电阻率ρ在一定温度下是恒值；但磁导率μ却非常数，它随铁心中的磁通密度B而变。 电磁感应定律 电磁感应现象：当通过一个匝数为N 的线圈的磁通量随时间发生变化时，在线圈中就会感生电动势，这种现象称为电磁感应现象。此电动势称为感应电动势。感应电动势的数值与线圈匝链的磁通(即磁链ψ)变化率成正比。 愣次定律：感应电动势的方向由楞次定律确定，即对于一闭合线圈，感应电动势的方向趋于产生一电流，此电流的方向趋于抵消产生此感应电动势的磁通的变化。 如图0-12，规定电动势的正方向与磁通的正方向符合右手螺旋定则，当磁通φ增加，即 dψ/dt ＞0时,按楞次定律，此时A点电位高，X点电位低，即e的实际方向与规定正方向相反，所以e ＜0。显然，当磁通减少，即dψ/dt ＜0时，e ＞0。这就是说dψ/dt 与e总是不同符号，因此，感应电动势应表示成： 图0-12 电磁感应定律的规定正方向 感应电动势的分类：变压器电动势和运动电动势 。 变压器电动势：线圈磁链的变化，可以在两种情况下发生：一种是线圈和磁场相对静止，但磁场的强度随时间发生变化，从而使线圈磁链发生变化，这种情况感应的电动势称为变压器电动势。 运动电动势：磁场恒定，线圈导体作“切割”磁力线的相对运动，穿过线圈的磁通也将发生变化，这种情况感应的电动势称为运动电动势或速率电动势。 如图0-13，在两磁极间有一金属框，ab边长为l。且与磁力线垂直．若把金属框以速度v作垂直磁力线的运动(磁场、导体和运动方向三者互相垂直)，在时间dt内向下移动了距离dx，则整个回路内磁链的变化为dψ＝-B(ldx