电机学讲义 第一篇：变压器.pdf

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1、电机学第二次课1磁路知识：如同电流流过的路径称为电路一样。磁通通过的路径为磁路。由于铁心的导磁性质比空气好的多，所以绝大部分磁通在铁心中通过，这部分磁通称为主磁通。经过空气隙闭和的磁路为漏磁通。用以产生磁路中磁通的载流线圈称为励磁线圈，其电流称为励磁电流（或激磁电流）。对于电路的计算同学们是熟悉的，实际上磁路和电路有很多地方可以类比。通过与电路的类比关系，可以对磁路做定量计算。磁路和电路的类比关系：磁路电路1)物理量磁动势FR安匝电动势E=IRm磁通量WB电流I磁阻Rl电阻RmA1磁导电导GRm电导率磁导率2)基本定律Ni

2、FE欧姆定律欧姆定律I=LRRmA基尔霍夫第一定律0基尔霍夫第一定律i0n基尔霍夫第二定律eiR基尔霍夫第二定律NiHklkk1附：磁路的欧姆定律的推导：若铁心上绕有通有电流I的N匝线圈，铁心的截面积为A，磁路的平均长度为L，材料的导磁率为μ，不计漏磁通，且各截面上的磁通密度为平均并垂直于各截面则：BdABABNiHlLLANiFLRmAFRRlmmA注：Rm与电阻R对应，两者的计算公式相似，但磁导率μ不是常数，所以Rm不是常数。电路取电流回路，磁路取一条磁力线闭

3、合回路。例题1：汤16页磁路如下图，结构尺寸已知，且所有界面的面积均为A，铁心中的相对磁导率为2000，电机学第二次课2励磁线圈匝数N1＝N2＝1000。求产生B＝1.21T时的励磁电流。磁路基尔霍夫第二定律：求各段磁压降：两个气隙＋小铁心柱＋铁轭磁通是连续的！B气隙：2H2BA（A比实际值取得大一些。）0B3小铁心柱：B则小铁心柱磁压降Hll可求。3333A20000同理可求铁轭中的磁压降:B21BHll1111A20000则I可求。励磁磁势主要降落在气隙中：因为磁通相同，磁阻远大于导磁物质。注意：

4、若磁路非线性，已知磁化曲线：求小铁心柱的磁压降：先求磁路磁通，再除以铁心柱截面积，得其磁密，根据BH曲线得H－>HL电机学第二次课3电机中的铁磁材料电机中所用到的材料：变压器：铁心＋绕组同步发电机：定转子铁心＋定转子绕组（简图）感应电动机：定转子铁心＋定转子绕组直流电机：定转子铁心＋定转子绕组三大类材料：电路：铜＋铝（导电不导磁）电导率与温度有关大0磁路：铁心，即导电又导磁（通常为叠片，认为电导率很小）(2000~6000)0绝缘材料：0,0三大类损耗：机械损耗铜耗：电路（绕组、线圈）损耗铁耗：铁心中发

5、生的损耗：涡流损耗＋磁滞损耗＝铁耗磁化和磁化曲线：以带励磁线圈的矩形铁心为例，用磁化回线说明铁磁物质的磁化过程。电磁铁起始磁化曲线磁化过程：起始磁化曲线基本上可分为四段：开始磁化时，外磁场较弱．磁通密度增加得不快，如图Oa段所示。随着外磁场的增强，时B值增加得很快，如ab段所示．若外磁场继续增加，B值增加越来越慢，如bc段所示，这种现象称为饱和。达到饱和以后，磁化曲线基本上成为与非铁磁材料的B0H特性相平行的直线，如cd段所示。磁化曲线开始拐弯的点(图中的b点)，称为膝点。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

6、磁磁动势．通常把铁心内的工作磁通密度选择在膝点附近．磁滞回线：电机学第二次课4基本磁化曲线对同一铁磁材料，选择不同的磁场强度Hm进行反复磁化，可得一系列大小不同的磁滞回线，如图所示。再将各磁滞回线的顶点联接起来，所得的曲线称为基本磁化曲线或平均磁化曲线。基本磁化曲线不是起始磁化曲线，但差别不大。直流磁路计算时所用的磁化曲线都是基本磁化曲线。概念：饱和（亦称非线性）：因（电流）和果（磁场）不是线性比例。电流越大，磁场增长越缓慢。自变量（i,F,H)，因变量（,,B)磁化曲线：BH关系曲线，横坐标H，纵坐标B剩磁Br：撤去励磁，铁磁物质仍

7、具有磁性。矫顽力Hc：若彻底消除剩磁，需反向施加外磁场，对应的磁场强度叫做矫顽力。磁滞：B的变化滞后于磁场强度H变化的现象；呈现磁滞现象的B-H闭合回线，称为磁滞回线解释原因：运动电荷能够产生磁场，从微观的角度看，原子核的自旋、电子的自旋及电子绕核旋转都可以归结为电荷在运动，也就是说他们都能够产生磁场。于是我们引入磁畴的概念。注意：实际上磁筹是不存在的，它只是用来模拟运动电荷产生磁场的效果。在没有外加磁场作用时，磁畴排列杂乱无章，因此对外不呈现磁性。当有外加磁场时，铁磁物质的磁畴将发生定向排列，故磁场大大增强。当外加磁场大到一定程度时，排列

8、已区域整齐，磁场不在继续增加。这就是铁磁物质的磁化。磁滞损耗：2交变磁场中，材料被反复交变磁化，磁畴相互摩擦消耗的能量pCfBVhysteretichhV代表铁心的体积。电机学