电机与电气控制技术 ppt课件

磁路和电路的比较（一）

磁动势
磁通
磁压降
磁 路
I N
F IN
Φ
电流
HL
I
电 路
电动势
U R
电压降
+
E
_
E
I
U
磁路与电路的比较 (二) 磁 路
基本定律 磁阻 磁感应 强度
安培环路 定律
I

N
NI F l Φ Rm B Rm S S HL
欧姆定律 电阻

0
基氏 电流定律
电 路
I + _E R
电流 强度
基氏 电压定律
l E I R I J S R S
E I U路中用来产生磁通的电流 直流 励磁电流 ---- 直流磁路
交流 ---- 交流磁路
直流磁路
磁路分析
交流磁路
一.直流磁路的分析
U 直流磁路的特点: I （R 为线圈的电阻） R Φ I 一定 U一定 I
F Φ Rm 直流电路中： U I S R
直流磁路中：
Φ固定
IS固定
F随 Rm 变化 U 随 R 变化
交流磁路中磁阻 Rm 对电流的影响
电磁铁吸合过程的分析： 在吸合过程中若外加电压
Φ
i
不变, 则Φ 基本不变。
u
Rm 大 Rm 小
起动电流大 电流小
IN Φ Rm
电磁铁吸合后(气隙小） 注意：
U m 2 fNΦm
有效值
Um U 4.44 fNΦm 2
i
Φ
Φ
U 4.44 f Nm
交流磁路的特点:
当外加电压U、频率 f 与
u
e
eL
线圈匝数N一定时， Φm 便
确定下来。根据磁路欧姆
定律 IN
Φ Rm 当 Φm
一定时磁动势IN随磁阻 Rm 的变化而变化。 交流磁路和电路中的恒流源类似
2) 变压器的工作原理
变压器功能： 变电压：电力系统
变电流：电流互感器
变阻抗：电子电路中的阻抗匹配
（如喇叭的输出变压器）
变压器应用举例
发电厂
1.05万伏 升压 输电线 变电站
22万伏
降压
1万伏
降压
…
降压
实验室
仪器
380 / 220伏
降压
36伏
变压器的基本结构和工作原理
一.结构：
铁芯
i1
u1
原边 绕组
线圈通入电流后，产 生磁通，分主磁通和漏 磁通。 ：主磁通
i
u1
线圈

s
u2
s ：漏磁通
铁心
（导磁性能好 的磁性材料）
磁路：主磁通所经过的闭合路径。构成磁路的重 要材料是铁磁性材料。
2） 磁路计算中的基本物理量 （磁通密度） 一、磁感应强度
与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通 （磁力线）。
2.磁饱和性
根据磁性能，磁性材料又可分为三种：软磁材料 （磁滞回线窄长。常用做磁头、磁心等）、永磁材料 （磁滞回线宽。常用做永久磁铁）、矩磁材料（滞回 线接近矩形。可用做记忆元件）。
3 磁路的基本定律 一. 安培环路定律（全电流律）：
磁场中任何闭合回路磁场强度的线积分,等于 通过这个闭合路径内电流的代数和.

电磁铁吸合前(气隙大）
如果气隙中有异物卡住，电磁铁长时间吸不上，线
圈中的电流一直很大，将会导致过热，把线圈烧坏。
磁路小结
直流磁路
U I R
(U不变，I不变）
IN Φ Rm
（ Φ 随Rm变化）
交流磁路
U Φm 4.44 fN
（ U不变时，
IN ΦRm
( I 随 Rm 变化）
Φm 基本不变）
r 1，则称为磁性材料
r 1 ，则称为非磁性材料
三、磁场强度 H
磁场强度是计算磁场所用的物理量，其大小为磁 感应强度和导磁率之比。
H
单位：
B

B ：特斯拉
：亨 / 米
H
：安 /米
磁性材料的磁性能：
B ( )
大 小
H (I)
B
B Br
Hc
H H 3. 磁滞性
1.非线性
第15章 电机与电气控制技术
15.1 磁路与变压器 15.2 异步电动机 *15.3 同步电动机 *15.4 直流电动机
*15.5 控制电机 15.6 电气控制技术基础
15.1 磁路与变压器
1 磁路基础与磁路定律
2
3
变压器的工作原理
变压器的使用
4
特殊变压器简介
1.磁路基础与磁路基本定律
1） 磁路基础
（线圈中没有反电动势） 磁动势 F=IN 一定 磁通和磁阻成反比(Φ 直流磁路和电路中的恒压源类似 直流磁路中 直流电路中 U
F
Rm
)
F
F 固定
Rm 随 Rm 变化
I E
R I随 R
E 固定
变化
二. 交流磁路的分析
交流激励 线圈中产生感应电势 电路方程：
i
u
Φ
Φ
Φ和 Φ
产生 的感应电势
B S
B 的单位：特斯拉（Tesla）
1 Tesla = 104 高斯
单位：韦伯
二、磁导率 ：表征各种材料导磁能力的物理量
真空中的磁导率(
0 )为常数
7 （亨 / 米 ） 10
和真空中的磁导率之比，
0 4
一般材料的磁导率

称为这种材料的相对磁导率
r
r 0
u u R (el ) (e ) dΦ Ri N dt
一般情况下
eL e
uR
很小
Φ ：主磁通
Φ
：漏磁通
dΦ u N dt
i u
Φ
Φ
dΦ u N dt
假设 则
eL e
Φm sin t
2 fNΦm cos t
u NΦm cos t
最大值
H d l I
电流方向和磁场强度的方向
I1
I2
I3
H
符合右手定则，电流取正；
否则取负。
在无分支的均匀磁路（磁路的材料和截面积相同， 各处的磁场强度相等）中，安培环路定律可写成：
NI HL
NI：称为磁动势。一般
用 F 表示。
线圈 匝数N
I
磁路 长度L
F=NI
HL：称为磁压降。
在非均匀磁路（磁路的材料或截面积不同，或磁场 强度不等）中，总磁动势等于各段磁压降之和。
Φ
u2
i2
RL
副边 绕组
单相变压器
i1
u1
Φ
u2
i2
RL
变压器符号：
工作过程：
i1 u1
Φ
i2
u2
RL
u1 i1 Φ u2 i2
二. 工作原理
空载运行 ：原边接入电源，副边开路。 接上交流电源
u1
u1
原边电流 i1等 于励 磁电流 i10
NI HL
总磁动势
I

N
例：
l0
NI HI H0l0
l
二.
磁路的欧姆律：
对于均匀磁路
NI HL L L S
B
令：
I N
S L
l R 称为磁阻 Rm m s
则：
F NI L Rm φ S
磁路中的 欧姆定律
注：由于磁性材料 是非线性的，磁路欧姆定律多用作定性 分析，不做定量计算。