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1、电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论电机学-磁路基本知识综述电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论0.1 0.1 磁场的基本物理量磁场的基本物理量均匀磁场均匀磁场:各点磁感应强度大小相等，方向相同的磁场，也各点磁感应强度大小相等，方向相同的磁场，也 称称匀强磁场匀强磁场。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。磁场中各点的磁感应强度可以用磁力线的疏密程度来表示。2电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论 磁力线的分布和方向：磁力线的分布和方向：磁力线的特性：磁力线的特性：磁力线的回转方向和电流方向之间的关系遵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、守右手螺旋法则。磁力线总是闭合的，既无起点，也无终点。磁力线总是闭合的，既无起点，也无终点。磁场中的磁力线不会相交。磁场中的磁力线不会相交。II3电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论0.1.2 0.1.2 磁通磁通磁通磁通 ：穿过垂直于穿过垂直于B B 方向的面积方向的面积A A 中的磁力线总数。中的磁力线总数。说明说明:如果不是均匀如果不是均匀磁场，则取磁场，则取 B B 的平均值。的平均值。在均匀磁场中在均匀磁场中 =B A =B A 或或 B=B=/A A磁感应强度磁感应强度B B 在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位面在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位面积所通过的磁通积所
3、通过的磁通,故又称故又称磁通密度磁通密度磁通密度磁通密度。磁通磁通 的单位的单位:韦韦伯伯(Wb)1Wb=1Tm24电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论0.1.3 磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度H H ：表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。是计算磁场时所引用的一个物理量，通过它来是计算磁场时所引用的一个物理量，通过它来 确定磁场与电流之间的关系。确定磁场与电流之间的关系。式中：式中：式中：式中：是磁场强度矢量沿任意闭合线是磁场强度矢量沿任意闭合线是磁场强度矢量沿任意闭合线是磁场强度矢量沿任意闭合线(常取磁通作为闭常取磁通作为闭常取磁通作为闭常取
4、磁通作为闭合回线合回线合回线合回线)的线积分；的线积分；的线积分；的线积分；I I I I 是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。即：即：即：即：安培环路定律（全电流定律）安培环路定律（全电流定律）安培环路定律（全电流定律）安培环路定律（全电流定律）I I1 1HHI I2 25 任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方向与任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流作为正、反闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流作为正、反之为负。之为
5、负。安培环路定律电流正负的规定安培环路定律电流正负的规定安培环路定律电流正负的规定安培环路定律电流正负的规定：所以安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。所以安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。所以安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。所以安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。在均匀磁场中在均匀磁场中在均匀磁场中在均匀磁场中 Hl=IN Hl=IN Hl=IN Hl=IN H H 与与 B B 的区别的区别 H H I I，与介质的性质无关。，与介质的性质无关。B B 与电流的大小和介质的性质均有关。与电流的大小和介质的性质均有关。磁场强度磁场强度H H 的单位：的单位：安培安培/米（米（A/
6、m)A/m)B B =H H6电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论由实验可测得：真空的磁导率为：由实验可测得：真空的磁导率为：真空磁导率是一个常数，将其它物质的磁导率和它比较真空磁导率是一个常数，将其它物质的磁导率和它比较是很方便的。是很方便的。0.1.4 0.1.4 磁导率磁导率 磁导率磁导率 ：表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁能力表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁能力。它与磁场强度的乘积就等于磁感应强度，即：它与磁场强度的乘积就等于磁感应强度，即：磁导率磁导率 的单位：的单位：亨亨/米（米（H/mH/m）7电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论 即当磁场媒质是某
7、种物质时某点的磁感应强度即当磁场媒质是某种物质时某点的磁感应强度B B 与在同与在同样电流下真空时该点的磁感应强度样电流下真空时该点的磁感应强度B B0 0之比的倍数。之比的倍数。自然界的所有物质按磁导率的大小，大体上可分为自然界的所有物质按磁导率的大小，大体上可分为磁性磁性磁性磁性材料和非磁性材料。材料和非磁性材料。材料和非磁性材料。材料和非磁性材料。相对磁导率相对磁导率 r r：任一种物质的磁导率任一种物质的磁导率 和真空的磁导率和真空的磁导率 0 0的比值的比值。8电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论0.2 0.2 磁路的基本定律磁路的基本定律u 主磁通主磁通漏磁通漏磁通磁路磁路
8、i一一.磁路的概念磁路的概念 工工程程上上，为为得得到到较较强强磁磁场场，广广泛泛利利用用铁铁磁磁物物质质，在在电电机机、变变压压器器等等设设备备中中将将铁铁磁磁物物质质制制成成一一定定形形状状，人人为为的的构构成成磁磁通通的的路路径径，使使磁磁场场主主要要在在这这部部分分空空间间内内分分布布。这这种种磁磁通通所所通通过过的路径的路径称之为称之为磁路磁路。9电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论 由由于于铁铁心心的的导导磁磁性性比比空空气气好好得得多多，所所以以绝绝大大部部分分磁磁通通在在铁铁心心中中通通过过，这这部部分分磁磁通通称称为为主主磁磁通通。经经过过空空气气隙隙闭闭合合的磁路为
9、的磁路为漏磁通漏磁通。用用以以产产生生磁磁路路中中磁磁通通的的载载流流线线圈圈称称为为励励磁磁线线圈圈，其其电电流称为流称为励磁电流励磁电流（或（或激磁电流激磁电流）。）。用直流励磁用直流励磁 磁路中磁通恒定磁路中磁通恒定 直流磁路直流磁路 直流电机直流电机用交流励磁用交流励磁 磁路中磁通交变磁路中磁通交变 交流磁路交流磁路 变压器变压器 感应电机感应电机10电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论二、磁路的基本定律二、磁路的基本定律1 1、安培环路定律、安培环路定律(全电流定律全电流定律)在磁场中沿任一闭合路径在磁场中沿任一闭合路径L L，磁场，磁场强度强度H H的线积分等于该闭合回路所
10、包围的线积分等于该闭合回路所包围的总电流，即的总电流，即安培环路定律安培环路定律若沿若沿L L，磁场强度，磁场强度H H处处相等，则：处处相等，则：HL=NiN Ni i为安匝数，表征磁安匝数，表征磁势的大小。的大小。式中，式中，若电流的正方向与闭合回路若电流的正方向与闭合回路L的的环形方向符合右手螺旋定则关系，环形方向符合右手螺旋定则关系，i取正，取正，否则取负否则取负。如右图所示，。如右图所示，i2取正，取正，i1和和i3取负，故有：取负，故有：11电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论2 2、磁路的基尔霍夫第一定律、磁路的基尔霍夫第一定律 任取一闭合面，根据磁通连续性原理，进入闭合
11、面的任取一闭合面，根据磁通连续性原理，进入闭合面的磁通，必等于流出闭合面的磁通，即磁通，必等于流出闭合面的磁通，即穿过闭合面的磁通的穿过闭合面的磁通的代数和为零代数和为零，该定律称为该定律称为磁路的基尔霍夫第一定律磁路的基尔霍夫第一定律。闭合面闭合面i1i2123l1 l3 l2即即 12电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论 沿任何闭合磁路的总磁动势等于各段磁压降的代数沿任何闭合磁路的总磁动势等于各段磁压降的代数和。该定律称为和。该定律称为磁路的基尔霍夫第二定律磁路的基尔霍夫第二定律。例：如右图，磁路由三段组成，两段为截面例：如右图，磁路由三段组成，两段为截面积不同的铁磁材料，一段为空
12、气，磁动势为积不同的铁磁材料，一段为空气，磁动势为NINI，则应用磁路的基尔霍夫第二定律有：，则应用磁路的基尔霍夫第二定律有：背景背景:磁路计算时，总把整个磁路分成若干段，每段为同磁路计算时，总把整个磁路分成若干段，每段为同一材料、相同截面积，且段内磁通密度处处相等，磁场强一材料、相同截面积，且段内磁通密度处处相等，磁场强度亦处处相等。度亦处处相等。3 3、磁路的基尔霍夫第二定律、磁路的基尔霍夫第二定律13电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论4 4、磁路的欧姆定律、磁路的欧姆定律 不分支磁路的磁通等于作用于该磁路的磁势与磁阻之不分支磁路的磁通等于作用于该磁路的磁势与磁阻之比，即为磁路欧
13、姆定律。由以下式子推导：比，即为磁路欧姆定律。由以下式子推导：RmRm为磁阻，磁路截面为磁阻，磁路截面愈大，路径愈长，磁愈大，路径愈长，磁阻愈大。类似于电阻，阻愈大。类似于电阻，但本质不同。但本质不同。F=N*iF=N*i为作用在铁心磁路上为作用在铁心磁路上的安匝数，称为磁路的安匝数，称为磁路的磁动势。的磁动势。a)a)无分支铁心磁路无分支铁心磁路b)b)模拟电路图模拟电路图FRmiNlA14电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论5 5、电路与磁路的区别、电路与磁路的区别(1)(1)电路中有电流就有功率损耗。磁路中恒定磁通下没有功电路中有电流就有功率损耗。磁路中恒定磁通下没有功率损耗；率
14、损耗；(2)(2)电流全部在导体中流动，而在磁路中没有绝对的磁绝缘电流全部在导体中流动，而在磁路中没有绝对的磁绝缘体；体；(3)(3)对于线性电路可应用叠加原理，对于线性电路可应用叠加原理，而当磁路饱和时为非线而当磁路饱和时为非线性，不能应用叠加原理性，不能应用叠加原理。可见，磁路与电路仅是形式上的类似，而本质是不同的。可见，磁路与电路仅是形式上的类似，而本质是不同的。15电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论磁路与电路的对比电路电路磁路磁路基本物理量及表达式基本物理量及表达式单位单位基本物理量及表达式基本物理量及表达式单位单位电流：电流：IA磁通：磁通：Wb电动势：电动势：EV磁动势：
15、磁动势：F=NIA电压降：电压降：UV磁压降：磁压降：Rm=HlA电阻：电阻：磁阻：磁阻：H-1电阻率：电阻率：磁导率：磁导率：H电路欧姆定律：电路欧姆定律：E=IR磁路欧姆定律：磁路欧姆定律：F=Rm基尔霍夫第一定律：基尔霍夫第一定律：I=0基尔霍夫第一定律：基尔霍夫第一定律：=0基尔霍夫第二定律：基尔霍夫第二定律：E=U基尔霍夫第二定律：基尔霍夫第二定律：F=Rm=Hl16电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论0.3 0.3 常用铁磁材料及其特性常用铁磁材料及其特性 1.1.铁磁材料的磁化特性铁磁材料的磁化特性按磁导率分类：非磁性物质、铁磁物质。铁按磁导率分类：非磁性物质、铁磁物质。
16、铁磁材料主要磁材料主要指铁、镍、钴及其合金等。将这些材料作为磁路的介质，指铁、镍、钴及其合金等。将这些材料作为磁路的介质，磁场会显著增强。铁磁材料在外磁场中呈现很强的磁性，磁场会显著增强。铁磁材料在外磁场中呈现很强的磁性，这种现象称为铁磁物质的磁化。这种现象称为铁磁物质的磁化。或或 磁性材料的磁场强度磁性材料的磁场强度H H与磁通密度与磁通密度B B存在一定的关系，存在一定的关系，其关系用图形表示称为其关系用图形表示称为B B-H H曲线，也称为曲线，也称为磁化曲线磁化曲线，是表，是表示磁性材料最基本的特性示磁性材料最基本的特性.17电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论18电机常用的基
17、本电磁理论电机常用的基本电磁理论19电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论 非非导导磁磁材材料料，比比如如铜铜、铝铝、橡橡胶胶和和空空气气等等，具具有有与与真真空空相相近近的的磁磁导导率率，因因此此在在这这些些材材料料中中，磁磁场场强强度度H与与磁磁通通密密度度B的的关关系系B=0H为为线线性性关关系系，直直线线的的斜斜率率0很很小小，可可用用图图中中的的B-H曲曲线线来表示。来表示。真空磁导率真空磁导率 0 410-7 H/m 20电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论在铁磁材料中，磁场强度在铁磁材料中，磁场强度H与磁通密度与磁通密度B的关系可表示为的关系可表示为 其中，其中，r
18、为导磁材料的相对磁导率。为导磁材料的相对磁导率。r为为介介质质相相对对磁磁导导率率，按按 r的的大大小小可可将将介介质质分分为为顺顺磁磁质质（r 1）、抗磁质）、抗磁质(r 1)。由由于于 r 的的值值不不是是常常数数，因因而而B与与H之之间间的的关关系系是是非非线线性性的的关关系系。这这样样，式式（1-8）并并没没有有实实用用价价值值，而而是是用用B-H曲曲线线来来表表达达它它们们之之间间的关系。的关系。（1-8）21电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论 铁磁材料（包括铁、钴、镍以及它们的合金）具有比真空铁磁材料（包括铁、钴、镍以及它们的合金）具有比真空大数百倍到数千倍的磁导率，因此
19、常作为电机的磁性材料。大数百倍到数千倍的磁导率，因此常作为电机的磁性材料。铁磁材料的主要特性如下：铁磁材料的主要特性如下：1.B-H曲线的饱和非线性曲线的饱和非线性 铁磁材料的磁化特性是非线性的，铁磁材料的磁化特性是非线性的，见图见图a：几种典型铁磁：几种典型铁磁材料的材料的B-H曲线；其特性分为两段：曲线；其特性分为两段：22电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论1）线性段。性段。如如图b中曲中曲线2的的O-a段，随着外磁段，随着外磁场H的增加，的增加，磁通密度磁通密度B成正比的增加。此成正比的增加。此时B-H曲曲线近似近似为直直线，铁磁材料磁材料的磁的磁导率基本不率基本不变，磁性材料
20、工作在，磁性材料工作在线性区；性区；2）饱和非线性段。）饱和非线性段。如图如图1-7b中曲线中曲线2的的b-c段，随着外磁场段，随着外磁场H的的增加，磁通密度增加，磁通密度B增大缓慢甚至基本不再增大，增大缓慢甚至基本不再增大，这种现象称为这种现象称为磁磁饱和饱和。通常，。通常，电机设计时应使其磁路的铁磁材料工作在线性区电机设计时应使其磁路的铁磁材料工作在线性区。膝点膝点C C点以后，曲线基点以后，曲线基本是平行直线，本是平行直线，B B几乎不随几乎不随H H增大增大23电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论 磁性物质内部存在着很多很小的磁性物质内部存在着很多很小的“磁畴磁畴”。磁畴（磁化
21、前）磁畴（磁化前）磁畴（磁化后）磁畴（磁化后）在外磁场的作用下，磁畴顺着外磁场方向转在外磁场的作用下，磁畴顺着外磁场方向转向，排列整齐，显示出磁性。向，排列整齐，显示出磁性。24电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论 磁性物质由于磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁场的不会随着外磁场的增强而无限的增强。增强而无限的增强。2.2.磁饱和性磁饱和性B BJ J 磁场内磁性物质的磁化磁场磁场内磁性物质的磁化磁场 的磁感应强度曲线；的磁感应强度曲线；B B0 0 磁场内不存在磁性物质时的磁场内不存在磁性物质时的 磁感应强度直线；磁感应强度直线；B B B BJ J曲线
22、和曲线和B B0 0直线的纵坐标相直线的纵坐标相 加即磁场的加即磁场的 B B-H H 磁化曲线。磁化曲线。OHBB0BJBab磁化曲线磁化曲线 当外磁场增大到一定程度时，磁性物质的全部当外磁场增大到一定程度时，磁性物质的全部磁畴的磁磁畴的磁场方向场方向都转向都转向与外部磁场方向一致与外部磁场方向一致，磁化磁场的磁感应强度，磁化磁场的磁感应强度将趋向某一定值，如图。将趋向某一定值，如图。25电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论B B-H H 磁化曲线的特征：磁化曲线的特征：OaOa段：段：B B 与与H H几乎成正比地增加；几乎成正比地增加；abab段：段：B B 的增加缓慢下来；的增
23、加缓慢下来；b b点以后：点以后：B B增加很少，达到饱和。增加很少，达到饱和。OHBB0BJBab 有磁性物质存在时，有磁性物质存在时，B B 与与 H H不成正比，不成正比，磁性物质的磁导率磁性物质的磁导率 不是常数，随不是常数，随H H而变。而变。有磁性物质存在时，有磁性物质存在时，与与 I I 不成不成正比。正比。磁性物质的磁性物质的磁化曲线在磁路计算磁化曲线在磁路计算上极为重要上极为重要，其为，其为非线性曲线非线性曲线，实际，实际中通过实验得出中通过实验得出。OHB,B 磁化曲线磁化曲线B和和 与与H的关系的关系26电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论磁性材料中磁性材料中磁感
24、应强度磁感应强度B B的变化总是的变化总是滞后于外磁场变化的性质滞后于外磁场变化的性质。磁滞回线磁滞回线OHBBrHc3.3.磁滞回线和基本磁化曲线磁滞回线和基本磁化曲线 被磁化的铁磁材料在去除外被磁化的铁磁材料在去除外磁场后仍然会保留一定的磁性，磁场后仍然会保留一定的磁性，不能恢复到磁化前的初始状态。不能恢复到磁化前的初始状态。铁磁材料呈现的这种铁磁材料呈现的这种磁通密磁通密度度B变化滞后于外磁场变化滞后于外磁场H 的变化的变化的现象被称为的现象被称为 磁滞特性磁滞特性。磁性材料在交变磁场中反复磁磁性材料在交变磁场中反复磁化，其化，其B B-H H关系曲线是一条回形闭合关系曲线是一条回形闭合
25、曲线，称为曲线，称为磁滞回线磁滞回线。27电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论如果铁磁材料处于周期性交变磁场中，如果铁磁材料处于周期性交变磁场中，其磁化特性如图所示，其磁化特性如图所示，B-H曲线呈现曲线呈现封闭性，称为封闭性，称为 磁滞回线磁滞回线。当当H从零开始增大到从零开始增大到Hm时，时，B相应地从零增加到相应地从零增加到Bm。以后如果。以后如果逐渐减小磁场强度逐渐减小磁场强度H，B值将沿曲值将沿曲线线ab下降。当下降。当H=0，B=Br0，Br称为剩余磁通密度，简称剩磁。称为剩余磁通密度，简称剩磁。要使要使B值从值从Br减小到减小到0，必须加上，必须加上相应的反向外磁场，此反
26、向磁场相应的反向外磁场，此反向磁场强度称为矫顽力，用强度称为矫顽力，用Hc表示。铁表示。铁磁材料所具有的这种磁通密度磁材料所具有的这种磁通密度B的的变化滞后于磁场强度变化滞后于磁场强度H变化的现象，变化的现象，叫做磁滞。呈现磁滞现象的叫做磁滞。呈现磁滞现象的B-H闭闭合回线，称为磁滞回线。合回线，称为磁滞回线。28电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论剩磁感应强度剩磁感应强度B Br r(剩磁剩磁)：当线圈中电流减小到零当线圈中电流减小到零(H H=0)=0)时，铁心中的磁感应时，铁心中的磁感应强度。强度。例如例如:永久磁铁的磁性就是由剩磁产生的；自励直永久磁铁的磁性就是由剩磁产生的；自
27、励直流发电机的磁极，为了使电压能建立，也必须具有剩磁。流发电机的磁极，为了使电压能建立，也必须具有剩磁。但剩磁也存在着有害的一面，例如，当但剩磁也存在着有害的一面，例如，当工件在平面工件在平面磨床上加工完毕后磨床上加工完毕后，由于，由于电磁吸盘有剩磁电磁吸盘有剩磁，还，还将工件吸将工件吸住住。为此要。为此要通入反向去磁电流通入反向去磁电流，去掉剩磁，才能取下工，去掉剩磁，才能取下工件。件。29电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论 对对于于同同一一种种铁铁磁磁材材料料，选选择择不不同同的的磁磁场场Hm进进行行反反复复磁磁化化，可可测测出出一一系系列列大大小小不不同同的的磁磁滞滞回线；回线
28、；再再将将所所有有磁磁滞滞回回线线在在第第一一象象限限的的顶顶点点连连接接起起来来，所所形形成成的的B-H曲曲线线称称为为基基本本磁磁化化曲曲线线或或平均磁化曲线。平均磁化曲线。30电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型：按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型：(1)(1)软磁材料软磁材料具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。一般用来制造电机、一般用来制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢、坡莫合金即电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢、坡莫合金即铁氧体等。铁氧体等。(2)(2)永磁材料永磁材料具有较
29、大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。一般用来制造永久磁一般用来制造永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。(3)(3)矩磁材料矩磁材料具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线接近矩形，稳具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线接近矩形，稳定性良好。定性良好。在计算机和控制系统中用作记忆元件、开关元件在计算机和控制系统中用作记忆元件、开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰铁氧体等。和逻辑元件。常用的有镁锰铁氧体等。31电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论4 4交流铁心线圈中的铁心损耗交流铁心线圈中的铁心损耗在交变磁通作用下，铁心中有能
30、量损耗，称为在交变磁通作用下，铁心中有能量损耗，称为铁损铁损。铁损主要由两部分组成：铁损主要由两部分组成：（1 1）涡流损耗）涡流损耗 由于铁心是导电的，在交变磁通的作由于铁心是导电的，在交变磁通的作用下，根据电磁感应定律，铁心中将产用下，根据电磁感应定律，铁心中将产生感应电动势，这个电动势作用在导体生感应电动势，这个电动势作用在导体上，就引起电流。这些电流在铁心内部上，就引起电流。这些电流在铁心内部围绕磁通形成旋涡状流动，故称为围绕磁通形成旋涡状流动，故称为涡流涡流。32电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论涡流损耗涡流损耗:由涡流所产生的功率损耗。由涡流所产生的功率损耗。涡流涡流损耗
31、转化为热能，引起铁心发热。损耗转化为热能，引起铁心发热。上述分析表明，上述分析表明，涡流损耗与磁场频率涡流损耗与磁场频率f f、磁通密度、磁通密度B Bm m和硅钢和硅钢片的厚度成正比；与铁心的电阻率成反比片的厚度成正比；与铁心的电阻率成反比。因此，为了降低。因此，为了降低涡流损耗，电机和变压器的铁心通常采用涡流损耗，电机和变压器的铁心通常采用含硅量较高含硅量较高的的薄薄硅硅钢片（厚度为钢片（厚度为0.350.5mm0.350.5mm）叠成。）叠成。33电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论减少涡流损耗的途径有两种：减少涡流损耗的途径有两种：一是减小铁片厚度一是减小铁片厚度，通常采用表面
32、有绝缘层的薄钢，通常采用表面有绝缘层的薄钢片叠装成铁心；片叠装成铁心；二是提高铁心材料的电阻率二是提高铁心材料的电阻率，通常采用掺杂的方法，通常采用掺杂的方法来提高材料的电阻率，如在铁中加入少量的硅能使其来提高材料的电阻率，如在铁中加入少量的硅能使其电阻率大大提高。电阻率大大提高。34电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论电磁炉电磁炉高频感应炉高频感应炉涡流能否被利用？涡流能否被利用？35电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论（2 2）磁滞损耗）磁滞损耗 在交流磁路中，磁场强度大小和方向不断变化，在交流磁路中，磁场强度大小和方向不断变化，铁磁材料磁化方向反复变化，使磁畴方向也不断来
33、铁磁材料磁化方向反复变化，使磁畴方向也不断来回排列。磁畴相互摩擦而消耗的能量，以热量的形回排列。磁畴相互摩擦而消耗的能量，以热量的形式表现出来，造成的损耗称为磁滞损耗。式表现出来，造成的损耗称为磁滞损耗。减少磁滞损耗有两条途径：减少磁滞损耗有两条途径：一是提高材料的起始磁导率一是提高材料的起始磁导率 ；二是减小剩磁二是减小剩磁B Bb b。单位体积铁心中的磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积及交变频单位体积铁心中的磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积及交变频率成正比，当频率一定时，磁滞损耗大约与磁感应强度最大值的平率成正比，当频率一定时，磁滞损耗大约与磁感应强度最大值的平方成正比。电机中采用软磁材料，目的
34、之一就是减小磁滞损耗。方成正比。电机中采用软磁材料，目的之一就是减小磁滞损耗。36电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论3.3.磁场储能磁场储能 磁场是一种特殊形式的物质，在磁场的建立过程中，需要磁场是一种特殊形式的物质，在磁场的建立过程中，需要消耗一定的能量消耗一定的能量，这部分能量就，这部分能量就存储在磁场中存储在磁场中，其，其大小与磁场大小与磁场的强弱有关的强弱有关。对于线性介质，磁场中单位体积能量密度：。对于线性介质，磁场中单位体积能量密度：由上式可见，材料由上式可见，材料磁导率越高磁导率越高，单位体积，单位体积所存储的能量越所存储的能量越小，空气隙的磁导率最小小，空气隙的磁导率最小，单位体积所，单位体积所存储的能量最大存储的能量最大，电机中的机电能量转换主要通过空气隙的储能实现的电机中的机电能量转换主要通过空气隙的储能实现的电机中的机电能量转换主要通过空气隙的储能实现的电机中的机电能量转换主要通过空气隙的储能实现的。37电机常用的基本电磁理论电机常用的基本电磁理论此此课课件下件下载载可自行可自行编辑编辑修改，修改，仅仅供参考！供参考！感感谢谢您的支持，我您的支持，我们们努力做得更好！努力做得更好！谢谢谢谢