第1章_电磁学基本知识

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1、电机与电力拖动基础绪论70%5%15%10%运动控制方向：电机学电力拖动技术电力电子技术直流调速技术交流调速技术经典控制理论现代控制理论智能控制理论单片机技术PLC技术过程控制方向：自动检测技术智能仪表过程控制经典控制理论现代控制理论智能控制理论单片机技术PLC技术计算机控制技术电力系统方向：电力电子技术及器件电气控制与PLC技术电力系统自动装置电力系统继电保护电机学电力系统稳态电力系统暂态计算机控制技术电磁测量第1章　电机中的电磁学基本知识1.1电机的发展历史1.2　磁路的基本知识1.3　磁场的

2、基本知识1.4　电磁学的基本定律1.5　铁磁材料小结1.1电机和电力拖动的发展简况1．电机制造的理论基础：电磁力和电磁感应定律2．电能的优点：经济、便宜、容易4．电机：电机是一种其工作原理基于电磁感应定律和电磁力定律之上，实现电能特性转换或机电能量变换的机械。1.1电机和电力拖动的发展简况什么是特性变换？3．电力拖动：人力、畜力、风力蒸汽机、内燃机电动机发电机电机分类电动机变压器控制电机5．电机的应用和分类:(1)电机按其功能来看直流电机电机分类交流电机静止电机旋转电机电机分类(2)对于电机的分类

3、框图：各组成部分及相互关系如下：电动机传动机构生产负载控制设备电源6．电力拖动系统：课程性质：具有基础性和专业性，是学好后续课程的重要基础专业课。主要内容：各种电机的基本工作原理、基本结构、运行特性及分析法。二、课程学习特点：前程后续关系：前导课：大学物理、电路、电子技术，后续课程：电力电子技术、控制电机、电力拖动系统、交流调速等。注意抓住课程学习的本质特征：一、对于电机学部分1、电机的结构和工作原理2、电机的工作特性（空载特性、外特性）二、对于电力拖动部分1、牢牢抓住电动机的机械特性2、注意电动

4、机的起动、调速、制动三种情况的特性三、注意直流电机---变压器---交流电机的过渡1.2.1　电路与磁路对于电路系统来说，在电动势E的作用下，电流I从E的正极通过导体流向负极。可见，构成一个完整的电路系统需要电动势、电导体，并应可以形成电流。1.2　磁路的基本知识在磁路系统中，也有一个磁动势F（类似于电路中的电动势），在F的作用下产生一个磁通Φ（类似于电路中的电流），Φ从磁动势的N极到S极（南极），经过的通路称为磁路。由于空气磁阻比铁磁材料磁阻大几千倍，因此由铁磁材料构成的磁路中的磁通Φ称为主磁通

5、，而非铁磁物质中的磁通Φδ常被称为漏磁通。图1-1　几种常用电器的典型磁路（a）普通变压器磁路；（b）电磁继电器常用磁路；（c）电机磁路1.2.2　电机中的磁路磁路系统广泛应用在电器设备之中，如变压器、电机、继电器等。图1-2　磁动势的产生和磁路欧姆定律磁路主磁通漏磁通励磁电流励磁线圈1.2.3　电气设备中磁动势的产生1.3　磁场的基本知识1.3.1　磁感应强度B描述磁场强弱及方向的物理量称为磁感应强度（磁通密度）B。图1-3　电流磁场中的磁力线（a）直线电流；（b）螺线管电流1.3.2磁通Φ穿过

6、某一截面S的磁感应强度B的通量，即穿过截面S的磁力线根数称为磁感应通量，用Φ表示。（1-2）（1-1）图1-4　均匀磁场中的磁通1.3.3磁场强度H计算导磁物质中的磁场时，引入辅助物理量磁场强度H，它与磁密B的关系为B=μH（1-3）1.4　电磁学的基本定律1.4.1　安培环路定律在磁场中，沿任意一个闭合磁回路的磁场强度线积分等于该回路所交链的所有电流的代数和，该定律称为全电流定律，表示为（1-4）图1-5　安培环路定律与磁力线（闭合回线）符合右手螺旋关系的电流取正号，反之取负号。1.4.2

7、　电磁感应定律当导体处于变化的磁场（磁通）中时，导体中会产生感应电（动）势，这就是电磁感应现象。感应电势与磁通符合右手螺旋关系时，这个感应电势的大小与磁通随时间的变化率的负值成正比，这就是电磁感应定律。例如，匝数为N的线圈所交链的磁通为Φ，当该磁通随时间发生变化时，线圈产生的感应电势为（1-5）在电机学中，电磁感应现象包括变压器电动势（感应电动势）和切割电动势。图1-6　变压器电动势1.变压器电动势（1-6）感应电动势其表达式如下：（1-7）2.切割电动势切割电动势是由于线圈（或导体）和磁场之间存

8、在相对运动，使线圈中的磁通发生变化而产生的电动势，因此称之为切割电动势。如果线圈（或导体）所处的磁通密度B为均匀磁密，则导体中电动势值的计算公式为e=B×v×l（1-8）切割电动势方向的判定依据（右手定则）：图1-7　确定切割电动势方向的右手定则1.4.3　电磁力定律载流导体在磁场中会受到力的作用，这种力是磁场与电流相互作用所产生的，故称为电磁力。若磁场与导体相互垂直，则作用在导体上的电磁力为f=B×i×l（1-9）图1-8　确定载流导体受力方向的左手定则电磁力方向的确定的