磁路
i1 ＋ u1 －
主磁通
1 2
i2
＋
u2 －
S
N S
励磁绕组
漏磁通
变压大连理工大学电气工程系
第1章 电机学基础知识
1. 安培环路定律
∮H dl = ∑i l
如图： ∑i = i1＋i2－i3
2. 磁路的欧姆定律
∮H dl = Hl = N i
l
B
=
A
i
H
=
B
=
A
=
2. 旋转电机
直流电机
直流发电机 直流电动机
交流发电机 交流电动机
交流电机
单相交流电机 三相交流电机
同步电机 异步电机
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第1章 电机学基础知识
1.2 电机的基本原理
一、磁场的基本概念
1. 磁感应强度和磁力线 磁场可以由电流产生。 产生磁场的电流 —— 励磁电流。 磁感应强度B 用于表征磁场的强弱和方向。 单位：T 磁场中各点的磁感应强度可以用磁力线的疏密 程度来表示。 磁力线的分布和方向：
闭合面 l3 A3 3Φ3 l2 A2 2Φ2
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第1章 电机学基础知识
第 k 段磁路的磁压降为
Hklk =
Bk
k
lk =
k k Ak
lk
第 k 段磁路的磁阻为
Rmk =
lk
k Ak
(A/Wb)
沿任何闭合磁路磁动势的代数和等于磁压降 的代数和。
F = Hklk = Rmkk
14
560 (0.08 0.1 0.037 0.037 0.1) A 198 A
不考虑边缘效应，则气隙中磁通密度与铁心中相等，
故气隙中磁场强度为
Hδ
B
0
0 A
4
110-3 π 107
0.8
A/m=9.947
105A/m
的磁导率为空气磁导率的 1900 倍，励磁绕组的匝数 N = 2000，如要在铁心中产生 10-3 Wb 的磁通，求需要多大的 励磁电流。
解：铁心的净面积为 Ak = kFeA = 0.94×0.8×10-3 m2 = 0.752×10-3 m2
铁心中的平均磁通密度为
l2 A2 H2
l3 A3 H3
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第1章 电机学基础知识
3. 磁路的基尔霍夫第一定律
2 = 1＋3 任一闭合面： = 0
4. 磁路的基尔霍夫第二定律
F1 =∮H dl
i = Hklk Ni = H1l1＋H2 l2
= Rm11＋Rm22
或
l1 A1 1Φ1
i1 N
Ni = H1l1－H3 l3
= Rm11－Rm33
磁通 (韦伯 Wb) ：
穿过某一截面 A 的磁感应强度B 的通量。
= A B dA
在均匀磁场中：
= BA
B A
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第1章 电机学基础知识
通过任意封闭曲面的磁通量总和必等于零，即
= A B·dA = 0
3. 磁场强度和磁导率
磁场强度 H ( A/m) ： 表征磁场的强弱和方向的量。
第1章 电机学基础知识
4. 磁场储能
磁场能够储存能量。
电机通过磁场储能实现机电能量的转换。
磁场中的能量密度为
1 wm= 2 BH
对于线性介质：
wm=
1 2
BH =
B2 2
磁场中的总储能为
Wm = V wm dV
磁场能量主要集中储存在气隙中。
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第1章 电机学基础知识
二、磁路及其基本定律
H 与 B 的关系与区别 (在各向同性介质中)
B = H
① 磁导率 ( H/m )：表征磁场中介质的导磁能力。
对各向同性介质 为标量；线性介质 为常数。 真空的磁导率： 0 = 4×10－7 H/m
② H ∝I， H 与介质的性质无关。
③ B 与 I 的大小和介质的性质均有关。
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Ni
l/A
=
F Rm
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i2
l
i1
i3
dl
lA
N
无分支磁路
第1章 电机学基础知识
= F
Rm
磁动势：
F = N i ——为作用在磁路上的安匝数 。
磁阻：
l
Rm = A (A/Wb)
磁路欧姆定律只能用于定性分析磁路
因为 不是常数，故 Rm 非线性。
串联磁路的总磁阻为
n
Rm = k=1Rmk
第1章 电机学基础知识
A1
l1
H
N i
l2
A2
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电机与拖动
电机与拖动
第 1 章 电机学基础知识
1.1 电机的基本功能与主要类型 1.2 电机的基本原理 1.3 电机的制造材料
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第1章 电机学基础知识
1.1 电机的基本功能与主要类型
一、按照能量转换和信号传递所起的作用分类
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第1章 电机学基础知识
磁路和电路的比较
电路
电流 I /A
电流密度 J /(A/m2 )
电动势 E / V
电阻 R / l
R= A
电路欧姆定律
I=
E R
磁路
磁通 /Wb
磁通密度 B /(Wb/m2 )
磁动势 F /A
磁阻 Rm /(A/Wb) l
Rm = A
磁路欧姆定律
=
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第1章 电机学基础知识
磁力线的分布和方向：
I
B
II
B
I
磁力线的特性：
① 磁力线的回转方向和电流方向之间的关系遵 守右手螺旋法则。
② 磁力线总是闭合的，既无起点，也无终点。 ③ 磁场中的磁力线不会相交。
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第1章 电机学基础知识
2. 磁通量和磁通连续性定律
F Rm
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第1章 电机学基础知识
【例1-1】 图示的磁路由电工钢片叠压而成，铁心的 叠压系数为 kFe= 0.94，各段铁心的截面积均为 A = 0.8× 10-3 m2，长度分别为 l1 = 0.08 m，l2= 0.1 m，l3= 0.037 m，
l4 = 0.037 m，l5 = 0.1 m，气隙长度 = 0.006 m，已知铁心
1. 发电机 将机械能转换为电能。
2. 电动机 将电能转换为机械能。
3. 变压器、变流器、变频机、移相器 变换电压、电流、频率、相位。
4. 控制电机 作为自动控制系统的控制元件，起检测、放大、 执行和校正作用。
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第1章 电机学基础知识
二、按照电机的结构特点及电源性质分类
1. 变压器 静止的电机。
i
N
H
B
Ak
1103 0.752 103
T
1.33T
l1 A1 H1
l5 A5 H5 l4 A4 H4
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第1章 电机学基础知识
铁心部分的磁场强度为
H
B
Fe
1.33 1900 4 π 107
A/m=560A/m
铁心部分的磁压降为
5
5
Hklk H lk
k 1
k 1