电机与电气控制技术.ppt

有效值
UUm 2
4.44fNΦm
i
Φ
Φ
U4.44 f Nm
交流磁路的特点:
u
eL
e
当外加电压U、频率 f 与
线圈匝数N一定时，Φ 便 m
确定下来。根据磁路欧姆
定律 INΦ当Rm
Φ m
一定时磁动势IN随磁阻 R m 的变化而变化。
交流磁路和电路中的恒流源类似
Φ 直流磁路中： FΦRm
固定 F随 Rm 变化
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
04 1 07（亨/米）
一般材料的磁导率 和真空中的磁导率之比，
称为这种材料的相对磁导率 r
r
0
r 1 ，则称为磁性材料
r 1，则称为非磁性材料
Rm s
Rm 称为磁阻
则： FNI LRmφ S
S
N
L
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。
磁路和电路的比较（一）
磁I
路
N
磁动势 磁通 磁压降
FIN Φ HL
I
电
+
电动势 电流 电压降
路
E UR
_
EI
U
磁路与电路的比较 (二)
磁路
I N
电路 +I _E R
1） 磁路基础
i
线圈通入电流后，产 生磁通，分主磁通和漏 磁通。
：主磁通
u1
s
u 2 s ：漏磁通
铁心
线圈
（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 一、磁感应强度（磁通密度）
与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通 （磁力线）。
NIHL
NI：称为磁动势。一般
用 F 表示。
F=NI HL：称为磁压降。
线圈
匝数N
I
磁路
长度L
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。
NIHL
总磁动势
I
例：
N
l0
N IHIH0l0
l
二. 磁路的欧姆律：
对于均匀磁路
NIHL BL L I S
令：
l
变压器应用举例
发电厂 1.05万伏
升压
输电线 22万伏
降压
变电站 1万伏
降压
…
实验室
仪器
380 / 220伏
36伏
降压
降压
变压器的基本结构和工作原理
一.结构：
i1
Φ
u1
铁芯
i2
u 2 RL
原边 绕组
副边 绕组
单相变压器
i1
Φ
u1
i2
u 2 RL
变压器符号：
i1 Φ i2
u1
u 2 RL
工作过程：
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 u 1
原边电流 i1等
i1 Φ
于励 磁电流 i10
u 1 e1
e2
i10 产生磁通
（交变）
产生感应电动势
N1
N2
dΦ
dΦ
e1N 1dt e2N2dt
e、 （
方向符合右手定则）
原、副边电压关系（变电压）
根据交流磁路的分析
i10
i2
可得：
E1 4.44f N1Φm
u1
e1
e 2 u 20
E2 4.44f N2Φm
i2 0 时 u2 u20
U1 E1 N1 K U2 E2 N2
K为变比
结论：改变匝数比，就能改变输出电压。
负载运行
副边带负载后对磁路的
i1 Φ
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.
Hdl I
I2 I1
电流方向和磁场强度的方向 符合右手定则，电流取正； 否则取负。
I3
H
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：
一.直流磁路的分析
直流磁路的特点:
IU R
（R 为线圈的电阻）Φ
U一定 I一定
I
（线圈中没有反电动势） U
磁动势 F=IN 一定
磁通和磁阻成反比(Φ F Rm )
直流磁路和电路中的恒压源类似
直流磁路中
直流电路中
F Rm
F 固定
随Rm变化
I ER
E 固定
I 随 R 变化
二. 交流磁路的分析
交流激励
i
Φ
Φ
u
eL
e
线圈中产生感应电势 电路方程：
Φ和Φ 产生
的感应 电势
u uR (el )(e )
Ri N dΦ
dt
u 一般情况下 R 很小
Φ：主磁通
Φ ：漏磁通
u N dΦ
dt
Φ
i
Φ
u N dΦ
dt
u
e
L
e
假设 Φmsint
则 uNΦmcos t
2 fNΦmcos t
最大值 Um2fN Φm
直流电路中： U ISR
IS固定 U 随 R 变化
交流磁路中磁阻 R m对电流的影响
电磁铁吸合过程的分析：
Φ
在吸合过程中若外加电压
i
不变, 则 Φ基本不变。
u
INΦRm
电磁铁吸合前(气隙大） R m 大 起动电流大
电磁铁吸合后(气隙小） R m 小 电流小
注意：
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。
基本定律
磁阻
磁感应 强度
安培环路 定律
F R HL
0
欧姆定律 电阻
IE R
R l S
基氏 电流 电压定律 强度
JI S
E U
基氏 电流定律
I
0
4 磁路的分析
励磁电流：在磁路中用来产生磁通的电流
励磁电流
直流 ---- 直流磁路 交流 ---- 交流磁路
磁路分析
直流磁路 交流磁路
磁路小结
直流磁路
IU R
(U不变，I不变）
交流磁路
Φ m
U 4.44
fN
（ U不变时，
Φ m 基本不变）
Φ IN Rm
Φ （ 随Rm变化）
INΦRm
( I 随 Rm 变化）
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）
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 B
单位：
B ：特斯拉
：亨/米
H：安/米
磁性材料的磁性能：
B ( ) 大 小
H (I)
1.非线性
B
H 2.磁饱和性
B Br Hc
H
3. 磁滞性
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）。
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 变压器的工作原理 3 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