电机学（下）Cht1.pptVIP

Y.Q.Xiong 2005-5 第1章 导论 第1章 导论 1.1 概述 1. 电机的基本概念 1.1 概述 2. 电机的分类 1.1 概述 3. 电机中使用的材料 1.2 铁磁材料特性 1. 铁磁材料的磁导率 1.2 铁磁材料特性 2. 磁化曲线 1.2 铁磁材料特性 3. 磁滞与磁滞损耗 1.2 铁磁材料特性 3. 磁滞与磁滞损耗 1.2 铁磁材料特性 3. 磁滞与磁滞损耗 1.2 铁磁材料特性 4. 涡流与涡流损耗 1.2 铁磁材料特性 5. 铁耗 1.3 电机中的基本电磁定律 1. 全电流定律 1.3 电机中的基本电磁定律 2. 电磁感应定律 1.3 电机中的基本电磁定律 3. 电磁力定律 1.4 磁路基本定律及其计算方法 1. 磁路基本定律 1.4 磁路基本定律及其计算方法 1. 磁路基本定律 1.4 磁路基本定律及其计算方法 1. 磁路基本定律 1.4 磁路基本定律及其计算方法 1. 磁路基本定律 1.4 磁路基本定律及其计算方法 2. 磁路计算方法 1.4 磁路基本定律及其计算方法 3. 自感和互感 1.4 磁路基本定律及其计算方法 3. 自感和互感 * * * 电机中的基本电磁定律 电机的基本概念 电机的分类 电机中使用的材料 涡流与涡流损耗 铁耗 铁磁材料特性 铁磁材料的磁导率 磁滞与磁滞损耗 磁化曲线 全电流定律 电磁感应定律 电磁力定律 磁路基本定律及其计算方法 磁路基本定律 自感和互感 磁路计算方法 概述 电机是依据电磁感应定律和电磁力定律，由电路和磁路构成的能实现机电能量转换或信号传递与转换的装置。 e = B l v f = B l i 机械能 电 能 电路 磁路 按运动方式分类 按功能分类 电机 电机 导电材料：铜线。构成电路。 导磁材料：硅钢片。构成磁路。 结构材料：铸铁、铸钢和钢板。承受力。 绝缘材料：聚酯漆、环氧树脂、玻璃丝带等。用于导体之间和各类构件之间的绝缘处理。电机常用绝缘材料按性能划分为A、E、B、F、H、C等6个等级。如B级绝缘材料可在130℃下长期使用，超过130℃则很快老 化，但H级绝缘材料允许在180℃下长期使用。 磁导率的定义 μ=B/H 非铁磁材料的磁导率? μ≈μ0 = 4π×10-7? H/m??? 为常数 铁磁材料的磁导率μFe μFeμ0 μFe为非常数，随B的变化而变化 存在磁饱和现象：当铁磁材料中的B达到一定的程度后，随着H的增加，B的增加逐渐变慢，因此μFe随着H的增加而减小。 在外磁场H作用下，磁感应强度B将发生变化，二者之间的关系曲线称为磁化曲线，记为B=f (H)。相应地，还可以描绘磁导率与磁场强度的关系曲线，记为 μ=f(H),叫做磁导率曲线。铁磁材料的基本磁化曲线如下图所示。 磁滞：被极化了的铁磁材料在外磁场撤除后，磁畴的排列将不可能完全恢复到原始状态，即初始随机排列不复存在，对外也就会显示出磁性。铁磁材料中这种B的变化滞后于H的变化的现象被称为磁滞。 磁滞回线：铁磁材料的交变(循环)磁化过程。磁滞回线表明，上升磁化曲线与下降磁化曲线不重合，或者说，铁磁材料的磁化过程是不可逆的。 不同铁磁材料有不同的磁滞回线，且同一铁磁材料，Bm愈大，磁滞回线所包围的面积也愈大。 软磁材料：磁滞回线很窄的铁磁材料叫软磁材料，在电机中常用的有硅钢片、铸铁、铸钢等等。 硬磁材料：磁滞回线很宽的铁磁材料，通常称为硬磁材料或叫永磁材料。电机中常用的永磁材料有铁氧体、稀土钴、钕铁硼等。 基本磁化曲线：用不同的Bm值可测出不同的磁滞回线，而将所有磁滞回线在第Ⅰ象限内的顶点连接起来得到的磁化曲线就叫做基本磁化曲线或平均磁化曲线。 磁滞损耗：铁磁材料在交变磁场作用下的反复磁化过程中，磁畴会不停转动，相互之间会不断摩擦，因而就要消耗一定的能量，产生功率损耗。这种损耗称为磁滞损耗。 磁滞损耗的大小与磁滞损耗与磁滞回线的面积、电流频率f和铁心体积V成正比。 由于硅钢片的磁滞回线面积很小，而且导磁性能好。因此，大多数电机、变压器或普通电器的铁心都采用硅钢片制成。 涡流：铁磁材料在交变磁场将有围绕磁通呈涡旋状的感应电动势和电流产生，简称涡流。 涡流损耗：涡流在其流通路径上的等效电阻中产生的I2R损耗称为涡流损耗。 涡流损耗与磁场交变频率f、厚度d和最大磁感应强度Bm的平方成正比，与材料的电阻率ρ成反比。 要减少涡流损耗，首先应减小厚度，其次是增加涡流回路中的电阻。电工钢片中加入适量的硅，制成硅钢片，显著提高电阻率。 铁耗：铁磁材料在交变磁场作用时，磁滞损耗和涡流损耗是同时发生的。因此，在电机和变压器的计算中，当铁心内的磁场为交变磁场时