电机及拖动基础1PPT课件

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1、 SB BH H/m10470 0r 0BB HH0 lHd IlHdlINH 或或 dtdNdtde运动电动势运动电动势 变压器电动势变压器电动势Blve 切割（运动）电动势切割（运动）电动势：指导体与磁场有相当运动，导体切割：指导体与磁场有相当运动，导体切割磁力线时导体内产生感应电动势。此时的磁力线时导体内产生感应电动势。此时的e叫做切割电动势叫做切割电动势e=Blv,方向由方向由右手定则右手定则判定判定。变压器电动势变压器电动势：指线圈不动，穿过线圈的磁通：指线圈不动，穿过线圈的磁通发生变化，这发生变化，这样在线圈内将产生感应电动势，其大小与线圈的匝数和磁通样在线圈内将产生感应电动势，其

2、大小与线圈的匝数和磁通变化率成正比，方向由楞次定律决定（变化率成正比，方向由楞次定律决定（右手螺旋法右手螺旋法）=F/Rm上式中，上式中，Rm磁路的总磁阻，磁路的总磁阻，1/H F 磁动势磁动势 在磁路在磁路(magnetic circuit)中根据磁通的连续性可得：中根据磁通的连续性可得：穿入任一闭合面的磁通必等于穿出该闭合面的磁通，即穿入任一闭合面的磁通必等于穿出该闭合面的磁通，即磁路中通过任何闭合面上的磁通的代数和等于零，磁路中通过任何闭合面上的磁通的代数和等于零，则有则有0mRFNIHLdlH 上式中，上式中，H磁场强度，磁场强度，A/m；L各段磁路的长度，各段磁路的长度，m；N线积分

3、线路所包围的导体数；线积分线路所包围的导体数；I每根导体所流过的电流，每根导体所流过的电流，A。Rm磁路的总磁阻，磁路的总磁阻，1/H F 磁动势磁动势mmmkkkRRRHlHlHlHNI322112211311l2l1A2A1H2HNi图1 磁路的基尔霍夫第二定律 载流导体在磁场中要受到力的作用，载流导体在磁场中要受到力的作用，方向：用方向：用左手定则左手定则判定判定。1 1）欧姆定律：欧姆定律：u=iR2)2)基尔霍夫第一定律（电流定律）：基尔霍夫第一定律（电流定律）：i=03)3)基尔霍夫第二定律（电压定律）：基尔霍夫第二定律（电压定律）：在电路中，对任一回路，沿回路环绕一周，在电路中，

4、对任一回路，沿回路环绕一周，回路内所有电动势的代数和等于所有电压回路内所有电动势的代数和等于所有电压降的代数和，即：降的代数和，即：e=u By ZhaoTao COPYRIGHT pPP21注意：尽管磁路和电路在物理量和基本定律上有一注意：尽管磁路和电路在物理量和基本定律上有一一对应的关系，但是，磁路和电路仍有本质的区一对应的关系，但是，磁路和电路仍有本质的区别：别：直流磁路中有磁通但铁心中没有损耗磁路中磁通没有绝磁体，磁通在除铁心中外在周围空气中也有漏磁通随铁心的饱和程度变化1.3 电机中铁磁材料及其特点电机中铁磁材料及其特点 电机主要由两大系统组成：电路系统电机主要由两大系统组成：电路系

5、统和磁路系统。铁磁材料是组成磁路的主和磁路系统。铁磁材料是组成磁路的主要部分。要部分。所谓铁磁材料是指导磁性能好的材料，所谓铁磁材料是指导磁性能好的材料，如：铁、镍、钴等以及它们的合金。如：铁、镍、钴等以及它们的合金。n电机主要组成系统电机主要组成系统1.3.1 铁磁材料的磁化铁磁材料的磁化铁磁材料：铁，镍，钴铁磁材料：铁，镍，钴等及其它们的合金。等及其它们的合金。磁化：铁磁材料能在外磁化：铁磁材料能在外磁场中呈现很强的磁性，磁场中呈现很强的磁性，这种现象叫磁化。磁化这种现象叫磁化。磁化是铁磁材料的特性之一。是铁磁材料的特性之一。关键是磁畴。见右图关键是磁畴。见右图n图b 磁化图a 未磁化1.

6、3.1 铁磁材料的磁化铁磁材料的磁化 铁磁材料的磁导率铁磁材料的磁导率要比非要比非铁磁材料磁导率铁磁材料磁导率0大得多大得多（0），非铁磁材料磁导），非铁磁材料磁导率接近真空磁导率率接近真空磁导率0（0=410-7H/m）。）。电机中常用的铁磁材料的磁电机中常用的铁磁材料的磁导率导率=（20006000）0。1.3.2 磁化曲线磁化曲线magnetization curve 在非铁磁材料中，磁通密度在非铁磁材料中，磁通密度B和磁场强度和磁场强度H之间呈线性关系，即之间呈线性关系，即B=0 H。对于铁磁材料，磁导率对于铁磁材料，磁导率除了比除了比0大得多以外，大得多以外，还与磁场强度以及还与磁场

7、强度以及物质磁状态的历史物质磁状态的历史有关，所以铁有关，所以铁磁材料的磁材料的磁导率磁导率不是常数不是常数。在工程计算时，事先将各种铁磁材料用试验的在工程计算时，事先将各种铁磁材料用试验的方法，测得它们在不同磁场强度方法，测得它们在不同磁场强度H下对应的磁通密下对应的磁通密度度B，绘制成，绘制成B-H曲线，这条曲线，这条B-H曲线，就称为磁化曲线，就称为磁化曲线。将未经磁化的铁磁材料进行磁化，磁场强度曲线。将未经磁化的铁磁材料进行磁化，磁场强度H由零增大时，磁通密度由零增大时，磁通密度B随之增大，所得的随之增大，所得的B=（H）曲线称为）曲线称为起始磁化曲线起始磁化曲线。非铁磁材料中,磁密B

8、 和磁场强度H 之间为线性关系.铁磁材料磁密B和磁场强度H之间为非线性关系.见图1-7n 磁化曲线磁化曲线见图1-7 铁磁材料的起始磁化曲线和 曲线)(HfFe)(HfFe)(HfB HB0B0Habcd各种电机和变压器的主磁路中,为获得较大的磁通量,又不过分增加磁势,一般是选择在b点(也叫膝点)n 分析磁化曲线分析磁化曲线 从图中可见，曲线分四段从图中可见，曲线分四段 在在oa段段：当：当H增大增大B增增大，但大，但B增大速度较慢；增大速度较慢；在在bc段段：B随随H增大的增大的速度又较慢；速度又较慢；在在cd段段：为磁饱和区：为磁饱和区（又呈直线段）。其中，（又呈直线段）。其中，a点称为跗

9、点；拐弯点点称为跗点；拐弯点b称为称为膝点；膝点；c点为饱和点。点为饱和点。过了饱和点过了饱和点c，铁磁材料的磁导率趋近，铁磁材料的磁导率趋近0。在在ab段段：当：当H增大增大B增大，增大，B增大速度快；增大速度快；1.3.3 磁滞回线磁滞回线hysteresis loop 铁磁材料被反复磁化时，铁磁材料被反复磁化时，B 和和H 之间的变化关系不是之间的变化关系不是单值的单值的，B-H曲线是一条磁曲线是一条磁滞回线。滞回线。图1-8铁磁材料磁滞回线 BHfOcabdemBmHmBmHrBCH磁滞：磁滞：B变化落后于H变化的现象磁滞回线：磁滞回线：呈现磁滞现象的回线Br称为剩磁称为剩磁：(剩余磁

10、通密度)当当H=0时，时，B0，B=BrHc称为矫顽力：称为矫顽力：当当B=0时，时，H0，H=Hc对于同一种铁磁材料选则不同的磁场强度Hm进行反复磁化时，可测出一系列大小不同的磁滞回线，见图1-9，将各个顶点连接起来,所得的曲线叫基本磁化曲线或平均磁化曲线。1.3.4 基本磁化曲线基本磁化曲线 图1-9基本磁化曲线BHO 1.3.5 铁磁材料铁磁材料1.软磁材料软磁材料 回线窄,剩磁和矫顽小的材料.如:硅钢片,铸铁,铸钢等，多用于做电机2.硬磁材料硬磁材料 回线宽,剩磁和矫顽大的材料.如:铝,镍,钴等.做永久磁铁n图1-11硬磁材料 BHO图1-11软磁材料BHO根据磁滞回线形状的不同，铁磁

11、材料可分为硬磁材料根据磁滞回线形状的不同，铁磁材料可分为硬磁材料和软磁材料。和软磁材料。不同的铁磁物质其磁滞回线宽窄不同的铁磁物质其磁滞回线宽窄是不同的，当铁磁材料的磁滞回是不同的，当铁磁材料的磁滞回线较窄时，可用它的平均磁化曲线较窄时，可用它的平均磁化曲线，即基本磁化曲线进行计算线，即基本磁化曲线进行计算（如图中的曲线（如图中的曲线3所示）。所示）。由于由于电机铁芯采用软磁材料制成电机铁芯采用软磁材料制成，其磁滞回线瘦窄，在进行磁路计其磁滞回线瘦窄，在进行磁路计算时，为了简化计算，不考虑磁算时，为了简化计算，不考虑磁滞现象，而用基本磁化曲线来表滞现象，而用基本磁化曲线来表示示B与与H之间的关

12、系，之间的关系，故通常所故通常所讲的铁磁材料的磁化曲线是指基讲的铁磁材料的磁化曲线是指基本磁化曲线本磁化曲线。n说明说明1.3.6 铁磁材料的特点铁磁材料的特点铁磁材料具有如下特点：铁磁材料具有如下特点：铁磁材料（如铁，铁磁材料（如铁，镍，钴等）的磁导率镍，钴等）的磁导率要比非要比非铁磁材料磁导率铁磁材料磁导率0大得多大得多（几千到几万倍）（几千到几万倍）2)它的磁化曲线具有它的磁化曲线具有饱和性，饱和性，3)与物质磁与物质磁状态的历史有关且随状态的历史有关且随B的变的变化而变化。化而变化。1.3.7 交流磁路中的铁心损耗交流磁路中的铁心损耗 交流磁路中存在铁芯损耗，铁芯损耗又分为交流磁路中存

13、在铁芯损耗，铁芯损耗又分为磁滞损耗和涡流损耗磁滞损耗和涡流损耗。VBfkpnmhh1.磁滞损耗磁滞损耗 hysteresis loss 铁磁材料在交变的磁场中反复磁化，磁畴间相互铁磁材料在交变的磁场中反复磁化，磁畴间相互摩擦消耗能量变成热量，产生损耗，这种损耗称为摩擦消耗能量变成热量，产生损耗，这种损耗称为磁滞损耗。磁滞损耗。磁滞损耗与交变磁场的频率磁滞损耗与交变磁场的频率f、铁芯的、铁芯的体积体积V、磁滞回线的面积成正比、磁滞回线的面积成正比。磁滞损耗功率可。磁滞损耗功率可用下式表示：用下式表示：式中式中kh磁滞损耗系数，它的大小取决于材料性磁滞损耗系数，它的大小取决于材料性质；对一般电工硅

14、钢片质；对一般电工硅钢片n=1.62.3；f磁通交变磁通交变频率；频率；Bm磁通密度的最大值。磁通密度的最大值。HdBfVph或或2.涡流损耗涡流损耗eddy-current loss 铁芯是有阻值的，当磁通交变时，铁芯中就会铁芯是有阻值的，当磁通交变时，铁芯中就会感应交变的电势，在导电的铁芯中就会产生环流，感应交变的电势，在导电的铁芯中就会产生环流，这种电流在铁芯构成的回路与磁通相环链，故称这种电流在铁芯构成的回路与磁通相环链，故称涡流，涡流产生的损耗称为涡流损耗。涡流，涡流产生的损耗称为涡流损耗。涡流损耗与磁场频率涡流损耗与磁场频率f、磁通密度磁通密度Bm和硅钢片和硅钢片的厚度成正比，与铁

15、芯的电阻率成反比。的厚度成正比，与铁芯的电阻率成反比。涡流损耗功率可用下式表示：涡流损耗功率可用下式表示：图1-12硅钢片中的涡流VBfCpmee222钢片厚度阻率有关；涡流系数，与材料的电eC3.铁芯损耗铁芯损耗core loss 铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗之合称为铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗之合称为铁芯损耗，即有：铁芯损耗，即有：ehFeppp1）复习了磁路的有关常用量：2）复习了磁路和电路的有关定律：全电流定律，电磁感应定律及欧姆定律，基尔霍夫1，2定律等3）电路和磁路的类比及区别5）磁化的过程和基本磁化曲线6）铁磁材料及其特点绪论部分的作业：绪论部分的作业：Problems1.铁磁材料有哪些特点？根据磁滞回线形状的不同分为哪两类？各有什么特点？2.磁化曲线有哪些特点？3.铁损包括哪些损耗？4.P7 题1.2，1.35.复习本课程所用到的基本电磁定律。注：1-4项做在作业本上。