为什么研究磁路?
变压器是电能到电能的转换,电动机是电能到机械能的转换,发电机是机械能到电能的转换。转换过程是通过磁场进行的,磁场是耦合场。为什么不是电场?
电场、磁场,都具有能量,在空气中,二者的能量密度差异很大:
对于电机,气隙处是能量转换的地方,所以要力保能量集中在气隙处。从上面公式也可以看出为什么要磁路的磁导率够大,假设铁心磁导率为无穷,那能量就都输送到气隙处了,然后由转子取走。多说一句,磁场怎么有能量?磁场的能量又是如何算的?这里不讲具体计算,只讲逻辑。磁场是电流产生的,还有铁磁材料的等效电流。要产生电流,就会有感应电动势,两者之积再积分,感应电动势跟磁通有关系,磁通又跟B有关系,跟面积有关系,跟气隙有关系,一路下来,就能得出上面的公式。假如我们要设计一台电机,又会如何设计磁通,磁感应强度呢?首先我们得知道电机功率多大?转速范围,额定转速,还要知道供电电压,额定电压。之前有篇小文介绍加在变压器上的电压去哪了,加在电机上的电压类似,我们期望加在电机上的电压全部转换为感应电动势,不要被漏阻抗分压。每极面积预示着铁心体积,为了降低铁心体积,肯定寻求B尽可能大,可B又受制于铁心饱和,最理想点就是膝点附近。这些都是边界条件,然后用麦克斯韦方程来解。也只能用数值计算的方法获得近似解,不会有解析解。