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1。电动机工作的物理原理
1.1麦克斯韦的方程系统
电动机是一种换能器，可不断转换电磁能和机械能。
当输入电能时，电动机可以连续输出扭矩和机械能。
即电动机；相反，如果外力连续推动电动机轴并输入机械能，则电动机可以连续从电线端从电线端反向输出电能和电能，即发电机。
从历史上看，静态变压器也被算作电动机，但它逐渐演变为仅参考电动机和发电机。
电动机的优点之一是它们的损失相对较小，因此它们达到了高效率。
大型电动机可以实现高达99％的效率。
在谈论电磁系统时，麦克斯韦的方程式是不可避免的。
在宏观世界，甚至在微观世界中，
麦克斯韦的方程系统可以非常有效地描述系统属性。
麦克斯韦的方程系统已经从先前关于电磁现象的研究总结了。
有四个非常基本的方程式，无论是差异和积分形式。
现在，让我们以整体形式检查麦克斯韦的方程系统。
上面的两个方程分别描述了场密度的通量，分别描述了流出电势偏移图片的总和和旋转磁场感应图片的总和。
根据高中学到的知识，可以通过点电荷激发产生电场，磁场不能被磁单电极激发，而是要扩展闭合路径，因此电场是活跃的，磁场是被动的。
因此，总电位磁通量是总电荷Q，总磁通量为0。
以上两个方程式描述了场强度的自旋量，总电场强度的积分和总磁场强度。
对应于磁通量的变化速率和电势偏移（电流强度）的变化速率，分别沿着闭合空间曲线的曲线路径进行一次转弯。
高斯和Stokes公式还允许将上述四个方程式重写为差分形式，如下所示。
▽对于Nabla操作员，使用矢量点产物计算散射和叉子产物以计算自旋，P的电荷体密度为P，而电流密度的JN。
上述方程式可以描述所有在AC感应电动机系统中发生的所有电磁行为
1.2电能的材料极化和磁化
在施加的电旋转磁场中，材料分子将改变其方向，因为极性受到场强的影响。
原始布置的各种大小的分子基组形成的电域将由于施加的磁场而被极化，并且电荷分布方向会收敛。
E0 = 8.854187817*10-12F/m是真空介电常数，它也是真空介电常数，而P是相对介电常数，它取决于材料本身的性质。
（1.9）描述了施加的电场的潜在移位密度和相应的极化强度图片一起。
在应用的磁场中，可以以相同的方式获得相应的磁域和磁化强度。
与电场不同，引入了磁化强度M，它描述了材料的磁感应强度与真空环境的磁感应强度之间的差异。
U0 =4π*10-7 N.A-2是真空渗透性，UR是相对渗透性，它描述了材料允许磁场通过的能力。
如果你<= 1是抗磁性的，材料阻止了磁场的通过。如果图像是顺磁性的，则材料符合磁场的通过。
如果你>=1o 5 具有铁磁性，钴镍铁等材料磁化后会增强磁场。去除磁场后仍保留一定强度的磁场，称为剩磁。
电机运行过程中会不断地磁化和退磁，因此还应注意检查不同材料的磁滞线。
磁滞线描述了在强度为 H 的外加磁场作用下，磁性材料的磁感应强度随着场强的增加而增加。
这种磁感应强度在达到磁饱和后并不跟随磁场强度。
达到磁饱和度后，很难遵循场强的增加。当外部磁场强度缓慢降低到零时，可以看出，当磁力曲线通过零点时，脱氧曲线仍然保留了remanent磁化强度B。
这种不再的磁化显示了制造永久磁铁的一般原理，即定向磁化，然后逐渐消失。当施加反磁场时，磁感应强度将变为零甚至在相反方向上增加，并且该过量被称为顽固性H。
1.3电磁力和机械能
电动机的最大价值是实现电能转换为机械能，在外部工作并执行目标运动。
带电粒子在磁场中的运动受到垂直于运动方向的洛伦兹力的力，其宏观表达是安培力hm = il * b，可以通过使用左手规则来确定方向，，可以通过左手来判断。
I是磁场中导体在电流方向上的有效长度。
静电场Fe = QE中还有相应的电场力。
磁场和电场本身都是磁场，并且在其中的电荷或电流元件上施加的力取决于体积和场密度，因此可以根据场上检查相应的场力。
上面的两个方程仍保持对称性，由于电场场强度会产生电场电场强度Fe = PE，电荷密度P在一定体积中保持一定体积。
由于磁场强度，在一定体积中的电流密度j会产生磁力密度FM = J * B（在各向同性材料和恒定电流的情况下，必须使用上述方程（1.12）。
这种表达激发了我们直接检查电磁场的能量和能量密度。
这样，可以通过找到获得相应的电磁力密度的梯度来确定特定点的电磁势能，从而在所研究的对象上找到总的电磁力。
1.4线圈模型
线圈是形成感应电动机模型的基本元素，桥接了交流电机的电路模型和对象的物理模型。
一个直的电能导体围绕其周围产生环形磁场（根据等式1.4）。
当导体在开始和末端关闭时，环形场在导体环的中心形成磁力线，该电路垂直通过导体环，例如电磁阀。
仅考虑电流导体上的电流，（1.4）简化为：
磁性力（磁性durchfluchtung）是激发场强度的来源，本质上是通过[a]中封闭导体部分的总电流的强度。
由于在实践中，通电的电线将被缠绕到线圈中，因此电流电流被离散化，并且（1.13）被重写为
n是线圈中的绕组总数，即转弯数。
可以看出，如果转弯数较高，总电流较高，磁电势更高，并且可以激发磁场越强。
随时间变化的磁场中的单转线线圈将在电线的两端诱导电压，这是（1.3）描述的现象。
可以理解的是，磁感应也可以解释为磁通量密度，可以通过替换来获得（1.3）
UI是诱导的电势，考虑两种形式的通量变化，一种是改变线圈区域，但会改变通量密度，然后如下。
前一部分是正式转化的诱导电位（转换诱导的电压），后者是翻译转换的诱导潜力（转化张力）。
前者具有时间变化的磁通量密度，而后者具有时间变化的有效线圈区域。
在高中物理学中提到了这种归纳原则，也称为长笛定理。
当线圈有多个转弯时，总有效通量正好是扩展的线圈转弯的整数倍数，从而引入了磁链的概念。
链条在下图中定义。
请注意，磁链是标量的数量，就像磁通量一样。由于电流本身的变化也可能导致通量变化，因此趋势是阻碍磁通变化，可以将其定义为：：
i是不同的电流强度，L是亨利[H]的自节感系数，其大小与线圈体积形状，转弯次数和磁渗透性有关。
使感应电动机的线圈在线圈中间具有铁磁物质，例如铁芯，以提高磁渗透性，因此线圈在铁芯上缠绕，因此名称为绕线。
对于一段线性均质材料，其自感系数可以用下式近似
自感是线圈自身电流变化而感应出抑制电压的现象，它对直流电动机的电流变化具有阻碍作用。
当两个线圈相互靠近时，除了自身的自感外，还因为相邻线圈上的电流变化而产生互感
具有线性恒等式的材料的互感系数由上式近似，可知互感同时受到两个线圈匝数的影响。
忽略电阻并检查两个相邻线圈的自我和相互感应，可以从图1.5列出有关直流电动机的电压方程
由于耦合部分具有相同的材料参数和形状，因此所得的相互电感系数等于M12 = M21。
因此，每个线圈上的耦合链的大小与直流电动机的相应转子绕组线圈上的当前强度成正比。
1.5欧姆的电能定理和磁回路定理
在中学中，我们研究了欧姆的定理，该定理指出，指导者的电阻是两端的电压和电流的比率，并且有一个描述电阻材料本身的公式。
q，这是电导率，它正是电阻率P的倒数，并描述了导致电流的能力。
除了施加电阻外，电动机工作时也可以使用电导率图片来描述电压和电流之间的关系。
现在检查单位面积的电流强度，即电流密度j = i/a E（E是单位矢量），电流密度为矢量指向AC电机的电流方向。
这可以与电压方程U = E.L和（1.25）重写（1.26）合并为
上面的方程式描述了微观水平的欧姆定理，即，电流密度的变化对应于施加到导体上的恒定场强度。
LM是通过磁回路一部分的磁通量的有效长度，A是相应的通量区域。
上述方程与电阻公式非常相似。
让我们再次变形磁场抗性公式，我们可以继续获得
可以看出，在单位中，磁置实际上是电感系数的倒数。
继续使用电导的概念进行类比，我们获得了磁电导A（Magnetische Leitwert，在[H]或[ωs]中）
在电路中，我们找到了（1.26）的差分元素并获取微观欧姆定理，那么微观欧姆定理与磁路相对应的是什么？
我们可以继续重写方程（1.31），并指出磁通量本身具有磁通密度B，然后产生
因此，微观磁路欧姆的定理是方程（1.10），并且磁场强度是从恒定磁场的磁化获得的通量密度。
不情愿的计算分析可用于实现整个电动机绕线极，核心部分和中间气隙部分中通量的微元素分析，这可以实现整个磁路的离散有限元分析FEM（有限元元素）。
也可以将Kirchhoff定理应用于磁路中的电路，这非常直观且方便。
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