磁场参数计算公式
磁场参数计算公式
一、磁场强度与磁感应强度计算公式
1、磁场强度与磁感应强度定义
磁场强度是线圈安匝数的一个表征量，反映磁场的源强弱。磁感应强度则表示磁场源在特定环境下的效果。打个不恰当的比方,你用一个固定的力去移动一个物体,但实际对物体产生的效果并不一样,比如你是借助于工具的,也可能你使力的位置不同或方向不同.对你来说你用了一个确定的力.而对物体却有一个实际的感受,你作用的力好比磁场强度,而物体的实际感受好比磁感应强度。
2、磁场强度与磁感应强度区别
磁场强度和磁感应强度均为表征磁场性质（即磁场强弱和方向）的两个物理量。由于磁场是电流或者说运动电荷引起的，而磁介质（除超导体以外不存在磁绝缘的概念，故一切物质均为磁介质）在磁场中发生的磁化对源磁场也有影响（场的迭加原理）。因此，磁场的强弱可以有两种表示方法：在充满均匀磁介质的情况下，若包括介质因磁化而产生的磁场在内时，用磁感应强度B表示，其单位为特斯拉T，是一个基本物理量；单独由电流或者运动电荷所引起的磁场（不包括介质磁化而产生的磁场时）则用磁场强度H表示，其单位为A/m2，是一个辅助物理量。具体的，B决定了运动电荷所受到的洛仑兹力，因而，B的概念叫H 更形象一些。在工程中，B也被称作磁通密度（单位Wb/m2）。在各向同性的磁介质中，B与H的比值即介质的绝对磁导率μ。
3、磁场强度计算公式：H = N × I / Le
式中：H为磁场强度，单位为A/m；N为励磁线圈的匝数；
I为励磁电流（测量值），单位位A；
Le为测试样品的有效磁路长度，单位为m。
4、磁感应强度计算公式：B = Φ / (N × Ae)
式中：B为磁感应强度，单位为Wb/m^2；
Φ为感应磁通（测量值），单位为Wb；
N为感应线圈的匝数；
Ae为测试样品的有效截面积，单位为m^2。
二、磁通量与磁通密度相关公式：
1、Ф = B * S（1）
Ф：磁通(韦伯)；
B ：磁通密度(韦伯每平方米或高斯)，1韦伯每平方米=104高斯
S：磁路的截面积(平方米)
2、B = H * μ（2）
μ：磁导率(无单位也叫无量纲)；H：磁场强度(伏特每米)
3、H = I*N / l （3）
I ：电流强度(安培)；N ：线圈匝数(圈T)；l ：磁路长路(米)
4、当电源电压做正弦变化时，主磁通也做正弦交变，设其瞬时值为：
wt m sin Φ=Φ 带入公式dt
d N
e Φ-=得感应电动势的瞬时值为 wt wN dt
d N
e m cos Φ-=Φ-= 则感应电动势的有效值为：
m m m m fN fN wN e E Φ-=Φ-=Φ-==44.42
222π 其中f 为交流电频率，N 为线圈匝数。
水文地质参数计算公式
8.1 一般规定 8.1.1 水文地质参数的计算，必须在分析勘察区水文地质条件的基础上，合理地选用公式（选用的公式应注明出处）。 8.1.2 本章所列潜水孔的计算公式，当采用观测孔资料时，其使用范围应限制在抽水孔水位下降漏斗坡度小于1/4处。 8.2 渗透系数 8.2.1 单孔稳定流抽水试验，当利用抽水孔的水位下降资料计算渗透系数时，可采用下列公式： 1 当Q～s（或Δh2）关系曲线呈直线时， 1）承压水完整孔： (8.2.1-1) 2）承压水非完整孔： 当M>150r，l/M>0.1时： (8.2.1-2) 或当过滤器位于含水层的顶部或底部时： （8.2.1-3）
3）潜水完整孔： （8.2.1-4） 4）潜水非完整孔： 当>150r，l＞0.1时： （8.2.1-5） 或当过滤器位于含水层的顶部或底部时： （8.2.1-6）式中K——渗透系数（m/d）； Q——出水量（m3/d）； s——水位下降值（m）； M——承压水含水层的厚度（m）； H——自然情况下潜水含水层的厚度（m）； h——潜水含水层在自然情况下和抽水试验时的厚度的平均值（m）； h——潜水含水层在抽水试验时的厚度（m）； l——过滤器的长度（m）； r——抽水孔过滤器的半径（m）；
R——影响半径（m）。 2 当Q～s（或Δh2）关系曲线呈曲线时，可采用插值法得出Q～s 代数多项式，即： s＝a1Q+a2Q2+……a n Qn （8.2.1-7） 式中a1、a2……a n——待定系数。 注：a1宜按均差表求得后，可相应地将公式（8.2.1-1）、（8.2.1-2）、（8.2.1-3）中的 Q/s和公式（8.2.1-4）、（8.2.1-5）、（8.2.1-6）中的以1/a1代换，分别进行计算。 3 当s/Q （或Δh2/Q）～Q关系曲线呈直线时，可采用作图截距法求出a1后，按本条第二款代换，并计算。 8.2.2 单孔稳定流抽水试验，当利用观测孔中的水位下降资料计算渗透系数时，若观测孔中的值s（或Δh2）在s（或Δh2）～lgr关系曲线上能连成直线，可采用下列公式： 1 承压水完整孔： （8.2.2-1） 2 潜水完整孔： (8.2.2-2) 式中s1、s2——在s～lgr关系曲线的直线段上任意两点的纵坐标值（m）； ——在Δh2～lgr关系曲线的直线段上任意两点的纵坐标值（m2）； r1、r2———在s（或Δh2）～lgr关系曲线上纵坐标为s1、s2（或）的两点至抽水孔的距离（m）。
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高中物理公式大全 一、力学 1、胡克定律： F = kx (x为伸长量或压缩量；k为劲度系数，只与弹簧的原长、粗细和材料 有关) 2、重力： G = mg (g随离地面高度、纬度、地质结构而变化；重力约等于地面上物体受 到的地球引力) 3 、求F 1、F 2 两个共点力的合力：利用平行四边形定则。 注意：(1) 力的合成和分解都均遵从平行四边行法则。 (2) 两个力的合力范围：? F1－F2 ?≤ F≤ F1 + F2 (3) 合力大小可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力。 4、两个平衡条件： （1）共点力作用下物体的平衡条件：静止或匀速直线运动的物体，所受合外力为零。 F合=0 或： F x合=0 F y合=0 推论：[1]非平行的三个力作用于物体而平衡，则这三个力一定共点。 [2]三个共点力作用于物体而平衡，其中任意两个力的合力与第三个力一定等值反向 (2* )有固定转动轴物体的平衡条件：力矩代数和为零．（只要求了解） 力矩：M=FL (L为力臂，是转动轴到力的作用线的垂直距离） 5、摩擦力的公式： (1) 滑动摩擦力： f= μ F N 说明：① F N为接触面间的弹力，可以大于G；也可以等于G;也可以小于G ②μ为滑动摩擦因数，只与接触面材料和粗糙程度有关，与接触面积大小、接触面相对运动快慢以及正压力N无关. (2) 静摩擦力：其大小与其他力有关，由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解,不与正压力成正比. 大小范围： O≤ f静≤ f m (f m 为最大静摩擦力，与正压力有关)
说明： a 、摩擦力可以与运动方向相同，也可以与运动方向相反。 b、摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。 c、摩擦力的方向与物体间相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反。 d、静止的物体可以受滑动摩擦力的作用，运动的物体可以受静摩擦力的作用。 6、浮力： F= ρgV (注意单位) 7、万有引力： F=G m m r 12 2 (1)适用条件：两质点间的引力（或可以看作质点，如两个均匀球体）。 (2) G为万有引力恒量，由卡文迪许用扭秤装置首先测量出。 (3)在天体上的应用：（M--天体质量，m—卫星质量， R--天体半径，g--天体表面重力加速度，h— 卫星到天体表面的高度） a 、万有引力=向心力 G Mm R h m () + = 2 V R h m R h m T R h 2 2 2 2 2 4 () ()() + =+=+ ω π b、在地球表面附近，重力=万有引力 mg = G Mm R2 g = G M R2 c、第一宇宙速度 mg = m V R 2 V=gR GM R =/ 8、库仑力：F=K22 1 r q q (适用条件：真空中，两点电荷之间的作用力) 9、电场力：F=Eq (F 与电场强度的方向可以相同，也可以相反) 10、磁场力： （1）洛仑兹力：磁场对运动电荷的作用力。 公式：f=qVB (B⊥V) 方向--左手定则 （2）安培力：磁场对电流的作用力。
磁性材料基本参数详解
磁性材料基本参数详解 磁性是物质的基本属性之一，磁性现象与各种形式的电荷的运动相关联，物质内部电子的运动和自旋会产生一定大小的磁矩，因而产生磁性。 自然界物质按其磁性的不同可分为：顺磁性物质、抗磁性物质、铁磁性物、反铁磁性物质以及亚铁磁性物质，其中铁磁性物质和亚铁磁性物质属于强磁性物质，通常将这两类物质统称为“ 磁性材料” 。 铁氧体颗粒料: 是已经过配料、混合、预烧、粉碎和造粒等工序，可以直接用于成形加工的铁氧体料粒。顾客使用该料可直接压制成毛坯，经烧结、磨削后即可制成所需磁芯。本公司生产并销售高品质的铁氧体颗粒料，品种包括功率铁氧体JK 系列和高磁导率铁氧体JL 系列。 锰锌铁氧体: 主要分为高稳定性、高功率、高导铁氧体材料。它是以氧化铁、氧化锌为主要成分的复合氧化物。其工作频率在1kHz 至10MHz 之间。主要用着开关电源的主变压器用磁芯. 。 随着射频通讯的迅猛发展，高电阻率、高居里温度、低温度系数、低损耗、高频特性好（高电阻率ρ、低损耗角正切tg δ）的镍锌铁氧体得到重用，我司生产的Ni-Zn 系列磁芯，其初始磁导率可由10 到2500 ，使用频率由1KHz 到100MHz 。但主要应用于1MHz 以上的频段、磁导率范围在7-1300 之间的EMC 领域、谐振电路以及超高频功率电路中。磁粉芯: 磁环按材料分为五大类：即铁粉芯、铁镍钼、铁镍50 、铁硅铝、羰基铁。使用频率可达100KHZ ，甚至更高。但最适合于10KHZ 以下使用。 磁场强度H ： 磁场“ 是传递运动电荷或者电流之间相互作用的物理物” 。 它可以由运动电荷或者电流产生，同时场中其它运动或者电流发生力的作用。 均匀磁场中，作用在单位长磁路的磁势叫磁场强度，用H 表示； 使一个物体产生磁力线的原动力叫磁势，用F 表示：H=NI/L, F = N I H 单位为安培/ 米（A/m ），即: 奥斯特Oe ；N 为匝数；I 为电流，单位安培（A ），磁路长度L 单位为米（m ）。 在磁芯中，加正弦波电流，可用有效磁路长度Le 来计算磁场强度： 1 奥斯特= 80 安/ 米 磁通密度，磁极化强度，磁化强度 在磁性材料中，加强磁场H 时，引起磁通密度变化，其表现为： B= ц o H+J= ц o (H+M) B 为磁通密度( 磁感应强度) ，J 称磁极化强度，M 称磁化强度，ц o 为真空磁导率，其值为4 π× 10 ˉ 7 亨利/ 米（H/m ） B 、J 单位为特斯拉，H 、M 单位为A/m, 1 特斯拉=10000 高斯（Gs ） 在磁芯中可用有效面积Ae 来计算磁通密度：
(整理)13怎样计算磁感应强度.
§13 怎样计算磁感应强度 在稳恒磁场中的磁感应强度，可用毕奥-沙伐尔定律和安培环路定律来求解。 毕奥-沙伐尔定律在成块中的地位，好像静电场中的库仑定律一样，是很重要的。它是计算磁感应强度最普遍、最基本的方法。安培环路定律，是毕奥-沙伐尔定律的基础上加上载流导线无限长等条件而推导出来的。困此，用安培环路定律遇到较大的限制。但是，有一些场合，应用安培环路定律往往给我们带来不少方便。 一、用毕奥-沙伐尔定律计算 真空中有一电流元Idl ，在与它相距r 处的地方所产生的磁感应强度dB ，由毕奥-沙伐尔定律决定。 03 (1)4Idl r dB r μπ?= 式中，r 是由电流元Idl 指向求B 点的距离矢量。式(1)是矢量的矢积，故dB 垂直于dl 与r 组成的平面，而且服从右手螺旋法则。真空的磁导率7 0410/H m μπ-=?。 B 是一个可叠加的物理量，因此，对于一段(弯曲的或直的)载流导线L 所产生的B 磁感 应强度为： 03 (2)4L Idl r B r μπ?= ? 1、 基本题例 在磁场的计算中，许多习题是载流直导线和圆弧导线不同组合而成的。因此，必须熟练掌握一段载流的长直导线和一段载流的圆弧导线的磁场的计算公式。 图2-13-1所示为一段长直载流导线，它的磁感应强度的计算公式为： ()0 12cos cos 4B a μθθπ= - 或： ()0 21cos cos 4B a μββπ= - 当载流直导线“无限长”时，02I B a μπ= ；
半无限长时，04I B a μπ= 运用时，应注意a 是求B 点到载流导线的垂直距离；辨认θ与β的正负，请辨认图2-13-2中的θ，β的正负。 一段载流圆弧，半径为R ，在圆心O 点的磁感应强度为： 004I B R μθ π= 方向由右手螺旋法则决定。 当2 π θ= 时， 002I B R μ= 当θπ=时， 004I B R μ= 2、 组合题例 ［例1］已知如图2-13-3所示，求P 点的磁感应强度。 ［解法一］由图可见，此载流导线由两根半无限长载流导线和一个半圆弧组成。 两根半无限长的载流导线在P 点产生的磁感应强度为： 011222P I B R μπ=? 载流半圆弧在P 点产生的磁感应强度为发： 0222P I B R μ=? 故总的磁感应强度： ()01224P P P I B B B R μππ=+= + ［解法二］图示载流导线也可以看成两根无限长 载流导线和一个载流圆环组成(如图2-13-3)。将所得结果除以2，即为题设答案。 两根无限长载流导线和一个载流圆环在P 点所
磁法标本磁参数计算公式修改意见
关于地面高精度磁测规范磁性标本参数计算公式修 改意见 刘国栋1，王富群2 1河南省地矿局第二地质勘查院,许昌(461000) 2河南省地矿局第二地质勘查院许昌(461000) E-mail ：liuuodong1985@https://www.wendangku.net/doc/eb1071312.html, 摘 要：本文主要阐述磁性标本的磁参数计算公式的理论推导及其单位换算，指出中华人民共和国地质矿产行业规范《地面高精度磁测技术规程》DZ/T 0071—93中给出的磁参数计算公式的不合理性，提出关于该公式修改意见。 关键词：磁参数计算公式 高斯 第一位置 第二位置 1．引言 我院在按照中华人民共和国地质矿产行业标准《地面高精度磁测技术规程》DZ/T 0071—93中规定的第一高斯位置法进行内蒙古标本磁参数测量并计算时碰到磁化率单位问题。 引用中华人民共和国地质矿产行业规范《地面高精度磁测技术规程》DZ/T 0071—93中附录C 的磁化率和剩磁计算公式[1]： 高斯第一位置磁化率： 3-6345612000051---1043222n n n n n n r n n n SI T V χπ?++?+??????=?++??? ? ? ???????????（κ） (1） 式中：r ——标本中心到探头中心的距离； V ——标本体积； 0T ——当地总磁场值； 高斯第一位置剩磁： 3-351 10/2r r I A m V =? （2） 用以上两个公式进行计算：按照该规范附录C 中叙述， r 选取单位cm ，V 选取单位cm 3，0T 与i n 选取单位nT ；计算结果χ值与现实不符，比实际小了约105倍，r I 值与现实相符。 重新选取单位：r 选取单位m ，V 选取单位m3，0T 与i n 选取单位T ；计算结果χ值与现实不符，比实际小了约105倍，r I 值与现实也不符，比实际小了约109倍。 由（1）式单位换算可以看出，r 3与V 的单位相消，0T 与i n 的单位相消，也就是说这四个参数的单位选择不会影响计算结果。 同理：（2）式中，3 r 与V 的单位相消，i n 的单位单独存在，影响到计算结果。 综上所述，个人认为是（1）式在推到中出现了错误，（2）式正确，i n 的单位应为nT 。 2．公式推导 约束条件： 高斯第一位置： 212n n +，432n n +，65 2n n + 0n ≥ 高斯第二位置：212n n +，432n n +，65 2 n n + 0n ≤ 2.1 高斯第一位置 根据磁偶极子模型，可得到标本在高斯第一位置产生磁场感应强度B 的大小[2]：
线路参数计算(公式)
参数计算（第一版） 1.线路参数计算内容 1.1已知量： 线路型号(导线材料、截面积mm 2 )、长度(km)、排列方式、线间距离(m)、外径(mm)、分裂数、分裂距(m)、电压等级(kV)、基准电压U B (kV, 母线电压作为基准电压)、基准容量S B (100MVA)。 1.2待计算量： 电阻R(Ω/km)、线电抗X(Ω/km)、零序电阻R0(Ω/km)、零序电抗X0(Ω/km)、对地电纳B(S/km)、对地零序电纳B0(S/km)。 1.3计算公式： 1.3.1线路电阻 R=ρ/S (Ω/km) R*=R 2B B U S 式中 ρ——导线材料的电阻率(Ω·mm 2 /km)； S ——线路导线的额定面积（mm 2）。 1.3.2线路的电抗 X=0.1445lg eq m r D +n 0157 .0(Ω/km) X*=X 2B B U S 式中 m D ——几何均距,m D =ac bc ab D D D (mm 或cm,其单位应与eq r 的单位相同); eq r ——等值半径, eq r =n n m rD 1 (mm,其中r 为导线半径); n ——每个导线的分裂数。 1.3.3零序电阻 R0=R+3R g (Ω/km)
R0*=R0 2B B U S 式中 R g ——大地电阻, R g =π2×10-4×f =9.869×10-4 ×f (Ω/km)。在f =50Hz 时， R g =0.05Ω/km 。 1.3.4零序电抗 X0=0.4335lg s g D D (Ω/km) X0*=X0 2B B U S 式中 g D ——等值深度, g D = γ f 660,其中γ为土壤的电导率,S/m 。当土壤电导率不 明确时，在一般计算中可取g D =1000m 。 s D ——几何平均半径, s D =32 m D r '其中r '为导线的等值半径。若r 为单根导 线的实际半径，则对非铁磁材料的圆形实心线，r '=0.779r ;对铜或铝的绞线，r '与绞线股数有关，一般r '=0.724~0.771r ；纲芯铝线取 r '=0.95r ；若为分裂导线，r '应为导线的相应等值半径。m D 为几何均 距。 1.3.5对地电钠 B= 610lg 58 .7-?eq m r D (S/km) B*=B B B S U 2 式中 m D ——几何均距,m D =ac bc ab D D D (mm 或cm,其单位应与eq r 的单位相同); eq r ——等值半径, eq r =n n m rD 1 -(其中r 为导线半径);
高中物理电磁学和光学知识点公式总结大全
高中物理电磁学知识点公式总结大全 来源:网络作者:佚名点击:1524次 高中物理电磁学知识点公式总结大全 一、静电学 1.库仑定律，描述空间中两点电荷之间的电力 ，， 由库仑定律经过演算可推出电场的高斯定律。 2.点电荷或均匀带电球体在空间中形成之电场 ， 导体表面电场方向与表面垂直。电力线的切线方向为电场方向，电力线越密集电场强度越大。 平行板间的电场 3.点电荷或均匀带电球体间之电位能。本式以以无限远为零位面。 4.点电荷或均匀带电球体在空间中形成之电位。 导体内部为等电位。接地之导体电位恒为零。 电位为零之处，电场未必等于零。电场为零之处，电位未必等于零。 均匀电场内，相距d之两点电位差。故平行板间的电位差。 5.电容，为储存电荷的组件，C越大，则固定电位差下可储存的电荷量就越大。电容本身为电中性，两极上各储存了+q与-q的电荷。电容同时储存电能，。 a.球状导体的电容，本电容之另一极在无限远，带有电荷-q。 b.平行板电容。故欲加大电容之值，必须增大极板面积A，减少板间距离d，或改变板间的介电质使k变小。 二、感应电动势与电磁波 1.法拉地定律：感应电动势。注意此处并非计算封闭曲面上之磁通量。 感应电动势造成的感应电流之方向，会使得线圈受到的磁力与外力方向相反。 2.长度的导线以速度v前进切割磁力线时，导线两端两端的感应电动势。若v、B、互相垂直，则 3.法拉地定律提供将机械能转换成电能的方法，也就是发电机的基本原理。以频率f 转动的发电机输出的电动势，最大感应电动势。 变压器，用来改变交流电之电压，通以直流电时输出端无电位差。 ，又理想变压器不会消耗能量，由能量守恒，故 4.十九世纪中马克士威整理电磁学，得到四大公式，分别为 a.电场的高斯定律 b.法拉地定律 c.磁场的高斯定律 d.安培定律 马克士威由法拉地定律中变动磁场会产生电场的概念，修正了安培定律，使得变动的电场会产生磁场。e.马克士威修正后的安培定律为 a.、 b.、 c.和修正后的e.称为马克士威方程式，为电磁学的基本方程式。由马克士威方程式，预测了电磁波的存在，且其传播速度。 。十九世纪末，由赫兹发现了电磁波的存在。 劳仑兹力。 右手定则：右手平展，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中，若磁力线垂直进入手心（当磁感线为直线时，相当于手心面向N极），大拇指指向导线运动方向，则四指所指方向
磁场公式
计算两圆柱形磁铁间力的公式 F x =πμ04 M 2R 4 1x +1 x+2t +2 x+t （1） 永久磁铁磁场 B r =μ 4πr [3 μ?r r ?μ]（2） 磁偶极子磁场强度计算公式 B m ,r = μ04π||r ||3 [3 m ?r r ?m ]（3） r 是单位向量：（ x ||r || i + y ||r || j + z ||r || k ） r 是从磁铁位置至场位置的位移矢量 m 是磁铁的磁转矩(0.0,m) 由于只需要关心z 方向的磁场强度 所以由（3）式推导如下 B z =μ04π||r ||[3 m ?z ||r ||k z ||r ||k ?m ](注:任何单位向量的平方均为1，不同单位向量相乘为0) 由于单位向量k =z ||r ||（注：单位向量等于对应轴的坐标值除以所求的点到原点的距离） （注：向量点积计算公式 (axi+ayj+azk).(bxi+byj+bzk)=(axbx+ayby+azb)=|a||b|cos(zita) 其中zita 为向量a 与向量b 的夹角） 所以B z = μ04π||r || 3[3 m z r z r ?m ]（4） =μ03m 3 z 2?1 3| r |2 r 2 将（4）式写成圆柱坐标系形式（r,z ） B z (m,γ,z)= μ0 4π（z 2+γ2)32 γ22 γ22 ?m （5） = μ0m 4π（z 2+γ2)3 2 ( 3z 2γ+z ?1)(6) (6)式即为一个磁偶极子的磁感应强度公式
将（4）式写成空间中任意点（x 0,y 0,z 0）处的磁偶极子在空间中(x,y,z)点处B z 的平面直角坐标系形式 B z m ,x ,y ,z ,x 0y 0,z 0 = μ0m 4π 3 z?z 0 2?[(x?x 0)2+(y?y 0)2+(z?z 0)2][(x?x 0)2+(y?y 0)2+(z?z 0)2]5 2 (7) 根据（7）式，计算圆柱形磁铁在空间任意点处磁场强度公式 将圆柱形磁铁看成是无数个磁偶极子的集合，其磁化强度为M ，由公式m=MV 得:dm=MdV B z m ,x ,y ,z ,x 0y 0,z 0 =μ0m 3 z ?z 0 2?[ x ?x 0 2+(y ?y 0)2+(z ?z 0)2] [ x ?x 0 2+(y ?y 0 )2+(z ?z 0 )2]5 V 圆柱 = 3 z?z 0 2?[ x?x 0 2+(y?y 0)2+(z?z 0)2][ x?x 0 2+(y?y 0)2+(z?z 0)2]5 2 R 2?y 222dx dy dz R ?R 0?H (8) 3 z ?z 0 2?[ x ?x 0 2+(y ?y 0)2+(z ?z 0)2] [ x ?x 0 2+(y ?y 0)2+(z ?z 0)2] 5 2 R 2?y 2 ? R 2?y 2 dx =
永磁同步伺服电动机的磁场分析与参数计算
ISSN 100020054CN 1122223 N 清华大学学报(自然科学版)JT singhua U niv (Sci &Tech ),2004年第44卷第10期 2004,V o l .44,N o .106 36 131721320 永磁同步伺服电动机的磁场分析与参数计算 陶 果, 邱阿瑞, 柴建云, 肖 曦 (清华大学电机工程与应用电子技术系,北京100084) 收稿日期:2003208218 作者简介:陶果(19792),男(汉),安徽,博士研究生。 通讯联系人:邱阿瑞,教授,E 2m ail :qiuar @m ail .tsinghua .edu .cn 摘 要:为了更有效地对永磁同步伺服电动机进行设计和分析,需准确进行电机的磁场分析和参数计算。该文以一台定子为集中绕组、槽 极比为9 6、转子磁极为径向充磁圆筒形磁极等结构特点的永磁三相同步伺服电动机为例,分析了其磁场的分布情况,给出了电机的磁场分布图;对用电磁场数值计算来求解电机的空载反电动势进行了研究和分析;同时对如何求解电机的定子绕组电感进行了研究。计算结果与实验所测的结果吻合较好。该文提出的磁场分析和参数计算方法,对这类结构的永磁伺服电动机的设计和分析具有很好的参考价值。 关键词:永磁同步伺服电动机;磁场分析;电感计算中图分类号:TM 351 文献标识码:A 文章编号:100020054(2004)1021317204 Ana lysis of magnetic f ields i n permanen t magnet synchronous servo m otors TAO Guo ,Q I U A rui ,CHA I J ia nyun ,XI A O Xi (D epart men t of Electr ical Engi neer i ng and Applied Electron ic Technology ,Tsi nghua Un iversity , Be ij i ng 100084,Ch i na ) Abstract :A ccurateanalysis of the m agnetic field param eters is i m po rtant to the design of per m anent m agnet three 2phase synch ronous servo mo to rs .T h is paper describes the analysis of the m agnetic fields in a perm anent m agnet synchronous servo mo to r .T he stato r w indings are concentrated co ils wound around a single too th w ith a slo ts po les rati o of 9 6, w ith cylindrical surface 2mounted po les .T he m agnetic field distributi ons are given w ith a num erical m ethod to calculate the back E M F fo r no load conditi ons .T he stato r inductance w as also analyzed .T he calculated values agree w ell w ith m easured values . Key words :per m anentm agnetsynch ronous servo mo to r;analysis of m agnetic fields;inductance calculati on 近年来,永磁交流伺服系统具有逐步取代传统直流伺服系统的趋势,已成为现代伺服技术重要的 发展方向。正弦波驱动的稀土永磁同步伺服电动机,由于其体积小、效率高、转矩脉动小等优点,在伺服 系统中得到越来越广泛的应用。 在研制设计永磁同步伺服电动机时,在满足电机基本性能的条件下,如何使电机生产制造方便,并尽可能地减少制造成本,是研究与设计人员应当考虑的重要问题。本文以一台额定功率为400W 、额定转速为5000r m in 的小型永磁交流伺服电动机为研究对象,该电机采用了一些特殊的结构形式,如定子绕组采用集中绕组,线圈直接套在定子齿上;槽 极比(即定子槽与极数之比)为9 6;转子磁极采用径向充磁的圆筒形磁极,并直接套装在转轴上。针对这种特殊结构形式的永磁同步伺服电动机进行设计和分析,目前国内还没有成熟的方法。经文献检索国外也少见有此类研究论文发表[1]。 本文将采用电磁场有限元方法来进行电机的磁场分析与参数计算。 1 数学模型的建立 分析永磁同步伺服电动机的电磁场问题,用矢 量磁位A 来表征其磁场比较方便。由于电机磁场结构沿轴向是均匀对称的,因此可采用二维的电磁场分析方法。又因为转子极数与定子槽(齿)数不是整数倍关系,因此,在求解时宜采用整个电机为求解对象。电机的二维电磁场计算模型如图1所示。求解电机磁场的有限元模型及边界条件为[2]: 99x 1Λ9A 9x +99y 1Λ9A 9y =-?, (1)1Λ19A 9n L - 1Λ29A 9n L =J c =H c L ,(2)A A B CD =0. (3) 其中:?为外加电流密度,Λ为材料的导磁率;Λ1、 Λ2分别为永磁体外和内的导磁率,L 为永磁体表面;n 为永磁体表面的外法线,J c =H c 为等效永磁
电磁场与电磁波公式总结
电磁场与电磁波复习 第一部分 知识点归纳 第一章 矢量分析 1、三种常用的坐标系 （1）直角坐标系 微分线元：dz a dy a dx a R d z y x → → → → ++= 面积元：?????===dxdy dS dxdz dS dydz dS z y x ，体积元：dxdydz d =τ （2）柱坐标系 长度元：?????===dz dl rd dl dr dl z r ??，面积元??? ??======rdrdz dl dl dS drdz dl dl dS dz rd dl dl dS z z z r z r ????，体积元：dz rdrd d ?τ= （3）球坐标系 长度元：?????===?θθ?θd r dl rd dl dr dl r sin ，面积元：??? ??======θ ?θ? θθθ??θθ?rdrd dl dl dS drd r dl dl dS d d r dl dl dS r r r sin sin 2，体积元： ?θθτd drd r d sin 2= 2、三种坐标系的坐标变量之间的关系 （1）直角坐标系与柱坐标系的关系 ?? ? ? ? ??==+=?????===z z x y y x r z z r y r x arctan ,sin cos 2 2??? （2）直角坐标系与球坐标系的关系 ? ?? ? ?? ??? =++=++=?????===z y z y x z z y x r r z r y r x arctan arccos ,cos sin sin cos sin 2 22 2 22?θθ?θ?θ （3）柱坐标系与球坐标系的关系 ?? ? ? ???=+=+=?????===??θθ??θ2 2 '2 2''arccos ,cos sin z r z z r r r z r r 3、梯度
高中物理磁场公式总结
高中物理磁场公式总结 导读：我根据大家的需要整理了一份关于《高中物理磁场公式总结》的内容，具体内容：在高中物理中，磁场是学习的重点和难点。学生需要学会记忆并运用磁场公式。下面我给大家带来高中物理磁场公式，希望对你有帮助。高中物理磁场公式1.磁感应强度是用来表示磁场的强... 在高中物理中，磁场是学习的重点和难点。学生需要学会记忆并运用磁场公式。下面我给大家带来高中物理磁场公式，希望对你有帮助。 高中物理磁场公式 1.磁感应强度是用来表示磁场的强弱和方向的物理量,是矢量，单位T),1T=1N/A m 2.安培力F=BIL;(注：LB) {B:磁感应强度(T),F:安培力(F),I:电流强度 (A),L:导线长度(m)} 3.洛仑兹力f=qVB(注VB);质谱仪 {f:洛仑兹力(N)，q:带电粒子电量 (C)，V:带电粒子速度(m/s)｝ 4.在重力忽略不计(不考虑重力)的情况下,带电粒子进入磁场的运动情况(掌握两种)： (1)带电粒子沿平行磁场方向进入磁场:不受洛仑兹力的作用,做匀速直线运动V=V0 (2)带电粒子沿垂直磁场方向进入磁场:做匀速圆周运动,规律如下a)F 向=f洛=mV2/r=m2r=mr(2/T)2=qVB;r=mV/qB;T=2m/qB;(b)运动周期与圆周运动的半径和线速度无关,
洛仑兹力对带电粒子不做功(任何情况下);(c)解题关键:画轨迹、找圆心、定半径、圆心角(=二倍弦切角)。 注： (1)安培力和洛仑兹力的方向均可由左手定则判定，只是洛仑兹力要注意带电粒子的正负; (2)磁感线的特点及其常见磁场的磁感线分布要掌握;(3)其它相关内容：地磁场/磁电式电表原理/回旋加速器/磁性材料 高中物理磁场知识点 一、磁场 磁极和磁极之间的相互作用是通过磁场发生的。 电流在周围空间产生磁场，小磁针在该磁场中受到力的作用。磁极和电流之间的相互作用也是通过磁场发生的。 电流和电流之间的相互作用也是通过磁场产生的 磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围空间的一种特殊形态的物质，磁极或电流在自己的周围空间产生磁场，而磁场的基本性质就是对放入其中的磁极或电流有力的作用。 二、磁现象的电本质 1.罗兰实验 正电荷随绝缘橡胶圆盘高速旋转，发现小磁针发生偏转，说明运动的电荷产生了磁场，小磁针受到磁场力的作用而发生偏转。 2.安培分子电流假说 法国学者安培提出，在原子、分子等物质微粒内部，存在一种环形电流
高中物理磁场知识点汇总
高中物理磁场知识点汇总 一、磁场 磁体是通过磁场对铁一类物质发生作用的，磁场和电场一样，是物质存在的另一种形式，是客观存在。小磁针的指南指北表明地球是一个大磁体。磁体周围空间存在磁场；电流周围空间也存在磁场。电流周围空间存在磁场，电流是大量运动电荷形成的，所以运动电荷周围空间也有磁场。静止电荷周围空间没有磁场。磁场存在于磁体、电流、运动电荷周围的空间。磁场是物质存在的一种形式。磁场对磁体、电流都有磁力作用。与用检验电荷检验电场存在一样，可以用小磁针来检验磁场的存在。如图所示为证明通电导线周围有磁场存在? ?奥斯特实验，以及磁场对电流有力的作用实验。 1．地磁场地球本身是一个磁体，附近存在的磁场叫地磁场，地磁的南极在地球北极附近，地磁的北极在地球的南极附近。 2．地磁体周围的磁场分布与条形磁铁周围的磁场分布情况相似。 3．指南针放在地球周围的指南针静止时能够指南北，就是受到了地磁场作用的结果。 4．磁偏角地球的地理两极与地磁两极并不重合，磁针并非准确地指南或指北，其间有一个交角，叫地磁偏角，简称磁偏角。说明：①地球上不同点的磁偏角的数值是不同的。 ②磁偏角随地球磁极缓慢移动而缓慢变化。③地磁轴和地球自转轴的夹角约为11°。 二、磁场的方向 在电场中，电场方向是人们规定的，同理，人们也规定了磁场的方向。规定：在磁场中的任意一点小磁针北极受力的方向就是那一点的磁场方向。确定磁场方向的方法是：将一不受外力的小磁针放入磁场中需测定的位置，当小磁针在该位置静止时，小磁针 N 极的指向即为该点的磁场方向。磁体磁场：可以利用同名磁极相斥，异名磁极相吸的方法来判定磁场方向。 电流磁场：利用安培定则（也叫右手螺旋定则）判定磁场方向。 三、磁感线
磁场强度与磁感应强度
B=F/IL=F/qv=E/Lv =Φ/S F：洛伦兹力或者安培力 q：电荷量 v：速度 E：感应电动势 Φ（=ΔBS或BΔS，B为磁感应强度，S为面积）：磁通量 S：面积 描述磁场强弱和方向的基本物理量。是矢量，常用符号B表示。 在物理学中磁场的强弱使用磁感强度（也叫磁感应强度）来表示，磁感强度大表示磁感强；磁感强度小，表示磁感弱。这个物理量之所以叫做磁感应强度。 点电荷q以速度v在磁场中运动时受到力F的作用。在磁场给定的条件下，F的大小与电荷运动的方向有关。当v 沿某个特殊方向或与之反向时，受力为零；当v与此特殊方向垂直时受力最大，为fm。fm与｜q｜及v成正比，比值与运动电荷无关，反映磁场本身的性质，定义为磁感应强度的大小，即。B的方向定义为：由正电荷所受最大力fm的方向转向电荷运动方向v 时，右手螺旋前进的方向。定义了B之后，运动电荷在磁场B 中所受的力可表为f ＝qv×B，此即洛伦兹力公式。 除利用洛伦兹力定义B外，也可以根据电流元Idl在磁场中所受安培力dF＝Idl×B来定义B，也就是我们常用的公式：F=ILB 在国际单位制（SI）中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特（T）。 磁场强度的计算公式：H = N × I / Le 式中：H为磁场强度，单位为A/m；N为励磁线圈的匝数；I为励磁电流（测量值），单位位A；Le为测试样品的有效磁路长度，单位为m。 磁感应强度计算公式：B = Φ / (N × Ae) 式中：B为磁感应强度，单位为Wb/m^2；Φ为感应磁通（测量值），单位为Wb；N 为感应线圈的匝数；Ae为测试样品的有效截面积，单位为m^2。 磁场强度是作用于磁路单位长度上的磁通势，用H表示，单位是安/米，磁场强度是矢量，它的大小只与电流的大小和导体的几何形状以及位置有关，而与导体周围物质的磁导率无关。 磁感应强度是描述磁场在某一点的磁场强弱和方向的物理量，用B表示，单位是特斯拉，磁感应强度是矢量，他的大小不仅决定于电流的大小及导体的几何形状，而且还与导体周围的物质的磁导率有关。 磁场中某点的磁感应强度的大小就等于该点的磁场强度和物质的磁导率的乘积，即B=μH。 师：电场中，比值F/q由谁确定？它反映了什么？ 生：由电场确定，反映了电场的强弱。
电磁场数值计算方法的发展及应用
电磁场数值计算方法地发展及应用 专业：电气工程 姓名：毛煜杰 学号： 一、电磁场数值计算方法产生和发展地必然性 麦克斯韦尔通过对以往科学家们对电磁现象研究地总结，认为原来地研究工作缺乏严格地数学形式，并认为应把电流地规律与电场和磁场地规律统一起来.为此，他引入了位移电流和涡旋场地概念，于年提出了电磁场普遍规律地数学描述—电磁场基本方程组，即麦克斯韦尔方程组.它定量地刻画了电磁场地转化和电磁波地传播规律.麦克斯韦尔地理论奠定了经典地电磁场理论，揭示了电、磁和光地统一性.资料个人收集整理，勿做商业用途 但是，在电磁场计算地方法中，诸如直接求解场地基本方程—拉普拉斯方程和泊松方程地方法、镜象法、复变函数法以及其它种种解析方法，其应用甚为局限，基本上不能用于求解边界情况复杂地、三维空间地实际问题.至于图解法又欠准确.因此，这些电磁场地计算方法在较复杂地电磁系统地设计计算中，实际上长期未能得到有效地采用.于是，人们开始采用磁路地计算方法，在相当长地时期内它可以说是唯一实用地方法.它地依据是磁系统中磁通绝大部分是沿着以铁磁材料为主体地“路径”—磁路“流通”.这种计算方法与电路地解法极其相似，易于掌握和理解，并得以沿用至今.然而，众所周知，对于磁通是无绝缘体可言地，所以磁路实际上是一种分布参数性质地“路”.为了将磁路逼近实际情况，当磁系统结构复杂、铁磁材料饱和时，其计算十分复杂.资料个人收集整理，勿做商业用途 现代工业地飞速发展使得电器产品地结构越来越复杂，特殊使用场合越来趁多.电机和变压器地单机容量越来越大，现代超导电机和磁流体发电机必须用场地观点和方法去解决设计问题.由于现代物理学地发展，许多高精度地电磁铁、波导管和谐振腔应用到有关设备中，它们不仅要赋与带电粒子能量，并且要有特殊地型场去控制带电粒子地轨迹.这些都对电磁系统地设计和制造提出了新地要求，传统地分析计算方法越来越感到不足，这就促使人们发展经典地电磁场理论，促使人们用场地观点、数值计算地方法进行定量研究.资料个人收集整理，勿做商业用途 电子计算机地出现为数值计算方法地迅速发展创造了必不可少地条件.即使采用“路”地方法来计算，由于计算速度地加快和新地算法地应用，不仅使得计算精度得到了很大地提高，而且使得工程设计人员能从繁重地计算工作中解脱出来.从“场”地计算方面来看，由于很多求解偏微分方程地数值方法，诸如有限差分法、有限元法、积分方程法等等地运用，使得大量工程电磁场问题有可能利用数值计算地方法获得符合工程精度要求地解答，它使电磁系纯地设计计算地面貌焕然一新.电磁场地各种数值计算方法正是在计算机地发展、计算数学地前进和工程实际问题不断地提出地情况下取得一系列进展地.资料个人收集整理，勿做商业用途 二、电磁场数值计算方法地发展历史 电磁场数值计算已发展了许多方法，主要可分为积分法（积分方程法、边界积分法和边界元法）、微分法（有限差分法、有限元法和网络图论法等）及微分积分法地混合法.资料个人收集整理，勿做商业用途 年，利用向量位，采用有限差分法离散，求解了二维非线性磁场问题.随后和用该程序设计了同步加速器磁铁，并把它发展成为软件包.此后，采用有限差分法计算线性和非线性二维场地程序如雨后春笋般地在美国和西欧出现.有限差分法不仅能求解均匀线性媒质中地位场，还能解决非线性媒质中地场；它不仅能求解恒定场和似稳场，还能求解时变场.在边值问题地数位方法中，此法是相当简便地.在计算机存储容量许可地情况下，采取较精细地网格，使离散化模型较精确地逼近真实问题，可以获得足够精度地数值解.但是, 当场城几何特
线路参数计算(公式)培训资料
线路参数计算(公式)
参数计算（第一版） 1.线路参数计算内容 1.1已知量： 线路型号(导线材料、截面积mm 2)、长度(km)、排列方式、线间距离(m)、外径(mm)、分裂数、分裂距(m)、电压等级(kV)、基准电压U B (kV, 母线电压作为基准电压)、基准容量S B (100MVA)。 1.2待计算量： 电阻R(Ω/km)、线电抗X(Ω/km)、零序电阻R0(Ω/km)、零序电抗X0(Ω/km)、对地电纳B(S/km)、对地零序电纳B0(S/km)。 1.3计算公式： 1.3.1线路电阻 R=ρ/S (Ω/km) R*=R 2B B U S 式中 ρ——导线材料的电阻率(Ω·mm 2/km)； S ——线路导线的额定面积（mm 2）。 1.3.2线路的电抗 X=0.1445lg eq m r D +n 0157.0(Ω/km) X*=X 2B B U S 式中
m D ——几何均距,m D =ac bc ab D D D (mm 或cm,其单位应与eq r 的单位 相同); eq r ——等值半径, eq r =n n m rD 1-(mm,其中r 为导线半径); n ——每个导线的分裂数。 1.3.3零序电阻 R0=R+3R g (Ω/km) R0*=R0 2B B U S 式中 R g ——大地电阻, R g =π2×10-4×f =9.869×10-4×f (Ω/km)。在f =50Hz 时，R g =0.05Ω/km 。 1.3.4零序电抗 X0=0.4335lg s g D D (Ω/km) X0*=X0 2B B U S 式中 g D ——等值深度, g D =γf 660 ,其中γ为土壤的电导率,S/m 。当土壤电 导率不明确时，在一般计算中可取g D =1000m 。 s D ——几何平均半径, s D =32m D r '其中r '为导线的等值半径。若r 为单根导线的实际半径，则对非铁磁材料的圆形实心线，r '=0.779r ;对铜或铝的绞线，r '与绞线股数有关，一般
高中物理电学公式大全
高中物理电学公式总结大全 一.电场 1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷： 2.库仑定律：F＝kQ1Q2/r2（在真空中） 3.电场强度：E＝F/q（定义式、计算式) 4.真空点（源）电荷形成的电场E＝kQ/r2 5.匀强电场的场强E＝U AB/d 6.电场力：F＝qE 7.电势与电势差：U AB＝φA-φB，U AB＝W AB/q＝-ΔE AB/q 8.电场力做功：W AB＝qU AB＝Eqd 9.电势能：E A＝qφA 10.电势能的变化ΔE AB＝E B-E A 11.电场力做功与电势能变化ΔE AB＝-W AB＝-qU AB (电势能的增量等于电场力做功的负值)0 12.电容C＝Q/U(定义式,计算式) 13.平行板电容器的电容C＝εS/4πkd 14.带电粒子在电场中的加速 (V o＝0)：W＝ΔE K或qU＝mV t2/2，V t＝(2qU/m)1/2 15.带电粒子沿垂直电场方向以速度V o进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下) 类平垂直电场方向:匀速直线运动L＝V o t(在带等量异种电荷的平行极板中：E＝U/d) 抛运动平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动d＝at2/2，a＝F/m＝qE/m 二、恒定电流 1.电流强度：I＝q/t 2.欧姆定律：I＝U/R 3.电阻、电阻定律：R＝ρL/S 4.闭合电路欧姆定律：I＝E/(r+R)或E＝Ir+IR 5.电功与电功率：W＝UIt，P＝UI 6.焦耳定律：Q＝I2Rt 7.纯电阻电路中:由于I＝U/R,W＝Q，因此W＝Q＝UIt＝I2Rt＝U2t/R 8.电源总动率、电源输出功率、电源效率：P总＝IE，P出＝IU，η＝P出/P总
几种典型电流的磁感应强度公式
几种典型电流的磁感应强度公式 （1）一段载流I 、长为L 的直导线的磁场为： 。 )( 4210θθπμCos Cos a I B -= 磁场B 的方向与电流方向构成右手螺旋关系。上式中a 为场点到载流直导线的垂直距离，1θ和2θ分别为导线的电流流入端和流出端电流元与矢径之间的夹角。无限长直线载流导线的磁场为：（即：当1θ＝0，2θ＝π时） a I B 20πμ=无 。 磁场B 的方向与电流I 方向构成右手螺旋关系。 （2）载流I 的圆形导线在其轴线上（距圆心为x 处）的磁场为： 。或写成矢量式：。 )(2 )(22 3 222 0232220i x R IR B x R IR B +?=+?=μμ 其中R 为圆形导线的圆周半径，x 为其圆心到轴线上场点的距离，今I R p m 2 π=， 称为该圆电流的磁矩，轴线上远处（x >>R ） 的磁场为： 303024 24x p B x p B m m ?=?=πμπμ或写成矢量式：。 。 上式在形式上与电偶极子的在其延长线上远处的电场强度的表达式相似。圆 电流在圆心（x ＝0）处的磁场为： R I B 20μ= 。磁场B 的方向沿圆电流面积 的法线方向0n 或圆电流磁矩m p 的方向。 （3）载流I 的无限长直导体圆柱形导体在距柱轴为r 处的磁场为：： 2 0 2R Ir B πμ= 。 （柱内） r I B 20πμ= 。 （柱外） （4）载流I 的无限长直导体圆筒状导体在距轴线为r 处的磁场为： 0=B 。 （柱内） r I B 20πμ= 。 （柱外） （5）载流I 密绕直螺线管内的磁场及载流I 的无限长直螺线管在管内的磁 场为： )cos (cos 21 120ββμ-=nI B ； 式中：n 为单位长度的匝数。 。 0nI B μ= （式中：n 为单位长度的匝数。）