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顾绳谷电机及拖动基础第四版课件完整

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电机及拖动基础顾绳谷第四版课件共44页PPT

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文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
电机及拖动基础顾绳谷第四版课件
6
、
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非

《电机及拖动基础》课件第1章

《电机及拖动基础》课件第1章

图1-14 直流电动机的气隙磁场分布示意图 (a) 主极磁场 ；(b) 电枢磁场；(c) 气隙磁场
1.4 直流电机的基本公式
直流电机的电枢是实现机电能量转换的核心，一台直流电 机运行时，无论是作为发电机还是作为电动机，电枢绕组中都 要因切割磁感应线而产生感应电动势，同时载流的电枢导体与 气隙磁场相互作用产生电磁转矩。
f=Bxli
(1-2)
图1-2 直流电动机的工作原理图 (a) ab边在N极下、cd边在S极下的电流方向；(b) 转子转过180°后的电流方向
例1.2 电动机拖动的生产设备常常需要作正转和反转的 运动，例如龙门刨床工作台的往复运动、电力机车的前行和倒 退等，那么图1-2所示的直流电动机怎样才能顺时针旋转呢？
3) 额定电流IN 额定电流是指额定电压和额定负载时，允许电机电刷两端 长期输出(发电机)或输入(电动机)的电流，单位为A。 对发电机，有
对电动机，有
PN=UNIN
PN=UNINηN
式中：ηN——额定效率。
4) 额定转速nN 额定转速是指电机在额定运行条件下的旋转速度，单位为 r/min。 此外，铭牌上还标有励磁方式、工作方式、绝缘等级、重 量等参数。还有一些额定值，如额定效率ηN、额定转矩TN、额 定温升τN，一般不标注在铭牌上。
定律告诉我们，在均匀磁场中，当导体切割磁感应线时，导体 中就有感应电动势产生。若磁感应线、导体及其运动方向三者 相互垂直，则导体中产生的感应电动势e的大小为
e=Bxlv
(1-1)
图 1-1 直流发电机的工作原理图 (a) ab边在N极下、cd边在S极下的电动势方向；(b) 转子转过180°后的电动势方向
2. 转子部分 1) 电枢铁芯 电枢铁芯由硅钢片叠成。为了减小涡流损耗，电枢铁芯 通常采用 0.35～0.5 mm厚且两面涂有绝缘漆的硅钢冲片叠压 而成。有时为了加强电机冷却，在电枢铁芯上冲制轴向通风孔， 在较大型电机的电枢铁芯上还设有径向通风道，用通风道将铁 芯沿轴向分成数段。整个铁芯固定在转轴上，与转轴一起旋转。 电枢铁芯及冲片形状如图1-9所示，电枢边缘的槽供安放电枢 绕组用。

电机及拖动基础课件第四版全演示文稿

电机及拖动基础课件第四版全演示文稿
第三十一页，共146页。
； 合成磁通
；n 电机转速
2-6 感应电动势和电磁转矩
P=2的直流电动机感应电动势分析
电枢空间位置与电角度的关系
N
元件的指定支路边电流变化波形
ia , Ф
+Ф
电角度
1
8
6
+
S
_
_
+
7
4
5
N
第三十二页，共146页。
3
0
π
2π
t
S
2
-Ф
由于磁极与换向电刷的配合,使电枢元 件边的电流极性与磁极极性总保持相 对一致性。当电流相角度发生半周变 化即π时，元件边切割的磁通也正好
1-1 磁路的基本定律
一、（电）磁场存在的基本要素
1. 磁场源，励磁源，励磁电流
2. 磁路，磁通路径
二、（电）磁场的基本物理量
1. 磁通
描述 通过一定横截面积的磁力线总数
符号
类型 矢量
量纲 Wb ； 1 Wb = 108 lines • 磁感应强度 ，磁通密度
描述 通过单位面积的磁力线数量
符号 B 类型 矢量
0 Bx ldx
由于每个磁极下的磁通为
0 Bx ldx
；Da 电枢转轴直径
第三十七页，共146页。
2-6 感应电动势和电磁转矩
电枢（P对磁极）总电磁转矩为
Tem
2p Z
4a
Ia
Cm
Ia
电磁转矩 Tem 的大小与每极磁通和电枢电流的乘积成正比
— 思考 —
1. 当电枢回路电流为零时，是否能确定Ea为零？
2-4 直流电机的励磁方式和磁场
一、直流电机的基本励磁结构

电机及拖动第四版绪论第4版终稿课件

电机及拖动第四版绪论第4版终稿课件
按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动系 统和交流电力拖动系统两大类。
3.电力拖动系统的发展过程
在交流电出现以前，只有直流电力拖动系统。
绪论
0.1
十九世纪末期，交流电动机研制出来，出现了交流电力 拖动系统。
随着生产技术的发展，对电力拖动在起动、制动、正反转以及 调速等方面提出了更新更高的要求，交流电力拖动系统在技术上 难以实现这些要求，所以，20世纪以来，在可逆、可调速与高精 度的拖动领域中，相当时期内几乎都采用直流电力拖动，而交流 电力拖动系统则主要用于恒转速系统。
ph f Bm2
绪论
0.5
4.存在涡流损耗：在交变磁通作用下，铁心产生感应 电动势并产生涡流，涡流在铁心电阻上引起的损耗。
pe f 2 Bm2 d 2 / Re
5.铁心损耗：包括磁滞和涡流损耗。
其中：
pFe f Bm2
1.2 —1.6
绪论
0.5
0.5.3 电机理论中常用的基本电磁定律 一、电路定律
变压器：作用是将一种电压等级的电能转换为另一种电压等级的 电能。
发电机：功能是将机械能转换为电能。 电动机：功能是将电能转换为机械能。 控制电机：主要用于信号的变换与传递，在各种自动化控制系统中作 为多种控制元件使用。
绪论
0.1
二是按电机结构、转速或运动方式分类，有变压器、旋转 电机和直线电机。
变压器是一种静止电机；
三、磁场强度H:为建立电流与由其产生的磁场之间的数量关 系而引入的物理量，单位为：安培/米（A/m),其与B的关系： B=μH。其中磁导率μ：表示导磁能力的物理量，单位(H/m); 真空磁导率μ0=4π×10-7H/m。根据μ大小可将材料分为： 非铁磁材料和铁磁材料。

顾绳谷电机及拖动基础第四版课件完整版共149页

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Thank you
顾绳谷电机及拖动基础第四版课件完整 版
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿

电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)课件

电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)课件

结语
1 基础的理论和实践应用经验
本课程涵盖了电机及拖动基础的知识点，为 学生提深对电机及其应用的认识
通过学习本课程，学生将加深对电机及其应 用领域的认识和理解。
传动带和链条的选择
详细了解传动带和链条的选用原则，以及如何在设 计中考虑传动效率和可靠性。
转速比计算
讲解如何计算转速比，以及它对电机拖动系统性能 的影响。
平衡装置设计
介绍电机拖动系统中平衡装置的设计原理和实际应 用，以实现稳定的运行。
第四章 电机应用
电动机车的原理和构造 水泵电机的应用 机床电机的控制和保护 电梯电机的控制和安全
电机及拖动基础-顾绳谷 (第四版)课件
本课程将介绍电机及其应用，包括基础的电机原理，各种类型的电机及其特 点，电机控制方法和电机拖动系统设计。
第一章 电机基础知识
电梯电机及其特点
学习电梯电机的工作原理和特点，以及在不同 应用中的使用。
电机的类型和工作原理
探索不同种类的电机，包括感应电机、同步电 机和步进电机，以及它们的工作原理。
交流电机和直流电机的区别
了解交流电机和直流电机之间的区别及各自的 优缺点，以及在不同场景中的应用。
常用电机的特点
了解各种常用电机的特点，如搅拌电机、风扇 电机和泵电机，以及它们在不同行业中的应用。
第二章 电机控制方法
1
频率变换启动
2
深入了解频率变换启动方法，以及它在
电机控制中的应用和优势。
3
软启动
4
介绍软启动技术，探讨它在电机控制中 的作用和优点，以及应用实例。
直接启动和变压器启动
学习电机的直接启动和变压器启动方法， 了解它们的原理和适用场景。
变频启动

电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)课件

直流电机的基本结构
主要包括定子和转子两部分，定子包 括机座、主磁极和换向器等部分，转 子则包括电枢铁芯、电枢绕组和轴承 等部分。
直流电机的运行特性
直流电机的机械特性
指在一定励磁电流和电枢电压下，电机转速与电磁转矩之间 的关系。机械特性是分析直流电机性能的重要依据。
直流电机的调速特性
通过改变电枢电压或励磁电流，可以调节直流电机的转速， 从而实现调速控制。调速特性是直流电机应用的重要方面。
[ 感谢观看 ]
交流电机的调速与控制
通过改变输入电压或电流的频率、相位等参数，可以实现对交流电机的调速和控制，以满足不同应用场景的需求 。
CHAPTER 04
电机拖动基础
电机拖动基础
• 请输入您的内容
CHAPTER 05
电机拖动系统的应用
电机拖动系统在工业中的应用
电机拖动系统在工业中广泛应用于各 种生产设备和自动化生产线，如传送 带、泵、风机、压缩机、机床等，实 现各种工艺过程的驱动和控制。
电机拖动系统在电力领域的应用
电机拖动系统在电力领域中主要用于发电厂、输变电系统 和电网调度等，实现发电机组的启动、调节和停机控制， 保障电力系统的稳定运行。
电机拖动系统在电力领域中需要具备高功率、大扭矩和低 能耗等特点，同时要满足快速响应和高度自动化的要求， 提高电力系统的可靠性和经济性。
THANKS
交流电机的分类
根据用途、结构、工作原理等， 交流电机可分为多种类型，如异 步电机、同步电机、单相电机和 三相电机等。
交流电机的结构
主要由定子和转子组成，定子包 括机座、绕组等部分，转子包括 铁芯、转子绕组等部分，此外还 有端盖、轴承等附件。
交流电机的运行特性
交流电机的电压、电流和功率关系

电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)课件

作为发动机运行——用原动机拖动直流电机的电枢，电刷端引出直 流电动势，作为直流电源，输出电能。
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
课件
3
二、直流电机的结构
1—换向器
2—电刷装置
3—机座
4—主磁极
5—换向极
6—端盖
7—风扇
8—电枢绕组
9—电枢铁心
直流电机剖面图
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
课件
4
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
励磁方式
定转速及额定功率时的励磁电流
指直流电机的励磁线圈与电枢线
圈的连接方式
此外，电机铭牌上还标有其它数据，如励磁电压、出厂日期、 出厂编号等。
电机运行时，所有物理量与额定值相同——电机运行于额定状 态。电机的运行电流小于额定电流——欠载运行；运行电流大于额 定电流——过载运行。长期欠载运行将造成电机浪费，而长期过载 运行会缩短电机的使用寿命。电机最好运行于额定状态或额定状态
课件
13
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
课件
14
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
课件
15
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
课件Biblioteka 16二、绕组的基本形式 （一）单叠绕组
单叠绕组的特点：元件的两个端子连 接在相邻的两个换向片上。
单叠绕组的所有的相邻元件依次串联， 即后一元件的首端与前一元件的末端 连在一起，接到一个换向片上。最后 一个元件末端与第一个元件首端连接 在一起，形成一个闭合回路。
a)—电枢铁心
冲片
b)—电枢铁心
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
课件
7
2、电枢绕组——由许多按
一定规律连接的线圈组成。 1—槽楔 2—线圈绝缘 3—导体 4—层间绝缘 5—槽绝缘 6—槽底绝缘

电机及拖动基础(第四版)顾绳谷-最经典课件


电磁转矩也可以表示为 Te Gaf I f Ia 其中Gaf=CT Kf
31
第六节 直流电机的运行原理
一、直流电机的基本方程式
（一）电动势平衡方程式 若电机稳态运行，对于电动机
U a Gaf I f Ra Ia Ea Ra Ia
U f Rf I f
若电机稳态运行，对于发电机


P2 P1
100%

1
pFe

pmec
pCuf U (Ia

I
2 a
Ra
If )

2IaΔUc

34
（二）串励直流电动机的工作特性
电动势平衡方程式 U Ce n Ia (Ra Rfc )
电动势公式 Ea Ce n CaIan
转矩平衡方程式 Te T2 T0
Ea U IaRa 2ΔUc (750 2145 0.0161 2)V 713V
n n Ea 200 713 1 r / min 221r / min
Ea
717 0.9
37
三、直流发电机的工作特性
（一）空载运行 1 空载特性 当他励直流发电机被原动机拖 动，n=nN 时，励磁绕组端加上 励磁电压Uf ,调节励磁电流If0 , 得出空载特性曲线U0=f(I0)。
26
4个元件所产生的电枢磁动势波形
电枢反应后磁动势波形
1、有负载时气隙磁场发生了畸变 2、电枢反应呈现去磁作用
27
第五节 感应电动势和电磁转矩的计算
一、感应电动势的计算
直流电机无论作电动机运行，还是发 电机运行，电枢内部都感应产生电动势。
t

顾绳谷电机及拖动基础第四版课件完整

对交流电机的各个组成部分进行了详细的描述，如定子、转子等 。
交流电机的控制
讨论了交流电机的启动、调速和制动的方法和控制策略。
同步电机
同步电机的基本原理
解释了同步电机的工作原理，包括磁场、电流和电压的同步关系 。
同步电机的结构
对同步电机的各个组成部分进行了详细的描述，如定子、转子、励 磁系统等。
同步电机的应用
介绍了同步电机在电力系统、工业驱动和风力发电等领域的应用。
异步电机
异步电机的基本原理
解释了异步电机的工作原理，包括磁场、电流和转矩的变 化。
异步电机的结构
对异步电机的各个组成部分进行了详细的描述，如定子、 转子、绕组等。
异步电机的控制
讨论了异步电机的启动、调速和制动的方法和控制策略。
03
电力拖动基础
测速发电机广泛应用于各种工业自动化 设备、发动机控制系统等领域，是实现 高精度转速测量和控制的关键设备之一
。
自整角机
自整角机是一种将输入的电信号转换为机械旋转角度的装置，常用于角度位置的测量和控制 。
自整角机通常采用三相交流电机作为驱动元件，通过控制电机的相位和电压来调节电机的旋 转角度，并将旋转角度转换为电信号输出。
交流电动机的启动
通过使用启动设备和控制技术来实现流电动机 的启动。
交流电动机的调速
通过改变电源频率、改变转差率或改变磁极对数 来实现交流电动机的调速。
交流电动机的制动
通过使用制动设备和控制技术来实现交流电动机 的制动。
电力拖动系统的稳定性
01
电力拖动系统的稳定性概念
指系统在受到扰动后，能够恢复到原来的平衡状态或达到新的平衡状态
控制电机在工业自动化、机器人、数 控机床等领域应用广泛，是实现高精 度、高效率、高可靠性运动控制的关 键设备之一。
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1-2 常用的铁磁材料及其特性
一、铁磁物质的磁化
1. 很多铁磁材料在常态下不显磁性，只有通过外磁场的激励， 才表现出很强的磁性。
未加激励状态
磁畴
激励磁化状态
2. 一般用于电机的铁磁材料其μFe=(2000 — 6000)μ0，因而 采用铁磁材料构成磁路——铁心，再由电场激励磁场成为
产生电机电磁场的必然途径。
提示： 磁势不仅与流过电流载体的安培
量纲 A·turn(安匝)
强度有关，还与电流载体围绕磁 路的匝数有关
4. 磁场强度 描述 在单位长度的磁力线上磁场源所分配的励磁磁势大小
符号 H
B=μH
类型 矢量
量纲 T（特斯拉） 或 A / m 或 A·turn / m
5. 磁导率
描述 衡量指定物质导磁能力大小的物理量
成绩评价体系：
四
课堂记录
部
分
理论考试
作业记录
实验记录
40%左右
60%左右
第一章 磁路
基本定律及物理概念 磁场与电流 磁路与电路
1-1 磁路的基本定律
一、（电）磁场存在的基本要素
1. 磁场源，励磁源，励磁电流 2. 磁路，磁通路径
二、（电）磁场的基本物理量 1. 磁通
描述 通过一定横截面积的磁力线总数
N
1
8
3
6
+
5
−
4
7
2
S
Байду номын сангаас
单绕组结构:
优：增加线圈数量，在旋转一周 过程中始终有一个绕组产生均衡 的电磁力或发电电势。
劣：任何时刻只有一个绕组产生 电磁效应，结构利用率低，效能 差。
磁力线
符号
类型 矢量
量纲 Wb ； 1 Wb = 108 lines
2. 磁感应强度 ，磁通密度 描述 通过单位面积的磁力线数量
符号 B
；B = / A(面积)
Ф
类型 矢量
量纲 Wb/m2
面积A 单位面积
1-1 磁路的基本定律 3. 磁势（磁动势）
描述 衡量磁场源的基本强度
符号 F
F=iN
类型 矢量
2. 借助换向器，保证输出为直流电压
输入转矩
导电体 电磁场
右手定则
产生 感应电势
交变 感应电势
直
流 电
直流 感应电势
换向器
源
2-1 工作原理及结构
直流电机电气原理图
电动运行
+
+
+ U Ea
_
_
_
发电运行
+ + Ea _
_
2-1 工作原理及结构
三、直流电机的基本结构
1. 机械结构
定子部分
主磁极 换向极 机座 电刷装置
功率； 空载运行，负载运行，电机起动，电动运行，制动运行；
三、关 于 本 课 程
4. 学习方式
以物理 概念领先，数学描述随后；
突出主要知识点，以点 带面；
注意知识的持续 性、关联 性；
摈弃“按例解题”学习模式，建立独立的、发散的 和思辩的 思 维方式；
5. 教与学
课堂教学：参与和互动；
符号 μ
类型 标量
提示： 此量纲称为：亨每米
量纲 H / m
在真空介质中 μo= 4π 10-7 H/m
三、磁与电的联系
1-1 磁路的基本定律
1. 磁场与电流
安培环路定律 P 7
右手定则
Hdl i
L
磁势的大小： F = i N = Hclc
绕组 N 匝
铁心平均长度 lc
+
i
_
横截面A
磁性铁心
电磁力作用，导体ab段受到向
a
右的电磁力作用，整个导体框
y
皮 产生以虚线为轴心得逆时针旋
转运动。
萨
电 磁 力
ax 、by段虽然有电流，由于其平行于 磁力线，无切割运动，故不会产生感
定 应力而影响旋转运动
x
S
l
律
2-1 工作原理及结构
外电源固定极性 电流
由于通电导线的空间 位置不断变化，如何 保证旋转方向恒定不 变
转子部分
电枢铁心 电枢绕组 换向器
2. 电气结构
励磁回路
电枢回路
主磁极 换向极 电刷装置 电枢绕组 换向器
主磁极， 励磁绕组
2-1 工作原理及结构
电源接线端
电刷 换向器
机械连结轴
电枢（绕组）
2-3 直流电机的绕组
直流电机电枢绕组的基本结构特征
为产生足够的电磁力或发电电动势
需要将均匀分布的多个电枢线圈相互并串联，形成绕组。
1. 软磁和硬磁材料的分类 P12
2. 铁心损耗 P12 磁滞损耗：铁心的磁能热耗散 涡流损耗：铁心的电热损耗
第二章 直流电机
原理与构造 基本物理量与工作特性 数学描述
2-1 工作原理及结构
一、直流电动机的电磁力运动现象（左手定则）
1. 恒定磁场，带电导体（相互垂直）
f = Bil
N
b
——
通电后，导体ab段受到向左的
绪论 电机、电力拖动的基本概况
关于能量 关于电机 关于本课程
1. 能量的运动方式
一、关 于 能 量
一种形式
变换
另一种形式
2. 能量的基本存在形式
磁 能
化
学
热
能
能
电 能核
能
光 能
机 械 能
风 能
二、关 于 电 机
一种能量变换 装置 一种典型的机电一体化 设备
可控性 越来越强 集电能、磁能 和机械能 为一体
1-1 磁路的基本定律 2. 磁路与电路
磁路欧姆定律 P 7 磁路与电路的区别 P 9
I
+ _V
IV R
R
+
F
F
_
Rm
Rm
电路
磁路
1-1 磁路的基本定律
— 思考题 —
1. 磁导率 （H/m）的量纲 H是即电 感量的量纲，解释 1H 的物理含义 是什么?预测电磁元件的电感量受 哪些参量的影响？
2. 在假定每种磁介质的 为常数的前 提下，如何解释磁导率 （H/m） 的物理意义？试写出可能的物理描 述。
电枢 结构 示意
+
_
2-1 工作原理及结构
外电源固定 极性电流
一个电枢 绕组
电机旋转体 电枢
换向片 换向电刷
2-1 工作原理及结构
直流电动机的能量变换途径：
直
导电体
流
电 源
电磁场
左手定则
产生 电磁转矩
瞬间 旋转运动
输出转矩
持续 旋转运动
换向器
2-1 工作原理及结构
二、直流发电机的电磁感应现象（右手定则） 1. 恒定磁场，运动的导体（单方向运动）
二、关 于 电 机
电机的应用分类
电动方式 发电方式
消耗电能 产生电能
三、关 于 本 课 程
1. 专业目的
研究电机，对其实施预想的控制（后续课程：运动控制系统）
2. 预备知识
电路原理（电动势，电势平衡，复阻抗，电路的相量分析） 电磁学（电磁效应） 运动力学（力矩，运动状态）
3. 学习内容
电动势，电势平衡，电磁转矩，相量图及其分析； 工作特性，机械特性，机械负载，功率损耗，有功功率，无功
1-2 常用的铁磁材料及其特性
二、铁磁材料的磁化特性 1. 磁化曲线 P10
铁磁材料的磁化特性具有非线性的特点，当磁化强度达到一 定临界值，磁感应能力开始下降
2. 磁滞回线 P10
当铁磁材料受到周期性的交变磁化时，磁化特性具有滞后回 环特点。
1-2 常用的铁磁材料及其特性
三、铁磁材料的分类和损耗