电器原理与应用-1-3.pptVIP

第一节 电磁机构的种类和特性 电磁机构分类： 一、静态吸引特性和动态特性 各种内衔铁式电磁机构的结构和吸引特性： 二、机械特性 电磁机构的机械特性因其控制对象而异。 图3-4所示就是几种典型的机械特性。机械特性是电磁机构的负载特性，但电磁机构的设计是以此为依据依据的，所以将它作为电磁机构的一种特性来处理。 第二节 磁性材料及其基本特性 磁性材料是具有铁磁性质的材料，它包含铁、镍、钴、钆等元素以及它们的合金，其最大特点是具有比其他材料高数百至数万倍的磁导率，同时其磁感应强度与磁场强度之间存在着非常复杂的非线性关系。 一、磁畴、各向异性和居里点 磁性材料内部有许多小区域一磁畴，它们能自发地磁化到饱和状态。无外界磁场时，磁畴的磁场因排列杂乱无章而对外不显磁性。一旦有了外界磁场，它们便整个地转向，使磁性材料强烈磁化。 铁磁物质单晶的磁化呈各向异性性质。以铁的单晶体为例，它沿侧面100方向甚易磁化，沿平面对角线110方向磁化就困难些，沿立体对角线111方向则很难磁化(图3-5)。 各种磁性材料都各有一临界温度值一居里点。若温度超过此值，磁性材料便会因磁畴消失而变成顺磁性材料。居里点之值因材料不同而异，例如，铁的居里点为770度、钴的为1120度，镍的为358度。磁性材料的工作温度不允许接近其居里点。 二、磁化曲线与磁滞回线 三、铁损和损耗曲线 交流励磁时，磁导体中有因磁滞和涡流现象导致的功率损耗，它们统称为铁损。此损耗与励磁电流的频率有关。当频率增大时，磁滞回线变宽，象征着磁滞损耗增大;同时，由于感应电动势增大，涡流损耗也将增大。铁损还与磁感应强度有关，磁感应强度越大，铁损也越大，其关系也是非线性的。 尽管铁损可用各种公式计算，但因其准确度不尽如人意，也有欠便利，故工程上多用损耗曲线(图3-8)进行计算。此曲线将铁损表示为磁感应强度和频率的函数，而且是单位质量材料的铁损。由于曲线得自实验，故其准确度较高。 四、磁性材料 磁性材料按其特征参数可分为两类，硬磁材料和软磁材料。前者的矫顽力大，可达数十万A/m，而且磁滞回线很宽;后者矫顽力小，可小到百分之几A/m，同时磁滞回线很窄。 (一)软磁材料 软磁材料矫顽力小(Hc102A/m)，磁导率高，剩磁也不大，所以磁滞现象不明显。常用的有: (1)电工纯铁 它包括电解铁、羰基铁和工程纯铁等，其特点是电阻率小，故仅用作直流电磁机构的磁导体。 (2)硅钢 它含硅元素0.8% ~4%。硅元素的作用在于:促进碳化铁分解，使钢还原成铁以增大磁导率、减小矫顽力和磁滞损耗;增大电阻率和减少涡流损耗;阻止磁性老化并改善工艺性。因此，硅钢适用于交流电磁机构。 第三节 电磁机构中的磁场及其路化 当电磁机构的励磁线圈通电以后，其周围的空间就出现了磁场。通常，电磁机构的磁场都是三维场，其计算非常复杂。因此，寻求一种简捷的计算方法是很有必要的。 一、磁场的基本物理量 第四节 磁路的基本定律和计算任务 磁路是将磁场集中化处理所得，故其基本定律是由磁场的基本定律----磁通连续性定理和安培环路定律导出来的。 一、磁路的基本定律 根据磁通连续性定理，若将封闭曲面取在磁路分支处的一点(称为节点)，则进入及流出该点的磁通代数和恒等于零。以图3-13中的A点为例，并取流出节点的磁通为正值，有： 这个定律称为磁路的基尔霍夫第一定律。 根据安培环路定律，磁场强度矢量H沿任一闭合回路l的线积分等于穿越该回路所界定面积的全部电流的代数和。若沿各段磁导体的中心线取一包含相连接的空气隙在内的闭仑回路，并认为H处处与dl同向。而回路的磁动势等于同回路交链的全部电流----回路所包围的线圈的电流I与线圈匝数N之积的代数和，则安培环路定律可表示为 此即磁路的基尔霍夫第二定律。它说明磁路中沿任一闭合回路的磁压降的代数和等于回路中各磁动势的代数和。 四、磁路计算的任务 磁路计算的任务有两类:设计任务和验算任务。 设计任务 是根据电器或其他电工装置对电磁机构的技术要求，设计出外形尺寸、重量、静态和动态特性等。 验算任务 是根据已有电磁机构的参数计算其特性，校核其是否符合电器或电工装置的要求。 第五节 气隙磁导和磁导体磁阻的计算 一、概述 凡借衔铁运动作机械功的电磁机构必然地具有气隙。就气隙的作用而论，有赖以产生机械位移作功的主气隙(工作气隙)，有因结构原因必须有的可变或固定结构气隙，还有为防止因剩磁过大妨碍衔铁正常释放而设的防剩磁气隙以及用以取代后者的非磁性垫片。 与磁导体长度比较，气隙长度非常小，但气隙磁导率仅及磁导体的数百乃至数万