电机学－概论.ppt

0.4 与电机磁路相关的基本物理定律 对于下图的情况，在一般情况下，也可以近似地认为属于均匀磁路，所以也可得下式。 0.4.3 磁路的欧姆定律与电感 2）分段均匀磁路的欧姆定律 §0.5 铁磁材料及其特性 总 结 * * 0.4 与磁路相关的基本物理定律 0.5 铁磁材料及其特性 第二讲 电机中的磁路 2）磁通密度 也叫磁感应强度。单位 特斯拉（T）。 1）磁通 可以直观地理解为磁路中所包含地磁力线条数。单 位 韦伯（Wb） 0.4.1与磁路相关的几个重要物理量 3）磁导率 磁导率 表示物质导磁能力的大小。 真空磁导率为 ， H/m。 空气、塑料等非金属以及铜、铝等大部分金属的磁导率都近似等于 。称为非铁磁物质。 还有一部分材料的磁导率远高于真空的磁导率(2000-6000倍)，这类材料称为铁磁物质，比如，铁、镍、钴及其合金等。 而磁通密度则分别为 因为 是 的数千倍，所以铁环中 的磁密与磁通是塑料环中的数千倍。 下图中，以长直导线中心为圆心，在半径为r的圆周上 有一个塑料环和一个铁环，显然其中磁场强度均为 ， 4）磁场强度 ，单位为A/m。它与磁感应强度的关系 在一般的情况下可表示为 。需要注意的是， 磁场强度本身并不代表磁场强弱。只有它与磁导率之 积才能反映磁场的强弱。 能量转换需要磁场 ----磁场由电流产生 磁场强弱与产生该磁场的电流 是什么关系? 由全电流定律来描述H-i 之间关系 0.4.2全电流定律（安培环路定律） 安培环路定律：沿空间任意一条闭合回路，磁场强度 的线积分等于该闭合回路所包围的电流的代数和。 注：若 与 符合右手螺旋关系，取正号，否则取负。其中大拇指所指为 的方向，四指为 方向。 1）全电流定律一般形式 螺管线圈线圈 :作用在磁路上的安匝数称为磁路磁动势，用 表示，单位 A。 2)电机分析中常用的简化形式的全电流定律 下图为均匀密绕螺管线圈，有 单线圈铁心磁路 带气隙的铁心磁路 若磁回路中存在气隙（分段均匀磁路）。 当气隙长度 远远小于两侧的铁心截面的边长时，认为铁心和气隙中为均匀磁场，则 式中， 和 分别为铁心和气隙上的磁压降，可见， 作用在磁路上的总磁势等于该磁路各段磁压降之和。 讨论1 磁路包含气隙时的全电流定律 对于下图所示铁心上绕有匝数分别为 与 两个绕组， 分别通入电流 与 的情况，作用于磁路上的总磁动势 则为两个线圈安匝数的代数和，于是 多线圈铁心磁路 讨论2 磁路包含两个线圈时的全电流定律 描述磁动势与磁通之间关系的磁路欧姆定律，即， 作用于磁路上的磁动势等于磁阻乘以磁通。 由于 B=μH 1）均匀磁路的欧姆定律 得 :磁路的磁阻，A/Wb :磁路的磁导，Wb/A 思考：从磁路欧姆定律出发，磁路中磁通 的大小受哪些因数的影响？ 其中 : 铁心部分对应的磁阻 : 气隙部分对应的磁阻 : 铁心中消耗的磁动势 : 气隙中消耗的磁动势 思考： 假设铁心长度 与气隙长度 比为1000/1；铁心磁 导率 与气隙磁导率 比为6000/1,那么线圈电流 产生的磁动势在铁心中与气隙中消耗的磁动势是什 么比值关系？ 两边同乘以线圈的匝数 ，则等式左边得到的是线圈 的磁链 ： 3)线圈的电感 由于： 所以得到电感与线圈匝数和磁路磁导的关系 可见，电感与线圈匝数的平方成正比，与磁场介质的 磁导成正比。 对于： 随着铁心磁路饱和的增加，铁心磁导率 减小，相应的磁导、电抗也要减小。 电抗 随着频率 、匝数 、磁阻 的变化而变化。 4)交流线圈的电抗 铁磁材料包括铁、镍、钴以及它们的合金（其它材料 称之为非铁磁材料）。将这些材料放入磁场后，材料 内的磁场会显著增强。铁磁材料在外磁场中呈现很强 的磁性，此想象称为铁磁材料的磁化。 未磁化 磁化后 φ 磁畴 0.5.1. 铁磁材料具有增磁作用（有很高导磁能力） 上图为同步电机转子线圈电 流）产生的磁场很弱（磁力线 稀少）且分布在无限广阔的空 间。 一旦转子插入定子，定转子磁 路中的磁场大大增强，且磁通 基本被约束在定子外圆以内的 范围。 思考：为什么？ 因为铁磁材料的磁导率 要远远高于非铁磁材料 的磁导率 （非铁磁材料的磁导率一般都可近似认 为等于真空的磁导率 ， ）。通常