1-电机学中的基本电磁定律解析优秀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,其次节 电机学中的基本电磁定律,变压器、电机,磁,场,耦合,电流,全电流定律,铁心,小电流,大磁通,铁心增磁功能,铁心饱和,铁心中的气隙,制约,制约,电磁转矩,电磁力定律,电磁感应定律,感应电势,能量转换,变压器、发电机、电动机,知 识 结 构,单相变压器,1、电机中的典型磁路,N,1,N,2,电能,i,1,输入电能,电能,i,2,输出电能,磁 场,一、磁路的基本定律,旋转电机,机械端口,转子,定子绕组,定子铁心,电端口,A,B,C,磁 场,电能,机械能,磁路:磁通所走的路径。,旋转电机横截示意图面,2、,安培环路定律,2.1 安培环路定律,安培环路定律:沿空间随意条闭合回路，磁场强度H的线积分等于该闭合回路所包围的电流的代数和。,i,3,l,H,dl,i,2,i,1,注：若,i,与,l,符合右手螺旋关系，取正号，否则取负号,。其中大拇指所指为,i,的,方向，四指为,l,方向。,其中,H,：,磁场强度，安/米(,A/m,),其中,F=Ni：,磁路的磁动势,H,Fe,l,Fe,：铁心上的磁压降,H,：,气隙上的磁压降,注：,i,与,l,符合右手螺旋关系,电机学中习惯,大拇指所指为,l,的,方向，四指为,多匝线圈中,i,方向。,当气隙长度,远远小于两侧的铁心截面的边长时，,铁心和气隙中为均匀磁场，则,带气隙的铁心磁路,螺管线圈,设有向回路,l,与圆环的中心圆重合，则沿着回线,l,磁场强度,H,处处相等且其方向处处与回线切线方向相同（称为均匀磁场），同时闭合回线所包围的总电流由通有电流,i,的,N,匝线圈提供，则：,HlNi,Ni,：,作用在磁路上的安匝数（磁路磁动势），单位,A。,2.2 磁路的欧姆定律,1.均匀磁路的欧姆定律,其中,B,:,磁通密度，特斯拉（,T,）,：,磁通，韦伯（,W,b,）,A,：,铁心的截面积，平方米（,m,2,）,在线性或可以近似地认为是线性的介质中,有,B=,H,其中,是磁导率，,H/m,将,=,BA,和,B=,H,代入,Ni,Hl,，,得,欧姆定律,或,则可写为,欧姆定律：作用于磁路上的磁动势等于磁阻乘以磁通。,定义：,:,磁路的磁阻，,A/W,b,定义：,:磁路的磁导，,W,b,/A,2.分段匀整磁路的欧姆定律,其中,R,mFe,:铁心部分对应的磁阻,R,m,:气隙部分对应的磁阻,假设铁心长度,l,远远大气隙长度,，,认为铁心柱中的磁通等于气隙中的磁通,，则,二.磁路中的铁心作用,1.铁心的增磁功能,结论：铁心具有增磁功能,。,思索题：铁心环与塑料环中的磁场强度和磁通密度有何区分？,2.串联磁路中的气隙降低铁心的增磁功能,结论：在激磁磁势相同的状况下，带气隙铁心磁路只能得到较少的磁通。,3.铁心磁路使磁通在空间按确定的形态分布,变压器：两个线圈交链的磁通过铁心以增加,电机：铁心使定、转子之间的耦合场得以增加，并可以使定子内圆表面的磁感应强度按确定规律在圆周上分布,三、,铁磁材料及其磁化特性,1.,铁磁材料的磁化特性（,BH,曲线/磁化曲线）,0,B,H,B=,0,H,非铁磁材料的磁化特性：,B=,0,H,起始磁化曲线:,B=f(H),oa,为起始段,ab,为,线性段,bc,为,饱和段,B=f(H),a,b,c,d,膝点,Fe,=f(H),:,随,H,的变化而变化,磁密落后于磁场强度，亦即磁通落后于激磁电流的现象，称为磁滞现象,铁磁材料进行周期性磁化所反映的物理现象,矫顽力,剩磁,磁滞回线,：,基本磁化曲线或平均磁化曲线:,2.,铁磁材料的磁化特性与铁心磁路磁化曲线的关系,均匀磁路,B-H,曲线,-,i,曲线,BA,及,Ni=HL,1）铁磁材料的磁化曲线,2）空气的磁化曲线,思索题：画带气隙的铁心磁路的磁化曲线。气隙长度不同，曲线之间有何不同？,3、4）带气隙的铁心磁路的磁化曲线(,3,4,),四、,电磁感应定律,1.电磁感应定律,e,留意：只有线圈的磁通与电势符号右手螺旋关系，上式才能取负号,2.变压器电势与运动电势,若线圈和磁场相对静止，感应电势纯粹是由于和线圈交链的磁通随时间的变化而产生,仅有变压器电势，即,运动电势的方向习惯用右手定则确定，如图所示。,若导线切割磁力线的速度为,，,导线处的磁感应强度为,，,且,不随时间变化时，假设磁力线、导线与导线运动方向三者垂直，则导线中感应电势为运动电势，其大小为,五.电磁力定律,载流导体在磁场中要受到电磁力，在导体与磁场垂直的状况下，若导体中电流为i，导体长度为l，导体所在处的磁通密度为b，则电磁力为：,注：电磁力方向由左,手定则决定,六.沟通线圈的电抗和铁耗,因,得,当线圈中流过电流,i,时，将产生磁场，则穿过线圈的磁链,与电流,i,之间的关系如下,：,1.线圈的电感,从上式可以看出电感 随,(),变化而变化,2.沟通线圈的电抗,随着铁心磁路饱和的增加，铁心磁导率,Fe,减小，相应的磁导、电抗也要减小。,电抗 随着频率,、,匝数,、,磁阻 的变化而变化。,3.沟通铁心的损耗,当铁心中磁通交变时，要产生铁心损耗，它由磁滞损耗与涡流损耗两部分组成。,1）磁滞损耗,铁磁材料置于交变磁场中时，材料被反复交变磁化，其分子运动所消耗的能量,。,磁滞回线所包含的面积表示了单位体积磁性材料在磁化一周的进程中所消耗的能量。,涡流在铁心中引起的损耗，称为涡流损耗。,2）,涡流损耗,因为铁心可以导电，故当通过铁心的磁通随时间变更时，也将铁心中也将产生感应电势，并因而在其中引起环流。这些环流在铁心内部围绕磁通作涡流状流淌，称为涡流。,思索题：图中哪个涡流损耗大？,