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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,*,*,*,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,*,*,*,电机及拖动基础,1,电机及拖动基础1,主讲：金杰,E-mail:,xtjinjie,课程要求,：,、,课前必须做好预习！,、课后作业必须独立完成！,、课间积极思考问题，积极参与学习交流！,纪律要求：,、课间手机必须改成振动。,、严格遵守请假制度，不允许无正当理由的请假。,、课间不允许聊天，发短信等与学习无关的活动。,2,主讲：金杰2,参考文献：,1 刘锦波，张承慧等.电机与拖动.北京：清,华大学出版社，2006,2 刘新正，苏少平，高琳等译.电机学.北京：电子,工业出版社，2004,3 唐介.电机与拖动.北京：高等教育出版社，2003,4 冈田隆夫，大西和夫，仁田旦三等著.电机学.北,京：科学出版社，2003,3,3,前言,、电机与电机学的发展概况,1820 Faraday 发现了电磁感应并提出了电磁感应定律，组装了第台直流电机样机。,1829 Henry 制造了第台实用的直流电机。,1837 直流电机变为商品化产品。,1887 Tesla 发明了三相异步电机。,、电机制造业发展的趋势,大型化；单机容量越来越大。,微型化：单机体积越来越小，重量越来越轻。,新原理、新工艺、新材料的电机不断涌现。,4,前言、电机与电机学的发展概况4,、电力拖动系统的发展概况,结构上：成组拖动,单电机拖动多电机拖动,系统上：继电器接触器组成的断续控制系统由电力电子交流器供电的连续控制系统（由相控交流器斩波器供电的直流电力拖动系统；由变频器伺服驱动器供电的交流调速系统）,目前，电力拖动系统正朝着网络化、信息化方向发展。包括，智能控制策略以及Web技术等均在电力拖动领域得到了应用。,5,、电力拖动系统的发展概况5,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。,电机是进行机电能量转换的装置,（电动机）电能,机械能（发电机）,磁场,磁场,6,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,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：特斯拉（T）,磁通量 垂直穿过某截面积的磁力线总和。,，单位：韦伯（Wb=Tm2）,磁场强度H 计算磁场时引用的辅助物理量。,B=H，单位：A/m,为磁导率，真空中磁导率,7,一.磁场的几个常用量磁感应强度（又称磁通密度）B 表,、磁通所通过的路径称为磁路,二.磁路的概念,8,、磁通所通过的路径称为磁路 二.磁路的概念8,三、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,9,三、磁路的基本定律1、安培环路定律 沿任何一条闭合回线,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,于是有,，再定义,所以有：,10,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,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,11,例1-1 有一闭合铁心磁路，铁心的截面积A=910,3、磁路的基尔霍夫定律,（1）磁路的基尔霍夫第一（电流）定律,或,12,3、磁路的基尔霍夫定律（1）磁路的基尔霍夫第一（电流）定律或,（2）磁路的基尔霍夫第二（电压）定律,13,（2）磁路的基尔霍夫第二（电压）定律13,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。,14,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,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。,15,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,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。,16,二、磁化曲线和磁滞回线1、起始磁化曲线 将一块未,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。,Hc,为矫顽力,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。,17,2、磁滞回线剩磁当H从零增加到Hm时，B相应地从零增加到,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。,18,3、基本磁化曲线 对同一铁磁材料，选择不同的Hm反,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。,19,三、铁磁材料1、软磁材料2、硬磁材料四、铁心损耗1、磁滞损耗,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。,20,第三节 直流磁路的计算 磁路计算正问题给定磁通量，计算,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。,21,一、简单串联磁路例1-2 铁心由铸钢和空气隙构成，截面,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,22,解：铁心内磁通密度为从铸钢磁化曲线查得：与BFe对应的HFe,二、简单并联磁路,例1-3,铁心由,DR530,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。,23,二、简单并联磁路例1-3 铁心由DR530构成，铁心柱,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：,24,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：,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：,25,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：,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。,26,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，,第一章 结束,27,第一章 结束27,
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