电器学——湖南大学课件2013第三章 电磁机构理论
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电机学第3章1.pptchap3
第四节
变压器的并联运行
变压器并联运行的意义 应具备的条件 并联运行负载分配的实用计算公式
一.变压器并联运行
将两台或多台 变压器的一次 绕组接在公共 母线上，二次 绕组同时对负 载供电(接在公 共的负载上)
二.变压器并联运行的意义
(1)适应用电量的增加——随着负载的发展，必 须相应地增加变压器容量及台数。 (2)提高运行效率——当负载随着季节或昼夜有 较大的变化时、根据需要调节投入变压器的台 数。 (3)提高供电可靠性——允许其中部分变压器由 于检修或故障退出并联。
E3 4.44 f3 Nm3
二、三相铁芯式Y，y连接
三次谐波电流不能流通以及有三次谐波磁通存在
磁路特点： 三相铁芯式变压器的三相磁路彼此相关， 各相的三次谐波磁通在时间上是同相位
三次谐波磁通的路径 •三相铁芯式变压器可以接成Y，y ——铁芯周围的油、油箱壁和部分铁轭
•三次谐波磁通经过油箱壁，在其中感应电势， 特点：磁阻较大，三次谐波磁通及其三次谐波电势很小
三.理想的并联运行条件
内部不会产生环流——空载时，各变压器之间无环 流,以避免环流铜耗 使全部装置容量获得最大程度的应用——在有负载 时，各变压器所分担的负载电流应该与它们的容 量成正比例。即负载电流按容量比分配. 每台变压器所分担的负载电流均为最小——各变 压器的负载电流都应同相位，则总的负载电流是 各负载电流的代数和。当总的负载电流为一定值 时。每台变压器的铜耗为最小，运行经济。
目的：避免在并联变压器所构成的回路中产生环流
负载电流与容量成正比例 分析 各变压器应有相同的短路电压
1。由于连接组相同，变比一致，可 使用并联电路的分流计算方法
3 电磁机构理论
(3)高磁导率合金 主要是含镍35% ~80%的铁镍合金---坡莫合金。经特性 处理后，其ur0(起始相对磁导率)达(1~ 2)×104， urmax可达(1~ 2)×105，而Hc却仅有2A/m。另外，其Br=Bs，故磁滞回线接近矩 形。它的缺点是电阻率较小，且不能承受机械应力。它要用于制造自 动及通信装置中的变压器、继电器以及在弱磁场中有特高磁导率的电 磁元件。 (4)高频软磁材料 主要是习惯上称为铁淦氧的铁氧体。它是铁的氧化物与 其他金属氧化物烧结而成的。其相对磁导率仅数千，但矫顽力小(数 V/m)、且电阻率比铁大数百万倍。它适用于高频弱电电磁元件。 (5)非晶态软磁合金 它是液体过渡态的合金，其磁性能与坡莫合金相仿 佛，而机域性能却远胜过坡莫合金。
第三节 电磁机构中的磁场及其路化
当电磁机构的励磁线圈通电以后，其周围的空间就出现了磁场。 通常，电磁机构的磁场都是三维场，其计算非常复杂。因此，寻求一 种简捷的计算方法是很有必要的。
一、磁场的基本物理量
洛仑兹力 磁感应强度
安培力
磁通 磁场强度
磁感应强度B、磁场强度H、磁通φ和磁导率μ都是磁场的基本物理量。
第四节 磁路的基本定律和计算任务
磁路是将磁场集中化处理所得，故其基本定律是由磁场的基本 定律----磁通连续性定理和安培环路定律导出来的。
一、磁路的基本定律
根据磁通连续性定理，若将封闭曲面取在磁路分支处的一点(称 为节点)，则进入及流出该点的磁通代数和恒等于零。以图3-13中 的A点为例，并取流出节点的磁通为正值，有： 这个定律称为磁路的基尔霍夫第一定律。 根据安培环路定律，磁场强度矢量H沿任一闭合回路l的线积分 等于穿越该回路所界定面积的全部电流的代数和。若沿各段磁导 体的中心线取一包含相连接的空气隙在内的闭仑回路，并认为H处 处与dl同向。而回路的磁动势等于同回路交链的全部电流----回路 所包围的线圈的电流I与线圈匝数N之积的代数和，则安培环路定 律可表示为 此即磁路的基尔霍夫第二定律。它说明磁路中沿任一闭合回路的 磁压降的代数和等于回路中各磁动势的代数和。
电器学——湖南大学课件2013第三章 电磁机构理论
B
B0 是真空情况下的磁
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
B
感应强度；
BJ 是磁化产生的磁感 应强度；
B 是介质中的总磁感 O
BJ
B0 H
应强度。
磁化曲线
B，μ
B
μ H
O μ与H的关系
磁性物质的μ不是常数，Φ与H也不存在正比关系。
第一篇 电器的理论基础 第二节 磁性材料及其基本特性
第三章 电磁机构理论
若将磁性材料去磁后，置于外磁场的作用下，使磁场强度H由零逐渐增大， 磁感应强度B也自零开始增大。
第一篇 电器的理论基础
第一节 电磁机构的种类和特性
第三章 电磁机构理论
电磁机构的机械特性因其 控制对象而异。
图3-4所示就是几种典型的 机械特性。机械特性是 电磁机构的负载特性， 但电磁机构的设计是以 此为依据的，所以将它 作为电磁机构的一种特 性来处理。
运动件受到的静阻力， 与弹簧、摩擦力‘运动 件质量有关。
电器学
第一篇 电器的理论基础 磁系统：磁导体＋气隙
第三章 电磁机构理论
第一篇 电器的理论基础
第一节 电磁机构的种类和特性
第三章 电磁机构理论
按励磁电流种类 按励磁方式 按结构形式
直流 交流 并励 串励 内衔铁 外衔铁
线圈与控制电源并联 线圈与负载串联 衔铁可伸入线圈内腔 衔铁只能在线圈外运动
第一篇 电器的理论基础
第一篇 电器的理论基础
第三章 电磁机构理论
第二节 磁性材料及其基本特性
居里点
各种磁性材料都各有一临界温度值居里点。若温度超过此值，
磁性材料便会因磁畴消失而变成顺磁性材料。居里点之值因材
料不同而异，例如，铁的居里点为770度、钴的为1120度，镍的
电器理论基础课件
详细描述
绝缘原理涉及到电器中的绝缘材料和绝缘技术，是保证电器安全运行的重要因素之一。常用的绝缘材料包括塑料 、橡胶、陶瓷等，这些材料具有良好的电气性能和耐热性能。同时，为了提高电器的绝缘性能，还需要采取一系 列的绝缘技术措施，如绝缘结构设计、表面处理等。
03 电器的基本元件
电阻器
总结词
电阻器是用来限制电流的元件，其阻值大小与导体长度、截 面积、材料和温度等因素有关。
电器的热学原理
总结词
热传导、热对流和热辐射是热量传递的三种基本方式。
详细描述
热传导是指物体内部微观粒子之间的热量传递；热对流是指流体与固体表面之间 的热量传递；热辐射是指物体通过电磁波的方式向外界发射热量。这三种方式在 电器中的热量传递过程中都有应用。
电器的绝缘原理
总结词
绝缘原理涉及到电器中的绝缘材料和绝缘技术。
电器的组成与功能
组成
电器通常由输入电路、控制电路、执 行机构和外壳等部分组成。
功能
不同的电器具有不同的功能，如控制 电路通断、调节电流和电压的大小、 保护电路免受过流、过压等损害等。
电器的应用与发展
应用
电器广泛应用于各个领域，如工业、农业、交通运输、通讯、商业等，是现代 社会生产和生活中不可或缺的重要工具。
发展
随着科技的不断进步和人们需求的不断提高，电器也在不断发展，新的材料、 新的技术不断涌现，推动着电器向更高性能、更智能化、更环保的方向发展。
02 电器的工作原理
电路的基本原理
总结词
电路是电流的通道，由电源、负载和中间环节组成。
详细描述
电路是电流的通道，由电源、负载和中间环节组成。电源 提供电能，负载消耗电能并实现预定功能，中间环节包括 导线和各种元件，起到传输和控制作用。
绝缘原理涉及到电器中的绝缘材料和绝缘技术，是保证电器安全运行的重要因素之一。常用的绝缘材料包括塑料 、橡胶、陶瓷等，这些材料具有良好的电气性能和耐热性能。同时，为了提高电器的绝缘性能，还需要采取一系 列的绝缘技术措施，如绝缘结构设计、表面处理等。
03 电器的基本元件
电阻器
总结词
电阻器是用来限制电流的元件，其阻值大小与导体长度、截 面积、材料和温度等因素有关。
电器的热学原理
总结词
热传导、热对流和热辐射是热量传递的三种基本方式。
详细描述
热传导是指物体内部微观粒子之间的热量传递；热对流是指流体与固体表面之间 的热量传递；热辐射是指物体通过电磁波的方式向外界发射热量。这三种方式在 电器中的热量传递过程中都有应用。
电器的绝缘原理
总结词
绝缘原理涉及到电器中的绝缘材料和绝缘技术。
电器的组成与功能
组成
电器通常由输入电路、控制电路、执 行机构和外壳等部分组成。
功能
不同的电器具有不同的功能，如控制 电路通断、调节电流和电压的大小、 保护电路免受过流、过压等损害等。
电器的应用与发展
应用
电器广泛应用于各个领域，如工业、农业、交通运输、通讯、商业等，是现代 社会生产和生活中不可或缺的重要工具。
发展
随着科技的不断进步和人们需求的不断提高，电器也在不断发展，新的材料、 新的技术不断涌现，推动着电器向更高性能、更智能化、更环保的方向发展。
02 电器的工作原理
电路的基本原理
总结词
电路是电流的通道，由电源、负载和中间环节组成。
详细描述
电路是电流的通道，由电源、负载和中间环节组成。电源 提供电能，负载消耗电能并实现预定功能，中间环节包括 导线和各种元件，起到传输和控制作用。
电器学课后答案
电器学课后问答题总结第一章电器的发热与电动力第二章点接触与电弧理论第三章电磁机构理论第四章低压控制电器第五章配电电器第六章高压断路器第七章其他高压电器第一章电气的发热与电动力)电器中有哪些热源它们各有什么特点答：电器中的载流系统通过直流电流时，载流导体中损耗的能量便是电器的唯一热源。
载流系统通过交变电流时，热源包括：导体通过电流时的能量损耗、非载流铁磁质零部件的损耗（铁损包括涡流损耗和磁滞损耗）、电介质损耗。
交变电流导致铜损增大，这是电流在到体内分布不均匀所致。
集肤效应和邻近效应会带来附加损耗。
铁损只在交变电流下才会出现。
电介质损耗介质损耗角与绝缘材料的品种、规格、温度、环境状况及处理工艺有关。
散热方式有几种各有什么特点答：热传导、对流、热辐射。
热传导是借助分子热运动实现的，是固态物质传热的主要方式。
对流总是与热传导并存，只是对流在直接毗邻发热体表面处才具有较大意义。
热辐射具有二重性：将热能转换为辐射能，再将辐射能转换为热能，可以穿越真空传输能量。
、为什么决定电器零部件工作性能的是其温度，而考核质量的指标确实其温升答：电器运行场所的环境温度因地而异，故只能人为地规定一个统一的环境温度，据此再规定允许的温升，以便考核。
在整个发热过程中，发热时间常数和综合散热系数是否改变为什么答：一般来说，是改变的。
但是在计算中，为了方便起见，假定功率P为恒值，综合散热系数也是均匀的，并且与温度无关，因此发热时间常数也是恒定的。
第二章电接触与电弧理论电弧对电器是否仅有弊而无益答：否。
弧焊、电弧熔炼、弧光灯是专门利用它的设备，电器本身亦可借助它以防止产生过高的过电压和限制故障电流。
电接触和触头是同一概念么答：否。
赖以保证电流流通的到体检的联系称为电接触，是一种物理现象。
@通过相互接触以实现导电的具体物件称为电触头（简称触头），它是接触时接通电路、操作时因其相对运动而断开或闭合电路的两个或两个以上的导体。
触头有哪几个基本参数答：开距、超程、初压力、终压力。
电器学-第三章资料
电器学 第三章 电磁机构理论
第一节 电磁结构的种类和特性
电磁机构：磁系统＋励磁线圈
磁系统：磁导体＋气隙
一、电磁铁： 电磁铁的定义：电磁铁是指通电后，对铁磁物质产
生吸力，将电能转化为机械能的电器或电器部件。 电磁铁的组成：由线圈、导磁体和反力弹簧组成。 电磁铁的分类原则与类型：
1、按衔铁运动方式分：直动式和转动式； 2、按导磁体形状分：U形、E形和螺管式； 3、按线圈电流种类分：直流和交流电磁铁； 4 、线圈连接方式：并联线圈和串联线圈。
（1）动作过程：由触动阶段tc和吸合运动tx阶段组成。前者的衔 铁是静止不动的，其时间是指自电磁系统的线圈接上电源起到衔 铁开始运动间的时间，用tc表示；而后者的衔铁吸合，动作时间用 tx表示，动作时间td = tc+tx 。
（2）释放过程：分为开始释放时间tk和返回运动时间tf两段，释放 时间ts =tk+tf。
ln
2 0l
k k2
1
k d 2 r12 r22 2r1r2
当x＞4R时，
2 0l
ln 2d
R
第五节 气隙磁导和磁导体磁阻的计算
可查表得到计算公式： 例:
2
0R
1
r 2 R2
第五节 气隙磁导和磁导体磁阻的计算
二、分隔磁场法 :
1、分析对象： 气隙较大、边缘磁通不能忽略的情况； 2、分隔磁场法的原理： 是把包括边缘磁通在内的全部气隙磁通，按其可能的路径分割成若干个 有简单几何形状的磁通管。先分别计算每个磁通管的磁导，再将并联的 磁通管磁导相加，结果即为所求的磁导。 （1）每一个磁通管的磁导，可由其平均截面积和平均长度之比决定，即
一.归算漏磁导 对于直流或串励交流磁路，磁动势为恒值; 对于交流（并励）磁路，磁链是恒值。
第一节 电磁结构的种类和特性
电磁机构：磁系统＋励磁线圈
磁系统：磁导体＋气隙
一、电磁铁： 电磁铁的定义：电磁铁是指通电后，对铁磁物质产
生吸力，将电能转化为机械能的电器或电器部件。 电磁铁的组成：由线圈、导磁体和反力弹簧组成。 电磁铁的分类原则与类型：
1、按衔铁运动方式分：直动式和转动式； 2、按导磁体形状分：U形、E形和螺管式； 3、按线圈电流种类分：直流和交流电磁铁； 4 、线圈连接方式：并联线圈和串联线圈。
（1）动作过程：由触动阶段tc和吸合运动tx阶段组成。前者的衔 铁是静止不动的，其时间是指自电磁系统的线圈接上电源起到衔 铁开始运动间的时间，用tc表示；而后者的衔铁吸合，动作时间用 tx表示，动作时间td = tc+tx 。
（2）释放过程：分为开始释放时间tk和返回运动时间tf两段，释放 时间ts =tk+tf。
ln
2 0l
k k2
1
k d 2 r12 r22 2r1r2
当x＞4R时，
2 0l
ln 2d
R
第五节 气隙磁导和磁导体磁阻的计算
可查表得到计算公式： 例:
2
0R
1
r 2 R2
第五节 气隙磁导和磁导体磁阻的计算
二、分隔磁场法 :
1、分析对象： 气隙较大、边缘磁通不能忽略的情况； 2、分隔磁场法的原理： 是把包括边缘磁通在内的全部气隙磁通，按其可能的路径分割成若干个 有简单几何形状的磁通管。先分别计算每个磁通管的磁导，再将并联的 磁通管磁导相加，结果即为所求的磁导。 （1）每一个磁通管的磁导，可由其平均截面积和平均长度之比决定，即
一.归算漏磁导 对于直流或串励交流磁路，磁动势为恒值; 对于交流（并励）磁路，磁链是恒值。
电器学——经典课件
220kV
F－避雷器
TA
F
TV L
TU－升压变压器 TM－降压变压器 FR－热继电器
KM－接触器
绪论
第三节 电力系统对电器的要求、电器的主要参数及正常工作条件
在电力系统中高压与低压区分：凡额定电压为3kV及以上的系统 称为高压电力系统;而额定电压为交流1200V及以下和直流1500V 及以下的系统称为低压电力系统。 一.电力系统对电器的要求 1)安全可靠的绝缘;
集肤效应和邻近效应也是交流传输引起附加损耗的表现。
第一篇 电器的理论基础
第一节 电器中的基本热源
第一章 电器的发热与电动力
二.非载流铁磁质零部件的损耗（通常称为铁损） 包括磁滞损耗和涡流损耗 • 铁损一般可从提供的产品样册中查得。 三.电介质损耗
介质损耗角是在交 变电场下，电介质 内流过的电流向量 和电压向量之间的 夹角（即功率向量 角ф）的余角δ， 简称介损角。
p KT A
(1 e )
t T
t T
当t 0时，若温升 0，则有 0 e
s (1 e )
t T
s为稳定温升。
s＝
p KT A
(牛顿公式）
第一篇 电器的理论基础
第四节 电器的发热计算与牛顿公式 电器脱离电源后的冷却过程方程解为：
第一章 电器的发热与电动力
电器学
大连理工大学电气工程系 董恩源
绪论
第一节 电器的用途与分类
电器的定义：在电力系统中，用来对电网、电机及其他设备进行 转换、控制、保护和调节的各种设备的统称。 按职能分：开关电器（如刀开关、高低压断路器等）、控制电器 （继电器、接触器等）、调节电器（起动器、电压调节 器等）。 按电压等级分：高压电器（高压断路器、电抗器、高压互感器 等）、低压电器（低压断路器、接触器、继电器、 刀开关等）。 按元件与系统的关系分：配电电器（断路器、隔离开关、刀开关、 熔断器等）、控制电器（接触器、继电 器、起动器等）。 按操作方式分：手动电器和自动电器。 按使用场合分：工业电器、矿用电器、船用电器、航空航天电器、 牵引电器等。
电器学
第二章 电接触与电弧理论
一个周期内两次自然过零,为熄弧提 供了一定的条件.
第一篇 电器的理论基础
第四节 直流电弧及其熄灭 直流电弧的燃烧点
U = iR + L L di + uA dt
第二章 电接触与电弧理论
di = U iR u A dt
A-视在燃烧点; B-稳定燃烧点. 一.熄灭直流电弧的方法 1.拉长电弧度; 4 . 分段式灭弧方法; 5.人为制造过零点(自激 振荡和转移原理).
一.电侵蚀的类型 桥蚀(阳极遭受侵蚀),火花放电(阴极遭受侵蚀)和弧蚀(阳极侵蚀)
二.小电流,大电流下的触头电侵蚀 基本上都是弧蚀
三.电侵蚀与触头的使用期限和超程 为了保证触头在其规定使用期限内能正常运行,必须设有能够补偿其电侵蚀 的超程.即保证一定的厚度.
第一篇 电器的理论基础
第十一节 触头材料 触头材料应具有的特点:
第一篇 电器的理论基础
第六节 灭弧装置 九.压缩空气灭弧装置
第二章 电接触与电弧理论
由预压缩的气体猛烈吹弧,带走大量热量. 有单压式和双压式. 十.六氟化硫(SF6)气体灭弧装置
原理:1.高温下分解,吸热反应; 2.分解物中不含C原子,介质恢复过程极快; 3.分子中不含有偶极矩,对弧隙电压的高频分量也不敏感; 4. SF6分子宜俘获电子 形成低活动性的负离子,不宜形成电离且复合率 高.
减轻振动:减小动触头的质量和运动速度,增大触头初压力.
第一篇 电器的理论基础
第九节 触头接通过程及其熔焊 二.触头的熔焊
第二章 电接触与电弧理论
触头间的发热熔焊,包括静熔焊和动熔焊. 三.触头的冷焊 原子或分子的接合力.
第一篇 电器的理论基础
第十节 触头分断过程与其电侵蚀
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第1章
➢吸引线圈用以将电能转换为磁能，按通入电流种类不同分为交流电磁线圈（矮胖型）和直流 电磁线圈（瘦高型）。
➢根据线圈在电路中的连接方式，又分为串联线圈（电流线圈型）和并联线圈（电压线圈）。
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上一张幻灯片 下一张幻灯片（2电磁机构工作原理1） 反力特性
第1章
图1-2 电磁机构反力特性与吸力特性
a) 反力特性 b) 交流电磁机构吸力特性 c) 直流电磁机构吸力特性
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第1章
2） 吸力特性
➢ 交流电磁机构的吸力特性
3）吸力特性与反力特性的配合 交交吸交吸吸图组33吸动图动直交交动直 图图图直组（直吸 动直1吸） --反衔流流引流引引1成引作1作流流流作流111流成1流引作流引-----）吸2力2212铁电 电 线 电 线 线 ： 线 ： ： 电 电 电 ： 电电 ： 电 线： 电 线力电➢➢特磁磁圈磁圈圈吸圈电电磁磁磁电磁 磁吸磁圈 电磁圈电特电电电磁直 剩性机机用机用用引用流流机机机流机 机引机用 流机用常2磁性磁磁磁机-构构以构以以线以通通构构构通构 构线构以 通构以流磁用铁机与机机机构的的将的将将圈将入入的的的入的 的圈的将 入的将电心电的构反构构构结4吸吸电吸电电、电线线吸吸吸线吸 吸、吸电 线吸电磁-剩磁吸反力反反反构力力能力能能铁能圈圈力力力圈力 力铁力能 圈力能机磁力特力力力型3机力特特转特转转心转产产特特特产特 特心特转 产特转构-吸线特 性 特 特 特 式性性换性换换、换生生性性性生性性、性换生性换构特的力圈性的性性性为为为衔为磁磁磁衔为 磁为结的性特与配与与与磁磁磁铁磁场场场铁磁 场磁构性吸合吸吸吸吸能能能、能及及及、能 及能形力力力力力，，，空，吸吸吸空， 吸，式特特特特按按按气按力力力气按 力按特性性性性通通通隙通，，，隙通 ，通性入入入。入通通通。入 通入电电电电过过过电 过电流流流流气气气流 气流种种种种隙隙隙种 隙种类类类类转转转类 转类不不不不不 不换换换换同同同同同 同成成成成分分分分分 分机机机机为为为为为 为械械械械交交交交交 交能能能能流流流流流 流，，，，电电电电电 电带带带带磁磁磁磁磁 磁动动动动线线线线线 线衔衔衔衔圈圈圈圈圈 圈铁铁铁铁（（（（（ （运运运运矮矮矮矮矮 矮动动动动胖胖胖胖胖 胖使使使使型型型型型 型触触触触））））） ）头头头头和和和和和 和动动动动直直直直直 直作作作作流流流流流 流。。。。电电电电电 电磁磁磁磁磁 磁线 线 线 线 线线圈圈圈圈圈 圈（（（（（ （瘦瘦瘦瘦瘦 瘦高高高高高 高型型型型型 型））））） ）。。。。。 。
湖南大学现代电力电子技术PPT教案
恒频恒压（CVCF）及调频调压（VVVF）两类。
研究热点集中在输出量控制技术、高频链技术、软开关技术及多电平变
换器上。
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第1章 绪论
AC/AC变换器 用于将一种规格的交流电变换为另一种规格的交流电。输入和输出频率相同 的称为交流调压器，频率发生变化的称为周波变换器或变频器。AC/AC变换 器目前仍以相控方式为主，主要用于调光、调温及低速大容量交流调速系统 。中、小容量电机驱动变频器大多采用交－直－交间接变换。基于PWM理 论的矩阵变换器和许多高频链变换方式近来相继被提出，目前正处在研究阶 段。 静态开关
率因数校正（PFC）器正逐步应用于整流装置中。
DC/DC变换器 将一种电压、电流规格的直流电变换为另一种规格的直流电的装置。 主要用在直流电机驱动和开关电源中。 谐振和准谐振软开关DC/DC变换器是目前研究的热点。提高工作频率 和功率密度，是主要的目标
DC/AC变换器(逆变器)
用于将直流电变换成交流电。根据输出电压及频率的变化情况，可分为
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第1章 绪论
2、电力电子装置类型
AC/DC 变换器（整流器）：
➢ 具有不控、半控、全控等控制方式以及桥式、双半波等结构。 ➢ 传统的不控和相控整流方式，控制简单、效率高，但具有滞后的功率
因数 ，且输入电流中低次谐波含量较高，对电网污染大。 ➢ 使输入电流波形接近正弦、功率因数接近1的高频整流器以及各种功
又称无触点开关，可控电力开关。 静态开关通、断时没有触点动作，从而消除了电弧的危害。且静态开关 由电子电路控制，自动化程度高。
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第1章 绪论
3、电力电子技术的主要研究内容
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第1章 绪论
《电器理论基础知识》PPT课件
32
（5）接触表面粗糙度
表面粗糙度对接触电阻有一定的影响。
（6）触头材料
触头材料的性质直接影响接触电阻的大小。 这些材料的性质包括电阻系数、材料的机械 强度和硬度、材料的化学性能等。
33
4.减小接触电阻的方法
（1）增加接触点数目。 （2）采用本身电阻系数小，且不易氧化或氧 化膜电阻较小的材料作为接触导体，或作为 接触面的覆盖层。 （3）触头在开闭过程中应具有研磨过程，以 擦去氧化膜。
（2）化学磨损
化学磨损是由于周围介质中的腐蚀性气体 或蒸汽对触头材料侵蚀所造成的。
（3）电磨损
电磨损主要发生在触头的闭合和断开过程 中。触头闭合时是由于触头碰撞引起振动， 触头断开时是由于高温电弧。
39
2.电磨损的形式
触头在断开与闭合电路过程中，在触头间隙 中产生金属液桥、电弧和火花放电等各种现 象，引起触头材料的金属转移、喷溅和汽化， 使触头材料损耗和变形，这种现象称为触头 的电磨损。
（四）按电器的执行功能分
1.有触点电器—电器通断电路的执行功能由触头实 现。 2.无触点电器—电器通断电路的执行功能由一些电 子组件来完成。
3.混合式电器—有触点与无触点结合的电器。
5
（五）按电器使用场合和工作条件分
1.一般工业企业用电器—适用于大部分工业企业环 境。
2.特殊工业企业用电器—适用于矿山、冶金、化工 等特殊环境。
绪论
1
一、电器的定义
所有用电的器具均称为电器。
电器主要包括用于对电路进行接通、 分断，对电路参数进行变换，以实现对 电路或用电设备的控制、调节、切换、 保护及检测等作用的电工设备。
2
二、电器的分类
（一）按电压高低、结构和工艺特点分
（5）接触表面粗糙度
表面粗糙度对接触电阻有一定的影响。
（6）触头材料
触头材料的性质直接影响接触电阻的大小。 这些材料的性质包括电阻系数、材料的机械 强度和硬度、材料的化学性能等。
33
4.减小接触电阻的方法
（1）增加接触点数目。 （2）采用本身电阻系数小，且不易氧化或氧 化膜电阻较小的材料作为接触导体，或作为 接触面的覆盖层。 （3）触头在开闭过程中应具有研磨过程，以 擦去氧化膜。
（2）化学磨损
化学磨损是由于周围介质中的腐蚀性气体 或蒸汽对触头材料侵蚀所造成的。
（3）电磨损
电磨损主要发生在触头的闭合和断开过程 中。触头闭合时是由于触头碰撞引起振动， 触头断开时是由于高温电弧。
39
2.电磨损的形式
触头在断开与闭合电路过程中，在触头间隙 中产生金属液桥、电弧和火花放电等各种现 象，引起触头材料的金属转移、喷溅和汽化， 使触头材料损耗和变形，这种现象称为触头 的电磨损。
（四）按电器的执行功能分
1.有触点电器—电器通断电路的执行功能由触头实 现。 2.无触点电器—电器通断电路的执行功能由一些电 子组件来完成。
3.混合式电器—有触点与无触点结合的电器。
5
（五）按电器使用场合和工作条件分
1.一般工业企业用电器—适用于大部分工业企业环 境。
2.特殊工业企业用电器—适用于矿山、冶金、化工 等特殊环境。
绪论
1
一、电器的定义
所有用电的器具均称为电器。
电器主要包括用于对电路进行接通、 分断，对电路参数进行变换，以实现对 电路或用电设备的控制、调节、切换、 保护及检测等作用的电工设备。
2
二、电器的分类
（一）按电压高低、结构和工艺特点分
电磁结构与原理
电气控制技术基础
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电气控制技术基础
2.1.2 电磁式电器
电磁式电器在低压电器中占有十分重要的地位，在电气 控制系统中应用最为普遍。如接触器、自动空气开关（断路 器）、电磁式继电器等。但它们的工作原理基本上相同。就 其结构而言主要由电磁机构和执行机构所组成，电磁机构按 其电源种类可分为交流和直流两种，执行机构则可分为触头 系统和灭弧装置两部分。
成，它广泛用于直流电器中；图2-1b为衔铁沿轴转动的拍合 式铁心，铁心形状有E形和U形两种，其铁心材料由电工硅钢 片叠成，多用于触头容量较大的交流电器中；图2-1c为衔铁
直线运动的双E形直动式铁心，它也是由硅钢片叠压而成， 也分为交、直流两大类。
电气控制技术基础
（2）作用原理
其作用原理：当线圈中有工作电流通过时，电磁吸力克 服弹簧的反作用力，使得衔铁与铁心闭合，由连接机构带动 相应的触头动作。在交流电流产生的交变磁场中，为避免因 磁通过零点造成衔铁的抖动，需要在交流电器铁心的端部开 槽，嵌入一铜短路环，使环内感应电流产生的磁通与环外磁
电气控制技术基础
（4）窄缝灭弧法 这种灭弧方法是利用灭弧罩的窄缝来 实现的。灭弧罩内有一条纵缝，缝的下部宽些上部窄些。当 触头断开时，电弧在电动力的作用下进入缝内，窄缝可将电 弧弧柱直径压缩，使电弧同缝壁紧密接触，加强冷却和去游 离作用，使电弧熄灭加快。
（5）金属栅片灭弧法 利用栅片对电弧的吸引作用及磁 吹线圈的作用将电弧引入栅片中，栅片将电弧分割成许多串 联的短弧。这样每两片灭弧栅片可以看作一对电极，使整个 灭弧栅的绝缘强度大大加强。而每个栅片间的电压不足以达 到电弧燃烧电压，同时吸收电弧热量，使电弧迅速冷却，所 以电弧进入灭弧栅片后就很快地熄灭。如图2-3所示。
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电气控制技术基础
2.1.2 电磁式电器
电磁式电器在低压电器中占有十分重要的地位，在电气 控制系统中应用最为普遍。如接触器、自动空气开关（断路 器）、电磁式继电器等。但它们的工作原理基本上相同。就 其结构而言主要由电磁机构和执行机构所组成，电磁机构按 其电源种类可分为交流和直流两种，执行机构则可分为触头 系统和灭弧装置两部分。
成，它广泛用于直流电器中；图2-1b为衔铁沿轴转动的拍合 式铁心，铁心形状有E形和U形两种，其铁心材料由电工硅钢 片叠成，多用于触头容量较大的交流电器中；图2-1c为衔铁
直线运动的双E形直动式铁心，它也是由硅钢片叠压而成， 也分为交、直流两大类。
电气控制技术基础
（2）作用原理
其作用原理：当线圈中有工作电流通过时，电磁吸力克 服弹簧的反作用力，使得衔铁与铁心闭合，由连接机构带动 相应的触头动作。在交流电流产生的交变磁场中，为避免因 磁通过零点造成衔铁的抖动，需要在交流电器铁心的端部开 槽，嵌入一铜短路环，使环内感应电流产生的磁通与环外磁
电气控制技术基础
（4）窄缝灭弧法 这种灭弧方法是利用灭弧罩的窄缝来 实现的。灭弧罩内有一条纵缝，缝的下部宽些上部窄些。当 触头断开时，电弧在电动力的作用下进入缝内，窄缝可将电 弧弧柱直径压缩，使电弧同缝壁紧密接触，加强冷却和去游 离作用，使电弧熄灭加快。
（5）金属栅片灭弧法 利用栅片对电弧的吸引作用及磁 吹线圈的作用将电弧引入栅片中，栅片将电弧分割成许多串 联的短弧。这样每两片灭弧栅片可以看作一对电极，使整个 灭弧栅的绝缘强度大大加强。而每个栅片间的电压不足以达 到电弧燃烧电压，同时吸收电弧热量，使电弧迅速冷却，所 以电弧进入灭弧栅片后就很快地熄灭。如图2-3所示。
电磁基本知识 ppt课件
I
I
N
S
【例题】在图中标出磁场的方向 N
—
+
磁场与电磁感应
（三）、磁场的主要物理量
1.磁感应强度
定义：垂直通过单位面积的磁力线数目，叫磁感 应强度，又叫磁通密度。
大 小： B S
方 向：即为该点磁场的方向 单 位：特斯拉（T） 均匀磁场：感应强度大小、方向都相同
磁场与电磁感应
磁感应强度
在真空中，通电线圈磁感应强度的大小与线圈 的匝数、线圈长度及电流强度有关。
磁场与电磁感应
通电直导体在磁场内的受力方向可用左手定则来判断 。
左手定则
伸开左手，磁
感线垂直穿过手心 ，四指指向电流方 向，则拇指所指方 向就是导体受力方 向。
磁场对电流的作用
电磁力F的大小
当导体垂直于磁场方向放置时，导体所受的 电磁力与导体电流I、导体的有效长度L及磁感应 强度B成正比。
B与L垂直时：
磁场对电流的作用
判断受力时，可以用右手螺旋法则判断每个电流 产生的磁场方向，再用左手定则判断另一个电流 在这个磁场中所受电磁力的方向。
发电厂或变电所的母线排就是这种互相平行的载 流直导体，为了使母线不致因短路时所产生的巨 大电磁力作用而受到破坏，所以每间隔一定间距 就安装一个绝缘支柱，以平衡电磁力。。 。
N 线圈匝数 Φ 磁通，单位韦伯（Wb） I 通过线圈的电流，单位安培（A） L 线圈的电感量，单位亨利（H） 有铁心的线圈,其电感要比空心线圈的电感大得多。
磁场与电磁感应
3.自感电动势的大小
自感现象是一种特殊的电磁感应现象,它必然也遵从法拉第电 磁感应定律。自感电动势大小的计算式为
自感电动势的大小与电流的变化率和自感系数之积成正比,电流变化率越大,
第7讲 电磁机构理论(一)
直流并励电磁铁的励磁电流i、衔铁运动速度υ和行程x等与时间t之间的关系
Ic、Iw、Ib-触动电流、稳态电流和开释电流 xmax-衔铁的最大行程 tc、tx和td-衔铁吸合过程中的触动时间、吸合运动时间和吸合时间 tk、tf和ts-衔铁释放过程中的开释时间、释放运动时间和释放时间
二、机械特性 机械特性(反力特性)：反作用力与工作气隙的关系Fr=f(δ)特性
第三节 电磁机构中的磁场及其路化
一、磁场的基本物理量 磁感应强度B 磁场强度H 磁通φ 磁导率μ 二、磁场的基本性质 磁通连续性定理
∫∫ B ⋅ dA = 0
A
安培环路定律
∫ H ⋅ dl = ∑ I υ
三、磁场的路化
a)磁通管 b)磁力线与等磁位线
电磁机构及其等效磁路
第四节 磁路的基本定律和计算任务
（3）电磁机构中的磁场及其路化
magnetic field in Electromagnetism machine and its road
（4）磁路的基本定律和计算任务
basiuit
第三章 电磁机构理论
电磁机构的组成：磁系统和励磁线圈 磁系统的组成：磁性材料制成的磁导体和各种气隙 励磁线圈的组成：多匝有绝缘层的导线
电磁机构的机械特性
a)脱扣器特性 b)起重特性 c)弹簧特性
第二节 磁性材料及其基本特性
一、磁畴、各向异性和居里点 磁畴、 磁畴：磁性材料内部能自发地磁化到饱和状态的小区域 各向异性：沿不同方向磁化的难易程度不同 居里点：磁性消失点 二、磁化曲线与磁滞回线 起始磁化曲线：以去磁的磁性材料磁化所得的B=f(H)曲线 基本磁化曲线：由许多不饱和对称磁滞回线顶点连接而成的曲线 磁滞回线：正反向饱和充磁形成的闭合曲线 去磁曲线：磁滞回线位于第二象限的部分
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大的磁通。
磁饱和性： B不会随H的增强而无限增强，H增大到 一定值时，B不能继续增强。 磁滞性和剩磁性 磁芯线圈中通过交变电流时，H的大 小和方向都会改变，铁心在交变磁场中反复磁化的过 程中，B的变化总是滞后于H的变化，这种现象称为磁 滞性；当H减为零时B并不为零这种现象称为剩磁性。
第一篇 电器的理论基础 第二节 磁性材料及其基本特性
电器学
第一篇 电器的理论基础
第三章 电磁机构理论
磁系统：磁导体＋气隙
第一篇 电器的理论基础
第一节 电磁机构的种类和特性
第三章 电磁机构理论
直流 按励磁电流种类 交流 并励 线圈与控制电源并联 线圈与负载串联 衔铁可伸入线圈内腔 衔铁只能在线圈外运动
按励磁方式
串励 内衔铁 按结构形式 外衔铁
第一篇 电器的理论基础
物质的磁性分类： 根据固体中电子与外部磁场之间交互作用的 性质与强度，将材料分为5类：
内部磁场
与外部无响应（基本）：
抗磁性 顺磁性 X≤
1
反铁磁性
与外部磁场有强烈的相互作用： 铁磁性 亚铁磁性 X≥1
第一篇 电器的理论基础
第二节 磁性材料及其基本特性
第三章 电磁机构理论
二、磁化曲线与磁滞回线
磁性物质因磁化产生的磁场是不会无限制增加的，当外 磁场(或激励磁场的电流)增大到一定程度时，全部磁畴都 会转向与外场方向一致。这时的磁感应强度将达到饱和值。 B0 是真空情况下的磁 感应强度； B B BJ B0 H O B，μ B μ H
第一篇 电器的理论基础 第二节 磁性材料及其基本特性
第三章 电磁机构理论
•以去磁的磁性材料磁化所得的B=f(H)曲线称为起始磁化曲线。 •自此曲线开始饱和的c点开始退磁、即减小磁场强度，由于过程是不可逆的， B值将沿 ce段变化。对应c点的B值以Bs表示，称为饱和磁感应; •对应e点(H值已减小到零)的B值以Br表示，称为剩余感应。 •欲使B值减小到零，就需要施加反向磁场，而B值将沿ef段变化。对应于B=0这一点f的磁 场强度称为矫顽力-Hc。 •Bs值、Br值以及-Hc值是磁性材料的主要特征参数。
在oa段，磁化是通过磁畴界壁转移而进行，使顺外磁场方向者 增多，逆此方向者减少。由于此阶段磁化不消耗能量，故过程 是可逆的，而且B与H成正比，也即u= const并与H无关。
在ab段，磁化是通过磁畴的磁化方向突然作90度的转变 而进行，所以要消耗一定的能量，过程为不可逆。由于 此刻磁畴方向变化突然，磁化曲线上升不平滑，呈阶 梯现象。 到bc段，磁畴均已从容易磁化的方向转 向较难的方向，所以需要消耗更多的能 量和很强的外磁场，而u值却在减小。 在c点以后，所有磁畴的磁化方向已转 到与外磁场一致，也即到了饱和状态。 这时，B随H的变化已与真空中相近， 而过程又是可逆的。
流种类不同，基本磁化曲线有直流
磁化曲线与交流磁化曲线之分，它 们分别适用于直流磁路计算和交流 磁路计算.
第一篇 电器的理论基础 第二节 磁性材料及其基本特性
第三章 电磁机构理论
三、铁损和损耗曲线
交流励磁时，磁导体中有因磁滞和涡 流现象导致的功率损耗，它们统称为铁损。 此损耗与励磁电流的频率有关。当频率增 大时，磁滞回线变宽，象征着磁滞损耗增 大;同时，由于感应电动势增大，涡流损耗 也将增大。铁损还与磁感应强度有关，磁 感应强度越大，铁损也越大，其关系也是 非线性的。 尽管铁损可用各种公式计算，但因其 准确度不尽如人意，也有欠便利，故工程 上多用损耗曲线(图3-8)进行计算。此曲线 将铁损表示为磁感应强度和频率的函数， 而且是单位质量材料的铁损。由于曲线得 自实验，故其准确度较高。
它要用于制造自动及通信装置中的变压器、继电器以及在弱磁 场中有特高磁导率的电磁元件。 (4)高频软磁材料 主要是习惯上称为铁淦氧的铁氧体。它是铁的 氧化物与其他金属氧化物烧结而成的。其相对磁导率仅数千， 但矫顽力小(数V/m)、且电阻率比铁大数百万倍。它适用于高 频弱电电磁元件。 (5)非晶态软磁合金 它是液体过渡态的合金，其磁性能与坡莫合
第一篇 电器的理论基础 第二节 磁性材料及其基本特性
第三章 电磁机构理论
四、磁性材料 磁性材料按其特征参数可分为两类，硬磁材料和软 磁材料。前者的矫顽力大，可达数十万A/m，而且磁滞 回线很宽;后者矫顽力小，可小到百分之几A/m，同时磁 滞回线很窄。
(一)软磁材料 软磁材料矫顽力小(Hc<102A/m)，磁导率高，剩磁也不大， 所以磁滞现象不明显。常用的有: (1)电工纯铁 它包括电解铁、羰基铁和工程纯铁等，其特点是 电阻率小，故仅用作直流电磁机构的磁导体。 (2)硅钢 它含硅元素0.8% ~4%。硅元素的作用在于:促进碳化 铁分解，使钢还原成铁以增大磁导率、减小矫顽力和磁滞损耗; 增大电阻率和减少涡流损耗;阻止磁性老化并改善工艺性。因此， 硅钢适用于交流电磁机构。
•继续增大反向磁场， B将沿fg段变化，并在 g点达到反向饱和。从这一点起逐渐减小反向 磁场到它等于零，B就沿km段变化到-Br’、再 加正向磁场， B还会沿km段变化到等于零， 这时的磁场强度从亦称为矫顽力。 •进一步增大正向磁场， B值又从零开始增大， 并在c‘点达到饱和。原则上说， c、c’，两点 并不重合，而且Br≠一Br，-Hc≠Hc。但多次 重复上述过程即可得到一个基本上闭合的曲 线，它称为磁滞回线。
BJ 是磁化产生的磁感 应强度；
B 是介质中的总磁感 O 应强度。 磁化曲线
μ与H的关系
磁性物质的μ不是常数，Φ与H也不存在正比关系。
第一篇 电器的理论基础 第二节 磁性材料及其基本特性
第三章 电磁机构理论
若将磁性材料去磁后，置于外磁场的作用下，使磁场强度H由零逐渐增大， 磁感应强度B也自零开始增大。
第一篇 电器的理论基础
第二节 磁性材料及其基本特性
第三章 电磁机构理论
磁性物质的分类
根据滞回曲线和磁化曲线的不同，大致分成三类： (1)软磁材料 其矫顽磁力较 小，磁滞回线 较窄。(铁心)
B
(2)永(硬)磁材料 其矫顽磁力较 大，磁滞回线 较宽。(磁铁)
B
(3)矩磁材料 其剩磁大而矫 顽磁力小，磁 滞回线为矩形。 (记忆元件)
第一节 电磁机构的种类和特性
第三章 电磁机构理论
第一篇 电器的理论基础
第一节 电磁机构的种类和特性
第三章 电磁机构理论
第一篇 电器的理论基础
第一节 电磁机构的种类和特性
第三章 电磁机构理论
第一篇 电器的理论基础
第一节 电磁机构的种类和特性
第三章 电磁机构理论
衔铁角位移
第一篇 电器的理论基础
第一节 电磁机构的种类和特性
B
H
H
H
第一篇 电器的理论基础
第三节 电磁机构中的磁场及其路化 一.磁场的基本物理量
第三章 电磁机构理论
பைடு நூலகம்
磁场
磁场是一种特殊的物质 磁场是电流所建立的一种空间 电流之间相互作用力的中介 磁场对电流的作用力微观上，是对运动电荷的作用力——洛仑 兹力
左手定律 图3－9
B＝与其垂直的单位电流元所受的力
注：
第三章 电磁机构理论
各种内衔铁式电磁机构的结构和吸引特性：
第一篇 电器的理论基础
第一节 电磁机构的种类和特性
第三章 电磁机构理论
各种外衔铁式电磁机构的结构和吸引特性：
第一篇 电器的理论基础
第一节 电磁机构的种类和特性
第三章 电磁机构理论
动态特性：
电磁机构的动态特性是指其励磁电流i、磁通φ、磁链ψ、电磁吸 力F，、衔铁运动速度v等参数在衔铁吸合(向铁心运动)或释放(离开铁 心)过程中，与衔铁位移x或时间t之间的关系，以及衔铁位移与时间的 关系。
第二节 磁性材料及其基本特性
第三章 电磁机构理论
磁性材料是具有铁磁性质的材料，它包含 铁、镍、钴、钆等元素以及它们的合金，其最 大特点是具有比其他材料高数百至数万倍的磁 导率，同时其磁感应强度与磁场强度之间存在 着非常复杂的非线性关系。
第一篇 电器的理论基础
第二节 磁性材料及其基本特性
第三章 电磁机构理论
第一篇 电器的理论基础
第一节 电磁机构的种类和特性
第三章 电磁机构理论
电磁机构的机械特性因其 控制对象而异。 图3-4所示就是几种典型的 机械特性。机械特性是 电磁机构的负载特性， 但电磁机构的设计是以 此为依据的，所以将它 作为电磁机构的一种特 性来处理。 运动件受到的静阻力， 与弹簧、摩擦力‘运动 件质量有关。
第一篇 电器的理论基础
第一节 电磁机构的种类和特性
第三章 电磁机构理论
反力特性种类
1 反力不随气隙变化而变化 直动式衔铁的重力；
2 反力随气隙直线变化 预压力的弹簧；
3 反力随气隙成折线变化 带触头和弹簧的电器
第一篇 电器的理论基础
第一节 电磁机构的种类和特性
第三章 电磁机构理论
第一篇 电器的理论基础
一、磁畴、各向异性和居里点
铁磁材料之所以具有高导磁 性，是因为在它们的内部具有一 种特殊的物质结构—磁畴。
（a）无外磁场情况 铁磁材料内部的 磁畴排列杂乱无章， 磁性相互抵消，因此 对外不显示磁性。
磁畴是怎么 形成的？
（b）有外磁场情况
磁畴因受外磁 场作用而顺着外磁 场的方向发生归顺 性重新排列，在内 部形成一个很强的 附加磁场。
第一篇 电器的理论基础
第二节 磁性材料及其基本特性
第三章 电磁机构理论
居里点 各种磁性材料都各有一临界温度值居里点。若温度超过此值， 磁性材料便会因磁畴消失而变成顺磁性材料。居里点之值因材 料不同而异，例如，铁的居里点为770度、钴的为1120度，镍的 为358度。磁性材料的工作温度不允许接近其居里点。
金相仿佛，而机域性能却远胜过坡莫合金。
第一篇 电器的理论基础 第二节 磁性材料及其基本特性