Electrical Machinery 电机学

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1 Electrical Machinery 电机学
Name: 李 辉

2 电机的定义 广义：电机可泛指所有实施电能生产、传输、使用和电能特性变换的机械或装置。
电机（Electrical Machine） ：依据电磁感应定律和电磁力定律实现机电能量转换和信号传递与转换的装置。 严格地说，这类装置的全称应该是电磁式电机，但习惯上已将之简称为电机。

3 Electrical Machinery Characteristics（特 点）:
The role of Electrical Machinery in the Power System （电机学在电力系统专业中的地位） 2. Hard to teach and learn （难教难学）

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5 Introduction 1 Main Content（主要内容）
To understand the role of Electrical machine and the task of this course; （理解电机的作用与本课程的任务） 2. To master the basic Electromagnetic Law; （掌握基本电磁定律）

6 Introduction 1 (Continued)
3. To master the magnetization characteristic of ferromagnetic material; (掌握铁磁材料的磁化特性) 4. To understand the basic analysis method of magnetic circuit. （了解磁路的基本分析方法）

7 0.1 Introduction of Electrical Machine & This course （电机学简介）
Content （主要内容） The relation between EM and national economy & daily life （电机与国民经济、日常生活的关系）

8 Content (Continued) The development and current situation (Status Quo )of Electrical machine （电机发展历程及当前状况） The target of EM teaching and method of learning （电机学的教学目的及学习方法）

9 Four Categories of Electrical Machine
电机学研究的四大机种 Transformer （变压器） Generator: （发电机） Mechanical energy Electric energy Motor: （电动机） 2. Synchronous Machine （同步电机） 3. Asynchronous Machine （异步电机） 4. DC Machine （直流电机）

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11 Transformer: It belongs to static EM, It can be used to change the Voltage, the Current, the phase No. , the frequency and the phase of the Electrical power. （变压器：属于静止电机，可改变交流电能的电压，甚至也可改变相数、频率及相位。 ） Synchronous Machine, Asynchronous Machine and DC Machine belong to the rotate machines. （同步机、异步机和直流机属于旋转电机范畴。）

12 The Relation between EM and National Economy & Daily life
（电机与国民经济、日常生活的关系 ） ☆ The Key Equipments of Power System （能源系统的关键设备） Generation of Electric Power —— Transmission and Distribution —— Consumption of Electric Power （发电 —— 输配电 —— 用电） Generators ——Transformers —— Motors （发电机 ——— 变压器 ————电动机）

13 ☆ propulsion Equipments with Special
Requirement in Many Application Fields （各领域中有特殊要求的动力装置）

14 Turbo-dynamo with 200MW Made in China
Electric Power Generation — Generators （发电环节——各种发电机） Turbo-dynamo with 200MW Made in China （国产200MW汽轮发电机）

15 Turbo-dynamo with 600MW Made in China

16 Stator of Turbo-dynamo with 330MW Made in China

17 Stator Core of Turbo-dynamo with 330MW Made in China

18 Hydraulic Turbine Generator in Operation
（现场运行的水轮发电机）

19 Electric Power Transmission and Distribution — Transformers
（输配电环节——变压器） For the sake of energy saving, the electric power of the generator output ( 20kV) must be transformed to high voltage to transmit to thousands km away . In China, the high voltages are 110kV, 220kV, 500kV and even to 1000kV. （为了把发电厂发出的电力输送到四面八方的用户，需要将发电机输出的 20 kV 左右的电压升高。在我国，一般升高到110kV、 220kV或500kV。为了输送一定大小的功率、采用高电压。）

20 Voltages of Transformer
（变压器的电压等级） 20kV/500kV(220kV) 500kV(220kV)/110kV 110kV/35kV 35kV/10kV 10kV/380V

21 High Voltage Port to Grid
Close Bus to Generator （连接发电机的封闭母线） High Voltage Port to Grid （与电网相连的高压出线端） Boost Transformer Connecting the Generator and the Grid

22 Distribution Transformer
（配电变压器）

23 Small Transformers in Lab
（实验室小型变压器）

24 40MVA 500kV Extra-high Voltage Transformer

25 Consumption of Electric Power — Motors （用电环节——电动机）
1） Motor —— Widely used in many fields （各行业广泛使用电动机） Asynchronous Motor（异步电动机）

26 Variable Frequency Motor
（变频调速专用电机）

27 High Speed AC Motor （高速交流异步电机）

28 ☆ Medical Science (Medical Facilities)
2） Motors —— Many New High-Tec Applications （在高新技术领域中应用的电机） ☆ Information Technology (Radar Driving) （信息技术（雷达驱动） ） ☆ Space Flight, Aviation, Navigation （航天航空航海） ☆ Medical Science (Medical Facilities) （生物医学工程（多种医疗设备） ）

29 The Development and Status Quo of Electrical Machine
（电机发展历程及当前状况） ☆ Development （发展历程） In 1833, DC Motor（1833年，直流电机） In 1885, Asynchronous Motor （1885年，异步电动机） In 1889, 3 Phase Power System （1889年，三相系统）

30 ☆ Application of EM in China
（我国目前实际应用情况） ☆ Turbo-dynamo: Introduced from overseas, design of 1000MW （汽发：消化引进，设计1000MW） ☆ Hydraulic Turbine Generator: 700MW, Used in Sanxia hydraulic Plant 500kV transmission grid and transformer 500kV DC Transmission system （700MW水发, 三峡电站； 500kV输电线路以及相应的变压器； 500kV直流输电，西电东送运行中 ）

31 Introduced from overseas, 600MW
☆ Nuclear Power: Introduced from overseas, 600MW （600MW核电机组） ☆ Gas Turbine Generator: Introduced from overseas, 400MW （400MW燃气轮机联合循环机组）

32 ☆ Research & Development of EM
（当前研究、开发与创新） 1）Research Fields of EM （研究领域） ☆ New Requirement: Safety, Reliability, Economical （新要求：安全、可靠、经济、环保） ☆ New Energy: Wind Power, Wave energy （新能源技术：风力发电，波浪发电等）

33 ☆ Mechanotronics: Combining EM, Power
Electronics and Micro Electronics （机电一体化：电机、电力电子与微电子结合) ☆ Energy Saving EM and Energy saving Control （节能电机与电机的节能控制）

34 ☆ New Energy Technology（新能源技术）
Wind Power（风力发电）

35 ☆ Mechanelectronics（机电一体化）
If the Permanent Magnet Brushless DC Motor is used to substitute for normal asynchronous motor, the following energy saving effect will be achieved. （如果用正在发展的新型永磁无刷直流电动机代替普通电动机,效果如下：） Rrefrigerator: >10,000,000/year, Saving Electric power 15% （电冰箱：>1000万台/年，电量少15%）

36 Energy saving effect（节能效果）
洗衣机：>1100万台，噪音降低10分贝，节省电能50%，节水20% （Washing Machine: >10,000,000/year, Saving Electric power 50%, saving water 20%, the noise decrease by 10db.）

37 chose “ information search” and input keyword “电机” or “发电机” or “变压器” ,
2）Research of EM In the website of National Natural Science Foundation: chose “ information search” and input keyword “电机” or “发电机” or “变压器” , Then you can find the projects of NSFC that our university undertake. 在国家自然科学基金网站

38 The target of EM teaching and method of learning
（电机学的教学目标及学习方法） ☆ Target of EM teaching（教学目标） Acquisition of knowledge, ability and inner quality（知识、能力与素质三丰收） Master the knowledge, train the ability and raise the inner quality （掌握知识，培养能力与提高素质并重） Make sure that you can get good score. （千方百计使每个同学都取得好成绩）

39 ☆ Learning method of EM 1) 理论学习 2) 实践环节 抓住一个关键,三个环节 关键：听课与自主学习紧密结合；
环节：熟悉教材，多媒体课件，及时复习并独立完成作业 2) 实践环节 (1)基本训练---利用基础实验室-开放实验室-工程训练中心三个基地有利条件 (2)基本工具---测试技术，编程技术，熟悉文献

40 1.记录（Record） 2.简化（Reduce） 3.背诵（Recite） 4.思考（Reflect）
5.复习（Review）

41 Reference Website 1．电机学多媒体软件 2. 校园网——图书文献——期刊全文检索
3. 国家自然科学基金网 4．中国变压器行业信息网 5．国家电力信息网  ．发电机组网  7．中小型电机  8．微电机 9．中国专利局   10．美国专利局 

42 Reference 李祖明，电机学（第2版），电力出版社，2005. 教学参考书 1.汤蕴璆、史乃主编，电机学，机械工业出版社，2005.
2. A.E.Fitzgerald,Charles Kingsley,Jr.Stephen D. Umans，Electric Machinery(Sixth Edition)，McGraw Hill, 清华大学出版社，2003. 3.胡虔生、胡敏强、杜炎森. 电机学. 中国电力出版社，2001. 4. 许实章，电机学，机械工业出版社，1990.   

43 绪论 2 (Introduction 2) 电机中的能量转换与磁路 （ Energy Conversion and Magnetic Circuit in Electrical Machines ）

44 主要内容 （ Content ） 0.2 电机中的能量转换与磁路; 0.3 与磁路相关的基本物理定律; 0.4 铁磁材料及其特性.
（ Energy Conversion and Magnetic Circuit in Electrical Machines ） 0.3 与磁路相关的基本物理定律; （ Basic Physics Law related to Magnetic Circuit ） 0.4 铁磁材料及其特性. （ Ferromagnetic Materials and Their Magnetization Characteristics ）

45 Shell type transformer
§0.2 电机中的能量转换与磁路 （ Energy Conversion and Magnetic Circuit in Electrical Machines ） 电机中能量转换的两个实例（ Two examples ） ☆变压器 (Transformers) Core type transformer (心式变压器) Shell type transformer (壳式变压器)

46 ☆心式与壳式变压器 (Two Transformers )
Schematic diagram of core type transformer (心式变压器示意图) (b) Schematic diagram of shell type transformer (壳式变压器示意图)

47 (Animation for the Principle of Generator)
发电机工作原理动画 (Animation for the Principle of Generator) (b)发电机 (Generator) 同步发电机工作原理 (Operation Principle of Synchronous Generator) 同步电机机械能到电能转换过程 (Energy Conversion Procedure of Synchronous Generator)

48 (Schematic Diagram of Generator Main Part)
发电机主体部分的示意图 (Schematic Diagram of Generator Main Part) 励磁绕组中有直流电流流过，在发电机运行时， 转子轴由于外力的驱动而旋转，从定子绕组出线端就 可以向外部电路输出电能。 Core of Stator 定子铁心 Winding 定子绕组 Core of Rotor 转子铁心 of Rotor 转子绕组 N S Schematic Diagram of Generator Main Part

49 0.2.2 能量转换装置中的磁场与磁路(Magnetic Field and Magnetic Circuit )
单相变压器 (Single-phase Transformer) i1 输入电能 Input Energy 电能 Electric Energy 磁 场 输出电能 Output Energy i2 电能 Electric Energy 变压器实现能量传递条件：两个线圈被磁场耦合起来。 (Condition for energy conversion: Two windings coupled with magnetic field.)

50 旋转电机能量转换端口 (Energy Conversion port of Rotating Machine)
转子 (Rotor) 电端口 (Electric port) A B C 定子绕组 (Stator winding) 机械端口 (Mechanical port) 定子铁心 (Stator core)

51 旋转电机耦合场 (Coupled Field of Rotating Machine)
机械能 Mechanical Energy 磁场 电能 Electric Energy 在发电机中，机械能转换为电能，一个重要条件也是因为其中存在一个耦合磁场(Coupled magnetic field )。

52 变压器与发电机磁路的形成（ Magnetic Circuit ）
电机、变压器磁场最重要的一个物理量是磁通。 磁通所通过的路径就是磁路。 (Magnetic Circuit is the path for magnetic flux to pass through) 磁路主要由铁磁材料构成，称为铁心磁路。 有线圈没有铁心时不构成磁路 有线圈有铁心才能构成磁路 发电机磁极单独存在时不构成磁路 发电机磁极与定子铁心构成的磁路

53 （ Basic Physics Law Related to Magnetic Circuit ）
§0-3. 与电机磁路相关的基本电磁定律 （ Basic Physics Law Related to Magnetic Circuit ） 0.3.1 与磁路相关的基本物理量 (Physical Quantities Related to Magnetic Circuit) 磁场强度 H [A/m] (Magnetic Field Intensity, H, [A/m]) 注意！磁场强度的大小在铁磁材料中，并不代表磁场强弱。只有它与磁导率之积才能反映磁场的强弱。

54 (Magnetic Field Intensity, H, [A/m])
a. 磁场强度 H [A/m] (Magnetic Field Intensity, H, [A/m]) 上面是铁环,下塑料环.磁通密度则分别为: 与 因为 是 的数千倍，所以，铁环 中的磁密与磁通是塑料环中的数千倍。 (For is several thousand times of , the magnetic density and magnetic flux in iron ring are several thousand times of those in plastics ring.) —— 磁压降 — 磁动势 (Magnetomotive Force)

55 (Intensity of Magnetization / Density of Magnetic flux) 描述磁场强弱及方向的物理量。
b. 磁感应强度B（磁通密度） (Intensity of Magnetization / Density of Magnetic flux) 描述磁场强弱及方向的物理量。 单位(Unit)：特斯拉（T）[T,Gs] ， 1Gs=10-4T c. 磁通量φ (Magnetic Flux) (垂直)穿过截面S的磁力线根数。 在均匀磁场，且B 与S垂直时，有 单位：韦伯（Wb）[ Wb, Mx ] 1Mx=10-8Wb

56 d. 磁导率μ( Magnetic Permeability )
磁导率μ表示物质导磁能力的大小。 μ为磁导率，其单位为 H/m 磁场强度的单位为 A/m 真空的磁导率 H/m 铁磁物质：铁、钴、镍及其合金 (Ferromagnetic Materials: iron, cobalt, nickel and their alloy ） 非铁磁物质：空气、水、油、铜、铝 ( Nonferrous Materials ) 电机、变压器的磁路通常由磁导率达到数千倍m0的铁与硅合金构成，它被制成厚度为0.5mm或者更薄的硅钢片。(Silicon steel sheet)

57 0.3.2 全电流定律（安培环路定律） (Ampere Circuital Theorem) 逻辑： 能量转换需要磁场
逻辑： 能量转换需要磁场 要转换很大的功率，需要很多的磁通 磁场由激磁电流产生，希望以小的激磁电流产生较多的磁通。首要问题是: 研究激磁电流与磁路中磁通的关系： （1）全电流定律描述H-i 之间关系 （2）磁路欧姆定律描述磁通与电流的关系 (Ampere Circuital Theorem describes the relation between H and i) (Magnetic circuit law describes the relation between flux and current i)

58 (Simple form of Ampere Circuital Theorem)
简化形式的全电流定律 (Simple form of Ampere Circuital Theorem) 对于左下角的螺绕环磁路，设圆形回线l1与环的中心圆重合，则有: R 螺线管 solenoid N 为线圈匝数，H为回线上各点的磁场强度。 : 作用在磁路上的安匝数（磁路磁动势）,单位 A。

59 1) 简化形式的全电流定律 R 全电流定律： 磁场强度与回线长度的乘积等于该回线所包围的总安匝数 。 注意条件：
螺线管 solenoid 全电流定律： 磁场强度与回线长度的乘积等于该回线所包围的总安匝数 。 注意条件： 沿回线长度各点磁场强度相等，且方向与回线方向相同。 上式实际上只适合于回线正方向为顺时针的情况！

60 (Simple form of Ampere Circuital Theorem)
简化形式的全电流定律--- Ni=Hl (Simple form of Ampere Circuital Theorem) 对于右下角的单相变压器铁心磁路，设回线l1与铁心中心线重合，方向如图，则可以认为: 回线l1各点磁场强度近似相等,且方向与回线l1相同, 于是得到: N为线圈匝数，H为回线上各点的磁场强度。 全电流定律：磁场强度与回线长度的乘积等于该回线所包围的总安匝数 。 单线圈铁心磁路 (Magnetic circuit with single winding)

61 (Discussion 1 Ampere Circuital Theorem
讨论1 磁路包含气隙时的全电流定律 (Discussion 1 Ampere Circuital Theorem with air gap in magnetic circuit) 若磁回路中存在气隙， 当气隙长度δ远远小于铁心截面的边长时， 铁心和气隙中分别为近似均匀磁场，则: N 其中: F=Ni ——磁路的总磁动势 HFelFe ——铁心上的磁压降 Hδδ ——气隙上的磁压降 可见，总磁势等于各段磁压降之和。当磁路由k段均匀磁路串联时有 带气隙的铁心磁路 (Magnetic circuit with air gap)

62 (Discussion 2 Ampere Circuital Theorem with two windings)
讨论2 磁路包含两个线圈时的全电流定律 (Discussion 2 Ampere Circuital Theorem with two windings) 对于下图所示铁心上绕有匝数分别为 与 两个绕组， 分别通入电流 与 的情况，作用于磁路上的总磁动势 则为两个线圈安匝数的代数和，于是有: 多线圈铁心磁路 Magnetic circuit with multiple windings 对于该图所示电流方向，上式两项均取正号。对于一般的情况需要仔细判断各线圈电流的方向，以便正确选择磁势求和的正负号。

63 (General form of Ampere Circuital Theorem)
2）全电流定律一般形式 (General form of Ampere Circuital Theorem) 安培环路定律:沿空间任意条闭合回路，磁场强度H 的线积分等于该闭合回路所包围的电流的代数和。 (Ampere Circuital Theorem : The line integral of magnetic intensity, with random loop in space, is equal to the algebraic sum of current encircled by the loop. ) i3 l H dl i2 i1 注：若 i 与 l 符合右手螺旋关系， 取正号，否则取负 。其中大拇指所指为 i 的方向，四指为 l 方向。

64 (Ohm’s Law for Magnetic Circuit and Inductance)
0.3.3 磁路的欧姆定律与电感 (Ohm’s Law for Magnetic Circuit and Inductance) 全电流定理仅仅给出磁场强度与磁势之间关系，电机分析中更需要i-f关系。根据安培环路定律简化形式，通过定义磁阻及磁导，可以得到描述磁动势与磁通关系的磁路欧姆定律。于是得到i-f关系。 1）均匀磁路的欧姆定律 (Ohm’s Law for uniform magnetic circuit) 由于 B=μH 得

65 磁路欧姆定律 : 磁路的磁阻, A/Wb 定义： (magnetic resistance) : 磁路的磁导，Wb/A 定义：
(permeance/magnetic conductance) 磁路欧姆定律 或 则上式可写为： 欧姆定律：作用于磁路上的磁动势等于磁阻乘以磁通。 (Ohm’s Law: The magnetomotive force in the magnetic circuit is equal to the product of magnetic resistance and magnetic flux.)

66 思考 (Ponder): 引入磁动势, 磁阻,磁导有什么作用? 磁导与哪些因素有关?
3) 从磁路欧姆定律出发，磁通 的大小受哪些因数的影响？

67 2) 线圈的电感 ( Inductance ) 已知 又知道线圈的磁链(magnetic flux linkage)与电流的关系:
得到电感与线圈匝数和磁导的关系 结论：电感等于线圈匝数的平方和磁路磁导的乘积。 讨论: 影响电感大小的因素

68 随着铁心磁路饱和的增加，铁心磁导率µFe减小，相应的磁导、电抗也要减小。
线圈的电抗 (Reactance) 电抗 随着频率 、匝数 、磁导 的变化而变化。 ( The reactance varies with the frequency, turns of the winding, and magnetic conductance.) 随着铁心磁路饱和的增加，铁心磁导率µFe减小，相应的磁导、电抗也要减小。

69 (Magnetic Ohm’s Law for the subsection uniform magnetic circuit)
3）分段均匀磁路的欧姆定律 (Magnetic Ohm’s Law for the subsection uniform magnetic circuit) 其中 : 铁心部分对应的磁阻 : 气隙部分对应的磁阻 : 铁心中消耗的磁动势 : 气隙中消耗的磁动势 思考： 假设铁心长度 与气隙长度 比为1000/1；铁心磁导率 与气隙磁导率 比为6000/1,那么线圈电流产生的磁动势在铁心中与气隙中消耗的磁动势是什么比值关系？

70 (Discussion 3 Effect of the air gap on the inductance)
讨论3 铁心磁路中气隙对电感的影响 (Discussion 3 Effect of the air gap on the inductance) 分段均匀磁路，总磁阻等于串联各磁阻之和，因而使总磁组变大，总磁导变小，电感变小。

71 算例 (Example) 设铁心磁路横截面积A=100cm2, l =1m, 线圈N=200匝，比较d = 0与d=1mm的磁阻,磁导,并求出电感

72 算例(续)

73 4) 磁导率对激磁电流与磁通关系的影响 (Effect of the Magnetic Permeability on magnetizing current and magnetic flux) 铁磁材料的高磁导率使得较小的激磁电流可以产生 较大的磁通.所以下图铁环中磁通是塑料环中的数千倍. 这是铁心的增磁功能。

74 磁导率对激磁电流与磁通关系的影响(续) (Effect of the Magnetic Permeability on magnetizing current and magnetic flux (continued)) --磁路中微小的气隙,就可以使同样励磁电流产生的磁通显著减小(下图,1m长铁心,出现1mm气隙后,磁通变为1/6!)可见,气隙的存在显著降低了铁心增磁效果

75 (Law of Electromagnetic Induction )
0.3.4 电磁感应定律 (Law of Electromagnetic Induction ) 1)电磁感应定律 图中给出了线圈感应电动势 与磁通 的正方向， 可以看出，正方向与磁通的正方向之间符合右手螺 旋关系。由此，电磁感应定 律可表示为： 感应电势的正方向 Positive direction of induced EMF 在电感为常数的情况下，对 于只有一个线圈的情况，就 可得到我们所熟悉的公式

76 如图所示，利用右手定则(Right-hand rule) ，就可得到:
2)关于公式 (Formula) 如图所示，利用右手定则(Right-hand rule) ，就可得到: + _ 注意点： a．该公式要求导体 及其运动方向均与 磁密 方向垂直，而且在导体长度上各点 的磁密相等。 ｂ．该公式经常用于旋转电机内旋转磁场 切割静止绕组感应电动势的求解，当在运 用时，也要注意（a）中的适用条件。

77 0.3.5 电机分析中所用其它物理定律 （1）磁通连续性定律(Magnetic flux continuity law)

78 （2）电磁力定律 (Electromagnetic force)
载流导体在磁场中要受到电磁力，若导体中电流为i，导体长度为l，导体所在处的磁通密度为B，则电磁力为： 当电流 i 的方向与磁密 B 的方向垂直时电磁力大小为： 注：电磁力方向由左手定则 (Left-hand rule) 决定

79 （3）三个电路定律 (Three laws of circuit)
1）电路欧姆定律(Ohm’s law)： 2）基尔霍夫电流定律 (kirchhoff's law) ：任意节点处电流代数和为零，即: 3）基尔霍夫电压定律(kirchhoff’s voltage law) ： 任意回路电压代数和为零，即

80 （a）直流电路 （b）交流电路 U=RI+(-E) u=Ri+(-e)

81 0.4 铁磁材料及其磁化特性 (Ferrimagnetic materials and their magnetization characteristics) 内容提要(Main Content): ----铁心高导磁率以及相应的增磁功能由 磁化曲线决定 ----铁心导磁率以及相应的增磁功能受 铁心饱和程度制约 ----交流铁心磁路中会产生铁心损耗 (增磁的代价)

82 (Magnetization characteristics)
0.4.1 铁磁材料的磁化特性 (Magnetization characteristics) 铁磁材料的磁化特性（B－H 曲线/磁化曲线） (B-H curve/magnetization curve) 下图均匀密绕螺绕环,因为Hl=Ni, f=BA, 所以,只要测得电流与磁通,就可得到B-H曲线. 左图为起始磁化曲线 B=f(H) B H O 起始磁化曲线: B=f (H)

83 起始磁化曲线(Origin B-H curve ): B=f (H)
oa为起始段 (Starting section) ab为线性段 (Linear section) bc为饱和段 (Saturation section) a b c d B H O B=f(H) 膝点 非铁磁材料的 磁化特性：B=μ0H 随 H 的变化而 变化

84 3、4--带气隙的铁心磁路的磁化曲线 (δ3< δ4)
讨论4 铁心磁路磁化曲线 均匀磁路 B-H曲线 Φ -i曲线 Ni=Hl及Φ＝BA 1--铁磁材料的磁化曲线 2— 无穷大时气隙曲线 3、4--带气隙的铁心磁路的磁化曲线 (δ3< δ4)

85 0.4.2 磁滞回线 (Magnetic hystersis loop)
铁磁材料进行周期性磁化所反映的物理现象 磁密落后于磁场强度，亦即磁通落后于产生该磁通的激磁电流的现象，称为磁滞现象(Magnetic hystersis )。 剩磁 (Remanence) 矫顽力 (coercive force)

86 基本磁化曲线或平均磁化曲线: (Average magnetization curve)

87 实际知识 硅钢片DW450-50的磁化曲线 B (T) H （A/m） 代号说明：D-电工钢片，W-冷轧无取向，即各个方向磁导率相等，450-50—在50Hz下铁心损耗4.5W/kg,厚度为0.5mm.

88 DW450-50的磁化曲线 ×100 A/m T

89 0.4.3 磁畴与磁化过程 (Magnetic domain and magnetization process)
1）. 磁化过程中磁畴的运动 (Magnetic domain Movement) 磁畴 φ

90 当铁心中磁通交变时，要产生铁心损耗，它由磁滞损耗与涡流损耗两部分组成。
2). 铁心的交流损耗 (Loss in iron core) 当铁心中磁通交变时，要产生铁心损耗，它由磁滞损耗与涡流损耗两部分组成。 (1）磁滞损耗 (Hystereis loss) 铁磁材料置于交变磁场中时，材料被反复交变磁化，其分子运动所消耗的能量。 磁滞损耗与磁滞回线的面积、电流频率f、铁心体积V 成正比。

91 2）涡流损耗 (Eddy current loss)
当通过铁心的磁通随时间变化时，铁心中将产生感应电势，因为铁心可以导电，因而在其中引起环流。这些环流在铁心内部围绕磁通作涡流状流动，称为涡流。涡流在铁心中引起的损耗，称为涡流损耗。 思考题：图中哪个涡流损耗大？

92 铁耗近似公式 (Approximate formula of iron loss)
单位重量的铁损一般公式： 电机分析常用的近似公式：

93 总 结 电 路 磁 路 电流 I [A] 磁通： [Wb] 电流密度 J [A/m^2] 磁通密度 B [T=Wb/m^2]
总 结 电 路 磁 路 电流 I [A] 磁通： [Wb] 电流密度 J [A/m^2] 磁通密度 B [T=Wb/m^2] 电动势 E [V] 磁动势 F [A] 电阻 [ ] 磁阻 [1/H] 电导 [ S ] 磁导 [H] 基尔霍夫第一定律 磁路节点定律 基尔霍夫第二定律 全电流定律 电路欧姆定律 磁路欧姆定律

94 习 题 1、已知： , 匝， ， ， 求: 1) 电感 2) 分析气隙 及铁心不同磁导率对电 感的影响

95 习题(续) 2、已知： , 匝， ， ， 。 求： 3、已知： , 匝， ， ， ， 。 求：

96 Thank You !