1、2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,1,主講教師 魏佩瑜教授 電工電子教研室,電機(jī)學(xué),2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,2,第 一 章 電機(jī)的基本原理,第一節(jié) 概述 第二節(jié) 磁場(chǎng)與磁路 第三節(jié) 鐵磁材料的特性 第四節(jié) 電感和磁場(chǎng)儲(chǔ)能 第五節(jié) 機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的基本原理,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,3,一、電機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要作用 電機(jī)是一種與電能密切相關(guān)的能量轉(zhuǎn)換裝置，可以實(shí)現(xiàn)電能和機(jī)械能、電能和電能之間的轉(zhuǎn)換； 與其它形式的能量相比，電能具有大量生產(chǎn)、來(lái)源廣泛、集中管理、便于輸送、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。 自然界里的能量，可以通過(guò)特定裝置

2、轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生電能。 為降低傳輸過(guò)程中的電能損失，通常采用高壓輸電，用變壓器將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓升高，經(jīng)過(guò)高壓電力網(wǎng)傳輸?shù)接脩魝?cè)，再用變壓器將高電壓降低到適于用戶使用的電壓等級(jí)。 在用戶側(cè)，利用電能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作，帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，實(shí)現(xiàn)電能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。,第一節(jié) 概述,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,4,（一）按照能量轉(zhuǎn)換和信號(hào)傳遞所起的作用分類 1. 發(fā)電機(jī) 將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。 2. 電動(dòng)機(jī) 將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。 3. 變壓器、變流器、變頻機(jī)、移相器 變換電壓、電流、頻率、相位。 4. 控制電機(jī) 作為自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制元件，起檢測(cè)、放大、執(zhí)行和校正作用

3、。,電機(jī)定義：是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。,二、分類,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,5,（二）按運(yùn)動(dòng)方式及電源性質(zhì)分類,電機(jī),靜止電機(jī)-變壓器,旋轉(zhuǎn)電機(jī),直流電機(jī),交流電機(jī),異步電機(jī),同步電機(jī),控制電機(jī),直流發(fā)電機(jī),直流電動(dòng)機(jī),異步發(fā)電機(jī),異步電動(dòng)機(jī),同步發(fā)電機(jī),同步電動(dòng)機(jī),電機(jī)與電力拖動(dòng)的發(fā)展概況,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,6,1. 電與電機(jī)的發(fā)展概況,三、電、電機(jī)與電力拖動(dòng)的發(fā)展史,在公元585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； 1746年荷蘭的莫伸布洛克在萊頓鎮(zhèn)制造了萊頓瓶； 175

4、2年美國(guó)的富蘭克林解釋了雷和電的關(guān)系。 十八世紀(jì)末和十九世紀(jì)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。 1785年庫(kù)侖首先從實(shí)驗(yàn)室中確定了電荷間的相互作用力，即庫(kù)侖定律，使電荷的概念開始有了定量的意義。,電機(jī)與電力拖動(dòng)的發(fā)展概況,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,7,1820年丹麥的奧斯特從實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)了電流對(duì)磁針有力的作用，揭開了電學(xué)理論新的一頁(yè)； 同一年德國(guó)的安培確定了通過(guò)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(wèn)題； 1826年德國(guó)的歐姆在通過(guò)實(shí)驗(yàn)而得出歐姆定律；,電機(jī)與電力拖動(dòng)的發(fā)展概況, 1831年英國(guó)的法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律，為研制各種電

5、機(jī)奠定了重要的理論基礎(chǔ)；,法拉第與最早的發(fā)電機(jī) 法拉第盤,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,8, 1832年皮克斯在電磁感應(yīng)理論的指導(dǎo)下，制造了第一臺(tái)發(fā)電機(jī)；,電機(jī)與電力拖動(dòng)的發(fā)展概況, 1833年楞次建立了確定感應(yīng)電流方向的原則；,皮克斯發(fā)明的直流發(fā)電機(jī),其后他致力于電機(jī)理論的研究并闡明了電機(jī)的可逆性原理。, 1834年雅比克制造出世界第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，從而證明了實(shí)際應(yīng)用電能的可能性。,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,9,雅可比發(fā)明的世界上第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)模型與實(shí)用電動(dòng)機(jī),2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,10, 1838 年，俄國(guó)人用一

6、臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)輪船，以 4 km/h 的速度逆流而上和順流而下，這是最早的實(shí)用電動(dòng)機(jī)。 1845年用電磁鐵代替了永久磁鐵，此前電機(jī)中的磁極是用永久磁鐵制造的。,電機(jī)與電力拖動(dòng)的發(fā)展概況,1866 年，德國(guó)科學(xué)家西門子制成的第一臺(tái)自激式發(fā)電機(jī)，標(biāo)志著制造大容量發(fā)電機(jī)技術(shù)的突破，具有劃時(shí)代的意義。,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,11,Siemens 和他的自激式發(fā)電機(jī),2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,12,1886 年，特斯拉研制出兩相異步電動(dòng)機(jī)。,特斯拉與他發(fā)明的兩相異步電動(dòng)機(jī),1885 年，費(fèi)那里斯發(fā)現(xiàn)了兩相電流能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn) 磁場(chǎng)。,2020年8月

7、5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,13,電機(jī)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，他是三相電路系統(tǒng)的創(chuàng)始者； 他在1889年相繼發(fā)明和制造出三相異步電動(dòng)機(jī)和三相變壓器，并首先采用了三相輸電線，使電機(jī)基本定型。 一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)似乎并沒(méi)有多大的變化，但電機(jī)的類型有了很大的發(fā)展，在運(yùn)行性能、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方面都有了很大的改進(jìn)和提高。,電機(jī)與電力拖動(dòng)的發(fā)展概況,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,14,隨著自動(dòng)控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)裝置的發(fā)展，在一般旋轉(zhuǎn)電機(jī)的理論基礎(chǔ)上，又發(fā)展了許多種可靠性，高精度、快速響應(yīng)的控制電機(jī)，成為電機(jī)學(xué)科的一

8、個(gè)獨(dú)立的分支。,我國(guó)的電機(jī)工業(yè)在建國(guó)以來(lái)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的電機(jī)、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(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)需要的各種電機(jī)。,電機(jī)與電力拖動(dòng)的發(fā)展概況,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,15,2電力拖動(dòng)的發(fā)展概況 最初電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)代替了蒸汽或水力的拖動(dòng)； 當(dāng)時(shí)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的方式是通過(guò)天軸來(lái)實(shí)現(xiàn)的，稱為“成組拖動(dòng)”。 即由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一組生產(chǎn)機(jī)械，從電動(dòng)機(jī)到各種生產(chǎn)機(jī)械的能量傳送以及在各生產(chǎn)機(jī)械之間的能量分配完全用機(jī)械的方式，靠天軸及機(jī)械傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 電動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)離車間，車間內(nèi)有大量的天

9、軸、長(zhǎng)皮帶和皮帶輪等，能量在傳遞過(guò)程中損耗大、效率低、易出事故，若電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障，成組的生產(chǎn)機(jī)械將停產(chǎn)，這是一種落后的拖動(dòng)方式。,電機(jī)與電力拖動(dòng)的發(fā)展概況,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,16,二十世紀(jì)以來(lái)，生產(chǎn)機(jī)械上廣泛采用“單電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)”，即一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械由一臺(tái)單獨(dú)的電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)； 電動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械在結(jié)構(gòu)上密切配合，從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的全部自動(dòng)化。 用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)具有多個(gè)工作機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)機(jī)械，則機(jī)械內(nèi)部仍保留著復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)； 從上世紀(jì)三十年代起，廣泛采用了“多電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)”，即每一個(gè)工作機(jī)構(gòu)用單獨(dú)電機(jī)帶動(dòng)，這樣生產(chǎn)機(jī)械結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化； 例對(duì)銑床來(lái)

10、說(shuō)共有3臺(tái)電機(jī)即主軸電機(jī)、進(jìn)給電機(jī)和冷卻電機(jī)。,電機(jī)與電力拖動(dòng)的發(fā)展概況,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,17,隨著生產(chǎn)機(jī)械的發(fā)展，對(duì)上述單機(jī)、多機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)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(dòng)、制動(dòng)及反轉(zhuǎn)。 實(shí)現(xiàn)在寬廣范圍內(nèi)調(diào)速及整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化等。 完成這些任務(wù)，除電動(dòng)機(jī)外，還需有其他裝置，組成自動(dòng)化的電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)。 隨著電機(jī)及電器制造工業(yè)及各種自動(dòng)化元件的發(fā)展，自動(dòng)電力拖動(dòng)系統(tǒng)得到不斷的更新發(fā)展。 最初采用的控制系統(tǒng)是繼電器接觸器型的。屬于有觸點(diǎn)斷續(xù)控制系統(tǒng)。,電機(jī)與電力拖動(dòng)的發(fā)展概況,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,1

11、8,隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)觸點(diǎn)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(lái)的微機(jī)處理系統(tǒng)。 由于有觸點(diǎn)控制系統(tǒng)有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，目前仍被廣泛采用。 建國(guó)以來(lái)，電力拖動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展有了很大的成績(jī)，建立了一些有一定電力拖動(dòng)自動(dòng)化水平的工廠，建立了一批科研與設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)，自行設(shè)計(jì)和制造了一批具有一定水平的生產(chǎn)自動(dòng)線。但與先進(jìn)國(guó)家相比差距較大； 控制電機(jī)方面，由于我們起步較晚，差距更大。,電機(jī)與電力拖動(dòng)的發(fā)展概況,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,19,電機(jī)與電力拖動(dòng)的發(fā)展概況,專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。 了解各類電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)。 理解電機(jī)中的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系。 掌握電機(jī)穩(wěn)態(tài)

12、運(yùn)行時(shí)的分析方法和運(yùn)行性能。 理解電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)各種參數(shù)的物理意義，并 能熟練應(yīng)用等效電路和相量圖。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)，掌握電機(jī)的基本實(shí)驗(yàn)方法和電機(jī)使用的基本技能。,四、本課程的性質(zhì)和任務(wù),2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,20,電機(jī)與電力拖動(dòng)的發(fā)展概況,變壓器 電 機(jī),動(dòng)力電機(jī) 控制電機(jī),直流電機(jī) 交流電機(jī),異步電機(jī) 同步電機(jī),電機(jī)：,發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)。,電能,機(jī)械能,磁場(chǎng),水能 熱能 風(fēng)能 原子能,五、教學(xué)內(nèi)容,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,21,第二節(jié) 磁場(chǎng)與磁路,（一）磁感應(yīng)強(qiáng)度,磁感應(yīng)強(qiáng)度B 表示磁場(chǎng)內(nèi)某點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量。,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小

13、,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與電流的方向之間符合右手螺旋定則。,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的單位: 特斯拉(T)，1T = 1Wb/m2,一、磁場(chǎng)的基本物理量,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,22,磁場(chǎng)的基本物理量,（二）磁通,磁通 ：穿過(guò)垂直于B方向的面積A中的磁力線總數(shù)。,說(shuō)明: 如果不是均勻磁場(chǎng)，則取B的平均值。,在均勻磁場(chǎng)中 = B A 或 B= /A,磁感應(yīng)強(qiáng)度B在數(shù)值上可以看成為與磁場(chǎng)方向垂直的單位面積所通過(guò)的磁通,故又稱磁通密度。,磁通 的單位:韋伯(Wb) 1Wb =1Tm2,均勻磁場(chǎng): 各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同的 磁場(chǎng)，也稱勻強(qiáng)磁場(chǎng)。,2020年8月5日星期三,山東理

14、工大學(xué)電工電子教研室,23,H 與 B 的區(qū)別, H I，與介質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān)。 B 與電流的大小和介質(zhì)的性質(zhì)均有關(guān)。,磁場(chǎng)的基本物理量,磁場(chǎng)強(qiáng)度H的單位 ：安培/米（A/m),（三）磁場(chǎng)強(qiáng)度,磁場(chǎng)強(qiáng)度H ：表示磁場(chǎng)內(nèi)某點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量。 是計(jì)算磁場(chǎng)時(shí)所引用的一個(gè)物理量，通過(guò)它來(lái)確定磁場(chǎng)與電流之間的關(guān)系。,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,24,磁場(chǎng)的基本物理量,由實(shí)驗(yàn)可測(cè)得：真空的磁導(dǎo)率為：,真空磁導(dǎo)率是一個(gè)常數(shù)，將其它物質(zhì)的磁導(dǎo)率和它比較是很方便的。,（四）磁導(dǎo)率,磁導(dǎo)率 ：表示磁場(chǎng)媒質(zhì)磁性的物理量，衡量物質(zhì) 的導(dǎo)磁能力。 它與磁場(chǎng)強(qiáng)度的乘積就等于磁感應(yīng)強(qiáng)度，即：,

15、磁導(dǎo)率 的單位：亨/米（H/m）,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,25,磁場(chǎng)的基本物理量,也即當(dāng)磁場(chǎng)媒質(zhì)是某種物質(zhì)時(shí)某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與在同樣電流下真空時(shí)該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0之比的倍數(shù)。,自然界的所有物質(zhì)按磁導(dǎo)率的大小，大體上可分為磁性材料和非磁性材料。,相對(duì)磁導(dǎo)率 r： 任一種物質(zhì)的磁導(dǎo)率 和真空的磁導(dǎo)率0的比值。,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,26,磁通所通過(guò)的路徑稱為磁路。,二、磁路及其基本定律, u ,主磁通,漏磁通,磁路,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,27,磁路及其基本定律,（一）全電流安培環(huán)路定律,沿任何一條閉合

16、回線L，磁場(chǎng)強(qiáng)度H的線積分等于該閉合回線所包圍的電流的代數(shù)和,如果在均勻磁場(chǎng)中，沿著回線 L 磁場(chǎng)強(qiáng)度H處處相等，則,（二）磁路的歐姆定律,作用在磁路上的磁動(dòng)勢(shì) F 等于磁路內(nèi)的磁通量乘以磁阻 Rm,F稱為磁動(dòng)勢(shì),2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,28,磁通量等于磁通密度乘以面積,磁場(chǎng)強(qiáng)度等于磁通密度除以磁導(dǎo)率,于是,磁路及其基本定律,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,29,（三）磁路的基爾霍夫定律,1. 磁路的基爾霍夫第一定律,或,閉合面,磁路及其基本定律,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,30,2. 磁路的基爾霍夫第二定律,磁路及

17、其基本定律,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,31,三、電磁感應(yīng)定律,在我們回顧的所有定律中這將是最重要的一個(gè)。簡(jiǎn)單的說(shuō)電磁感應(yīng)定律就是變化的電場(chǎng)附近會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，而變化的磁場(chǎng)附近會(huì)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)。,定義：無(wú)論何種原因使的與閉合線圈交鏈的磁鏈隨著時(shí)間t變化時(shí)，線圈中將會(huì) 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e,根據(jù)原因的不同，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可分為以下兩類：,電磁感應(yīng)定律,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,32,電磁感應(yīng)定律,1. 變壓器電動(dòng)勢(shì) 指線圈位置靜止不變，穿過(guò)線圈的磁通發(fā)生變化，這樣在線圈內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，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,2

18、. 切割（運(yùn)動(dòng)）電動(dòng)勢(shì) 當(dāng)磁場(chǎng)和線圈導(dǎo)體之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，使得穿過(guò)線圈的磁通隨著時(shí)間的變化而變化。 此時(shí)的e叫做運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì) e=Blv 方向由右手定則判定。,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,33,電磁感應(yīng)定律,3. 自感系數(shù)L 由自感系數(shù)的定義,而由磁路的歐姆定律,所以,結(jié)論：當(dāng)磁路為非線性時(shí)，自感系數(shù)是一個(gè)變量，隨磁路的飽和程度的增加而下降。,稱為磁導(dǎo),2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,34,電磁力定律,四、電磁力定律 載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中要受到力的作用，方向 用左手定則判定。 f=Bil 在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，作用在轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體上的電磁力將使轉(zhuǎn)子受到一個(gè)力矩（

19、等于力乘以轉(zhuǎn)子半徑），這個(gè)力矩稱之為電磁轉(zhuǎn)矩。電磁轉(zhuǎn)矩在電機(jī)的能量形態(tài)轉(zhuǎn)換起到重要的作用，以后會(huì)詳細(xì)研究它。 回顧右手定則，左手定則,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,35,電路定律,五、電路定律 （1）歐姆定律：u=iR （2）基爾霍夫第一定律（電流定律） i=0 （3）基爾霍夫第二定律（電壓定律） 在電路中，對(duì)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 u=0。,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,36,第三節(jié) 鐵磁材料的特性,一、制造電機(jī)所用材料,制造材料主要包括： 導(dǎo)磁材料、導(dǎo)電材料、絕緣材料、結(jié)構(gòu)材料、 散熱材料、冷卻材料、潤(rùn)

20、滑材料等。,導(dǎo)電材料：銅、鋁。 導(dǎo)磁材料：各種成分的鑄鋼（電工鋼片）。 絕緣材料：各種絕緣紙、油性玻璃漆布、 有機(jī)硅玻璃粘帶、酚醛玻璃纖維壓塑料,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,37,二、磁性材料的磁性能,（一）高導(dǎo)磁性,磁性材料的磁導(dǎo)率通常都很高，即 r 1 (如坡莫合金，其 r 可達(dá) 2105 ) 。 磁性材料能被強(qiáng)烈的磁化，具有很高的導(dǎo)磁性能。,磁性材料主要指鐵、鎳、鈷及其合金等。,磁性物質(zhì)的高導(dǎo)磁性被廣泛地應(yīng)用于電工設(shè)備中，如電機(jī)、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(lì)磁電流，便可以產(chǎn)生較大的磁通和磁感應(yīng)強(qiáng)度。,磁性材料的磁

21、性能,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,38,這些小磁鐵叫做“磁疇”。,磁疇（磁化前）,磁疇（磁化后）,在外磁場(chǎng)的作用下，磁疇順著外磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)向，排列整齊，顯示出磁性。,磁性物質(zhì)具有高導(dǎo)磁性是由于內(nèi)部有很多被強(qiáng)烈磁化的小磁鐵。,磁性材料的磁性能,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,39,磁性物質(zhì)由于磁化所產(chǎn)生的磁化磁場(chǎng)不會(huì)隨著外磁場(chǎng)的增強(qiáng)而無(wú)限的增強(qiáng)。,（二）磁飽和性,BJ 磁場(chǎng)內(nèi)磁性物質(zhì)的磁化磁場(chǎng) 的磁感應(yīng)強(qiáng)度曲線；,B0 磁場(chǎng)內(nèi)不存在磁性物質(zhì)時(shí)的 磁感應(yīng)強(qiáng)度直線；,B BJ曲線和B0直線的縱坐標(biāo)相 加即磁場(chǎng)的 B-H 磁化曲線。,BJ,B,a,b,磁化

22、曲線,當(dāng)外磁場(chǎng)增大到一定程度時(shí)，磁性物質(zhì)磁疇的磁場(chǎng)方向全部都轉(zhuǎn)向與外部磁場(chǎng)方向一致，磁化磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度將趨向某一定值，如圖。,磁性材料的磁性能,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,40,B-H 磁化曲線的特征： Oa段：B 與H幾乎成正比地增加； ab段：B 的增加緩慢下來(lái)； b點(diǎn)以后：B增加很少，達(dá)到飽和。,有磁性物質(zhì)存在時(shí)，B 與 H不成正比，磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率不是常數(shù)，隨H而變。,有磁性物質(zhì)存在時(shí)，與 I 不成正比。,磁性物質(zhì)的磁化曲線在磁路計(jì)算上極為重要，其為非線性曲線，實(shí)際中通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出。,磁化曲線,B和與H的關(guān)系,磁性材料的磁性能,2020年8月5日星期三,山東理

23、工大學(xué)電工電子教研室,41,（三）磁滯性,磁性材料在交變磁場(chǎng)中反復(fù)磁化，其B-H關(guān)系曲線是一條回形閉合曲線，稱為磁滯回線。,磁性材料中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化總是滯后于外磁場(chǎng)變化的性質(zhì)。,磁滯回線,Br,Hc,剩磁感應(yīng)強(qiáng)度Br (剩磁) ： 當(dāng)線圈中電流減小到零(H=0)時(shí)，鐵心中的磁感應(yīng)強(qiáng)度。,例如: 永久磁鐵的磁性就是由剩磁產(chǎn)生的；自勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的磁極，為了使電壓能建立，也必須具有剩磁。,磁性材料的磁性能,2020年8月5日星期三,山東理工大學(xué)電工電子教研室,42,磁滯回線,Br,HC,但剩磁也存在著有害的一面，例如，當(dāng)工件在平面磨床上加工完畢后，由于電磁吸盤有剩磁，還將工件吸住。為此要通入反向去磁電流，去掉剩磁，才能取下工件。,矯頑磁力HC： 使 B = 0 所需的 H 值。,磁性物質(zhì)不同，其磁滯回線和磁化曲線也不同。,磁性材料的磁性能,20