电机学磁路的基本定律

电机学磁路的基本定律

电机学磁路的基本定律涉及到许多重要概念，包括磁通量、磁场强度、磁导率等等。其中最基础的定律就是安培环路定理，它说明了磁场强度在一个闭合环路中的积分等于通过该环路的电流的总和。这个定理是理解磁路行为的关键，因为它说明了电流与磁场之间的密切关系。同时，还有法拉第电磁感应定律，它说明了磁通量变化会引起感应电动势，这个定律是电机学中非常重要的。除此之外，还有一些其他定律和公式，如磁通量守恒定律、磁化曲线、磁场能量密度等等，它们可以帮助我们更好地理解电机中的磁路行为。总的来说，电机学磁路的基本定律是电机学中非常重要的基础知识，对于电机的设计和应用都有着至关重要的作用。

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第一章 磁路

第一章磁路 电机是一种机电能量转换装置，变压器是一种电能传递装置,它们的工作原理都以电磁感应原理为基础，且以电场或磁场作为其耦合场。在通常情况下，由于磁场在空气中的储能密度比电场大很多，所以绝大多数电机均以磁场作为耦合扬。磁场的强弱和分布，不仅关系到电机的性能，而且还将决定电机的体积和重量；所以磁场的分析扣计箅，对于认识电机是十分重要的。由于电机的结构比校复杂，加上铁磁材料的非线性性质，很难用麦克斯韦方程直接解析求解；因此在实际工作中．常把磁场问题简化成磁路问题来处理。从工程观点来说，准确度已经足够。 本章先说明磁路的基本定律，然后介绍常用铁磁材料及其性能，最后说明磁路的计算方法。 1-1 磁路的基本定律 一、磁路的概念 磁通所通过的路径称为磁路。图1—1表示两种常见的磁路，其中图a为变压器的磁路，图b为两极直流电机的磁路。 在电机和变压器里，常把线圈套装在铁心上。当线圈内通有电流时、在线圈周围的空间(包括铁心内、外)就会形成磁场。由于铁心的导磁性能比空气要好得多，所以绝大部分磁通将在铁心内通过，并在能量传递或转换过程中起耦合场的作用，这部分磁通称为主磁通。围绕裁流线圈、部分铁心和铁心周围的空间，还存在少量分散的磁通，这部分磁通称为漏磁通。主磁通和漏磁通所通过的路径分别构成主磁路和漏磁路，图1—l中示意地表出了这两种磁路。 用以激励磁路中磁通的载流线圈称为励磁线圈(或称励磁绕组)，励磁线圈中的电流称为励磁电流(或激磁电流)。若励磁电流为直流，磁路中的磁通是恒定的，不随时间而变化，这种磁路称为直流磁路；直流电机的磁路就属于这一类。若励磁电流为交流(为把交、直流激励区分开，本书中对文流情况以后称为激磁电流)，磁路中的磁通随时间交变变化，这种磁路称为交流磁路；交流铁心线圈、变压器和感应电机的磁路都属于这一类。 二、磁路的基本定律 进行磁路分析和计算时，往往要用到以下几条定律。

电机学电子教材

第四节 交流磁路中的激磁电流和磁通、电磁感应定律 在交流铁心磁路中，由于铁心磁化曲线的非线性，激磁电流m i 和主磁通φ的波形会产生畸变。下面以图1-4-1所示单一铁心材料的交流铁心磁路为例，分析激磁电流和磁通的性质与波形。为分析方便，铁心材料的磁化特性使用)(i f =φ的形式。 图1-4-1 交流铁心磁路 一、铁磁材料的磁化特性为基本磁化曲线 当磁路内的磁通较小时，磁路不饱和，磁通与激磁电流之间的关系基本上是线性关系。在这种情况下，如果磁通随时间按正弦规律变化，则激磁电流随时间也按正弦规律变化。磁通到达最大值时，激磁电流也到达最大值，因此，激磁电流与磁通在时间上同相位，随时间变化的波形也相同。 当磁通较大时，磁路出现饱和，磁通与激磁电流之间呈非线性关系。这时激磁电流和磁通的特性与波形可以用图解法进行分析，下面分两种情况讨论。 1．磁通为正弦波时激磁电流的波形 当磁通随时间作正弦变化时，设时间为1t 时的磁通瞬时值为1φ，此时由)(i f =φ曲线可以查出产生该磁通所需的激磁电流1m i ，由此可以得到激磁电流曲线上的一点，如图1-4-2所示。同理，可以求出其他瞬间的激磁电流值，并进而可画出整条激磁电流m i 随时间变化的曲线)(m t f i =。

图1-4-2 磁通为正弦波时磁路饱和对电流波形的影响 （a ）电流波形；（b ）电流波形分解 分析图1-4-2可以看出，当磁通随时间正弦变化且磁路饱和时，由于磁路的非线性，激磁电流波形发生畸变，成为尖顶波。如果将激磁电流波形进行分解，除了基波外，还包含有其他奇次谐波，其中以三次谐波为最大。磁路越饱和，激磁电流m i 的波形尖顶越严重，谐波也越显著。但无论激磁电流m i 波形尖顶有多严重，它的基波相位始终与磁通φ的相位相同。 2．激磁电流为正弦波时磁通的波形 当激磁电流m i 随时间作正弦变化时，利用上述的作图法，同样可以求出磁通φ随时间变化的曲线)(t f =φ，如图1-4-3所示。

磁路的基本定律

磁路的基本定律 磁路的基本定律 磁路是指由铁芯和线圈组成的电器元件，在电机、变压器、电磁铁等 电气设备中广泛应用。学习磁路的基本定律对于理解和分析这些设备 的工作原理具有重要意义。 一、磁通量 1.1 磁通量的定义 磁通量是指通过一个闭合曲面内部的总磁场线数，通常用字母Φ表示，单位为韦伯（Wb）。 1.2 磁通量的计算公式 根据高斯定理，一个闭合曲面内部的总磁场线数等于该曲面上法向量 方向上的磁感应强度积分。因此，可以用以下公式计算： Φ = ∫B·dS

其中，B为磁感应强度（单位为特斯拉），dS为曲面微元（单位为平 方米），积分范围为该闭合曲面内部。 二、安培环路定理 2.1 安培环路定理的定义 安培环路定理是指在一个闭合回路上，沿着任意一条路径积分得到的 电流总和相等。即： ∮H·dl = I 其中，H为磁场强度（单位为安培/米），dl为路径微元（单位为米），I为该回路内的电流（单位为安培）。 2.2 安培环路定理的应用 安培环路定理可以用于分析磁路中的磁通量和磁场强度之间的关系。 例如，在一个闭合回路上，如果有一段铁芯，那么根据安培环路定理，该铁芯内部的磁场强度H应该等于该回路内部电流I所产生的磁通量 Φ与铁芯长度l之比。即： H = Φ / l

三、法拉第电磁感应定律 3.1 法拉第电磁感应定律的定义 法拉第电磁感应定律是指当一个闭合线圈中的磁通量发生变化时，会在线圈中产生感应电动势。即： ε = -dΦ/dt 其中，ε为感应电动势（单位为伏特），Φ为线圈内部的磁通量，t为时间。 3.2 法拉第电磁感应定律的应用 法拉第电磁感应定律可以用于分析变压器、发电机等设备中的工作原理。例如，在一个变压器中，当一侧线圈中的交流电流产生变化时，会在另一侧线圈中产生感应电动势，从而实现电能的传输和变换。 四、磁化曲线 4.1 磁化曲线的定义

《电机学》复习要点

一、主要内容 磁场、磁感应强度，磁场强度、磁导率，全电流定律，磁性材料的B-H 曲线，铁心损耗与磁场储能，电感，电磁感应定律，电磁力与电磁转矩。 二、基本要求 牢固掌握以上概念对本课程学习是必须的。 三、注意点 1、欧姆定律：作用于磁路上的磁动势等于磁阻乘以磁通m F Φ=Λ，1m m S R l μΛ== 2、22 22m S fN S N l X L N l μμωωπω==Λ== 3、随着铁心磁路饱和的增加，铁心磁导率μFe 减小，相应的磁导、电抗也要减小。

一、主要内容 额定值，感应电动势、电压变比，励磁电流，电路方程、等效电路、相量图，绕组归算，标幺值，空载实验、短路实验及参数计算，电压变化率与效率。 三相变压器的联接组判别。三相变压器绕组的联接法和磁路系统对相电势波形的影响。 二、基本要求 熟练掌握变压器的基本电磁关系，变压器的各种平衡关系。 三种分析手段：基本方程式、等效电路和相量图。正方向确定，基本方程式、相量图和等效电路间的一致性。 理解变压器绕组的归算原理与计算。熟练掌握标幺值的计算及数量关系。 熟悉变压器参数的测量方法，运行特性分析方法与计算。 掌握三相变压器的联接组表示与确定。 三、注意点 1、变压器的额定值对三相变压器来说电压、电流均为线值，功率是三相视在功率，计算时一定要注意。三相变压器参数计算时，必须换成单相数值，最后结果再换成三相值。 2、励磁阻抗的物理意义，与频率和铁心饱和度的关系。 3、变压器的电势平衡、磁势平衡和功率平衡（功率流程图）。 4、变压器参数计算（空载试验一般在低压侧做，短路实验一般在高压侧做。在哪侧做实验，测出来的就是哪侧的数值，注意折算！） 5、变压器的电压调整率和效率的计算（负载因数1I β*=）。 6、单相变压器中励磁电流、主磁通和感应电势的波形关系，三相变压器的铁心结构和电势波形。 7、联接组别的判别。 8、变压器负载与二次侧接线方式要一致，若不一致，必须将负载?-Y 变换。

《电机学》复习总结

绪论 一、电机的定义（P1） 电机是一种进行机械能与电能的转换或信号传递和转换的电磁机械装置。 电机的分类 电机的型号和类型很多，结构和性能各异，有多种分类方法。按照功能分类，电机可分为：发电机、电动机和变压器。 第一章 磁路 一、磁感应强度（P3） 磁感应强度又叫磁通密度，它是表示磁场内某点磁场强度的物理量。 二、磁通 在磁场中，穿过任一面积的磁力线总量称为该截面的磁通量，简称磁通，符号为Φ。均匀磁场中，磁通等于磁感应强度B 与垂直于磁场方向的面积S 的乘积BS Φ=。 三、磁导率 磁导率是表示物质导磁性能的参数，用符号μ表示。真空中的磁导率一般用0μ表示，70410/H m μπ-=⨯。 四、电磁感应定律（P7） 当穿过某一闭合导体回路的磁通发生变化时，在导体回路中就会产生电流，这种现象称为电磁感应现象，产生的电流称为感应电流。如果穿过线圈的磁通发生了变化，线圈的匝数为N ，则线圈中感应电动势的大小与线圈匝数成正比，与单位时间内磁通量的变化率成正比： d d e N dt dt ψΦ=-=-。其中，ψ为穿过整个线圈的磁链，N ψ=Φ。 第一部分 变压器 第二章 变压器 一、变压器的用途（P12） 变压器是一种静止的电能交换装置，它利用电磁感应作用，把一种形式的交流电能转换为另一种形式的同频率的交流电能。变压器只能对交流电的电压、电流进行变换，而不能改变交流电的频率。 二、变压器的结构 电压器的主要构成部分有：铁心、绕组、变压器油、油箱及附件、绝缘套管等。铁心和绕组是变压器主要部件，称为器身；油箱作为变压器的外壳，起冷却、散热和保护作用；变压器油既起冷却作用，也起绝缘介质作用；绝缘套管主要起绝缘作用。 三、变压器的额定值（P15） 额定容量是变压器在额定运行条件下输出的额定视在功率。对于三相变压器，额定电压、额定电流分别为线电压、线电流。 第三章 电压器基本运行原理 一、空载运行时的物理情况（P17） 当在变压器的一次绕组接交流电源后，将产生交变的磁通，改磁通分为主磁通和漏磁通。 一、空载电流（P18） 变压器空载运行时，一次电流为空载电流。空载电流主要用来建立空载磁场。空载电流有有功分量和无功分量两部分，前者对应有功功率损耗，后者用来产生空载磁场。在电力变压器中，空载电流的无功分量远远大于有功分量。空载电流又称励磁电流或激励电流。要在变压器中产生正弦波的磁通波形，所需要的励磁电流波形必须是尖顶波。 二、空载损耗（P20） 电压器空载运行时，二次绕组开路，所以输出功率为零，但变压器要从电源中吸收一小部分有功功率，用来补偿变压器内部的功率损耗，这部分功率转化成热能散逸出去，称为空载损耗。 三、标幺值（P29） 所谓标幺值就是用实际值与同一单位的某一选定的基准值之比。额定电压、额定电流和额定视在功率的标幺值为1。

初学电机的基本知识总结讲解

第一章 电机中的电磁学基本知识 1.1 磁路的基本知识 1.1.1 电路与磁路 对于电路系统来说，在电动势E 的作用下电流I 从E 的正极通过导体流向负极。构成一个完整的电路系统需要电动势、电导体，并可以形成电流。 在磁路系统中，也有一个磁动势F （类似于电路中的电势），在F 的作用下产生一个Φ（类似于电路中的电流），磁通Φ从磁动势的N 极通过一个通路（类似于电路中的导体）到S 极，这个通路就是磁路。由于铁磁材料磁导率比空气大几千倍，即空气磁阻比铁磁材料大几千倍，所以构成磁路的材料均使用导磁率高的铁磁材料。然而非铁磁物质，如空气也能通过磁通，这就造成铁磁材料构成磁路的周围空气中也必然会有磁通σΦ（，由于空气磁阻比铁磁材料大几千倍，因而σΦ比Φ小的多，σΦ常常被称为漏磁通，Φ称为主磁通。因此磁路问题比电路问题要复杂的多。 1.1.2 电机电器中的磁路 磁路系统广泛应用在电器设备之中，如变压器、电机、继电器等。并且在电机和某些电器的磁路中，一般还需要一段空气隙，或者说空气隙也是磁路的组成部分。 图1—1是电机电器的几种常用磁路结构。图(a)是普通变压器的磁路，它全部由铁磁材料组成；图(b)是电磁继电器磁路，它除了铁磁材料外，还有一段空气隙。 图(c)表示电机的磁路，也是由铁磁材料和空气隙组成；图(b)是无分支的串联磁路，空气隙段和铁磁材料串联组成；图(a)是有分支的并联磁路。图中实（或虚）线表示磁通的路径。 (a) (b) (c) 图1—1 几种常用电器的典型磁路 (a) 普通变压器铁芯； (b) 电磁继电器常用铁芯； (c) 电机磁路 1.1.3 电气设备中磁动势的产生 为了产生较强的磁场，在一般电气设备中都使用电流产生磁场。电流产生磁场的方法是：把绕制好的N 匝线圈套装在铁心上，并在线圈内通入电流i ，这样在铁心和线圈周围的空间中就会形成磁场，其中大多数磁通通过铁心，称为主磁通Φ；小部分围绕线圈，称为漏磁通σΦ，如图1—2所示。套装在铁心上用于产生磁通的N 匝线圈称为励磁线圈，励磁

第一讲磁路的基本知识

《电工基础》教案 课题：项目四第一讲磁路的基本知识 教学目的: 1、理解磁路中磁势磁阻的概念以及磁路的欧姆定律。 2、全电流定律及其应用。 教学重点:磁路中的欧姆定律和全电流定律的应用 教学难点：磁势和磁阻的概念 教学方法：启发式综合教学法 教学课时：4课时 教学过程 时间 分配新课讲授： 导入：磁路系统广泛应用在电器设备之中，如变压器、电机、继电器等。并且在电机和 某些电器的磁路中，一般还需要一段空气隙，或者说空气隙也是磁路的组成部分。 图1—1是电机电器的几种常用磁路结构。图(a)是普通变压器的磁路，它全部由铁磁材 料组成；图(b)是电磁继电器磁路，它除了铁磁材料外，还有一段空气隙。图(c)表示电机的 磁路，也是由铁磁材料和空气隙组成；图(b)是无分支的串联磁路，空气隙段和铁磁材料串联 组成；图(a)是有分支的并联磁路。图中实（或虚）线表示磁通的路径。 (a) (b) (c) 图1—1 几种常用电器的典型磁路 (a) 普通变压器铁芯； (b) 电磁继电器常用铁芯； (c) 电机磁路 1、磁感应强度（磁通密度）B 描述磁场强弱及方向的物理量称为磁感应强度B。为了形象地描绘磁场，往往采用磁感 应线，常称为磁力线，磁力线是无头无尾的闭合曲线。图1—3中画出了直线电流及螺线管电 流产生的磁力线。 (a) (b) 图1—3 电流磁场中的磁力线 150’

(a) 直线电流； (b) 螺线管电流 磁力线的方向与产生它的电流方向满足右手螺旋关系，如图1—3(a)所示。 在国际单位制中，磁感应强度B 的单位为特（特斯拉），单位符号为T ，即2 11/T Wb m = （韦伯/米2）。 2、磁通Φ 穿过某一截面S 的磁感应强度B 的通量，即穿过截面S 的磁力线根数称为磁感应通量，简称磁通。用Φ表示。即 ??=Φs dS B （1—1） 图1—4 均匀磁场中的磁通 在均匀磁场中，如果截面S 与B 垂直，如图1—4所示，则上式变为 BS Φ= 或 B S Φ= （1—2） 式中，B 为磁通密度，简称磁密，S 为面积。 在国际单位制中，Φ的单位名称为韦（韦伯），单位符号Wb 。 3、磁场强度H 计算导磁物质中的磁场时，引入辅助物理量磁场强度H ，它与磁密B 的关系为 H B μ= （1—3） 式中，μ为导磁物质的磁导率。真空的磁导率为70410/H m μπ-=?。铁磁材料的0μμ>>， 例如铸钢的μ约为0μ的1000倍，各种硅钢片的μ约为0μ的6000～7000倍。 国际单位制中，磁场强度H 的单位名称为安（安培）/米，单位符号/A m 。 4、铁磁材料 铁磁材料，一般是由铁或铁与钴、钨、镍、铝及其他金属的合金构成，迄今为止是最通用的磁性材料。虽然这些材料的性能差异很大，但决定其性能的基本现象却是共同的。 4.1 铁磁材料的磁化 研究发现，铁磁材料由许许多多的磁畴构成，每个磁畴相当于一个小永磁体，具有较强的磁矩，如图1—11所示。在未磁化的材料样品中，所有磁畴摆列杂乱，因此材料对外不显磁性，如图1—11（a ）所示。当外部磁场施加到这一材料时，磁畴就会沿施加的磁场方向转向，所有的磁畴平行，铁磁材料对外表现出磁性，如图1—11 (b)所示。因此，当外磁场加到铁磁材料时，铁磁材料产生比外部磁场单独作用所引起的磁场更强。随着外部磁场强度H 的 S B

电机学学习笔记

电机学学习笔记 一、绪论 电机：指应用电磁感应作用而运行的机械，用于电能的转换与不同形式电能之间的变换电机按照功能的分类：有电动机，发电机，变压器与控制电机 按照结构特点分类：有变压器与旋转电机，旋转电机分为交流电机与直流电机，交流电机分为同步电机与异步电机 磁路欧姆定律、磁路基尔霍夫第一定律（KCL）、磁路基尔霍夫第二定律（kvl） 安培环路定律、电磁感应定律 3)电路与磁路相关概念的对比： 磁动势：就是所有电流产生磁场，公式为F=Ni 磁位降：就是在安培换路定律中的Hl，也等于在这段磁路里面的磁阻乘于磁通，也就是抵消掉磁动势的东西

磁路中的损耗为铁耗，铁耗包括滞磁损耗和涡流损耗 二、变压器 变压器：实现相同频率的交流电能之间的转换 几种绕组的分类：高压绕组，低压绕组；一次绕组，二次绕组 变压器按照绕组数目分类：双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器按照冷却方式分类：油浸式变压器、干式变压器 按照铁芯结构分类：心式变压器、壳式变压器 变压器的基本构成：1、必须有电路部分跟磁路部分；2、绕组套在铁芯上，构成器身（变压器的核心部分） 变压器的额定值： 额定容量SN：输出视在功率的保证值，规定一次二次绕组的视在功率相同 一次绕组额定电压U1N：正常运行时一次绕组应该加的电压的有效值 二次绕组额定电压U2N：一次绕组加额定电压时二次绕组空载时的输出电压有效值一次、二次绕组额定电流I1N、I2N：正常运行时一二次绕组能够承担的电流的有效值，可以通过额定容量来计算 额定负载：就是当二次绕组电流I2达到其额定值I2N时的负载，也成为满载 单向变压器的额定容量计算：就是拿该相的电压乘以该相的电流（额定值） 三相变压器的额定容量计算：要注意，这里给出的额定电压都是线电压，因此虽然三相变压器的额定容量就是三个相的容量加起来，但是每个相的容量的计算中已经用到了线电压除以根号三，所以总的是线电压乘以线电流乘以根号三： 参考方向的问题：考虑电路中电压、电动势、电流、磁通的参考方向。 一次绕组的电压电流参考方向：按照电动机惯例，呈现负载特性 二次绕组的电压电流参考方向：按照发电机惯例，向外看符合负载特性 电流与磁通的参考方向：右手螺旋法则，就是高中学的那个；记住，电流是因，磁通是果； 磁通与电动势的参考方向：也是满足右手螺旋法则，这里想象电动势也像电流那样沿着线路流动，然后四个手指跟着电动势的方向，拇指指向磁通的方向，磁通是因，电动势是果； 变压器的空载运行问题：

《电机学》复习资料

电机学备考部分 CHM 一．电机的分类 1. 1）机械能转换为电功率---发电机 2）电功率转换为机械能---电动机 3）电功率转换为另一种形式的电功率---变压器、交流机、变频机、移相机 4）不以传递能量为主要职能，在电气机械系统运行起调节、放大、控制 2.按电流种类：直流电机、交流电机 3.按原理和运动方式 1）没有固定同步速度---直流电机 2）静止设备---变压器 3）作为电动机运行时，速度较同步速度小；作为发电机运行时，速度较同步速度大---异步电机 4）速度等于同步速度---同步电机 5）速度可以在宽广的范围内随意调节，可以从同步速度下调至同步速度以上---交流换向器电机 【同步速度指的是定子的旋转磁场】 二．电机的磁路和磁路定律 电在电机中主要以路的形式出现，即由电机内的线圈（或绕组）构成电机的电路 磁在电机中是以场的形式存在，常把磁场简化磁路处理 1.电机的电磁基本理论 1）线圈中流过电流将产生磁场（右手螺旋），穿过线圈的磁通形成磁链，一个线圈通过单位电流所产生的磁链为该线圈的电感。 2）线圈流过正弦交流电时，线圈电感常用相应的电抗表示wl x l =（w 为交变频率） （施加电压↑ 磁通磁路越大 磁路越饱和 磁阻↑ 电抗↓） 3）电磁感应定律：若线圈中磁链发生变化，线圈感应出电动势（线圈感应电动势趋于阻碍磁链变化） 三．变压器 1）标幺值=实际值/基值（基值一般取额定值） 2）测定参数

⑴空载实验 （计算励磁电阻电抗，r1、x1很小可忽略） 电路等效图： 计算公式：0 00i u z =0 20i p a r = a a r z x 202-= 一般加压于低压侧，原因： 空载实验测得是励磁电抗和电阻，励磁电流大些才能测出，并且在低压侧操作比较安全 ⑵短路实验 等效电路图： 计算公式：k k i u k z 11= k k i p k r 2=k k k r z x 22-= 一般加压于高压侧，原因： 短路实验所测的是k r 和k x ，所以励磁电流要比较小；若加在低压侧，就算1i 很小，但2i 也很大，而2x 2r 很小，避免大电流烧坏绕组。

磁路的基本概念和基本定律

磁路的基本概念和基本定律 在很多电工设备（象变压器、电机、电磁铁等）中，不仅有电路的问题，同时还有磁路的问题，这一章，我们就学习磁的相关知识。 一、磁铁及其性质：人们把物体能够吸引铁、钴等金属及其合金的性质叫做磁性，把具有磁性的物体叫做磁体（磁铁）。磁体两端磁性最强的区域叫磁极。任何磁体都具有两个磁极，而且无论把磁体怎样分割总保持有两个异性磁极，也就是说，N极和S极总是成对出现的。与电荷间的相互作用力相似，磁极间也存在相互的作用力，且同极性相互排斥，异极性相互吸引。 1．1磁场与磁感应线 磁铁周围和电流周围都存在磁场。磁场具有力和能的特征。 磁感应线能形象地描述磁场。它们是互不交叉的闭合曲线，在磁体外部有N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极，磁感应线上某点的切线方向表示该点的磁场方向，其疏密程度表示磁场的强弱。 1．2描述磁场的物理量： 磁感应强度B：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线所受电磁力F与电流I和导线有效长度L的乘积IL的比值即为该处的磁感应强度，即B＝F/IL，单位：特斯拉。磁感应强度是表示磁场中某点磁场强弱和方向的物理量，它是一个矢量，它与电流之间的方向关系可用右手螺旋定则来确定。 磁通∮：磁感应强度B和与它垂直方向的某一截面积S的乘积，称为通过该面积的磁通，即∮＝BS，由上式可知，磁感应强度在数值上可以看作与磁场方向相垂直的单位面积所通过的磁 通，故又称为磁通密度，单位是伏.秒，通常称为“韦”。磁通∮是描述磁场在空间分布的物理量。 磁导率u是说明媒体介质导磁性能的物理量。 1．3定则 电流与其产生磁场的方向可用安培定则（又称右手螺旋法则）来判断。安培定则既适用于判断电流产生的磁场方向，也可用于在已知磁场方向时判断电流的方向。 1.直线电流产生的磁场，以右手拇指的指向表示电流方向， 弯曲四指的指向即为磁场方向。 2.环形电流产生的磁场：以右手弯曲的四指表示电流方向， 拇指所指的方向即为磁场方向。

电机学重点总结

知识点 第一章： （以填空题、判断题、简答题为主）p13,p17,p30 电机的定义（广义、侠义） 电机的任务 基本电磁定律（全电流定律、电磁感应定律、电磁力定律） 铁磁材料特点，磁滞损耗、涡流损耗的产生机理、影响因素，产生条件磁路基本定律（磁路欧姆定律、磁路基尔霍夫第一/第二定律），定性分析交流磁路特点，磁化曲线分析（磁通与励磁电流的波形） 变压器电动势产生原因与磁通之间的相位关系 铁磁材料磁导率特点，磁饱和特性 闭合磁路磁饱和时主磁通和励磁电流间的波形关系 软硬磁材料区别，磁滞回线剩磁矫顽力磁导率 铁耗，涡流损耗和磁滞损耗，产生原因及应对措施 第二章： （以填空题、判断题、简答题为主） 直流电机电枢绕组线圈感应电动势的交变性，直流电动势产生机理； 直流电机电枢绕组虚槽数、换向片数、元件数、线圈数关系； 第一节距、第二节距、合成节距、换向器节距含义； 单叠绕组、单波绕组线圈绕制原则、支路数； 电枢反应； 感应电动势、电磁转矩的定义及计算； 直流发电机、直流电动机的功率流； 各种直流电机的特性曲线分析； 直流电力拖动机组稳定运行条件； 直流电动机的启动、调速与制动； 直流电机转子线圈感应电动势的交变性及直流电动势产生机理 空载磁场的产生原因及方向 并励直流发电机自励条件及临界点电阻随转速的变化关系 并励直流发电机，并励直流电动机等效电路及电磁功率计算 直流电力传动系统稳定运行条件 直流电机电枢反应定义，分类，产生条件及影响 并励直流发电机和他励直流发电机外特性比较，拐弯现象解释 第三章： （以填空题、判断题、简答题、计算大题为主） 变压器的额定值定义； 变压器的变比定义； 变压器空载电流与励磁电流的关系； 变压器的绕组折算方法、条件、折算前后物理量的对应关系；

华中科技大学电机学总结

《电机学（上）》总结 第一章 导论 1、电机的基本概念 电机：依据电磁感应定律和电磁力定律实现机电能量或信号转换的电磁装置。 定子：静止部分；转子：旋转部分；气隙：铁芯与磁极之间的间隙 气隙中的磁场分布及其变化规律在能量转换过程中起决定性作用。 2、磁场基本量 H B A B A F m A H Wb T B ⋅=⋅=μφμμφ;);();/(;;);();(0 3、磁路定律 （1）全电流定律：∑∑∑⎰=⇒=⋅k k k k k F l H i （2）磁路欧姆定律：m m F R F Λ⋅== φ，A l R m m μ=Λ=1磁路的磁阻：， l A m μ=Λ磁路的磁导： （3）磁路的基氏第一定律：0=∑φ （4）磁路的基氏第二定律：k k k k k k k k i N F l H ∑∑∑== 4、磁化曲线曲线H H f B ⋅==μ)(（课本P16 图） 非铁磁材料：为常数为直线，00μμH B ⋅=，数值很小,/10470m H -⨯=πμ 铁磁材料，磁化曲线呈现非线性的饱和特性。 一般0μμ>>Fe ，且Fe μ不是常数。饱和时，↓↑→μb 。不饱和时可认为是常数 5、铁耗Fe p ：)6.1~2.1(21,2≈<<∝+=βββV B f p p p m w h Fe ，V 为铁磁材料的体积， 采用硅钢片可减小铁耗。磁滞损耗与磁滞回线的面积成正比。

6、电感与互感 线圈（绕组）的电感m N L Λ=2。铁芯线圈的电感要远大于同匝数的空心线圈的电感。 两个线圈（绕组）间的互感m N N M Λ=21 第二章 直流电机 一、直流电机的工作原理和基本结构 1、换向器式直流电机的工作原理： 直流电机电枢绕组所感应的电动势是极性交替变化的交流电动势， 换向器配合电刷的作用把交流电动势“换向”成极性恒定的直流电动势。 只要电枢与主磁极空间相对静止，电刷两端所得电势即为直流电。 2、主要结构 定子 转子（电枢） 主磁极、机座、电刷、换向极 电枢铁心、电枢绕组、换向器 定子机座兼做定子主磁路的一部分，因其中磁场是固定不变的，故采用铸钢或厚钢板加工（无铁耗） 转子铁心因旋转，与气隙主磁场（空间静止）有相对切割运动，其间会有铁耗，故采用硅钢片叠成。 3、额定值 额定功率2P P N ≡ )/(60 2s rad n N π =Ω 发电机：N N N I U P = 电动机：N N N N I U P η= 二、 电枢绕组特点 1、直流电机电枢绕组必为闭合绕组。 2、电刷的安放： （1）原则：正、负电刷间空载合成电势最大。

电机学期末复习资料.

电机学复习资料 第一章 基本电磁定律和磁路 电机的基本工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律、磁路定律和电磁力定律等定律的基础上的，掌握这些基本定律，是研究电机基本理论的基础。 ▲ 全电流定律 全电流定律 ∑⎰=I Hdl l 式中，当电流方向与积分路径方向符合右手螺旋关系时，电流取正号。 在电机和变压器的磁路计算中，上式可简化为 ∑∑=Ni Hl ▲电磁感应定律 ①电磁感应定律 e=- dt d N dt d Φ -=ψ 式中，感应电动势方向与磁通方向应符合右手螺旋关系。 ②变压器电动势 磁场与导体间无相对运动，由于磁通的变化而感应的电势称为变压器电动势。电机中的磁通Φ通常是随时间按正弦规律变化的，线圈中感应电动势的有效值为 m fN E φ44.4= ③运动电动势 e=Blv ④自感电动势 dt di L e L -= ⑤互感电动势 e M1=-dt di 2 e M2 =-dt di 1 ▲电磁力定律 f=Bli ▲磁路基本定律 ① 磁路欧姆定律 Φ= A l Ni μ=m R F =Λm F 式中，F=Ni ——磁动势，单位为A ； R m = A l μ——磁阻，单位为H -1； Λm = l A R m μ=1——磁导，单位为H 。 ② 磁路的基尔霍夫第一定律 0=⎰s Bds 上式表明，穿入（或穿出）任一封闭面的磁通等于零。 ③ 磁路的基尔霍夫第二定律

∑∑∑==m R Hl F φ 上式表明，在磁路中，沿任何闭合磁路，磁动势的代数和等于次压降的代数和。 第二章 直流电动机 一、直流电机的磁路、电枢绕组和电枢反应 ▲磁场是电机中机电能量转换的媒介。穿过气隙而同时与定、转子绕组交链的磁通为主磁通；仅交链一侧绕组的磁通为漏磁通。直流电机空载时的气隙磁场是由励磁磁动势建立的。空载时，主磁通Φ0与励磁磁动势F 0的关系曲线Φ0=f （F 0）为电机的磁化曲线。从磁化曲线可以看出电机的饱和程度，饱和程度对电机的性能有很大的影响。 ▲ 电机的磁化曲线仅和电机的几何尺寸及所用的材料有关，而与电机的励磁方式无关。电机的运行特性与磁化曲线密切相关。设计电机时，一般使额定工作点位于磁化曲线开始弯曲的部分，这样既可保证一定的可调节度，又不至于浪费材料。 ▲ 直流电机电枢绕组各元件间通过换向器连接，构成一个闭合回路，回路内各元件的电动势互相抵消，从而不产生环流。元件内的电动势和电流均为交变量，通过换向器和电刷间的相对运动实现交直流转换。电刷的放置原则是：空载时正、负电刷之间获得最大的电动势，这时被电刷短路的元件的电动势为零。因此，电刷应放在换向器的几何中性线上。对端接对称的元件，换向器的几何中性线应与主极轴线重合。 ▲ 不同型式的电枢绕组均有①S=K=Z ；②y 1=Z i /2p ε=整数；③y=y 1+y 2。其中，S 为元件数，K 为换向片数，Z i 为虚槽数，p 为极对数，y 1为第一节距，y 2为第二节距，y 为合成节距，ε为小于1的分数，用来把y 1凑成整数。对单叠绕组，y=±1，y 2小于0，并联支路对数a=p ，即每极下元件串联构成一条支路。对单波绕组，y 2大于零，a=1，即所有同极性下元件串联构成一条支路。 ▲ 当电枢绕组中通过电流时，产生电枢磁动势，此时气隙磁场由励磁磁动势和电枢磁动势共同建立。 ▲ 电枢磁动势对主极磁场的影响称为电枢反应。直流电机电枢磁动势是空间分布固定的三角波，其幅值位于电枢表面导体电流改变方向处。 ▲ 当电刷安装在换向器的几何中性线上时，只存在交轴电枢磁动势F aq 。F aq 对气隙磁场的影响称为交轴电枢反应，它使①气隙磁场发生畸变；②物理中性线偏离几何中性线一个角度，③不饱和时，每极磁通量不变，饱和时，有去磁作用。当电刷偏离几何中性线时，除了F aq 外，还存在直

《电机学》复习资料(修改版)

电机学复习资料 第一章 基本电磁定律和磁路 电机的基本工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律、磁路定律和电 磁力定律等定律的基础上的，掌握这些基本定律，是研究电机基本理论的基础。 ▲ 全电流定律 全电流定律 ∑⎰=I Hdl l 式中，当电流方向与积分路径方向符合右手螺旋关系时，电流取正号。 在电机和变压器的磁路计算中，上式可简化为 ∑∑=Ni Hl ▲电磁感应定律 ①电磁感应定律 e=- dt d N dt d Φ-=ψ 式中，感应电动势方向与磁通方向应符合右手螺旋关系。 ②变压器电动势 磁场与导体间无相对运动，由于磁通的变化而感应的电势称为变压器电动势。电机中的 磁通Φ通常是随时间按正弦规律变化的，线圈中感应电动势的有效值为 m fN E φ44.4= ③运动电动势 e=Blv ④自感电动势 dt di L e L -= ⑤互感电动势 e M1=- dt di 2 e M2 =-dt di 1 ▲电磁力定律 f=Bli ▲磁路基本定律 ① 磁路欧姆定律 Φ=A l Ni μ=m R F =Λm F 式中，F=Ni ——磁动势，单位为A ； R m =A l μ——磁阻，单位为H -1； Λm =l A R m μ=1——磁导，单位为H 。 ② 磁路的基尔霍夫第一定律

2 0=⎰s Bds 上式表明，穿入（或穿出）任一封闭面的磁通等于零。 ③ 磁路的基尔霍夫第二定律 ∑∑∑==m R Hl F φ 上式表明，在磁路中，沿任何闭合磁路，磁动势的代数和等于次压降的代数和。 磁路和电路的比较 第二章 直流电动机 一、直流电机的磁路、电枢绕组和电枢反应 ▲磁场是电机中机电能量转换的媒介。穿过气隙而同时与定、转子绕组交链的磁通为主磁通；仅交链一侧绕组的磁通为漏磁通。直流电机空载时的气隙磁场是由励磁磁动势建立的。空载时，主磁通Φ0与励磁磁动势F 0的关系曲线Φ0=f （F 0）为电机的磁化曲线。从磁化曲线可以看出电机的饱和程度，饱和程度对电机的性能有很大的影响。 ▲ 电机的磁化曲线仅和电机的几何尺寸及所用的材料有关，而与电机的励磁方式无关。 电机的运行特性与磁化曲线密切相关。设计电机时，一般使额定工作点位于磁化曲线开始弯曲的部分，这样既可保证一定的可调节度，又不至于浪费材料。 ▲ 直流电机电枢绕组各元件间通过换向器连接，构成一个闭合回路，回路内各元件的电 动势互相抵消，从而不产生环流。元件内的电动势和电流均为交变量，通过换向器和电刷间的相对运动实现交直流转换。电刷的放置原则是：空载时正、负电刷之间获得最大的电动势，这时被电刷短路的元件的电动势为零。因此，电刷应放在换向器的几何中性线上。对端接对称的元件，换向器的几何中性线应与主极轴线重合。 ▲ 不同型式的电枢绕组均有①S=K=Z ；②y 1=Z i /2p ε=整数；③y=y 1+y 2。其中，S 为元 件数，K 为换向片数，Z i 为虚槽数，p 为极对数，y 1为第一节距，y 2为第二节距，y 为合成节距，ε为小于1的分数，用来把y 1凑成整数。对单叠绕组，y=±1，y 2小于0，并联支路对数a=p ，即每极下元件串联构成一条支路。对单波绕组，y 2大于零，a=1，即所有同极性下元件串联构成一条支路。 ▲ 当电枢绕组中通过电流时，产生电枢磁动势，此时气隙磁场由励磁磁动势和电枢磁动i

电机学教案

绪 论 §０—１电机及其在国民经济中的作用 §０—２本课程的性质、任务、内容和特点 §０—３本课程常用的电磁定律与公式 一．电路定律 1．欧姆定律 R U I = IR U = I U R = Z U I • • = 2．基尔霍夫第一定律（电流定律） ∑=0I ∑=0i 或 0=∑• I 3．基尔霍夫第二定律（电压定律） ∑∑=E U ∑∑=e u 或 ∑∑• • =E U 二．全电流定律（安培环路定律） 1．电流磁效应 凡是电流均会在其周围产生磁场，叫电流的磁效应，即所谓“电生磁”。磁力线的方向可根据电流的方向有右手螺旋定则确定。 2．磁路的几个基本物理量 （1）磁感应强度Ｂ Ｂ的方向 Ｂ的大小：与磁场方向垂直的单位面积即穿过的磁力线的数目。 单位 １Ｔ＝4 10Ｇs （2）磁感应通量 穿过某一截面Ｓ的磁感应强度Ｂ的通量，即穿过某截面Ｓ的磁力线的数目，故称为磁感应通量，简称磁通。 ⎰⋅=S ds B φ 磁场均匀且与截面垂直时，BS =φ。 S B φ = 称为磁通密度。 φ的单位为Wb 1Wb=108 Mx B 的单位为T 1T=1 Wb/m 2 1Gs=1 Mx/cm 2 （3）磁场强度Ｈ μB H = 或 H B μ= μ为导磁介质的磁导率，反映介质的导磁性能，μ大则导磁性能好。μ的单位Ｈ/ｍ，真空 的 0μ= 4π⨯710H/m 。 一般，μ＝0μμr ， r μ≈2000 ~ 6000（铁磁性材料） H 的单位为 A/m 或 A/cm 3．全电流定律 磁场中沿任一闭回路的磁场强度Ｈ的线积分等于该闭回路回路所包围的所有导体电流

的代数和。 ∑⎰=I Hdl l 这就是全电流定律。当导体电流的方向与积分路径的方向符合右螺旋关系时为正，反之为负。 三．磁路及磁路定律 磁路：磁通流通的路径。 铁磁材料的磁化曲线 （1）磁路的欧姆定律 将全电流定律用于右图所示的无分支磁路，可得 ∑∑==Ni I Hl Ni A l Hl == μφ m m F R F A l Ni Λ=== μφ 磁路中的磁通φ与作用在该磁路 的上的磁动势成正比，与磁路的磁阻成反比，称为磁路的欧姆定律。 磁阻 A l R m μ= 磁导 m m R 1= Λ （2）磁路的基尔霍夫第一定律 对任一封闭面而言，穿入的磁通必于穿出 的磁通，这是磁通连续原理。对有分支的磁路在磁通汇合处的封闭面上磁通的代数和等于零，即 ∑=0φ。 图中，0321=-+φφφ （３）磁路的基尔霍夫第二定律 将全电流定律应用到任一闭合磁路上，有 ∑∑∑∑⎰====- m R F Ni Hl l d H φ－ 磁压降的代数和等于磁动势的代数和。 图例中 22112211221121m m R R l H l H i N i N F F φφ-=-=-=- 磁路和电路的对比，表０－１（p 5） 磁路和电路的差别：（１）电路可以有电势无电流，磁路中有磁动势必然有磁通； （２）电路中有电流就有损耗（R I 2 ），恒定磁通下，磁路中无损耗； （３）2010⨯≈绝导G G 而 04 3)10~10(μμ=Fe ，磁路中必须考虑漏磁通； （４）电阻率ρ在一定温度下恒定不变，而铁磁材料构成的磁路中，μ随Ｂ变化，即m R 随 饱和度增加而增加。