第3章-磁路及应用ppt课件(全).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,跳转到第一页,*,第,3,章 磁路及应用,磁路的基本物理量和定律,变压器,三相异步电动机,学习要点,3.1,磁路的基本物理量,1磁感应强度,B,磁感应强度,B,是表示磁场内某点磁场强弱及方向的物理量。,B,的大小等于通过垂直于磁场方向单位面积的磁力线数目，,B,的方向用右手螺旋定则确定。单位是特斯拉(,T),。,2磁通,均匀磁场中磁通,等于磁感应强度,B,与垂直于磁场方向的面积,S,的乘积，单位是韦伯(,Wb),。,3磁导率,磁导率,表示物质的导磁性能，单位是亨/米(,H/m)。,真空的磁导率,非铁磁物质的磁导率与真空极为接近，铁磁物质的磁导率远大于真空的磁导率。,相对磁导率,r,：,物质磁导率与真空磁导率的比值。非铁磁物质,r,近似为1，铁磁物质的,r,远大于1。,4磁场强度,H,磁场强度只与产生磁场的电流以及这些电流分布有关，而与磁介质的磁导率无关，单位是安米（,Am）。,是为了简化计算而引入的辅助物理量。,3.2,铁磁材料的磁性能,高导磁性,：,磁导率可达10,2,10,4,，由铁磁材料组成的磁路磁阻很小，在线圈中通入较小的电流即可获得较大的磁通,。,磁饱和性,：,B,不会随,H,的增强而无限增强，,H,增大到一定值时，,B,不能继续增强。,磁滞性,：铁心线圈中通过交变电流时，,H,的大小和方向都会改变，铁心在交变磁场中反复磁化，在反复磁化的过程中，,B,的变化总是滞后于,H,的变化。,铁磁材料的类型：,软磁材料,：磁导率高，磁滞特性不明显，矫顽力和剩磁都小，磁滞回线较窄，磁滞损耗小。,硬磁材料,：剩磁和矫顽力均较大，磁滞性明显，磁滞回线较宽。,矩磁材料,：只要受较小的外磁场作用就能磁化到饱和，当外磁场去掉，磁性仍保持，磁滞回线几乎成矩形。,磁化曲线,磁滞回线,3,3,磁路定律,3.3.1,磁路欧姆定律,称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用。,因铁磁物质的磁阻,R,m,不是常数，它会随励磁电流,I,的改变而改变，因而通常不能用磁路的欧姆定律直接计算，但可以用于定性分析很多磁路问题。3.3.2,电磁感应定律,3.4,变压器,3.,4.1,变压器的工作原理,原绕组匝数为,N,1,，,电压,u,1,，,电流,i,1,，,主磁电动势,e,1,，,漏磁电动势,e,1,；,副绕组匝数为,N,2,，,电压,u,2,，,电流,i,2,，,主磁电动势,e,2,，,漏磁电动势,e,2,。,1,电压变换,原绕组的电压方程：,副绕组的电压方程：,忽略电阻,R,1,和漏抗,X,1,的电压，则：,k,称为变压器的变比。,2,电流变换,由,U,1,E,1,=4.44,N,1,f,m,可知，,U,1,和,f,不变时，,E,1,和,m,也都基本不变。因此，有负载时产生主磁通的原、副绕组的合成磁动势（,i,1,N,1,+,i,2,N,2,）,和空载时产生主磁通的原绕组的磁动势,i,0,N,1,基本相等，即：,空载电流,i,0,很小，可忽略不计。,3,阻抗变换,设接在变压器副绕组的负载阻抗,Z,的模为|,Z|，,则：,Z,反映到原绕组的阻抗模|,Z|,为：,(1)同极性端的标记,(2)同极性端的测定,毫安表的指针正偏1和3是同极性端；反偏1和4是同极性端。,U,13,=,U,12,U,34,时1和3是同极性端；,U,13,=,U,12,U,34,时1和4是同极性端。,3.,4.2,变压器线圈极性测定,3.4,.3,特殊变压器,1,自耦变压器,特点：副绕组是原绕组的一部分，原、副压绕组不但有磁的联系，也有电的联系。,2仪用互感,器,(1)电流互感器：原绕组线径较粗，匝数很少，与被测电路负载串联；副绕组线径较细，匝数很多，与电流表及功率表、电度表、继电器的电流线圈串联。用于将大电流变换为小电流。使用时副绕组电路不允许开路。,(2)电压互感器：电压互感器的原绕组匝数很多，并联于待测电路两端；副绕组匝数较少，与电压表及电度表、功率表、继电器的电压线圈并联。用于将高电压变换成低电压。使用时副绕组不允许短路。,3.5,三相异步电动机,3.5.1,三相异步电动机的结构,异步电动机由定子和转子两个基本部分组成。定子是固定部分，转子是转动部分。为了使转子能够在定子中自由转动，定子、转子之间有0.22mm的空气隙。,定子主要用来产生旋转磁场，它由定子铁芯、定子绕组、,机壳等组成。,转子主要用来产生旋转力矩，拖动生产机械旋转转子由转轴、,转子铁芯、转子绕组构成。,1,.,旋转磁场的产生,把三相定子绕组接成星形接到对称三相电源，定子绕组中便有对称三相电流流过。,3.5.2,三相异步电动机的基本原理,结论,：,(1)在对称的三相绕组中通入三相电流，可以产生在空间旋转的合成磁场。,(2)磁场旋转方向与电流相序一致。电流相序为,A-B-C,时磁场顺时针方向旋转；电流相序为,A-C-B,时磁场逆时针方向旋转。,(3)磁场转速(同步转速)与电流频率有关，改变电流频率可以改变磁场转速。对两极(一对磁极)磁场，电流变化一周，则磁场旋转一周。同步转速,n,o,与磁场磁极对数,p,的关系为：,2.,三相异步电动机的转动原理,静止的转子与旋转磁场之间有相对运动，在转子导体中产生感应电动势，并在形成闭合回路的转子导体中产生感应电流，其方向用右手定则判定。转子电流在旋转磁场中受到磁场力,F,的作用，,F,的方向用左手定则判定。电磁力在转轴上形成电磁转矩。电磁转矩的方向与旋转磁场的方向一致。,电动机在正常运转时，其转速,n,总是稍低于同步转速,n,o,，,因而称为,异步电动机,。又因为产生电磁转矩的电流是电磁感应所产生的，所以也称为,感应电动机,。,异步电动机同步转速和转子转速的差值与同步转速之比称为,转差率,，用,s,表示，即：,转差率是异步电动机的一个重要参数。异步电动机在额定负载下运行时的转差率约为1%9%。,3.,5.3,三相异步电动机的起动、反转、调速和制动,一、起动1直接起动,直接起动是利用闸刀开关或接触器将电动机直接接到额定电压上的起动方式，又叫全压起动。,优点,：起动简单。,缺点,：起动电流较大，将使线路电压下降，影响负载正常工作。,适用范围,：电动机容量在10,kW,以下，并且小于供电变压器容量的20。,2降压起动,Y-,换接起动,：在起动时将定子绕组连接成星形，通电后电动机运转，当转速升高到接近额定转速时再换接成三角形。,适用范围,：正常运行时定子绕组是三角形连接，且每相绕组都有两个引出端子的电动机。,优点,：起动电流为全压起动时的13。,缺点,：起动转矩均为全压起动时的13。,自耦降压起动,：利用三相自耦变压器将电动机在起动过程中的端电压降低，以达到减小起动电流的目的。自耦变压器备有40、60、80等多种抽头，使用时要根据电动机起动转矩的要求具体选择。,绕线式异步电动机转子绕组串入附加电阻后，既可以降低起动电流，又可以增大起动转矩。,二、调速,三相异步电动机的转速：,1变极调速,通过改变电动机的定子绕组所形成的磁极对数,p,来调速。因磁极对数只能是按1、2、3、的规律变化，所以用这种方法调速，电动机的转速不能连续、平滑地进行调节。,2变频调速,通过变频器把频率为50,Hz,工频的三相交流电源变换成为频率和电压均可调节的三相交流电源，然后供给三相异步电动机，从而使电动机的速度得到调节。变频调速属于无级调速，具有机械特性曲线较硬的特点。,3变转差率调速,通过改变转子绕组中串接调速电阻的大小来调整转差率实现平滑调速的，又称为变阻调速。调速电阻的接法与起动电阻相同。这种方法只适用于绕线式异步电动机。,三、反转,因为三相异步电动机的转动方向是由旋转磁场的方向决定的，而旋转磁场的转向取决于定子绕组中通入三相电流的相序。因此，要改变三相异步电动机的转动方向非常容易，只要将电动机三相供电电源中的任意两相对调，这时接到电动机定子绕组的电流相序被改变，旋转磁场的方向也被改变，电动机就实现了反转。,四、制动,1能耗制动,电动机定子绕组切断三相电源后迅速接通直流电源。感应电流与直流电产生的固定磁场相互作用，产生的电磁转矩方向与电动机转子转动方向相反，起到制动作用。,特点,：是制动准确、平稳，但需要额外的直流电源。,2反接制动,电动机停车时将三相电源中的任意两相对调，使电动机产生的旋转磁场改变方向，电磁转矩方向也随之改变，成为制动转矩。,注意,：当电动机转速接近为零时，要及时断开电源防止电动机反转。,特点,：简单，制动效果好，但由于反接时旋转磁场与转子间的相对运动加快，因而电流较大。对于功率较大的电动机制动时必须在定子电路（鼠笼式）或转子电路（绕线式）中接入电阻，用以限制电流。,3发电反馈制动,电动机转速超过旋转磁场的转速时，电磁转矩的方向与转子的运动方向相反，从而限制转子的转速，起到了制动作用。因为当转子转速大于旋转磁场的转速时，有电能从电动机的定子返回给电源，实际上这时电动机已经转入发电机运行，所以这种制动称为发电反馈制动。,3.5.4,三相异步电动机的铭牌,型号,：,功率,：,电动机在铭牌规定条件下正常工作时转轴上输出的机械功率，称为额定功率或容量。,电压,：电动机的额定线电压。,电流,：电动机在额定状态下运行时的线电流。,频率,：电动机所接交流电源的频率。,。,转速,：额定转速。,接线方法,：,3.5.5,三相异步电动机的选择,