电机学 绪论 第一节 概述 一、电机在国民经济中的应用 什么是电机 电能 电机应用 1）发电机　　 2）变压器 3）电动机 二、电机的分类 形式很多，分类方式多样： 1．按功能 电动机 电——>机 发电机 机——>电 变压器 电——>机 控制电机　信号变换与传输 2．按速度 变压器 n=0 同步电机 n=同步速度n0 异步电机 n≠n0 , 但接近同步速n0 直流电机 n不定 3.按电流性质 直流电机 直流发电机 直流电动机 交流电机 交流电动机 交流发电机 变压器 第二节　电机的电磁基本理论 电机中的三大物理量: 电、磁、机械 （机电能量转换） 电：以“路”的形式出现，线圈（绕组）构成电路，较熟； 磁：以“场”的形式出现，本科阶段一般以磁路进行分析； 机：机械能，电机中与之相关的有转矩、转速等。 一、磁场、磁感应强度 磁场： 磁感应强度：描述磁场强弱的物理量 二、磁力线、磁通量（Φ） 1.磁力线 1）定义 2）性质： “符合右手螺旋定则”； “永不相交，确定点的B方向确定、唯一”； “闭合、无起点、终点”。 2.磁通（磁通量） 垂直（正交） （S的法线与B方向之间夹角） 任意曲面、不均匀磁场 闭合曲面（高斯定理，磁通连续性原理） 三、 磁场强度 磁导率 1 磁场强度（H） 2　B与H的关系 磁导率、真空中的磁导率、相对磁导率 3 没有磁绝缘的概念 　(电：＞1010，磁：103~105) 四、全电流定律 1． 定义： （右手螺旋定则） 2．磁压（磁位差）：H沿路径的线积分称该路径上的磁压。 Um=∫Hdl 3．磁势：磁场回路所匝链的电流 F=∑I 磁势、磁压的单位均为：A 沿磁场中任一闭合回路，总磁压等于总磁势。 五、磁路、磁路参数、全磁路欧姆定律 1.磁路：导磁材料与非导磁材料、主磁通与漏磁通、磁路 2.磁路欧姆定律 （1）部分磁路 电路：R＝U／I 磁路： （2）全磁路 3.磁阻 比较电阻： 4．磁导 5．磁路第一定律（节点定律） 6．磁路第二定律（回路定律） 7 磁路与电路的异同 （1）同：绝大多数概念等价 （2）异：a 电流是电荷的移动 磁通是假想的用于描述磁场的量 b 直流电流通过电阻消耗能量 恒定磁通通过磁阻不消耗能量 六、B－H曲线 1．磁化曲线 起始段：μ较小； 线性区：μ（较大）近似为直线 饱和区：μ很小，H增大，B基本不变 2．磁滞回线 磁滞现象 剩磁（剩余磁通密度、剩余磁感应强度） 矫玩力: Hc 软磁材料：Hc小，易被磁化，也易消失――电机中多用之 硬磁材料：Hc大，与上相反，做永磁材料，如永久磁铁 3 基本磁化曲线 通不同电流形成不同的B-H曲线的各顶点的连线 例： 图(a)为硅钢片叠成的磁路（尺寸的单位：mm），图(b)所示为硅钢片的磁化曲线，励磁线圈有1000匝。求当铁芯中磁通为1×10－3Wb时，励磁线圈中的电流为多少？ 解： 1.铁芯部分： 设铁芯的叠片因数(叠片净厚度与总厚度之比)为0.94，则铁芯的净面积为 Ai =20×10-3×40×10－3×0.94=0.752×10－3(m2) 铁芯磁路的平均长度为 Li=2(100+80)-6=354(mm)=0.354(m) 铁芯中的平均磁通密度为：  由磁化曲线查得相应的铁芯磁场强度为Hi=560A／m。 铁芯段磁路所需的磁动势为  (A) 2．气隙部分 不计气隙处磁通的扩散现象，则气隙磁通与铁芯中的磁通相同， 因为气隙部分的面积为 Ag =20×10-3×40×10－3=0.8×10－3(m2) 所以气隙部分的感应强度、磁场强度和气隙部分所需的磁势为    3．总体 所需的总磁势为 F＝FI + Fg = 6162(A) 线圈所需的励磁电流为 I＝Fi／N＝6.162 (A) 要点：气隙虽小，但所需的磁势却很大。甚至可忽略铁芯的磁压降。 七 、铁芯损耗 交变的磁通在铁芯中产生损耗 （1） 磁滞损耗（正比于频率） （2） 涡流损耗（正比于频率的平方，正比于叠片厚度的平方，所以用很薄的硅钢片（0.3~0.5mm）而不用整块铁。） 八、 磁场贮能 磁场能量（体）密度  总能量  3．线性介质   九、电感 （一）自感 磁链：穿过线圈的磁通形成磁链  磁链与穿过线圈的电流成正比：  系数L称电感，所以电感定义如下： 一个线圈通过单位电流所形成的磁链叫该线圈的电感。  （二）互感 两个相邻回路：回路1中的电流I1产生的，与回路2交链（匝链）的磁链（注意下标顺序） 定义：该磁链与产生该磁链的电流I1之比称回路1对回路2的互感M21。  同理：回路1对回路2的互感M12为：  问题：下标中第一个数代表？第二个数代表？  同理， 其中：Rm称两线圈间的磁阻，Λ为磁导。 （三）漏磁通、漏磁链、漏电感 1．漏磁通　 2．漏磁链　 3．漏电感 　  （四）电抗  十、 电磁感应定律 感应电势的两种形式 1．变压器电势 线圈中Φ变化  方向：楞茨定律 2．速度电势 导体运动产生 e = BLv 方向: 参考右手定则 十一、电磁力、电磁转矩 （1）电磁力 通电导体在B中受的力 F=BIL （发电机的本质：外力F作用于导体，使其以v运动，则输入机械功率Fv；产生感应电势e，与外电路形成电流i, 则输出电功率ei。不计损耗，功率平衡：）  （2）电磁转矩  十二、电机的可逆性 同一电机既可做发电机又可做电动机。 发电机与电动机即有感应电势又有电磁力，只是形式不同，今后课程中注意体会。 十三、磁路参量与电路参量的类比 电路 I U E R G E j 磁路 Φ Um F Rm Λ H B