合肥工业大学顾绳谷《电机及其拖动基础》第一章ppt讲义.ppt

1、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。在工程中，通常将磁场问题简化为磁路问题。电机是进行机电能量转换的装置 一.磁场的几个常用量磁感应强度（又称磁通密度）磁感应强度（又称磁通密度）B 表征磁场强弱表征磁场强弱及方向的物理量。单位：及方向的物理量。单位：Wb/m2磁通量磁通量 垂直穿过某截面积的磁力线总和。垂直穿过某截面积的磁力线总和。单位：单位：Wb 磁场强度磁场强度H 计算磁场时引用的物理量。计算磁场时引用的物理量。B=H，单位：，单位：A/m2机电系磁通所通过的路径称为磁路磁通所通过的路径称为磁路 二二.磁路的概念磁路的概念3机电系三三、磁路的基

2、本定律、磁路的基本定律1 1、安培环路定律、安培环路定律 沿任何一条闭合回线沿任何一条闭合回线L，磁场强度，磁场强度H的线积分等于该闭合回线的线积分等于该闭合回线所包围的电流的代数和所包围的电流的代数和 如果在均匀磁场中，沿着回线如果在均匀磁场中，沿着回线 L 磁场强度磁场强度H 处处相等，则处处相等，则2 2、磁路的欧姆定律、磁路的欧姆定律 作用在磁路上的磁动势作用在磁路上的磁动势 F 等于磁路内的磁通量等于磁路内的磁通量 乘以乘以磁阻磁阻 Rm4机电系磁通量磁通量等于磁通密度乘以面积等于磁通密度乘以面积 磁场强度等于磁场强度等于磁通密度除以磁导率磁通密度除以磁导率 于是于是5机电系例例1-

3、11-1 有一闭合铁心磁路，铁心的截面积有一闭合铁心磁路，铁心的截面积A=910-4m2,磁路的平均长度磁路的平均长度 l=0.3m，铁心的磁导率，铁心的磁导率Fe=50000，套，套装在铁心上的励磁绕组为装在铁心上的励磁绕组为500匝。试求在铁心中产生匝。试求在铁心中产生1T的的磁通密度时，需要多少励磁磁动势和励磁电流？磁通密度时，需要多少励磁磁动势和励磁电流？解解 用安培环路定律求解如下用安培环路定律求解如下6机电系3、磁路的基尔霍夫定律、磁路的基尔霍夫定律（1）磁路的基尔霍夫电流定律）磁路的基尔霍夫电流定律或或7机电系（2）磁路的基尔霍夫电压定律）磁路的基尔霍夫电压定律8机电系磁路和电路

4、有相似之处，却要注意有以下几点差别：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）电路中有电流I 时，就有功率损耗；而在直流磁路时，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）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。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）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。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

5、理；而在磁路）对于线性电路，计算时可以用叠加原理；而在磁路 中，中，B和和H之间的关系为非线性，因此计算时不可以之间的关系为非线性，因此计算时不可以 用叠加原理。用叠加原理。9机电系第二节 常用铁磁材料及其特性 一、铁磁物质的磁化一、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。列整齐，显示出磁性。10机电系二、磁化曲线和磁滞回线二、磁化曲线和磁滞回线1、起始磁化曲线、起始磁化曲线 将一块未磁化的铁磁将一块未磁化的铁磁材料进行磁化，当磁场强材料进行磁化，当磁场强度度H由零逐渐增加时，磁由零逐渐增加时，磁通密度通密度B

6、将随之增加。用将随之增加。用B=f(H)描述的曲线就称为描述的曲线就称为起始磁化曲线。起始磁化曲线。11机电系2、磁滞回线、磁滞回线剩磁剩磁当当H从零增加到从零增加到Hm时，时，B相应地从零增加到相应地从零增加到Bm；然后再逐渐减小；然后再逐渐减小H，B值将值将沿曲线沿曲线ab下降。当下降。当H=0 时，时，B值并不等于零，而是值并不等于零，而是Br。这。这就是剩磁。就是剩磁。磁滞回线磁滞回线当当H在在Hm和和 Hm之间反复变化之间反复变化时，呈现磁滞现时，呈现磁滞现象的象的BH闭合曲线，称为磁滞闭合曲线，称为磁滞回线。回线。12机电系3、基本磁化曲线、基本磁化曲线 对同一铁磁材料，选择不同的

7、对同一铁磁材料，选择不同的Hm反复磁化，得到不同反复磁化，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。基本磁化曲线。13机电系三三、铁磁材料、铁磁材料1、软磁材料、软磁材料2、硬磁材料、硬磁材料四、铁心损耗四、铁心损耗1、磁滞损耗、磁滞损耗材料被交流磁场反复磁化，磁畴相互摩材料被交流磁场反复磁化，磁畴相互摩 擦而消耗的能量。擦而消耗的能量。2、涡流损耗、涡流损耗铁心内部由于涡流在铁心电阻上产生的铁心内部由于涡流在铁心电阻上产生的 热能损耗。热能损耗。3、铁心损耗、铁心损耗磁滞损耗和涡流损耗之和。磁滞损耗和涡流损耗之和

8、。14机电系第三节 直流磁路的计算 磁路计算正问题磁路计算正问题给定磁通量，计算所需的励磁磁动势给定磁通量，计算所需的励磁磁动势磁路计算逆问题磁路计算逆问题给定励磁磁势，计算磁路内的磁通量给定励磁磁势，计算磁路内的磁通量磁路计算正问题的步骤：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；）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）计算各段磁路的有效截面积Ak和平均长度和平均长度lk；3）计算各段磁路的平均磁通密度）计算各段磁路的平均磁通密度Ak，Bk=k/Ak；4）根据）根据Bk求出对应的求出对应的Hk；5）计算各段磁位降）计算各段磁位降Hklk，最后求

9、出，最后求出 F=Hklk。磁路计算逆问题磁路计算逆问题因为磁路为非线性的，用试探法。因为磁路为非线性的，用试探法。15机电系一、简单串联磁路一、简单串联磁路例例1-21-2 铁心由铸钢和空气隙构成，截面积铁心由铸钢和空气隙构成，截面积AFe=0.0009m2，磁路平均长度磁路平均长度lFe=0.3m，气隙长度，气隙长度=510-4m，求该磁路获求该磁路获得磁通量得磁通量=0.0009Wb时所需的励磁磁动势。时所需的励磁磁动势。16机电系解解：铁心内磁通密度为铁心内磁通密度为从铸钢磁化曲线查得：与从铸钢磁化曲线查得：与BFe对应的对应的HFe=9102A/m空气隙中：空气隙中：铁心段的磁位降：

10、铁心段的磁位降：所以，励磁磁势为所以，励磁磁势为 F=HFelFe+Hl=655A17机电系二、简单并联磁路二、简单并联磁路 例例1-31-3 铁心由铁心由DR530硅钢片构成，铁心柱和铁轭截面积硅钢片构成，铁心柱和铁轭截面积AFe=0.0004m2，磁路平均长度磁路平均长度lFe=0.05m，气隙长度，气隙长度1=2=2.510-3m，励磁线圈匝数励磁线圈匝数N1=N2=1000匝。不计漏匝。不计漏磁通，试求在气隙中产生磁通密度磁通，试求在气隙中产生磁通密度B=1.211T时，所需的时，所需的励磁电流。励磁电流。18机电系解解：中间磁路长度：中间磁路长度：两边磁路长度：两边磁路长度：气隙磁位

11、降：气隙磁位降：中间铁心磁位降：中间铁心磁位降：查磁化曲线：查磁化曲线：19机电系总磁动势和励磁电流为：总磁动势和励磁电流为：两边铁心磁通密度和磁位降：两边铁心磁通密度和磁位降：查磁化曲线：查磁化曲线：20机电系有关交流磁路和铁心线圈的计算，将在变压器一章讨论。有关交流磁路和铁心线圈的计算，将在变压器一章讨论。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，还有以下两交流磁路除了会在铁心中产生损耗外，还有以下两个效应：个效应：1 1）磁通量随时间变化，在励磁线圈中产生感应电磁通量随时间变化，在励磁线圈中产生感应电动势。动势。2 2）磁饱和现象会导致电流、磁通和电动势波形畸磁饱和现象会导致电流、磁通和电动势波形畸变。变。21机电系第一章第一章 结束结束22机电系