電機(jī)的基礎(chǔ)知識

電機(jī)的基本概念

電機(jī)是依據(jù)電磁感應(yīng)定律和電磁力定律，由電路和磁路構(gòu)成的能實現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換或信號傳遞與轉(zhuǎn)換的裝置。

電機(jī)的分類

按運(yùn)動方式分類

電機(jī)中使用的材料

導(dǎo)電材料：銅線。構(gòu)成電路。

導(dǎo)磁材料：硅鋼片。構(gòu)成磁路。

結(jié)構(gòu)材料：鑄鐵、鑄鋼和鋼板。承受力。

絕緣材料：聚酯漆、環(huán)氧樹脂、玻璃絲帶等。用于導(dǎo)體之間和各類構(gòu)件之間的絕緣處理。電機(jī)常用絕緣材料按性能劃分為A、E、B、F、H、C等6個等級。如B級絕緣材料可在130℃下長期使用，超過130℃則很快老 化，但H級絕緣材料允許在180℃下長期使用。

鐵磁材料特性

一、鐵磁材料的磁導(dǎo)率

二、磁化曲線

在外磁場H作用下，磁感應(yīng)強(qiáng)度B將發(fā)生變化，二者之間的關(guān)系曲線稱為磁化曲線，記為B=f(H)。

三、磁滯與磁滯損耗

不同鐵磁材料有不同的磁滯回線，且同一鐵磁材料，Bm愈大，磁滯回線所包圍的面積也愈大。

磁滯損耗：鐵磁材料在交變磁場作用下的反復(fù)磁化過程中，磁疇會不停轉(zhuǎn)動，相互之間會不斷摩擦，因而就要消耗一定的能量，產(chǎn)生功率損耗。這種損耗稱為磁滯損耗。

磁滯損耗的大小與磁滯回線的面積、電流頻率f 和鐵心體積V 成正比。

由于硅鋼片的磁滯回線面積很小，而且導(dǎo)磁性能好。因此，大多數(shù)電機(jī)、變壓器或普通電器的鐵心都采用硅鋼片制成。

四、渦流與渦流損耗

渦流：鐵磁材料在交變磁場將有圍繞磁通呈渦旋狀的感應(yīng)電動勢和電流產(chǎn)生，簡稱渦流。

渦流損耗：渦流在其流通路徑上的等效電阻中產(chǎn)生的I2R損耗稱為渦流損耗。

渦流損耗與磁場交變頻率f、厚度d和最大磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm的平方成正比，與材料的電阻率?成反比。

要減少渦流損耗，首先應(yīng)減小厚度，其次是增加渦流回路中的電阻。電工鋼片中加入適量的硅，制成硅鋼片，顯著提高電阻率。

五、鐵耗

鐵耗：鐵磁材料在交變磁場作用時，磁滯損耗和渦流損耗是同時發(fā)生的。因此，在電機(jī)和變壓器的計算中，當(dāng)鐵心內(nèi)的磁場為交變磁場時，常將磁滯損耗和渦流損耗合在一起來計算，并統(tǒng)稱為鐵心損耗，簡稱鐵耗。

電機(jī)中的基本電磁定律

一、全電流定律

全電流定律（安培環(huán)路定律）：磁場強(qiáng)度沿任意的閉合路徑的線積分等于閉合路徑包圍的導(dǎo)體電流的代數(shù)和。

電流是產(chǎn)生磁場的源。

二、電磁感應(yīng)定律

只要與線圈交鏈的磁鏈Ψ發(fā)生了變化，線圈內(nèi)就會感應(yīng)出電動勢。

感應(yīng)電動勢傾向于在線圈內(nèi)產(chǎn)生電流，以阻止Ψ的變化。

當(dāng)電動勢的正方向與磁通方向符合右手螺旋法則，則

三、電磁力定律

磁場對電流的作用是磁場的基本特征之一。對于長直載流導(dǎo)體，若磁場與之垂直，則計算電磁力大小的公式為 F=B l i 。這就是通常所說的電磁力定律，也叫畢奧--薩伐電磁力定律。式中電磁力F、磁場B和載流導(dǎo)體 l 的關(guān)系由左手定則確定。普通電機(jī)中，l 通常沿軸線方向，而B沿徑向方向。

磁路基本定律及其計算方法

一、磁路基本定律

磁路：與電路相仿，將磁通比擬為電流，則磁路是磁通行經(jīng)的路徑。

磁路基爾霍夫第一定律：ΣΦ = 0

進(jìn)入或穿出任一封閉面的總磁通量的代數(shù)和等于零，或穿入任一封閉面的磁通量恒等于穿出該封閉面的磁通量。

磁路基氏第二定律：

ΣF=ΣNi=ΣHl=ΣΦRm

任一閉合磁路上磁動勢的代數(shù)和恒等于磁壓降的代數(shù)和。

磁路與電路的比較

自感和互感

自感

N ——線圈匝數(shù)

Λm——自感磁通所經(jīng)磁路的磁導(dǎo)

自感的大小與匝數(shù)的平方和磁路的磁導(dǎo)成正比；

鐵心線圈的自感要比空心線圈的大得多；

鐵心線圈的電感不是常數(shù)，當(dāng)磁路飽和程度增加時，自感下降。

互感

N1 ----線圈1的匝數(shù)

N2 ----線圈2的匝數(shù)

Λm----互感磁通所經(jīng)磁路的磁導(dǎo)

互感的大小與兩線圈匝數(shù)的乘積和互感磁通所經(jīng)磁路的磁導(dǎo)成正比。

審核編輯：湯梓紅