电机学第2版 赵莉华 曾成碧 苗虹ch1.ppt

当电流的方向与闭合路径的环形方向符合右手螺旋定则时，电流i取正号，否则取负号。 若沿着闭合回路，磁场强度H的方向总在切线方向，且大小处处相等，则有： （3）运动电势 如果磁场是恒定（如直流励磁），线圈与恒定磁场之间在正交方向上发生相对运动，或是线圈不动，磁场沿线圈垂直方向运动，或是磁场不动，线圈沿磁场垂直方向运动，引起和线圈相交链的磁通量发生变化，也会产生感应电势，这样的电势称为运动电势。运动电势可表示为： l是线圈边在磁场中的有效长度; v是线圈导体沿磁场垂直方向的运动速度（米/秒）。 运动电势的方向由右手定则确定。 自感电动势 当线圈中有电流通过时，会产生与线圈自身交链的磁通 。如果线圈中的电流随时间变化，根据电磁感应定律，变化的磁通 将在线圈中感应电动势，这种由于线圈自身电流变化而引起的感应电动势，叫做自感电动势，用符号 表示，可得： (4) 自感电动势和互感电动势 如果线圈为空心线圈，由于空心线圈组成的磁路无饱和现象，磁导率为常数，则线圈的自感磁链与产生它的励磁电流I成正比，有： 式中，L为比例常数，称为线圈的自感系数，简称自感，单位为亨，符号为H，于是自感电动势可表示为： 表明：自感电动势与线圈内电流变化率成正比。 自感系数L等于单位电流所产生的磁链，即 ，而磁链 ，根据磁路欧姆定律有磁通量为： 为自感磁通所经过路径的磁阻，所以： 是自感磁通所经路径的磁导，它与磁阻的关系为: 表明: 线圈自感与线圈匝数的平方成正比，与磁通所经过磁路的磁导成正比。由于铁磁材料的磁导率远远大于空气的磁导率，因此铁心线圈的自感较空心线圈的大得多。又因为铁磁材料有饱和性，其磁导率不是常数，所以铁心线圈的自感也不是常数，随着磁路饱和程度的增加，磁导率下降，线圈自感也减小。 在线圈1中产生的电动势为自感电动势，在线圈2中感应的电动势称为互感电动势，用 表示， 表示线圈1中的电流变化在线圈2中的互感电动势，大小为： 图1－8 互感磁通和互感电动势 互感电动势 如果线圈为空心线圈，则 越大，由 产生并穿过线圈2的互感磁链也越大，所以互感磁链与产生它的电流成正比，即： 为比例系数，称为线圈1和线圈2的互感系数，简称互感，单位也为亨。 互感电动势 可以用互感表示为： 同理，有： 是互感磁通所经过路径的磁导。所以，互感与两个线圈的匝数乘积成正比，与磁路的磁导成正比。 2.电磁力定律 实验表明，载流导体在磁场中将要受到力的作用，由于这种力是磁场和载流导体相互作用产生的，所以称为电磁力。若磁场与导体垂直，则作用在导体上的电磁力为： l是导体在磁场中的长度； i是导体中的电流。 电磁力的方向通过左手定则确定。 图1-8左手定则 在旋转电机里，作用在转子载流导体上的电磁力将使转子受到一个力矩（等于电磁力乘以转子的半径），这个力矩叫做电磁转矩。设转子半径为r，单根导体产生的电磁转矩为： 匝数为N的线圈，设线圈两侧边所处的磁场分别为 和 ，线圈受到的力矩为： 线圈两边所处磁场大小相等、极性相反时，线圈所受电磁转矩最大。对于一台沿圆周均匀布置有线圈的电机，气隙中磁场如果均匀，即圆周各处的 相等，则转子可能受到最大电磁转矩为： D为转子直径。 在电动机里，电磁转矩起驱动作用，将电能转化为机械能。在发电机里，电磁转矩是制动转矩，原动机驱动转矩克服发电机内部电磁转矩，将机械能转化为电能。 第四节 磁路基本定律 1.磁路的概念 （a） 变压器磁路 （b）直流电机磁路 图1－9 两种常见的磁路 磁通所通过的路径称为磁路。 式中：N为闭合路径所交链的线圈匝数。 2.安培环路定律 安培环路定律又称为全电流定律，即：在磁路中，沿任一闭合路径，磁场强度矢量的线积分 ，等于该闭合回路所包围电流的代数和，用公式表示为： * *