合肥工业大学顾绳谷《电机及其拖动基础》第一章ppt讲义.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机电系,*,第一章 磁路,第一节 磁路的基本定律,机电能量转换的媒介是磁场，磁场的路径称为磁路。在工程中，通常将磁场问题简化为磁路问题。,电机是进行机电能量转换的装置,一,.,磁场的几个常用量,磁感应强度（又称磁通密度）,B,表征磁场强弱及方向的物理量。单位：,Wb/m,2,磁通量,垂直穿过某截面积的磁力线总和。,单位：,Wb,磁场强度,H,计算磁场时引用的物理量。,B=,H,，单位：,A/m,2,机电系,磁通所通过的路径称为磁路,二,.,磁路的概念,3,机电系,三,、磁路的基本定律,1,、安培环路定律,沿任何一条闭合回线,L,，磁场强度,H,的线积分等于该闭合回线所包围的电流的代数和,如果在均匀磁场中，沿着回线,L,磁场强度,H,处处相等，则,2,、磁路的欧姆定律,作用在磁路上的磁动势,F,等于磁路内的磁通量,乘以磁阻,R,m,4,机电系,磁通量,等于磁通密度乘以面积,磁场强度等于,磁通密度除以磁导率,于是,5,机电系,例,1-1,有一闭合铁心磁路，铁心的截面积,A,=9,10,-4,m,2,磁路的平均长度,l,=0.3,m,，铁心的磁导率,Fe,=,5000,0,，套装在铁心上的励磁绕组为,500,匝。试求在铁心中产生,1T,的磁通密度时，需要多少励磁磁动势和励磁电流？,解,用安培环路定律求解如下,6,机电系,3,、磁路的基尔霍夫定律,（,1,）磁路的基尔霍夫电流定律,或,7,机电系,（,2,）磁路的基尔霍夫电压定律,8,机电系,磁路和电路有相似之处，却要注意有以下几点差别：,1,）电路中有电流,I,时，就有功率损耗；而在直流磁路,中，维持一定磁通量，铁心中没有功率损耗,。,2,）电路中的电流全部在导线中流动；而在磁路中，总,有一部分漏磁通。,3,）电路中导体的电阻率在一定的温度下是恒定的；而磁,路中铁心的导磁率随着饱和程度而有所变化。,4,）对于线性电路，计算时可以用叠加原理；而在磁路,中，,B,和,H,之间的关系为非线性，因此计算时不可以,用叠加原理。,9,机电系,第二节 常用铁磁材料及其特性,一、铁磁物质的磁化,在外磁场的作用下，磁畴顺着外磁场方向转向，排列整齐，显示出磁性。,10,机电系,二、磁化曲线和磁滞回线,1,、起始磁化曲线,将一块未磁化的铁磁材料进行磁化，当磁场强度,H,由零逐渐增加时，磁通密度,B,将随之增加。用,B=f(H),描述的曲线就称为起始磁化曲线。,11,机电系,2,、磁滞回线,剩磁,当,H,从零增加到,H,m,时，,B,相应地从零增加到,B,m,；然后再逐渐减小,H,，,B,值将沿曲线,ab,下降。当,H=,0,时，,B,值并不等于零，而是,B,r,。这就是剩磁。,磁滞回线,当,H,在,H,m,和,H,m,之间反复变化,时，呈现磁滞现象的,B,H,闭合曲线，称为磁滞回线。,12,机电系,3,、基本磁化曲线,对同一铁磁材料，选择不同的,H,m,反复磁化，得到不同的磁滞回线。将各条回线的顶点连接起来，所得曲线称为基本磁化曲线。,13,机电系,三,、铁磁材料,1,、软磁材料,2,、硬磁材料,四、铁心损耗,1,、磁滞损耗,材料被交流磁场反复磁化，磁畴相互摩,擦而消耗的能量。,2,、涡流损耗,铁心内部由于涡流在铁心电阻上产生的,热能损耗。,3,、铁心损耗,磁滞损耗和涡流损耗之和。,14,机电系,第三节 直流磁路的计算,磁路计算正问题,给定磁通量，计算所需的励磁磁动势,磁路计算逆问题,给定励磁磁势，计算磁路内的磁通量,磁路计算正问题的步骤：,1,）将磁路按材料性质和不同截面尺寸分段；,2,）计算各段磁路的有效截面积,A,k,和平均长度,l,k,；,3,）计算各段磁路的平均磁通密度,A,k,，,B,k,=,k,/,A,k,；,4,）根据,B,k,求出对应的,H,k,；,5,）计算各段磁位降,H,k,l,k,，最后求出,F=,H,k,l,k,。,磁路计算逆问题,因为磁路为非线性的，用试探法。,15,机电系,一、简单串联磁路,例,1-2,铁心由铸钢和空气隙构成，截面积,A,Fe,=,0.0009m,2,，,磁路平均长度,l,Fe,=,0.3m,，气隙长度,=5,10,-4,m,，,求该磁路获得磁通量,=0.0009Wb,时所需的励磁磁动势。,16,机电系,解,：,铁心内磁通密度为,从铸钢磁化曲线查得：与,B,Fe,对应的,H,Fe,=9,10,2,A,/m,空气隙中：,铁心段的磁位降：,所以，励磁磁势为,F=,H,Fe,l,Fe,+H,l,=,655A,17,机电系,二、简单并联磁路,例,1-3,铁心由,DR530,硅钢片构成，铁心柱和铁轭截面积,A,Fe,=,0.0004m,2,，,磁路平均长度,l,Fe,=,0.05m,，气隙长度,1,=,2,=2.5,10,-3,m,，,励磁线圈匝数,N,1,=,N,2,=1000,匝。不计漏磁通，试求在气隙中产生磁通密度,B,=1.211T,时，所需的励磁电流。,18,机电系,解,：,中间磁路长度：,两边磁路长度：,气隙磁位降：,中间铁心磁位降：,查磁化曲线：,19,机电系,总磁动势和励磁电流为：,两边铁心磁通密度和磁位降：,查磁化曲线：,20,机电系,有关交流磁路和铁心线圈的计算，将在变压器一章讨论。,第四节 交流磁路的特点,交流磁路除了会在铁心中产生损耗外，还有以下两个效应：,1,）,磁通量随时间变化，在励磁线圈中产生感应电动势。,2,）,磁饱和现象会导致电流、磁通和电动势波形畸变。,21,机电系,第一章 结束,22,机电系,