电机与电器1磁路讲义.pptVIP

电机与电气控制 淮安信息职业技术学院 电机与电器 教材： 电机控制与供电基础 张继和等 编 西南交通大学出版社 目 录 第一章 磁路 第二章 变压器 第三章 三相异步电动机 第四章 直流电机 第五章 同步电机及控制电机 第六章 继电接触器控制系统 第七章 可编程序控制（后续课介绍） 第八章 供电与配电（选学内容） 1.2 磁性材料（铁、钴、镍及其合金） 为什么磁性材料有如此大的磁导率呢？是因为磁化特性。 一、磁性材料的磁化：如果有外界磁场，磁性材料就会显示很强的磁性，即被磁化了。 磁性材料（铁磁材料）的这一特性被广泛应用于各种电机电器中。例如，电机变压器的线圈中都装有铁芯，就是为了以较小的激磁电流获取较大的磁通。 非磁性材料因为没有磁畴，磁场对单个物质原子不起作用，不具有磁化的特性，磁导率也不会很大。 二、磁化曲线：磁性材料在磁化过程中，磁感应强度Ｂ随磁场强度（外加磁场）Ｈ变化的曲线，称为磁化曲线。 该曲线分为四段： 　oa起始段，B增长缓慢，磁畴尚未大量取向一致。 　ab上升段，B与H基本成正比迅速增大；磁畴开始大量取向一致。 　bc饱和段，B的增长放缓，磁畴基本全部取向一致。 关于磁饱和的解释c点以后，H再增大时，B几乎不再增长，磁化曲线呈非线性，达到“饱和”。原因是磁畴取向全部一致，再也没有磁畴加入进来。 μ的变化：在磁化整个过程中，铁磁物质的磁导率μ不是常数，开始很大，后来很小，跟空气差不多了。 在电机、变压器的主磁路中，为了 获得较大的磁通量，而又不过分增 大磁动势，通常选B点作为磁感应 强度额定工作点。 剩磁：当H减小至零时，对应的Br。 磁滞：B-H的变化关系为一闭合曲线，B的变化总是滞后于H的变化。 矫顽力：要使剩磁消失，必须进行反向磁化，对应点的Hc称为矫顽力。 软磁材料：磁滞回线窄，Br小，Hc较小。如：铸钢、硅钢片，用来制作电机、变压器、电磁铁的铁心。 硬磁材料：磁滞回线宽，Br大，Hc较大。如：铁氧体、钕铁硼等稀有金属合金等，一般用来制造永久磁铁。 矩磁材料：磁滞回线矩形，μ高，Br大，Hc小。如：镁锰铁氧体和铁镍合金，一般用来制造磁粉等记忆材料。 磁场的损耗 1、磁滞损耗： 铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化时，内部的磁畴不停的往返倒转，摩擦生热而消耗能量，称为磁滞损耗。 磁滞损耗和磁场频率、磁滞回线面积（跟材料有关）、磁通密度幅值（最大值）有关。 用硅钢片可减少磁滞损耗。 2、涡流损耗 :铁磁滞材料中的磁通交变时，会感应电动势和电流，因为这种电流呈漩涡状，故称为涡流。涡流在材料的电阻上产生的损耗，称为涡流损耗。涡流损耗和磁场频率、磁通密幅值、及材料的电阻和厚度都有关系。 　 因此，电工钢片一般都很薄，并且加入4%左右的硅，形成半导体类合金，显著增加电阻。 磁滞损耗和涡流损耗共称为铁耗，表示式： 1.3 磁路的基本定律和磁路计算 一、电磁感应定律（法拉第——楞次电磁感应定律） 线圈匝数为N，密集缠绕，则ψ=NФ ；假设e与Φ的正方向符合右手螺旋关系，则有 右方的负号，表示感应电流的方向所遵从的规律，即楞次定律：感应电动势所导致的感应电流的方向，总是使得它所产生的磁场力图阻止穿过导体回路的磁通量的改变。 问题：如果感应电动势正方向与磁通的正方向之间不符合右手螺旋关系，则电磁感应定律应写成： 电势的产生有两种情况，它们的本质是一样的。 （1）变压器电势 （2）发电机电势 二、电磁力定律 （用于分析旋转电机的电磁转矩） 载流导体在磁场中会受到电磁力的作用。如果导体与磁场方向垂直，则电磁力 电磁力的方向由左手定则确定。 三、磁路柯西荷夫定律 1、磁路的柯西荷夫第一定律：流入任意闭合曲面的磁通为零。 2、磁路的柯西荷夫第二定律：磁路的磁动势等于各段磁路的磁压降之和。 四、磁路欧姆定律——磁通的欧姆定律表达式 如图所示为一均匀磁路。根据安培环路定律可得 此式在形式上与电路欧姆定律很相似，称为磁路欧姆定律。磁阻表达式： 磁路的磁阻与长度成 正比、与横截面积成反 比，与磁导率成正比。 电路和磁路的对照比较表 五、磁路计算 例1．如图所示为一闭合电磁铁磁路， 铁心为硅钢，要产生磁通Ф=0.0012Wb时，需要线圈产 生多大的磁动势？ 解：求铁心的磁场强度 查硅钢片磁化曲线 求磁势 例2．如图所示为一有气隙的电磁铁磁路