电机拖动第一章技巧.ppt

第一章 电机理论中常用的基本知识和基本定律 1.1 磁场的基本知识; 1.2 安培环路定律； 1.3 磁路的欧姆定律； 1.4 电磁感应定律； 1.5 电磁力定律； 1.6 电路定律； 1.7 铁磁材料及其特性。 本章重点和难点 重点: （1） 安培环路定律、磁路的欧姆定律、电磁感应定律、电路定律、以及这些基本电磁定律的使用。 （2）铁磁材料磁化曲线的特点，铁磁材料的损耗，以及影响材料的损耗，以及影响损耗的有关参量。 难点： 电磁感应定律、磁路的欧姆定律以及使用时的注意事项。 电机是一种机电能量转换的装置，发电机将机械能转换成电能，电动机将电能转换成机械能，变压器则是将一种电压的电能转换成另一种电压的电能。但无论是发电机、电动机或是变压器，其工作原理都是建立在电磁感应定律、电磁力定律等基本定律基础上的，分析内部的电磁关系及运行原理则要经常使用安培环路定律、电路定律、铁磁材料的特性及损耗等基础知识。 一、磁场的基本知识 1.1 电流的磁效应 电流的磁效应是：只要导线中有电流就会在其周围产生磁场，即所谓的电生磁。一般用磁感应线（磁力线）来描述磁场。如下图所示： 可见，磁感应线都是围绕电流的闭合曲线，其回转方向和电流方向之间的关系符合右手螺旋定则。 磁路的几个基本概念 1、磁感应强度B B是一个矢量，磁场中任一点的磁感应强度B的方向是通过该点磁感应线的切线方向，磁感应强度B的大小为通过该点与B垂直的单位面积上的磁感应线的数目。因此，磁场强的地方则磁感应线密，磁感应强度B就大，反之B就小。其单位是特斯拉（T） 2、磁通量Φ 穿过某一截面积S的磁感应强度B的通量，即穿过某截面积S的磁感应线的数目称为磁感应通量，简称磁通，其表达式为 3、磁场强度H（单位是A/m） 表征磁场性质的另一个基本物理量是磁场强度，它也是一个矢量，其方向与B相同，其大小为磁通除以导磁介质的磁导率，即 1.2安培环路定律—电生磁 安培环路定律：在磁场中，沿任一闭合回路的磁场强度H的线积分等于该闭合回路所包围的所有导体电流的代数和，其数学表达式为 式中 为该磁路所包围的全电流，因此，安培环路定律也称作全电流定律。当导体电流的方向与积分路径的方向符合右螺旋关系时为正。 工程应用时为了简化计算，通常把磁路分成若干段，使每一段的磁场强度H为常数，则线积分可用和式来代替，安培环路定律可以表示为 1.3 磁路的欧姆定律 1.4 电磁感应定律—磁变生电 当按惯例规定电动势的正方向与产生它的磁通的正方向之间符合右螺旋关系时，如图所示，感应电势的公式为： 上式中， 称为磁链，它表示匝线圈所匝链的总磁通，即 1.7 常用的铁磁材料及其特性 各种电机和变压器都是利用电磁感应作用进行能量转换的，为了在一定的励磁电流作用下产生较强的磁场，从而达到减小电机或变压器的体积并节约成本的目的，电机和变压器的铁心都是用导磁性良好的铁磁材料制造的。 铁磁材料的损耗 1、磁滞损耗 铁磁材料在交变磁场的反复磁化过程中，磁踌会不停的转动，互相之间产生摩擦，因而要有一定的功率损耗，这种损耗叫磁滞损耗。磁滞损耗的表达式为 2、涡流损耗 当通过导电的铁磁材料中的磁通发生交变时，根据电磁感应定律，在铁心中将产生围绕着磁通呈螺旋状的感应电动势和感应电流，简称涡流。涡流在其流通路径上的等效电阻中要产生损耗，简称涡流损耗。 3、铁心损耗 在交变磁场作用下，磁滞损耗和涡流损耗是同时存在的，都将消耗有功功率，使铁心发热。将两者加在一起称为铁心损耗，简称铁耗。 * * 磁通的单位为韦伯（Wb）。 设磁场是均匀的，且磁场与截面垂直时，上式可简化为 由上式可知，在磁场均匀，且磁场与截面垂直的条件下，磁感应强度B的大小可用下式表示为： 磁导率μ是反映导磁介质导磁性质的物理量，磁导率越大的介质，其导磁性能越好。 磁导率的单位为亨/米（H/m）。 真空的的导磁率为 ，它是常数。 其它导磁介质的导磁率通常用的倍数来表示，即 上式中， 为铁磁材料的相对磁导率。 由于磁场是由电流所激发的，故式中的 称为磁动势，简称磁势，而通常称 为磁压降。式表明，沿着磁场中任一闭合磁路，其总的磁动势等于总磁压降。 对于下图所示的磁路，根据上式，有 从而得 式中， 为第一段和第二段磁路的磁阻； 为第一段和第二段磁路的磁压降； 为整个磁路的磁动势。 由式得 推广到