电机基本知识
磁路主要有以下几个物理量： ⑴磁通?
磁通是描述磁路中某截面上磁场总体强弱的物理量，单位为Wb（韦伯）。
磁通与电路中电流的作用相当。普通电机中，磁通是由绕组通电流产生的，其中绝大部分同时匝链（或穿越）电机的所有绕组，所以称为主磁通?；另有很小一部分仅与该绕组自身匝链，故称为漏磁通??。
⑵磁通密度（简称磁密）B
磁感应强度B是描述磁场中各点磁场强弱的物理量，单位为T（特斯拉）。它也可以描述某个截面上磁场平均强度，即B?⑶磁场强度H
是描述磁场中各点磁场强弱的物理量，单位为A/m。
⑷磁导率μ：是描述材料导磁性能优劣的物理量，满足???r?0。其中，?r是一个无量纲的物理量，称为相对导磁率；?0为真空导磁率，其值为?0=4π×10-7H/m。一般材料的导磁性能与真空相当，即其?r≈1；铁磁材料的?r值约在几十到数百万。
以上三个物理量满足关系式：B??H
⑸磁动势F：磁动势是产生磁场的本领，它是磁路所包围的电流的代数和。电机中，磁路包围的通常是一个电流为i的N匝线圈，即磁动势F?Ni。
⑹磁压降Um：Um?Hl??Rm
⑺磁阻Rm：反应磁路对磁通的阻碍作用，Rm?⑻磁导Λ：磁阻的倒数，???A，A为磁路的截面积。
l ?A?Al。
⑼自感L：L??N2；感抗x??L
⑽互感M：它是反应绕组在交流电作用下相互影响的物理量，满足M??12N1N2。变压器与异步电动机中的互感电抗为励磁电抗xm；同步电机中的互感电抗为电枢反应电抗xa。
3、磁路计算
电机磁路的特点是：沿磁路各点的磁场强度矢量Hj和路径lj的方向相同，同时包围的电流是一个或多个N匝线圈的电流，即总电流为NI，所以，全电流定律又可表示成
mmn?H?dl=?Hl??Uljjj?1j?1Mj??Ik??NI
k?1即各段磁路上的磁压降等于磁路所包围的电流代数和，即ΣHjlj=Ni
式中：I为流过线圈的直流电流大小或交流电流的有效值，相应地，闭合磁路中截面相同的各段磁路的磁通Φ、磁场强度Hj和磁压降UMj就为恒定值或有效值；lj为磁场强度相同的某段磁路的长度。因此，当磁路的尺寸和材料已知时，利用全电流定律可计算出：
Ⅰ、产生一定数量的磁通Φ所需要的励磁磁动势和励磁电流值，具体计算步骤如下： ⑴求各段磁路的截面积Aj和长度lj，其中lj通常取该段磁路的平均长度； ⑵求各段磁路的磁密Bj=Φ/Aj；
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⑶根据Bj从相应材料的磁化曲线查出各段的磁场强度Hj和磁导率μj=Bj/Hj，并可求出该段磁路的磁阻RMj?ljμjAj?Hjlj?。如该段为空气隙，则磁场强度Hδ=Bδ/μ0；
mm⑷求各段磁路的总磁动势F??Hjlj???RMj?NI；
j?1j?1⑸根据励磁绕组的匝数求出励磁电流I=F/N。 Ⅱ、如已知电流I求磁通，则方法是：
先假定一个磁通，利用上述步骤求出所需的电流；
将求出的电流与给定电流比较，如两者误差在允许范围内，则假定的磁通即为所求；如误差超过允许值，则根据求得的电流大小重新假定磁通，直到误差在允许范围内。可见，这种情况往往需要进行叠代多次。
4、电磁类比关系（见下表）
表0-1 电磁类比关系
比较内容 电 学 电场：是一种存在于电荷周围的特殊物质。特征是它由场源（即电荷）产生，并且在场源处最强，离开场源按照一定的梯度分布。 磁 学 磁场：是一种存在于载流导体或者永磁体周围的特殊物质。它由载流导体或永磁体产生，并且在场源处最强，离开场源按照一定的梯度分布。 磁力线：描述磁场问题的一种假想线。它在磁铁外由N指向S而内部则相反，是一条闭合曲线，习惯上用磁力线的疏密来表述各点磁场的强弱。 磁场强度H（A/ m） 磁导率μ：反映磁性材料传导磁通的能力 磁通密度B（T=Wb/m2）：B??H 磁路：指磁通流通的路径。它是分析磁场问题的简化方法。 磁通Φ（Wb）：它描述通过某个截面的磁力线总体数量 磁动势F（A）：指产生磁通的本领。用磁路所包围的总电流表示 磁压降Um（A）：U场及 其主 要物 理量 电力线：描述电场问题的一种假想线。它起始于正电荷而终止于负电荷，习惯上用电力线的疏密来表述电场中各点电场的强弱。 电场强度E（V/ m） 电导率γ：反映导体传导电流的能力 电流密度J（A/m2）：J??E 电路：指电流流通的路径。它是分析电场问题的简化方法。 电流I（A）：它由电荷定向移动形成，是电能传送的载体，描述某个截面上电荷总体移动情况 路及 其主 要物 理量 电动势ε（V）：指产生电流的本领。用单位正电荷从电场中一点移动到另一点外力所作的功表示 电压降U（V）：U??E?dl l??H?dl l电阻R?l（Ω） γS磁阻Rm?l μS电导G?1 R磁导??1 Rm路的 定律 基尔霍夫第一定律 基尔霍夫第二定律 ?i?0 U?IR 磁路节点定律 全电流定律 ???0 ?U??E ?Hl=?I Um??Rm 电路欧姆定律 磁路欧姆定律 6
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要点：磁路及其主要物理量的含义、符号、单位；磁路基本定律及其在电机中的表达式；磁路计算方法。
目的：理解磁路基本物理量与基本定律；掌握磁路计算方法，并能根据计算结果理解旋转电机中气隙的含义。
五、电机的基本作用原理——电磁原理（包括以下两条）
1．法拉第—楞茨定律
处在变化的磁场中的导体中将产生感应电动势，简称磁生电。这就是法拉第在1831年发现的电磁感应现象，也称电磁感应定律。当导体形成闭合回路时，感应电动势产生的电流（称为感应电流）所产生的磁场将阻碍（抵抗）原磁场的变化（楞茨）。这种阻碍作用就是电抗的概念，即电抗对应于交变场。
感应电动势的一般表达式
e??d? 这里Ψ称为磁通链，简称磁链。 dtd???dx???(??)?(?) dt?xdt?t一般说来，磁链是时间和位置的函数，即??f(x,t)，故感应电动势可表达为
e??式中前一项称为运动电动势，后一项称为变压器电动势。
⑵电机中感应电动势的表达式
变压器中，绕组套在铁心柱上并通交流电，构成交流铁心线圈。静止的铁心中的交变磁通
???msin?t穿越绕组的全部N线匝，其磁链??N?在绕组中产生变压器电动势。电动势的大
小为e??Nd?，方向则由右手螺旋定则确定。 dt?eBve(a)交流铁心线圈感应变压器电动势 图0–5 电机中的感应电动势 l(b)导体切割磁力线感应运动电动势 旋转电机中，绕组与磁场有相对运动，各线圈边中的导体将切割磁力线产生运动电动势。电动势的大小为e?Blv，方向用右手定则确定。
2．安培定律
载流导体的周围将产生磁场，简称电生磁。
此外，旋转电机中还用到安培电磁力定律——毕奥?萨法尔定律
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eBFeBF大小F?BIl
方向：由左手定则确定 应用此式时要求大家树立一个观点：即磁场相互作用产生力
(a)左手定则确定(b)磁场相互作用确定载流导体在磁场中受到的电磁力
【举例】吸铁石的原理 平行导线通电后的相互作用力
要点：电磁感应定律的形式及其在不同电机中的情况；交变场与电抗，即交变磁场对应于感抗、交变电场对应于容抗；普通电机中的磁场是由电流产生的，电流的性质决定了磁场的性质，即直流电产生恒定磁场，故直流电机中没有电抗；交流电产生交变磁场，每一个交变磁场对应一个电抗，具体说：异步电动机和变压器中的主磁场对应于励磁电抗，两侧漏磁场分别对应于漏抗。
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