电机拖动第一章磁路

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1、电机与拖动电机与拖动电机与拖动电机与拖动电电 机机 与与 拖拖 动动 基基 础础电机与拖动电机与拖动一、本课程性质及其特点：一、本课程性质及其特点：2、基本概念多、基本概念多 3、电磁关系复杂（电流、电压、磁场、力矩关系）、电磁关系复杂（电流、电压、磁场、力矩关系）4、该课程以大学物理和电路理论为基础、该课程以大学物理和电路理论为基础二、要求：二、要求：1、作笔记、作笔记电机与拖动课程前言电机与拖动课程前言1、本课程属于技术基础课本课程属于技术基础课2、准备两个作业本，按要求交作业、准备两个作业本，按要求交作业3、实验前认真预习，写出预习报告、实验前认真预习，写出预习报告上一张上一张下一张下一

2、张电机与拖动电机与拖动三、参考书：三、参考书：1、王毓东编、王毓东编电机学电机学上、下上、下 浙江大学出版浙江大学出版2、顾绳谷编、顾绳谷编电机及拖动基础电机及拖动基础机械工业出版社机械工业出版社四、本课程学习内容：四、本课程学习内容：变压器、直流机、异步机、同步机及电力拖变压器、直流机、异步机、同步机及电力拖动的基本概念动的基本概念掌握内容：掌握内容：1）工作原理）工作原理2）电磁关系分析及其分析方法）电磁关系分析及其分析方法3）特性及应用）特性及应用上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动五、电机的作用与功能：五、电机的作用与功能：电机是实现机械能与电能相互转换的电磁机器电机是实现机械

3、能与电能相互转换的电磁机器电动机：电动机：电能电能机械能机械能发电机：发电机：机械能机械能电能电能变压器：变压器：U1交流电能交流电能U2交流电能交流电能上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动六、电机的分类：六、电机的分类：1、按电能形式分、按电能形式分直流电机直流电机交流电机交流电机发电机发电机电动机电动机异步机异步机同步机同步机发电机发电机电动机电动机发电机发电机电动机电动机上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动 2、按能量转、按能量转 换形式分换形式分直流电机直流电机交流电机交流电机发电机发电机电动机电动机异步机异步机同步机同步机交流电机交流电机异步机异步机同步机同步机直流电

4、机直流电机上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动七、电机的作用：七、电机的作用：1、进行能量转化、传输和分配电能、进行能量转化、传输和分配电能一简单供电系统图一简单供电系统图电厂电厂1升压升压Tr降压降压Tr用户用户电厂电厂2升压升压Tr降压降压Tr用户用户上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动2、驱动生产机械、驱动生产机械磁悬浮列车磁悬浮列车大型车床大型车床上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动3、控制各种自动设备、控制各种自动设备盲人引路车盲人引路车爬行机器人爬行机器人上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动八、电机的发展状

5、况八、电机的发展状况大型和超小型方向发展大型和超小型方向发展同步发电机定子同步发电机定子各种微电机各种微电机绪论录像绪论录像上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动第第 一一 章章上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动磁磁 路路上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动第一章第一章 磁磁 路路本章要求：本章要求：掌握铁磁材料的性质及其磁化曲线掌握铁磁材料的性质及其磁化曲线熟练掌握电磁感应定律和电磁力定律熟练掌握电磁感应定律和电磁力定律掌握研究磁路的几个基本定律掌握研究磁路的几个基本定律掌握描述磁路的基本物理量掌握描述磁路的基本物理量掌握磁路的基本概念及其电机磁路的特点掌握磁路的基本

6、概念及其电机磁路的特点上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动 第一节第一节 磁路的基本概念和基本定律磁路的基本概念和基本定律一、磁路的基本概念一、磁路的基本概念磁路：磁通磁路：磁通 经过的路径。经过的路径。基本物理量：基本物理量：单位：单位：Wb/m2;或或T2、磁通、磁通 单位：单位：Wb1、磁感应强度、磁感应强度B（磁密）（磁密）3、磁场强度、磁场强度H单位：单位：A/m4、磁动势、磁动势F=NI 单位：单位：A 线圈中有电流线圈中有电流I，线圈周围就会产生磁场，磁场强，线圈周围就会产生磁场，磁场强弱取决于线圈匝数弱取决于线圈匝数N和电流和电流I的乘积的乘积IN，该乘积就叫磁，该乘积

7、就叫磁动势动势F。5、磁压降、磁压降V=Hl 单位：单位：A上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动三相变压器三相变压器电机与拖动电机与拖动铁心铁心磁通磁通线线 圈圈变变 压压 器器 磁磁 路路 图图上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动气气 隙隙电电 枢枢 漏磁通漏磁通 主磁通主磁通NS磁磁 轭轭直直 流流 电电 机机 磁磁 路路 图图上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动6、磁导率、磁导率 表示物质导磁能力强弱的物理量表示物质导磁能力强弱的物理量=B/H单位：亨单位：亨/米米空气磁导率空气磁导率 0=4 10-7H/m7、磁阻、磁阻Rm磁阻磁阻Rm=L/(S)L:磁路长度；

8、磁路长度；：磁导率；：磁导率；S：磁路截面积：磁路截面积单位：单位：1/亨亨铁磁材料磁导率铁磁材料磁导率 0上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动二二.磁路的基本定律磁路的基本定律1、安培环路定律（全电流定律）、安培环路定律（全电流定律）lNIFHdl 磁场强度磁场强度H沿任意闭合回路沿任意闭合回路l的线积分，等于该闭合的线积分，等于该闭合回路所包围的全电流，即回路所包围的全电流，即上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动2、磁路欧姆定律、磁路欧姆定律磁路中的磁通与磁势成正比，与磁阻成反比，即磁路中的磁通与磁势成正比，与磁阻成反比，即磁通磁通 =F/RmI N磁通磁通=F/Rm=NI

9、/Rm上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动3、磁路的基尔霍夫第一定律、磁路的基尔霍夫第一定律 任何磁路中，流进节点的磁通代数和为零任何磁路中，流进节点的磁通代数和为零 1 3 2 A 节点节点A：1+2+3=0 4、磁路的基尔霍夫第二定律、磁路的基尔霍夫第二定律 在闭合磁回路中，磁路各段磁压降代数和等于在闭合磁回路中，磁路各段磁压降代数和等于作用于该磁路上的磁动势之和。作用于该磁路上的磁动势之和。上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动三三.基本电磁定律基本电磁定律1）运动电势：）运动电势：导体在磁场中运动时，导体中会感应出电势导体在磁场中运动时，导体中会感应出电势e。大小：大小：

10、电势电势e=Blv。B:磁密；磁密；l：导体长度；：导体长度；v：导体与磁场的相对速度。：导体与磁场的相对速度。正方向：用右手定则判断。正方向：用右手定则判断。电势电势e正方向表示电位升高的方向，与正方向表示电位升高的方向，与U相反。如果相反。如果同一元件上同一元件上e和和U正方向相同时，正方向相同时，e=-U。ev1、电磁感应定律电磁感应定律上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动电势电势e正方向表示电位升高的方向，与正方向表示电位升高的方向，与U相反。如果相反。如果同一元件上同一元件上e和和U正方向相同时，正方向相同时，e=-U。10V10 I=1AeUe=10VU+1 10=0U=-

11、10V电机与拖动电机与拖动2）变压器电势：）变压器电势：线圈中的磁通变化时，线圈中会感应电势线圈中的磁通变化时，线圈中会感应电势e：感应电势感应电势e=d dt=d dt-N电势电势e正方向：正方向：e 的正方向与的正方向与 正方向符合右手螺旋关系正方向符合右手螺旋关系I Ne上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动2、电磁力定律、电磁力定律 一个通电流的导体，在磁场中要受到力的作用，一个通电流的导体，在磁场中要受到力的作用，这个力叫电磁力。这个力叫电磁力。电磁力电磁力f=Bliif电磁力方向：左手定则判断电磁力方向：左手定则判断上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动 第二节第二节

12、铁铁 磁磁 材材 料料 的的 磁磁 性性 能能一、高导磁性一、高导磁性1、含义：在一个空间（外）磁场中，放入铁磁材、含义：在一个空间（外）磁场中，放入铁磁材料，该磁场会被大大加强。料，该磁场会被大大加强。上一张上一张下一张下一张iiB1iiB2B1B2电机与拖动电机与拖动3、材料导磁率、材料导磁率=B/HH上一张上一张下一张下一张2、高导磁性原因、高导磁性原因附加磁场附加磁场外磁场外磁场电机与拖动电机与拖动二、铁磁材料的磁化过程和磁化曲线二、铁磁材料的磁化过程和磁化曲线磁场强度磁场强度H与铁磁材料中与铁磁材料中B的关系曲线的关系曲线 B=f(H)可逆磁化阶段、不可逆磁化阶段、可逆与不可逆磁可逆

13、磁化阶段、不可逆磁化阶段、可逆与不可逆磁化阶段、趋近饱和阶段化阶段、趋近饱和阶段铁磁材料的磁化过程可分为铁磁材料的磁化过程可分为四阶段四阶段：B（1）可逆位移）可逆位移（2）不可逆磁化）不可逆磁化（3）磁畴磁矩转动）磁畴磁矩转动（4）趋近饱和）趋近饱和HBrHcm 0 上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动换向（正常）磁化曲线换向（正常）磁化曲线 HBO电机与拖动电机与拖动三、铁磁材料的磁滞和剩磁现象三、铁磁材料的磁滞和剩磁现象 铁磁材料中磁场铁磁材料中磁场B的变化落后于外磁场的变化落后于外磁场H的变化的变化称为磁滞现象，从而在铁磁材料中产生了剩磁。称为磁滞现象，从而在铁磁材料中产生了剩

14、磁。饱和磁滞回线与换向磁化曲线上的各有关磁学量饱和磁滞回线与换向磁化曲线上的各有关磁学量 BH-Hc剩磁剩磁矫顽力矫顽力0Bsm=B/H0 i=B/H0 HcBr上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动蜂蜂 腰腰 形形狭狭 长长 型型肥肥 胖胖 型型长长 方方 形形退退 化化 型型不对称型不对称型几几种种不不同同类类型型的的磁磁滞滞回回线线上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动正规的磁滞回线正规的磁滞回线HB0颠倒的磁滞回线颠倒的磁滞回线HB0两种不同磁化方向的磁滞回线两种不同磁化方向的磁滞回线上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动四、铁磁材料的磁损耗四、铁磁材料的磁损耗 当铁

15、磁材料处于当铁磁材料处于变化磁场变化磁场中，会产生涡流损耗中，会产生涡流损耗和磁滞损耗。和磁滞损耗。1、涡流损耗、涡流损耗pFe=C Fe D2f2B2C Fe：系数：系数 D：厚度：厚度f:频率频率 B：磁密：磁密2、磁滞损耗、磁滞损耗小磁铁来回翻转，摩擦耗能。小磁铁来回翻转，摩擦耗能。ph=k hfB2上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动作业作业:1-5;(B=1T,H=98A/cm)1-6;(I1=0.5A)1-7电机与拖动电机与拖动思思 考考 题题 1-1 简述本章的基本概念、基本理论和基本方法简述本章的基本概念、基本理论和基本方法 1-2 说明磁性材料高导磁性的意义。说明磁性

16、材料高导磁性的意义。举例说明其举例说明其应用。应用。1-3 为什么电机和变压器的磁路不用轻便的木材为什么电机和变压器的磁路不用轻便的木材和塑料，而要采用既重又昂贵的铁磁性材料组成？和塑料，而要采用既重又昂贵的铁磁性材料组成？为什么气隙磁压降远远大于铁磁部分的磁压降？为什么气隙磁压降远远大于铁磁部分的磁压降？1-4 把一个不带空气隙的铁心线圈和铁心上开一把一个不带空气隙的铁心线圈和铁心上开一小段空气隙的相同铁心线圈，接到同一电压源上，小段空气隙的相同铁心线圈，接到同一电压源上，励磁电流有否变化？为什么？励磁电流有否变化？为什么？上一张上一张下一张下一张电机与拖动电机与拖动 1-8 一只一只220伏，伏，5安的交流铁心线圈，误接到安的交流铁心线圈，误接到220伏的直流电源上，问电流还是伏的直流电源上，问电流还是5安吗？为什么？安吗？为什么？1-5 磁性材料的磁化曲线指什么？其物理意义磁性材料的磁化曲线指什么？其物理意义是什么？是什么？1-6 简述磁性材料产生铁损耗的条件及其原因。简述磁性材料产生铁损耗的条件及其原因。如何减少铁损耗？如何减少铁损耗？1-7 试说明利用铁损耗的实例。试说明利用铁损耗的实例。思思 考考 题题上一张上一张下一张下一张