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第一章电机的基本原理.ppt


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文档列表 文档介绍
第一节磁场与磁路
第二节铁磁材料的特性
第三节电感和磁场储能
主要内容:磁路基本定律,铁磁材料及电感和磁场储能。
第一章电机的基本原理
一、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B: 通以单位电流的单位长度导体在磁场中所受的力,是矢量,单位为特斯拉(T),也称为磁通密度
磁场强度H:是矢量,单位为:安每米(A/m),与磁感应强度之间满足
B=H
:磁导率决定于磁场所在点的材料特性,单位为:亨每米(H/m)。
1-1 磁场与磁路
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
0 =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:通过磁场中某一面积A的磁力线数,用表示
在图1-1所示的均匀磁场中,
穿过面积A的磁通为
图1-1 磁通
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、磁动势及安培环路定理
磁场强度H沿任一路径L的线积分定义为该路径上的磁压降即:
电流的方向与闭和路径方向符合右手螺旋关系取正号,反之为负.
如右图所示,i2为正,i1、i3为负。
若沿回路L,磁场强度H处处相等,
且闭合回路所包围的总电流是由通有电流I的N匝线圈提供,则上式可写成:
HL=Ni
磁场强度H沿任一闭合路径L的线积分等于该回路所包围的总电流即:
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。通常称磁路的磁压为该磁路所需的磁动势。
当线圈中的磁链发生变化时,线圈中将产生电动势,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
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
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。
方向由右手定则判定
方向由左手定则判定
在旋转电机中,若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
5、电磁力与电磁转矩
二、磁路及其基本定理
磁路:磁通流过的路径。
在工程上为了得到较强的磁场,广泛的利用了铁磁物质,在电机,变压器等设备中应用铁磁物质制成一定的形状,人为的构成磁通的路径,使磁场主要在这部分空间内分布,下图分别为变压器和直流电机的磁路。
1、磁路
这样就把分布在整个空间的磁场问题,简化为局限在一定范围内的磁路问题,即转化为磁路问题。
如同电流流过的路径称为电路一样。这种磁通所通过的路径称为磁路。
由于铁磁材料的导磁性能比空气好的多,所以绝大部分磁通在铁心中通过,这部分磁通称为主磁通。经过空气隙闭合的磁通为漏磁通。
产生磁路中磁通的载流线圈称为励磁线圈,其电流称为励磁电流(或激磁电流)
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。

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