山東理工第1章電機學基礎(chǔ)知識

1、weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室1主講教師主講教師 魏佩瑜教授魏佩瑜教授電工電子教研室電工電子教研室weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室2 1.1 電機的基本功能與主要類型電機的基本功能與主要類型 1.3 電機的制造材料電機的制造材料 1.2 電機的基本原理電機的基本原理 weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室3一、按照能量轉(zhuǎn)換和信號傳遞所起的作用分類一、按照能量轉(zhuǎn)換和信號傳遞所起的作用分類 1. 發(fā)電機發(fā)電機 將機械能轉(zhuǎn)換為電能。將機械能轉(zhuǎn)換為電能。2. 電動機電動機 將電能轉(zhuǎn)換為機

2、械能。將電能轉(zhuǎn)換為機械能。3. 變壓器、變流器、變頻機、移相器變壓器、變流器、變頻機、移相器 變換電壓、電流、頻率、相位。變換電壓、電流、頻率、相位。4. 控制電機控制電機 作為自動控制系統(tǒng)的控制元件，起檢測、放大、作為自動控制系統(tǒng)的控制元件，起檢測、放大、執(zhí)行和校正作用。執(zhí)行和校正作用。 電機定義：是指依據(jù)電磁感應定律實現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)電機定義：是指依據(jù)電磁感應定律實現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。換或傳遞的一種電磁裝置。weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室4二、按運動方式及電源性質(zhì)分類二、按運動方式及電源性質(zhì)分類 電機電機靜止電機靜止電機-變壓器變壓器旋轉(zhuǎn)電

3、機旋轉(zhuǎn)電機直流電機直流電機交流電機交流電機異步電機異步電機 同步電機同步電機控制電機控制電機直流發(fā)電機直流發(fā)電機直流電動機直流電動機異步發(fā)電機異步發(fā)電機異步電動機異步電動機同步發(fā)電機同步發(fā)電機同步電動機同步電動機電機與電力拖動的發(fā)展概況電機與電力拖動的發(fā)展概況weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室51. 1. 電與電機的發(fā)展概況電與電機的發(fā)展概況三、電、電機與電力拖動的發(fā)展史三、電、電機與電力拖動的發(fā)展史在公元在公元585年，泰勒斯發(fā)現(xiàn)了摩擦起電；年，泰勒斯發(fā)現(xiàn)了摩擦起電； 1672年格里凱解釋了摩擦起電；年格里凱解釋了摩擦起電； 1746年荷蘭的莫伸布洛克在

4、萊頓鎮(zhèn)制造了萊頓瓶；年荷蘭的莫伸布洛克在萊頓鎮(zhèn)制造了萊頓瓶； 1752年美國的富蘭克林解釋了雷和電的關(guān)系。年美國的富蘭克林解釋了雷和電的關(guān)系。十八世紀末和十九世紀初，由于生產(chǎn)發(fā)展的需要，十八世紀末和十九世紀初，由于生產(chǎn)發(fā)展的需要，在電磁方面的研究工作發(fā)展的很快。在電磁方面的研究工作發(fā)展的很快。1785年庫侖首先從實驗室中確定了電荷間的相互作年庫侖首先從實驗室中確定了電荷間的相互作用力，即庫侖定律，使電荷的概念開始有了定量的意用力，即庫侖定律，使電荷的概念開始有了定量的意義。義。 電機與電力拖動的發(fā)展概況電機與電力拖動的發(fā)展概況weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教

5、研室61820年丹麥的奧斯特從實驗室中發(fā)現(xiàn)了電流對磁針年丹麥的奧斯特從實驗室中發(fā)現(xiàn)了電流對磁針有力的作用，揭開了電學理論新的一頁；有力的作用，揭開了電學理論新的一頁；同一年德國的安培確定了通過有電流的線圈其作用同一年德國的安培確定了通過有電流的線圈其作用與磁鐵相似，這指出了磁現(xiàn)象的本質(zhì)問題；與磁鐵相似，這指出了磁現(xiàn)象的本質(zhì)問題； 1826年德國的歐姆在通過實驗而得出歐姆定律；年德國的歐姆在通過實驗而得出歐姆定律；電機與電力拖動的發(fā)展概況電機與電力拖動的發(fā)展概況 1831年英國年英國的法拉第發(fā)現(xiàn)的法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應定律，電磁感應定律，為研制各種電為研制各種電機奠定了重要機奠定了重要的理論基礎(chǔ)；的

6、理論基礎(chǔ)； 法拉第與最早的發(fā)電機法拉第與最早的發(fā)電機 法拉第盤法拉第盤 weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室7 1832年皮克斯在電磁感應理論的指導下，制造了年皮克斯在電磁感應理論的指導下，制造了第一臺發(fā)電機；第一臺發(fā)電機；電機與電力拖動的發(fā)展概況電機與電力拖動的發(fā)展概況 1833年楞次建立了確定年楞次建立了確定感應電流方向的原則；感應電流方向的原則； 皮克斯發(fā)明的直流發(fā)電機皮克斯發(fā)明的直流發(fā)電機 其后他致力于電機理論的研其后他致力于電機理論的研究并闡明了電機的可逆性原究并闡明了電機的可逆性原理。理。 1834年雅比克制造出世界年雅比克制造出世界第一臺電動機

7、，從而證明了第一臺電動機，從而證明了實際應用電能的可能性。實際應用電能的可能性。weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室8 雅可比發(fā)明的世界上第一臺電動機模型與實用電動機雅可比發(fā)明的世界上第一臺電動機模型與實用電動機 weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室9 1838 年，年，俄國人用一臺直流電動機拖動輪船，俄國人用一臺直流電動機拖動輪船，以以 4 km/h 的速度逆流而上和順流而下，這是最早的速度逆流而上和順流而下，這是最早的實用電動機。的實用電動機。 1845年用電磁鐵代替了永久磁鐵，此前電機中的年用電磁鐵代替了永久磁鐵，此

8、前電機中的磁極是用永久磁鐵制造的。磁極是用永久磁鐵制造的。電機與電力拖動的發(fā)展概況電機與電力拖動的發(fā)展概況 1866 年，德國科學家西門子制成的第一臺自激式年，德國科學家西門子制成的第一臺自激式發(fā)電機，標志著制造大容量發(fā)電機技術(shù)的突破，具發(fā)電機，標志著制造大容量發(fā)電機技術(shù)的突破，具有劃時代的意義。有劃時代的意義。weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室10 Siemens 和他的自激式發(fā)電機和他的自激式發(fā)電機 weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室11 1886 年，特斯拉研制出兩相異步電動機。年，特斯拉研制出兩相異步電動機。

9、特斯拉與他發(fā)明的兩相異步電動機特斯拉與他發(fā)明的兩相異步電動機 1885 年，費那里斯發(fā)現(xiàn)了兩相電流能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)年，費那里斯發(fā)現(xiàn)了兩相電流能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn) 磁場。磁場。weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室12電機工程得以飛躍發(fā)展是與俄羅斯杰出的工程師電機工程得以飛躍發(fā)展是與俄羅斯杰出的工程師多里沃多勃羅沃爾斯基的工作分不開的，他是三多里沃多勃羅沃爾斯基的工作分不開的，他是三相電路系統(tǒng)的創(chuàng)始者；相電路系統(tǒng)的創(chuàng)始者；他在他在1889年相繼發(fā)明和制造出三相異步電動機和年相繼發(fā)明和制造出三相異步電動機和三相變壓器，并首先采用了三相輸電線，使電機基三相變壓器，并首先采用了三相輸

10、電線，使電機基本定型。本定型。一個多世紀以來，電機的基本結(jié)構(gòu)似乎并沒有多大一個多世紀以來，電機的基本結(jié)構(gòu)似乎并沒有多大的變化，但電機的類型有了很大的發(fā)展，在運行性的變化，但電機的類型有了很大的發(fā)展，在運行性能、經(jīng)濟指標等方面都有了很大的改進和提高。能、經(jīng)濟指標等方面都有了很大的改進和提高。電機與電力拖動的發(fā)展概況電機與電力拖動的發(fā)展概況weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室13隨著自動控制系統(tǒng)和計算機裝置的發(fā)展，在一般旋隨著自動控制系統(tǒng)和計算機裝置的發(fā)展，在一般旋轉(zhuǎn)電機的理論基礎(chǔ)上，又發(fā)展了許多種可靠性，高轉(zhuǎn)電機的理論基礎(chǔ)上，又發(fā)展了許多種可靠性，高精度、快速

11、響應的控制電機，成為電機學科的一個精度、快速響應的控制電機，成為電機學科的一個獨立的分支。獨立的分支。 我國的電機工業(yè)在建國以來發(fā)生了巨大的變化?，F(xiàn)我國的電機工業(yè)在建國以來發(fā)生了巨大的變化?，F(xiàn)在已建立了自己的工業(yè)體系，有統(tǒng)一的國家標準、在已建立了自己的工業(yè)體系，有統(tǒng)一的國家標準、統(tǒng)一的電機、變壓器系列，能生產(chǎn)成套的大、小型統(tǒng)一的電機、變壓器系列，能生產(chǎn)成套的大、小型火力和水力發(fā)電設(shè)備，基本上能生產(chǎn)滿足國民經(jīng)濟火力和水力發(fā)電設(shè)備，基本上能生產(chǎn)滿足國民經(jīng)濟生產(chǎn)需要的各種電機。生產(chǎn)需要的各種電機。電機與電力拖動的發(fā)展概況電機與電力拖動的發(fā)展概況weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大

12、學電工電子教研室142電力拖動的發(fā)展概況電力拖動的發(fā)展概況 最初電動機拖動代替了蒸汽或水力的拖動；最初電動機拖動代替了蒸汽或水力的拖動； 當時電動機拖動生產(chǎn)機械的方式是通過天軸來實當時電動機拖動生產(chǎn)機械的方式是通過天軸來實現(xiàn)的，稱為現(xiàn)的，稱為“成組拖動成組拖動”。 即由一臺電動機拖動一組生產(chǎn)機械，從電動機到即由一臺電動機拖動一組生產(chǎn)機械，從電動機到各種生產(chǎn)機械的能量傳送以及在各生產(chǎn)機械之間的能各種生產(chǎn)機械的能量傳送以及在各生產(chǎn)機械之間的能量分配完全用機械的方式，靠天軸及機械傳動來實現(xiàn)。量分配完全用機械的方式，靠天軸及機械傳動來實現(xiàn)。 電動機遠離車間，車間內(nèi)有大量的天軸、長皮帶電動機遠離車間，車

13、間內(nèi)有大量的天軸、長皮帶和皮帶輪等，能量在傳遞過程中損耗大、效率低、易和皮帶輪等，能量在傳遞過程中損耗大、效率低、易出事故，若電動機發(fā)生故障，成組的生產(chǎn)機械將停產(chǎn)，出事故，若電動機發(fā)生故障，成組的生產(chǎn)機械將停產(chǎn)，這是一種落后的拖動方式。這是一種落后的拖動方式。電機與電力拖動的發(fā)展概況電機與電力拖動的發(fā)展概況weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室15二十世紀以來，生產(chǎn)機械上廣泛采用二十世紀以來，生產(chǎn)機械上廣泛采用“單電機拖動單電機拖動系統(tǒng)系統(tǒng)”，即一臺生產(chǎn)機械由一臺單獨的電動機拖動；，即一臺生產(chǎn)機械由一臺單獨的電動機拖動； 電動機與生產(chǎn)機械在結(jié)構(gòu)上密切配合，從而

14、進一步電動機與生產(chǎn)機械在結(jié)構(gòu)上密切配合，從而進一步簡化機構(gòu)容易實現(xiàn)生產(chǎn)機械運動的全部自動化。簡化機構(gòu)容易實現(xiàn)生產(chǎn)機械運動的全部自動化。 用一臺電動機拖動具有多個工作機構(gòu)的生產(chǎn)機械，用一臺電動機拖動具有多個工作機構(gòu)的生產(chǎn)機械，則機械內(nèi)部仍保留著復雜的機械傳動機構(gòu)；則機械內(nèi)部仍保留著復雜的機械傳動機構(gòu)； 從上世紀三十年代起，廣泛采用了從上世紀三十年代起，廣泛采用了“多電機拖動系多電機拖動系統(tǒng)統(tǒng)”，即每一個工作機構(gòu)用單獨電機帶動，這樣生產(chǎn)，即每一個工作機構(gòu)用單獨電機帶動，這樣生產(chǎn)機械結(jié)構(gòu)大大簡化；機械結(jié)構(gòu)大大簡化； 例對銑床來說共有例對銑床來說共有3臺電機即主軸電機、進給電機臺電機即主軸電機、進給電

15、機和冷卻電機。和冷卻電機。電機與電力拖動的發(fā)展概況電機與電力拖動的發(fā)展概況weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室16隨著生產(chǎn)機械的發(fā)展，對上述單機、多機拖動系統(tǒng)隨著生產(chǎn)機械的發(fā)展，對上述單機、多機拖動系統(tǒng)提出了更高的要求：提出了更高的要求：要求提高加工精度與工作速度，要求快速起動、制要求提高加工精度與工作速度，要求快速起動、制動及反轉(zhuǎn)。動及反轉(zhuǎn)。實現(xiàn)在寬廣范圍內(nèi)調(diào)速及整個生產(chǎn)過程自動化等。實現(xiàn)在寬廣范圍內(nèi)調(diào)速及整個生產(chǎn)過程自動化等。完成這些任務，除電動機外，還需有其他裝置，組完成這些任務，除電動機外，還需有其他裝置，組成自動化的電機拖動系統(tǒng)。成自動化的電機拖動

16、系統(tǒng)。隨著電機及電器制造工業(yè)及各種自動化元件的發(fā)展，隨著電機及電器制造工業(yè)及各種自動化元件的發(fā)展，自動電力拖動系統(tǒng)得到不斷的更新發(fā)展。自動電力拖動系統(tǒng)得到不斷的更新發(fā)展。最初采用的控制系統(tǒng)是繼電器最初采用的控制系統(tǒng)是繼電器接觸器型的。屬于接觸器型的。屬于有觸點斷續(xù)控制系統(tǒng)。有觸點斷續(xù)控制系統(tǒng)。電機與電力拖動的發(fā)展概況電機與電力拖動的發(fā)展概況weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室17隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，無觸點控制系統(tǒng)已被大量隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，無觸點控制系統(tǒng)已被大量采用，從分離元件到集成電路，直到近幾年來的微機采用，從分離元件到集成電路，直到近幾年來的微

17、機處理系統(tǒng)。處理系統(tǒng)。由于有觸點控制系統(tǒng)有其獨特的優(yōu)點，目前仍被廣泛由于有觸點控制系統(tǒng)有其獨特的優(yōu)點，目前仍被廣泛采用。采用。建國以來，電力拖動自動化系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展有了很大建國以來，電力拖動自動化系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展有了很大的成績，建立了一些有一定電力拖動自動化水平的工的成績，建立了一些有一定電力拖動自動化水平的工廠，建立了一批科研與設(shè)計機構(gòu)，自行設(shè)計和制造了廠，建立了一批科研與設(shè)計機構(gòu)，自行設(shè)計和制造了一批具有一定水平的生產(chǎn)自動線。但與先進國家相比一批具有一定水平的生產(chǎn)自動線。但與先進國家相比差距較大；差距較大；控制電機方面，由于我們起步較晚，差距更大?？刂齐姍C方面，由于我們起步較晚，差距更大。電

18、機與電力拖動的發(fā)展概況電機與電力拖動的發(fā)展概況weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室18電機與電力拖動的發(fā)展概況電機與電力拖動的發(fā)展概況 專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。 了解各類電機的基本結(jié)構(gòu)。了解各類電機的基本結(jié)構(gòu)。 理解電機中的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系。理解電機中的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系。 掌握電機穩(wěn)態(tài)運行時的分析方法和運行性能。掌握電機穩(wěn)態(tài)運行時的分析方法和運行性能。 理解電機穩(wěn)態(tài)運行時各種參數(shù)的物理意義，并理解電機穩(wěn)態(tài)運行時各種參數(shù)的物理意義，并 能熟練應用等效電路和相量圖。能熟練應用等效電路和相量圖。 通過實驗，掌握電機的基本實驗方法和電機使通過實驗，掌握電機的基本

19、實驗方法和電機使用的基本技能。用的基本技能。四、本課程的性質(zhì)和任務四、本課程的性質(zhì)和任務weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室19電機與電力拖動的發(fā)展概況電機與電力拖動的發(fā)展概況變壓器變壓器電電 機機動力電機動力電機 控制電機控制電機直流電機直流電機 交流電機交流電機異步電機異步電機 同步電機同步電機電機：電機： 發(fā)電機和電動機。發(fā)電機和電動機。電能電能機械能機械能電動機電動機 發(fā)電機發(fā)電機 磁場磁場水能水能熱能熱能風能風能原子能原子能五、教學內(nèi)容五、教學內(nèi)容weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室201.2 電機的基本原理電機

20、的基本原理一、磁感應強度一、磁感應強度磁感應強度磁感應強度B 表示磁場內(nèi)某點磁場強弱和方向的物理量。表示磁場內(nèi)某點磁場強弱和方向的物理量。磁感應強度磁感應強度B的大小的大小磁感應強度磁感應強度B的方向的方向與電流的方向之間符合右手螺旋定則。與電流的方向之間符合右手螺旋定則。IlFB 磁感應強度磁感應強度B的單位的單位: 特斯拉特斯拉(T)，1T = 1Wb/m2 1.2.1 磁場的基本物理量磁場的基本物理量weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室21磁場的基本物理量磁場的基本物理量二、磁通二、磁通磁通磁通 ：穿過垂直于穿過垂直于B方向的面積方向的面積S中的磁力線

21、總數(shù)。中的磁力線總數(shù)。 說明說明: 如果不是均勻如果不是均勻磁場，則取磁場，則取B的平均值。的平均值。在均勻磁場中在均勻磁場中 = B S 或或 B= /S 磁感應強度磁感應強度B在數(shù)值上可以看成為與磁場方向垂在數(shù)值上可以看成為與磁場方向垂直的單位面積所通過的磁通直的單位面積所通過的磁通,故又稱故又稱磁通密度磁通密度。磁通磁通 的單位的單位:韋韋伯伯(Wb) 1Wb =1Tm2均勻磁場均勻磁場: 各點磁感應強度大小相等，方向相同的各點磁感應強度大小相等，方向相同的 磁場，也稱磁場，也稱勻強磁場勻強磁場。weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室22 H 與與 B

22、的區(qū)別的區(qū)別 H I，與介質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。，與介質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。 B 與電流的大小和介質(zhì)的性質(zhì)均有關(guān)。與電流的大小和介質(zhì)的性質(zhì)均有關(guān)。磁場的基本物理量磁場的基本物理量磁場強度磁場強度H的單位的單位 ：安培安培/米（米（A/m)三、磁場強度三、磁場強度磁場強度磁場強度H ：表示磁場內(nèi)某點磁場強弱和方向的物表示磁場內(nèi)某點磁場強弱和方向的物理量。理量。是計算磁場時所引用的一個物理量，通過它來確定是計算磁場時所引用的一個物理量，通過它來確定磁場與電流之間的關(guān)系。磁場與電流之間的關(guān)系。weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室23磁場的基本物理量磁場的基本物理量由實驗可測得：真

23、空的磁導率為：由實驗可測得：真空的磁導率為：H/m10470 mHmsmAsVmAmWb /2位的單真空磁導率是一個常數(shù)，將其它物質(zhì)的磁導率和它真空磁導率是一個常數(shù)，將其它物質(zhì)的磁導率和它比較是很方便的。比較是很方便的。四、四、磁導率磁導率 磁導率磁導率 ：表示磁場媒質(zhì)磁性的物理量，衡量物質(zhì)表示磁場媒質(zhì)磁性的物理量，衡量物質(zhì) 的導磁能力的導磁能力。它與磁場強度的乘積就等于磁感應強度，即：它與磁場強度的乘積就等于磁感應強度，即：磁導率磁導率 的單位：的單位：亨亨/米（米（H/m）HBweipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室24磁場的基本物理量磁場的基本物理量0r

24、0BB HH0 也即當磁場媒質(zhì)是某種物質(zhì)時某點的磁感應強度也即當磁場媒質(zhì)是某種物質(zhì)時某點的磁感應強度B與在同樣電流下真空時該點的磁感應強度與在同樣電流下真空時該點的磁感應強度B0之比的之比的倍數(shù)。倍數(shù)。自然界的所有物質(zhì)按磁導率的大小，大體上可分為磁自然界的所有物質(zhì)按磁導率的大小，大體上可分為磁性材料和非磁性材料。性材料和非磁性材料。 相對磁導率相對磁導率 r： 任一種物質(zhì)的磁導率任一種物質(zhì)的磁導率 和真空的磁導率和真空的磁導率 0的比值的比值。weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室25磁通所通過的路徑稱為磁路。磁通所通過的路徑稱為磁路。 1.2.2 磁路及其基

25、本定律磁路及其基本定律u 主磁通主磁通漏磁通漏磁通磁路磁路iweipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室26電機中常用的基本定律電機中常用的基本定律一、全電流安培環(huán)路定律一、全電流安培環(huán)路定律沿任何一條閉合回線沿任何一條閉合回線L，磁場強度，磁場強度H的線積分等于該的線積分等于該閉合回線所包圍的電流的代數(shù)和閉合回線所包圍的電流的代數(shù)和 如果在均勻磁場中，沿著回線如果在均勻磁場中，沿著回線 L 磁場強度磁場強度H處處相等，則處處相等，則HLiF二、磁路的歐姆定律二、磁路的歐姆定律作用在磁路上的磁動勢作用在磁路上的磁動勢 F 等于磁路內(nèi)的磁通量等于磁路內(nèi)的磁通量乘乘以磁

26、阻以磁阻 RmLilHdF稱為磁動勢稱為磁動勢weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室27電機中常用的基本定律電機中常用的基本定律磁通量磁通量等于磁通密度乘以面積等于磁通密度乘以面積 dB SBS 磁場強度等于磁場強度等于磁通密度除以磁導率磁通密度除以磁導率 /BH mRF于是于是/()NilBlS Wweipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室28電機中常用的基本定律電機中常用的基本定律三、磁路的基爾霍夫定律三、磁路的基爾霍夫定律1. 磁路的基爾霍夫第一定律磁路的基爾霍夫第一定律1230 0或或閉合面閉合面i1i2123weipei

27、yu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室29電機中常用的基本定律電機中常用的基本定律2. 磁路的基爾霍夫第二定律磁路的基爾霍夫第二定律3k k1 12 21m12m2mk 1WiH lH lH lHRRR weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室30電機中常用的基本定律電機中常用的基本定律四、電磁感應定律四、電磁感應定律在我們回顧的所有定律中這將是最重要的一個。簡在我們回顧的所有定律中這將是最重要的一個。簡單的說電磁感應定律就是變化的電場附近會產(chǎn)生變單的說電磁感應定律就是變化的電場附近會產(chǎn)生變化的磁場，而變化的磁場附近會產(chǎn)生變化的電場。化的磁

28、場，而變化的磁場附近會產(chǎn)生變化的電場。定義：無論何種原因使的與閉合線圈交鏈的磁鏈定義：無論何種原因使的與閉合線圈交鏈的磁鏈隨著時間隨著時間t變化時，線圈中將會變化時，線圈中將會 產(chǎn)生感應電動勢產(chǎn)生感應電動勢eddeNdtdt 根據(jù)原因的不同，感應電動勢可分為以下兩類：根據(jù)原因的不同，感應電動勢可分為以下兩類：weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室31電機中常用的基本定律電機中常用的基本定律1. 變壓器電動勢變壓器電動勢指線圈位置靜止不變，穿過線圈的磁通指線圈位置靜止不變，穿過線圈的磁通發(fā)生變化，發(fā)生變化，這樣在線圈內(nèi)將產(chǎn)生感應電動勢，其大小與線圈的這樣在線圈內(nèi)

29、將產(chǎn)生感應電動勢，其大小與線圈的匝數(shù)和磁通變化率成正比，方向由楞次定律決定匝數(shù)和磁通變化率成正比，方向由楞次定律決定deNdt 2. 切割（運動）電動勢切割（運動）電動勢當磁場和線圈導體之間有相對運動時，使得穿過線圈當磁場和線圈導體之間有相對運動時，使得穿過線圈的磁通隨著時間的變化而變化。的磁通隨著時間的變化而變化。此時的此時的e叫做運動電動勢叫做運動電動勢 e=Blv方向由右手定則判定。方向由右手定則判定。weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室323. 自感系數(shù)自感系數(shù)L由自感系數(shù)的定義由自感系數(shù)的定義Li而由磁路的歐姆定律而由磁路的歐姆定律N mmFNiR

30、R 2221mmmNN iLNNiiiRR所以所以結(jié)論：當磁路為非線性時，自感系數(shù)是一個變量，結(jié)論：當磁路為非線性時，自感系數(shù)是一個變量，隨磁路的飽和程度的增加而下降。隨磁路的飽和程度的增加而下降。mlRA1mmR稱為磁導稱為磁導電機中常用的基本定律電機中常用的基本定律weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室33電機中常用的基本定律電機中常用的基本定律 五、電磁力定律五、電磁力定律 載流導體在磁場中要受到力的作用，方向載流導體在磁場中要受到力的作用，方向 用左手定則判定。用左手定則判定。 f=Bil 在旋轉(zhuǎn)電機中，作用在轉(zhuǎn)子載流導體上的電磁在旋轉(zhuǎn)電機中，作用在轉(zhuǎn)

31、子載流導體上的電磁力將使轉(zhuǎn)子受到一個力矩力將使轉(zhuǎn)子受到一個力矩（等于力乘以轉(zhuǎn)子半（等于力乘以轉(zhuǎn)子半徑），這個力矩徑），這個力矩稱之為電磁轉(zhuǎn)矩。稱之為電磁轉(zhuǎn)矩。電磁轉(zhuǎn)矩在電磁轉(zhuǎn)矩在電機的能量形態(tài)轉(zhuǎn)換起到重要的作用，以后會電機的能量形態(tài)轉(zhuǎn)換起到重要的作用，以后會詳細研究它。詳細研究它。 回顧右手定則，左手定則回顧右手定則，左手定則weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室34電機中常用的基本定律電機中常用的基本定律六、電路定律六、電路定律（1）歐姆定律：）歐姆定律：u=iR（2）基爾霍夫第一定律（電流定律）基爾霍夫第一定律（電流定律） i=0（3）基爾霍夫第二定律（電

32、壓定律）基爾霍夫第二定律（電壓定律） 在電路中，對任一回路，沿回路環(huán)繞一周，回路內(nèi)在電路中，對任一回路，沿回路環(huán)繞一周，回路內(nèi)所有元件的電壓代數(shù)和等于零，即所有元件的電壓代數(shù)和等于零，即 u=0。weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室351.3.1 概述概述 制造材料主要包括：制造材料主要包括： 導磁材料、導電材料、絕緣材料、結(jié)構(gòu)材料、導磁材料、導電材料、絕緣材料、結(jié)構(gòu)材料、 散熱材料、冷卻材料、潤滑材料等。散熱材料、冷卻材料、潤滑材料等。 導電材料：銅、鋁。導電材料：銅、鋁。 導磁材料：各種成分的鑄鋼（電工鋼片）。導磁材料：各種成分的鑄鋼（電工鋼片）。 絕緣

33、材料：各種絕緣紙、油性玻璃漆布、絕緣材料：各種絕緣紙、油性玻璃漆布、 有機硅玻璃粘帶、酚醛玻璃纖維壓塑料有機硅玻璃粘帶、酚醛玻璃纖維壓塑料 容許工作溫度容許工作溫度/ 90 105 120 130 155 180 180 weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室361.3.2 磁性材料的磁性能磁性材料的磁性能一、一、高導磁性高導磁性 磁性材料的磁導率通常都很高，即磁性材料的磁導率通常都很高，即 r 1 (如坡莫如坡莫合金，其合金，其 r 可達可達 2 105 ) 。磁性材料磁性材料能被強烈的磁化，能被強烈的磁化，具有很高的導磁性能。具有很高的導磁性能。磁性材料主

34、要指鐵、鎳、鈷及其合金等。磁性材料主要指鐵、鎳、鈷及其合金等。磁性物質(zhì)的高導磁性被廣泛地應用于電工設(shè)備中，如磁性物質(zhì)的高導磁性被廣泛地應用于電工設(shè)備中，如電機、變壓器及各種鐵磁元件的線圈中都放有鐵心。電機、變壓器及各種鐵磁元件的線圈中都放有鐵心。在這種具有鐵心的線圈中通入不太大的勵磁電流，在這種具有鐵心的線圈中通入不太大的勵磁電流，便可以產(chǎn)生較大的磁通和磁感應強度。便可以產(chǎn)生較大的磁通和磁感應強度。電機的制造材料電機的制造材料weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室37 這些小磁鐵叫做這些小磁鐵叫做“磁疇磁疇”。磁疇（磁化前）磁疇（磁化前）磁疇（磁化后）磁疇（磁

35、化后）在外磁場的作用下，磁疇順著外磁場方向轉(zhuǎn)向，在外磁場的作用下，磁疇順著外磁場方向轉(zhuǎn)向，排列整齊，顯示出磁性。排列整齊，顯示出磁性。 磁性物質(zhì)具有高導磁性是由于內(nèi)部有很多被磁性物質(zhì)具有高導磁性是由于內(nèi)部有很多被強烈磁化的小磁鐵。強烈磁化的小磁鐵。電機的制造材料電機的制造材料weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室38電機的制造材料電機的制造材料磁性物質(zhì)由于磁化所產(chǎn)生的磁化磁場不會隨著外磁磁性物質(zhì)由于磁化所產(chǎn)生的磁化磁場不會隨著外磁場的增強而無限的增強。場的增強而無限的增強。二、二、磁飽和性磁飽和性BJ 磁場內(nèi)磁性物質(zhì)的磁化磁場磁場內(nèi)磁性物質(zhì)的磁化磁場 的磁感應

36、強度曲線；的磁感應強度曲線；B0 磁場內(nèi)不存在磁性物質(zhì)時的磁場內(nèi)不存在磁性物質(zhì)時的 磁感應強度直線；磁感應強度直線；B BJ曲線和曲線和B0直線的縱坐標相直線的縱坐標相 加即磁場的加即磁場的 B-H 磁化曲線。磁化曲線。OHBB0BJBab磁化曲線磁化曲線當外磁場增大到一定程度時，磁性物質(zhì)磁疇的磁場當外磁場增大到一定程度時，磁性物質(zhì)磁疇的磁場方向全部都轉(zhuǎn)向與外部磁場方向一致，磁化磁場的方向全部都轉(zhuǎn)向與外部磁場方向一致，磁化磁場的磁感應強度將趨向某一定值，如圖。磁感應強度將趨向某一定值，如圖。weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室39 B-H 磁化曲線的特征：磁

37、化曲線的特征： Oa段：段：B 與與H幾乎成正比地增加；幾乎成正比地增加； ab段：段：B 的增加緩慢下來；的增加緩慢下來； b點以后：點以后：B增加很少，達到飽和。增加很少，達到飽和。OHBB0BJBab有磁性物質(zhì)存在時，有磁性物質(zhì)存在時，B 與與 H不成正不成正比，磁性物質(zhì)的磁導率比，磁性物質(zhì)的磁導率 不是常數(shù)，不是常數(shù)，隨隨H而變。而變。 有磁性物質(zhì)存在時，有磁性物質(zhì)存在時， 與與 I 不成不成正比。正比。 磁性物質(zhì)的磁化曲線在磁路計算磁性物質(zhì)的磁化曲線在磁路計算上極為重要，其為非線性曲線，上極為重要，其為非線性曲線，實際中通過實驗得出實際中通過實驗得出。 OHB, B 磁化曲線磁化曲線

38、B和和 與與H的關(guān)系的關(guān)系電機的制造材料電機的制造材料weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室40三、三、磁滯性磁滯性 磁性材料在交變磁場中反復磁化，其磁性材料在交變磁場中反復磁化，其B-H關(guān)系曲關(guān)系曲線是一條回形閉合曲線，稱為線是一條回形閉合曲線，稱為磁滯回線磁滯回線。磁性材料中磁性材料中磁感應強度磁感應強度B的變化總是滯后于外磁場變的變化總是滯后于外磁場變化的性質(zhì)?；男再|(zhì)。磁滯回線磁滯回線OHBBrHc剩磁感應強度剩磁感應強度Br (剩磁剩磁) ： 當線圈中電流減小到零當線圈中電流減小到零(H=0)時，鐵心中的磁感應強度。時，鐵心中的磁感應強度。例如例如:

39、 永久磁鐵的磁性就是由永久磁鐵的磁性就是由剩磁產(chǎn)生的；自勵直流發(fā)電機剩磁產(chǎn)生的；自勵直流發(fā)電機的磁極，為了使電壓能建立，的磁極，為了使電壓能建立，也必須具有剩磁。也必須具有剩磁。 電機的制造材料電機的制造材料weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室41磁滯回線磁滯回線OHBBrHC但剩磁也存在著有害的一面，但剩磁也存在著有害的一面，例如，當工件在平面磨床上加例如，當工件在平面磨床上加工完畢后，由于電磁吸盤有剩工完畢后，由于電磁吸盤有剩磁，還將工件吸住。為此要通磁，還將工件吸住。為此要通入反向去磁電流，去掉剩磁，入反向去磁電流，去掉剩磁，才能取下工件。才能取下工件。矯頑磁力矯頑磁力HC：使使 B = 0 所需的所需的 H 值。值。磁性物質(zhì)不同，其磁滯回線和磁性物質(zhì)不同，其磁滯回線和磁化曲線也不同。磁化曲線也不同。電機的制造材料電機的制造材料weipeiyu制作 2022年7月5日星期二山東理工大學電工電子教研室42 幾種常見磁性物質(zhì)的磁化曲線幾種常見磁性物質(zhì)的磁化曲線a 鑄鐵鑄鐵 b 鑄鋼鑄鋼 c 硅鋼片硅鋼片O0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 103H/(A/m)H/(A/m)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 103B/T1.81.61.