电机与电气控制技术基础基本要求了解磁路的概念.DOC

第15章 电机与电气控制技术基础 一、基本要求 1．了解磁路的概念，理解分析磁路的基本定律，了解铁心线圈电路中的电磁关系、电压电流关系以及功率与能量问题，特别要掌握这一关系式； 2．了解变压器的基本构造、工作原理、名牌数据、外特性和绕组的同极性端，掌握其电压、电流、阻抗变换功能，了解电磁铁的吸力以及交流电磁铁与直流电磁铁的异同； 3．了解三相异步电动机的基本构造、转动原理、机械特性和经济运行，掌握起动和反转的方法，了解调速和制动的方法，并理解三相异步电动机的名牌数据的意义； 4. 了解常用控制电器的基本结构、动作原理和控制作用，并具有初步选用的能力； 5．掌握三相鼠笼式电动机的直接起动和正反转的控制线路，并了解行程控制和时间控制。 二、阅读指导 (一)、磁路与铁心线圈电路 在学习本章时，要注意如磁路与电路、直流励磁铁心线圈电路与交流励磁铁心线圈电路、交流铁心线圈电路与交流空心线圈电路、直流铁心线圈电路与直流空心线圈电路等的联系与区别，以便理解与掌握。 1．磁路与电路的比较 在电机、变压器、电磁铁、电磁测量仪表以及其他各种铁磁元件中，不仅有电路的问题，同时还有磁路的问题，两者往往是相关联的，只有同时掌握了电路和磁路的基本理论，才能对上述的各种铁磁元件作全面的分析。 磁路和电路有很多相似之处，但分析与处理磁路比电路要有难度，例如：在处理电路时一般不涉及电场问题，而在处理磁路时离不开磁场的概念；在处理电路时一般可以不考虑漏电流(因为导体的电导率比周围介质的电导率大得多)，但在处理磁路时一般都要考虑漏磁通(因为磁路材料的磁导率比周围介质的磁导率大得不太多)；)磁路的欧姆定律与电路的欧姆定律只是在形式上相似，由于μ不是常数，它随励磁电流而变，所以不能直接应用磁路欧姆定律来计算，它只能用于定性分析；在电路中，当E=0时，I=0，但在磁路中，由于有剩磁，当F＝0时，；在电磁关系、电压电流关系以及功率与能量等问题上，分析交流铁心线圈电路也比分析空心线圈电路复杂得多。 2．磁化曲线 当线圈中有磁性物质存在时(设磁路由相同截面的单一材料构成)，磁感应强度B与磁场强度H不成正比，由于磁通Φ与B成正比(Φ=SB)，励磁电流I与H成正比()，因此Φ与I也不成正比。于是由下式 , 可见，在存在磁性物质的情况下，磁导率μ和线圈的电感L都不是常数，它们随线圈中的励磁电流而变，铁心线圈是一个非线性电感元件。这个非线性关系如图15．1所示，两者是对应的。 3．磁路的基本定律 安培环路定律 是确定磁场与电流之间关系的一个基本 定律，它是分析与计算磁路的基础，由 图15．1 它可得出下面两个关系式： （1） 由上所示，由于μ不是常数，不能用此式作定量计算，它只能用于定性分析。 (2) 式中H1l、H2l是磁路各段的磁压降，此式在形式上与基尔霍夫电压定律相似。 在实际应用中： (1)如果要得到相等的磁感应强度，采用磁导率高的铁心材料，可使线圈的用铜量大为降低； (2)如果线圈中通有同样大小的励磁电流，要得到相等的磁通，采用磁导率高的铁心材料，可使铁心的用铁量大为降低； (3)当磁路中含有空气隙时，由于其磁阻较大，要得到相等的磁感应强度，必须增大励磁电流(设线圈匝数一定)。 此外，通过磁路计算，要学会查用教材图15—11的磁化曲线。 4．交流铁心线圈电路 交流铁心线圈电路很重要，它是学习交流电机、变压器及各种交流铁磁元件的基础。我们是从电磁关系、电压电流关系及功率损耗三个方面来分析交流铁心线圈电路的，并与交流非铁心线圈电路(即第三章的R L交流电路)比较。 电磁关系 交流铁心线圈电路中的电磁关系表示如下 图15．2 上面各物理量在图15．2所示的电路图上的正方向是这样规定标出的：电源电压u的正方向可以任意选定；电流i的正方向与电压的正方向一致，磁动势iN所产生的主磁通Ф和漏磁通Фσ的正方向根据电流的正方向用右螺旋定则确定；规定感应电动势e和eσ的正方向与相应磁通的正方向之间符合右螺旋定则。因此，e、eσ及I三者的正方向一致。 在非铁心线圈电路中，电流i与磁通Ф之间成线性关系，线圈的电感L为常数。通常电源电压u是正弦量，由于，而一般，所以磁通Ф可以认为也是正弦量。设,则电流也是正弦量，两者大小成正比，并且是同相的。 在铁心线圈电路中，线圈中通过两个磁通：主磁通Ф和漏磁通Фσ。因为Фσ主要不经过铁心，所以励磁电流i与Фσ之间成线性关系，铁心线圈的漏磁电感Lσ为常数。但i与主磁通Ф之间