电力拖动运动控制系统 教学课件 作者 丁学文 第3章.pptVIP

机电能量转换基础 第三章 * 3.1 磁路 3.1.1 磁场的建立 在载流导体周围存在磁场，磁场与产生磁场的电流之间的关系由安培环路定律表述。 式中,若电流的正方向与闭合回路的正方向符合右手螺旋关系，i取正号，否则取负号。显然,图3-1中的i1与i2取正,而i3取负。 图3-1 安培环路定律 假定有圆形磁环，其上均匀密绕线圈，设有向回路l与圆型磁环的中心圆重合，则沿回路l,磁场强度H（magnetic field intensity）的大小处处相等，且方向与回路切线方向一致，同时闭合回路所包围的总电流由通有电流i的N匝线圈提供，对于这种磁路，安培环路定律可以简化为 (3-2) 式中l为回路的长度，Ni为作用在磁路上的安匝数，称为磁路的磁动势或磁势（magneto motive force, MMF),单位为安匝，通常直接用“安”表示。这是安培环路定律的简化形式。 图3-2是带气隙的铁心磁路。当气隙长度δ远远小于铁心截面的边长时，可以认为，沿气隙长度δ，各处的磁场强度H的大小和方向都一样，于是安培环路定律可以简化为 （3-3） 式中，F为磁路的磁动势，HFelFe和 Hδδ 分别为铁心和气隙上的磁压降，与电路类似，作用在磁路上的总磁动势等于该磁路各段磁压降之和。 返回 图3-2 带气隙的铁心磁路 3.1.2 磁路的欧姆定律 1. 均匀磁路的欧姆定律 作用在磁路上的磁动势等于磁阻乘以磁通.铁磁材料的磁导率μFe通常不是一个常数,所以由铁磁材料构成的磁路的磁阻和磁导通常也不是一个常数,它随磁路饱和程度的变化而具有不同的数值,这种情况称为磁路的非线性。 图3-3 铁芯磁路 2.分段均匀磁路的欧姆定律 图3-2所示磁路可以认为是分段均匀磁路。显然，式（3-3）可以改写为 （3-10） 分别是铁心部分和气隙部分对应的磁阻。 组成该磁路各分段的磁通是同一个磁通，这种磁路称为串联磁路。显然，串联磁路的总磁阻等于各段磁阻之和。通常空气隙比较短，但是它在总磁阻中所占的份额通常却比较大（μFe μ0）。把磁路和电路作对照，磁势相当于电势；磁阻相当于电阻；磁通相当于电流。与电路不同的是：磁路存在较大的漏磁，因而形成的漏感通常是不能忽略不计的；而电路的漏电流很小，在电路分析中通常是可以忽略不计的。 磁力线有拉力,这是产生电磁转矩的基础。 3.磁力线的物理模型 若想用假想存在的磁力线来表示磁场的分布，磁力线应具有下列特征： 磁力线上每一点的切线方向就是该点磁感应强度B的方 向； 磁力线的方向与产生它的电流方向之间的关系应遵守 右手螺旋定则； 磁力线不会相交，因为磁场中每一点的磁感应强度的 方向是确定的和唯一的； 载流导体周围的磁力线都是围绕导体的闭合曲线，没 有起点，也没有终点； 磁力线的疏密表示磁感应强度的大小； 3.铁心磁路使磁通在空间沿一定的路径分布 使电动机定子内圆表面的磁感应强度（磁通密度）按一定规律在圆周上分布（比如按正旋规律分布或者按梯形波分布）。 3.1.3 磁路中铁心的作用 1.铁心的增磁作用 产生相同磁通，铁磁材料环所需激磁电流可能只有非铁磁材料环的几千分之一。 2.串联磁路中的磁隙降低铁心的增磁作用 在串联磁路中，一个很短的气隙，就可能显著的增加磁路的总磁阻，从而在励磁磁势相同的情况下，只能得到较小的磁通。 3.2 变压器电势与速度电势 3.2.1 电磁感应定律与电动势 注意，只有线圈的磁通和电势正方向的规定符合右手螺旋关系，上式才取负号。这种电动势正方向的规定被用于本书的内容中。 图3-7 交流感应电动势的方向 3.2.2 变压器电势与运动电势 式中第一项是由电流随时间变化所引起的感应电势，通常称为变压器电势(transformer e.m.f)；第二项是由可动部分的运动所引起,通常称为运动电势(motional e.m.f) 研究一个简单的,以