电器学原理 作者 曹云东 09磁路分析与计算3.pptVIP

交流磁路分析与计算 1. 额定电压相同的直流电磁铁和交流电磁铁，在额定电压下，前者接入交流电源，后者接入直流电源，问它们能否正常工作？为什么？ 2. 一交流电磁铁线圈通电后，衔铁被卡在其起动位置，线圈被烧毁，试分析其原因。 3. 交流接触器中电磁系统的重要维护工作之一是保持铁芯极面的清洁，为什么？ 4. 某长期工作制方式工作的交流接触器，其激磁线圈5小时通电后，线圈被烧毁，试分析故障原因。 思考题 思考题 在线教务辅导网： 教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网 QQ:349134187 或者直接输入下面地址： §9.6 交流磁路的特点 1. 存在电磁感应现象 交流电磁系统的电磁场属于交变电磁场，由于存在电磁感应现象，交变激磁电流将在导体中引起涡流并产生损耗，从而在铁磁体中产生磁滞损耗。 结果 → 导致磁通与磁势之间产生相位差； →计算中，引入磁抗和磁阻抗概念，通常采用复数（或向量）运算方式实现电路和磁路参数的计算。 2 . 磁路参数对电路参数的影响 电磁系统激磁线圈 式中: U — 电源电压; Z — 激磁线圈电抗； R —激磁线圈电阻； L —激磁线圈电感； ω —电源角频率。 → 带铁芯的电感线圈，且铁芯带有可变气隙。 HOME §9.6 交流磁路的特点 根据电感定义： 式中：Ψ — 与激磁线圈铰链的激磁磁链； i —激磁线圈电流。 忽略漏磁的影响，则 Λ — 电磁系统等效磁导。 忽略铁磁阻的影响，则 忽略激磁线圈电阻的影响，则激磁线圈电流有效值 HOME §9.6 交流磁路的特点 分析: 特别注意: 交流电磁铁处于释放位置时，若衔铁(或动铁芯 ) 被卡住，会发生何种后果？ 磁导 Λ ↓ 线圈电感 L ↓ 电抗Z ↓ 线圈电流I↑ 线圈温升 T ↑ HOME 工作气隙δ ↑ 因释放位置工作气隙最大，故线圈中流过很高的电流，若衔铁(或动铁芯 ) 被卡住，则可能会由于线圈温度过高，而烧毁线圈。 (2)交流电磁铁处于闭合位置时，如果磁极表面粘附异物，又会发生何种后果？ 正常情况下，闭合位置时电磁铁工作气隙最小，线圈中的电流也很小。如果磁极表面粘附异物，将导致工作气隙增大，从而使得线圈电流增高，长期通电，也会造成线圈温度过高，而烧毁线圈。 §9.6 交流磁路的特点 3 . 铁磁材料非线性的影响 由于铁磁材料B-H的非线性特性，从而导致电流或电压波形将含有高次谐波分量，从而增加了交流磁路的计算难度。 并激电磁铁 — 串激电磁铁 — 线圈电压为正弦波形，则线圈电流呈非正弦波形； 线圈电流为正弦波形，线圈电压呈非正弦波形。 5 . 交流磁路的分析计算方法 等效正弦波法： 波形分析法： 4 . 电磁吸力 由于交变激磁电流的作用，导致由此所产生的电磁吸力也将随时间变化，一个周期内两次过零。 因此，交流电磁铁必须安装“分磁环”。 适用于铁芯未饱和或气隙较大，即波形畸变不严重场合。 适用于工作于饱和状态的磁路或其它激磁磁势呈非正弦特性的应用场合。 HOME §9.7 等效正弦波法 适用条件： 注意： 磁感应强度B、磁通Ф采用幅值； 电压U 、 电流I 、 感应电动势E、磁场强度H采用有效值。 1. 磁抗和磁阻抗 1）复磁阻抗 交流磁路中的磁阻通常用复磁阻抗表示: 电路参数和磁路参数均随时间按正弦规律变化。 Rm — 铁磁体磁阻； Xm — 铁磁体磁抗。 式中： HOME §9.7 等效正弦波法 2）铁损的处理 交流电磁铁的导磁体中，在交变电磁场的作用下，将产生铁磁损耗(简称铁损)，该损耗可以等效为一个虚拟导体环所产生的损耗。而磁滞和涡流效应对电磁系统而言，又相当于一个去磁磁势。 设虚拟导体环的电阻为R2 、匝数为N2 ，由于磁场的作用所产生的感应电流为i2 。 （1） 磁路方程 该段磁路的磁压降： Фm — 磁路中的磁通； Rm —该段中的磁阻。 其中 HOME §9.7 等效正弦波法 （2） 电路方程 由磁路方程和电路方程可以得出磁路参数和电路参数之间的关系: 磁路方程和电路方程的向量表达式: HOME §9.7 等效正弦波法 虚拟导体环的感应电动势: 虚拟导体环的损耗(等效铁芯中的铁损): ∴ 虚拟导体环的等效磁抗: HOME §9.7 等效正弦波法 铁损的计算: P = Pw + Pc 式中: σw – 铁磁体涡流损耗