电机及拖动基础 第一章 磁路PPT课件

引进极弧系数bp’和气隙卡氏系数 主磁场磁密的分布
空载磁化曲线
磁化曲线：表示空载主磁通Φ0与主极磁动势Ff之间 的关系曲线 Φ0＝f（ Ff）。通过实验或计算得到。
Φ0
膝点
饱和部分
直线，不 饱和部分
Fδ’ F0’
Ff
饱和系数：
k
F0' F'
(约1.1~1.35)
三、直流电机负载时磁场
主极磁场
电枢磁场
I=Ia
直流电机的磁场和磁路
磁场由电机中各绕组，包括励磁绕组、电枢绕组、附
加极绕组、补偿绕组共同产生。 励磁绕组起主要作用。
（1）线圈套在铁心上产生磁场。磁力线集中在铁磁 物质内。
（2）磁路：使磁力线集中经过的路径。
（3）磁路计算：
H dl I
n
H k lk IW
1
B S
HB
二、空载时磁场分布
一、直流电机的电枢电势
电枢电势：直流机正、负电刷之间的感应电势， 即每个支路里的感应电势。 计算：求出一根导体在一个极距范围内切割气隙磁 密的平均感应电势，乘上一个支路里总的导体数。
直流电机的感应电势
一根导体：
eav Bav li v
v 2 p n
60
Bav：平均磁密；li：导体长度； v：电枢旋转线速度 n：电枢旋转速度（r/min)
磁路从气隙1出发经－电枢齿1 －电枢轭－电枢齿2－气隙2－ 主磁极2－定子轭－主磁极1， 最后又回到气隙1
直流电机空载时的磁场分布
磁通、磁路
主磁通、主磁路：由N极出 发， 经气隙进入电枢齿部， 经电枢铁心的磁轭到另外的 电枢齿，通过气隙进入S极， 再经定子轭回到原来N极。
漏磁通、漏磁路：不进入 电枢铁心，直接经过相邻 的磁极或定子轭。

f = BlI
注：电磁力方向由左手定则决定
第1章 章
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1.1.3 磁路及磁路欧姆定律 1、电机中的典型磁路 单相变压器
i1
输入电能
N1 N2
输出电能
i2
电能 磁 场
第1章 章
电能
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旋转电机
电能
磁 场
机械能
磁路: 被约束在限定的铁芯范围内的磁通所走的路径。 磁路: 被约束在限定的铁芯范围内的磁通所走的路径。
电机原理与拖动基础
主讲人：包 蕾 主讲人：
宁波工程学院
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第1章 磁路及动力学基础知识 章
1.1 1.2 1.3 磁路和磁路基本定律 铁磁材料及其特性 电力拖动系统的动力学基础
第1章 章
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本章重点
磁路的基本定律 铁磁材料的特性 电力拖动系统的运动方程式 电力拖动系统稳定运行的条件
第1章 章
电流方向和磁场强度的方向 符合右手定则，电流取正 符合右手定则，电流取正； 右手定则 否则取 否则取负。
I2 I1
I3
H
L
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∫
L
Hdl = I1 − I 2 + I 3
第1章 章
在无分支的均匀磁路（ 在无分支的均匀磁路（磁 路的材料和截面积相同， 路的材料和截面积相同，各 处的磁场强度相等） 处的磁场强度相等）中，如 环形线圈， 环形线圈，安培环路定律可 写成： 写成：
B
磁路欧姆定律
相应的模拟电路图
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磁路欧姆定律：在无分支的磁路中， 磁路欧姆定律：在无分支的磁路中，磁通Φ与磁动势F大小
注意

H
随着磁场强度H的增大，饱和程度增加，μFe减 小，Rm增大，导磁性能降低.
B
c b
B = f ( H)
d
μFe = f ( H )
a
B = μ0 H
H
设计电机和变压器时，为使主磁路内得到较大的 磁通量而又不过分增大励磁磁动势．通常把铁心 内的工作磁通密度选择在膝点附近
B
c b
膝点 饱和点
B = f ( H)
四、铁心损耗
1．磁滞损耗
定义: 铁磁材料置于交变磁场中时，磁畴相 互间不停地摩擦、消耗能量、造成损耗，这种 损耗称为磁滞损耗。 公式: n h h m
p = C fB V
应用:由于硅钢片磁滞回线的面积较 小，故电机和变压器的铁心常用硅钢片叠成。
2．涡流损耗
¾涡流：铁磁材料在交变磁场将 有围绕磁通呈蜗旋状的感应电动 势和电流产生，简称涡流。 ¾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。 ¾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，与材料的电阻率成反 比。 ¾要减小涡流损耗，首先应减小 厚度，其次是增加涡流回路中的 电阻。电工硅钢片中加入适量的 硅，制成硅钢片，显著提高电阻 率
表1.1 磁路和电路对比表 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 电 基本物理量 或基本定律 电 流 电 压 电 阻 电 导 电流密度 电导率 基尔霍夫 第一定律 基尔霍夫 第二定律 欧姆定律 路 符号或 定义 I U R=l/(γA) G=1/R J=I/A 单位 A V Ω S A/m2 S/m 磁 路 单 位 Wb A 1/H H Wb/m2(T) H/m 基本物理量或 符号或 基本定律 定义 磁 通 φ F 磁动势 磁 阻 磁 导 磁通密度 磁导率 磁通连续性 原理 Rm=l/(μA)

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0.2本教材内容、课程性质和教学目的
0.2.1教材内容
《电机基础》课程是以电力拖 动系统中应用最广泛的电机为重点， 从使用的角度介绍交、直流电机、 变压器等的基本结构、工作原理、 主要工作特性以及运行特性等。
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教材与参考书
教材：
电机原理及拖动.彭鸿才主编.机械工业出 版社，1996年10月 参考书：
由于电机铁芯采用软磁材料制成，其磁
滞回线瘦窄，在进行磁路计算时，为了简化 计算，不考虑磁滞现象，而用基本磁化曲线 来表示B与H之间的关系，故通常所讲的铁磁 材料的磁化曲线是指基本磁化曲线。
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0.4.3交流磁路中的铁心损耗
交流磁路中存在铁芯损耗，铁芯损耗又分为磁滞损 耗和涡流损耗。
答疑时间：每周
午00：00-00：00
地点：四教西913，电话：88802861
实验前做好预习报告，实验时注意安全，实验 后完成实验报告。
总评成绩：作业10%，实验20%，考试70%。
20本电磁定律
学习本课程中常要用到的基本电 磁定律有：全电流定律、磁路欧姆定律、 电磁力定律、电磁感应定律、 基尔霍夫电流定律和电压定律等。
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2. 磁路基尔霍夫第二定律
根据麦克斯韦方程（式（5））可得出： 在闭合的磁路中，各段磁压降的代数和等于 闭合磁路中磁动势(mmf)的代数和，即有
HLIN（8）
上式中，H——磁场强度，A/m； L——各段磁路的长度，m； N——线积分线路所包围的导体数； I——每根导体所流过的电流，A。
基尔霍夫第一定律
电路中任意节点的电流的代数和等于