電機的基本概念

電機是依據電磁感應定律和電磁力定律，由電路和磁路構成的能實現機電能量轉換或信號傳遞與轉換的裝置。

電機的分類

按運動方式分類

電機中使用的材料

導電材料：銅線。構成電路。

導磁材料：硅鋼片。構成磁路。

結構材料：鑄鐵、鑄鋼和鋼板。承受力。

絕緣材料：聚酯漆、環氧樹脂、玻璃絲帶等。用于導體之間和各類構件之間的絕緣處理。電機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、鐵磁材料的磁導率

二、磁化曲線

在外磁場H作用下，磁感應強度B將發生變化，二者之間的關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磁化過程中，磁疇會不停轉動，相互之間會不斷摩擦，因而就要消耗一定的能量，產生功率損耗。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，而且導磁性能好。因此，大多數電機、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電動勢和電流產生，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和最大磁感應強度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生的。因此，在電機和變壓器的計算中，當鐵心內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，并統稱為鐵心損耗，簡稱鐵耗。

電機中的基本電磁定律

一、全電流定律

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

電流是產生磁場的源。

二、電磁感應定律

只要與線圈交鏈的磁鏈Ψ發生了變化，線圈內就會感應出電動勢。

感應電動勢傾向于在線圈內產生電流，以阻止Ψ的變化。

當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和載流導體 l 的關系由左手定則確定。普通電機中，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，則磁路是磁通行經的路徑。

磁路基爾霍夫第一定律：ΣΦ = 0

進入或穿出任一封閉面的總磁通量的代數和等于零，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和恒等于磁壓降的代數和。

磁路與電路的比較

自感和互感

自感

N ——線圈匝數

Λm——自感磁通所經磁路的磁導

自感的大小與匝數的平方和磁路的磁導成正比；

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，當磁路飽和程度增加時，自感下降。

互感

N1 ----線圈1的匝數

N2 ----線圈2的匝數

Λm----互感磁通所經磁路的磁導

互感的大小與兩線圈匝數的乘積和互感磁通所經磁路的磁導成正比。

審核編輯：湯梓紅