大工20秋《电机学》辅导资料二

奥鹏作业答案

电机学辅导资料二主    题：电机学的基础知识的辅导文章——电机的基本原理、电机的制造材料
学习时间：2020年10月5日--10月11日   
“不忘初心、牢记使命”主题理论学习：
每周文摘：守初心，就是要牢记全心全意为人民服务的根本宗旨，以坚定的理想信念坚守初心，牢记人民对美好生活的向往就是我们的奋斗目标；以真挚的人民情怀滋养内心，时刻不忘我们党来自人民、根植人民，人民群众的支持和拥护是我们胜利前进的不竭力量源泉；以牢固的公仆意识践行初心，永远铭记人民是共产党的衣食父母，共产党人是人民的勤务员，永远不能脱离群众、轻视群众、漠视群众疾苦。
摘选自《在“不忘初心、牢记使命”主题教育工作会议上的讲话》
内    容：
我们这周主要学习课件第1章电机学的基础知识的相关内容。希望通过下面的内容能使同学们加深对电机学相关知识的理解。
本章需要大家重点了解的内容包括：电机的分类以及相对应的特点、电机学基本定律。
电机学的基本定律（重点了解）
安培环路定律、电磁感应定律和电磁力定律是分析电机的基本定律，可逆性原理是电机中的普遍规律，简要介绍如下：
（1）安培环路定律（全电流定律）
    在磁场中，磁场强度矢量沿任一闭合路径的线积分，等于该闭合路径所包围的电流的代数和，即


式中，
为全电流（传导电流和位移电流）的代数和。
    当电流的方向与闭合线上磁场强度的方向满足右手螺旋规律时，电流取正值，否则取负值。
    （2）电磁感应定律
    设有一匝数为N的线圈位于磁场中，当与线圈交链的磁链
发生变化时，线圈中将有感应电动势产生。感应电动势的数值与线圈所匝链的磁链的变化率成正比。如果感应电动势的正方向与磁通的正方向符合右手螺旋关系，则感应电动势为


式中，负号含义是线圈中的感应电动势倾向于阻止线圈内磁链的变化。
    线圈中磁链的变化有以下两种不同的方式：
    1）变压器电动势：线圈与磁场相对静止，磁通由交流电流所产生，磁通本身是随时间变化的。
    2）运动电动势：磁场本身不随时间变化，但线圈和磁场有相对运动，由于线圈与磁场间的相对运动而引起与线圈交链的磁链变化。
    （3）电磁力定律
    位于磁场中的载流导体受到磁场力的作用，该力称为电磁力。如果磁场与载流导体相互垂直，则作用在导体上的电磁力为


    （4）电机的可逆性原理
    电机可逆性原理说明，发电机和电动机只是一种电机的两种不同运行方式而已。实际上，某些电机常称为发电机（或电动机），这说明该类电机作为发电机（或电动机）运行时性能较好，而不是说只能用作发电机（或电动机）。
    该部分可以用以下的知识结构表征，如下图2所示。


图2 知识结构
电机的制造材料（了解）
    各种电机虽然结构不同，但都是由导电回路（包括定子回路和转子回路）和导磁回路组成的，电磁系统用绝缘材料分隔开，并利用各种结构零件组合在一起。因此，电机的制造材料主要为导电材料、导磁材料、绝缘材料以及结构材料四大类。此外还有散热、冷却、润滑等材料。
    铁磁材料（铁族元素及其合金）是良好的导磁材料，工程上用铁磁材料来构成电机和变压器的主磁路。铁磁材料具有高导磁性、磁饱和特性和磁滞特性。
    铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化时，内部磁畴不停翻转和摩擦会产生磁滞损耗；由于铁心既是导磁体又是导电体，交变磁场在铁心中感应的电动势将在铁心中引起涡流，从而在铁心中产生涡流损耗。磁滞损耗和涡流损耗统称为铁耗。电机和变压器采用各种电工钢片（俗称硅钢片）叠成铁心，就是为了减小铁耗。
    绝缘材料在电机中的作用是把导电部分（如铜线）与不导电部分（如铁心）隔开，或把不同电位的导体隔开（如相间绝缘、匝间绝缘）。在热的作用下，绝缘材料会逐渐老化，即逐渐丧失其机械强度和绝缘性能。为了保证电机能在一定的年限内可靠运行，对绝缘材料都规定了容许工作温度。绝缘材料可分为Y、A、E、B、F、H、C七级，其中Y级绝缘已基本淘汰，各级绝缘的允许工作温度和主要材料见表1-1.
表1-1  绝缘材料的等级
绝缘等级
Y
A
E
B
F
H
C

允许工作温度℃
90
105
120
130
155
180
>180


典型例题
1．旋转电机包括(    )。
A.直流电机                             B.同步电机
C.异步电机                             D.交流电机
答案： AD
思考题（答案在下一周的辅导资料中）
既然电机都是可逆的，为什么工程实际中还会有发电机和电动机之分？
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