電機(jī)學(xué) 課件第1章

1、34138-01a 主編第1章1.1磁路的基本定律1.2常用的鐵磁材料及其特性1.3磁路的計(jì)算1.4電抗與磁導(dǎo)的關(guān)系1.1磁路的基本定律1.磁路的概念2.磁路的基本定律1.磁路的概念圖1-1兩種常見的磁路a)變壓器的磁路b)四極直流電機(jī)的磁路2.磁路的基本定律分析和計(jì)算磁場時(shí)，常常要用到兩條基本定律，一條是安培環(huán)路定律，另一條是磁通連續(xù)性定律。把這兩條定律應(yīng)用到磁路，可得磁路的歐姆定律和磁路的基爾霍夫第一和第二定律，下面對這些定律作一說明。2.磁路的基本定律圖1-2安培環(huán)路定律安培環(huán)路定律沿著任何一條閉合回線L，磁場強(qiáng)度H的線積分值 LHdl恰好等于該閉合回線所包圍的總電流值i(代數(shù)和)，這就

2、是安培環(huán)路定律。2.磁路的基本定律2.磁路的基本定律圖1-3無分支鐵心磁路a)無分支鐵心磁路b)等效磁路圖圖1-4磁路的基爾霍夫第一定律圖1-5磁路的基爾霍夫第二定律1.2常用的鐵磁材料及其特性1.鐵磁材料的磁化2.磁化曲線和磁滯回線3.鐵磁材料4.鐵心損耗1.鐵磁材料的磁化圖1-6磁疇示意圖a)未磁化時(shí)b)磁化后2.磁化曲線和磁滯回線圖1-7鐵磁材料的初始磁化曲線和磁導(dǎo)率=f(H)2.磁化曲線和磁滯回線圖1-8鐵磁材料的磁滯回線2.磁化曲線和磁滯回線圖1-9基本磁化曲線2.磁化曲線和磁滯回線圖1-10電機(jī)中常用鐵磁材料的基本磁化曲線(圖中的0.1、10、100等分別表示把橫坐標(biāo)的讀數(shù)乘0.1

3、、乘10、乘100)3.鐵磁材料(1) 鋁鎳鈷這種材料的剩磁Br較高(最高可達(dá)1.3T)，但矯頑力Hc相對較低，磁能積為中等，價(jià)格相對來說較低。(2) 鐵氧體這是鋇鐵氧體和鍶鐵氧體一類的氧化物永磁材料。(3) 稀土鈷這種材料的剩磁Br、矯頑力Hc和最大磁能積BH都很高，有很強(qiáng)的抗去磁能力，溫度穩(wěn)定性也較好，其允許工作溫度可高達(dá)200250，是一種性能優(yōu)良的永磁材料；缺點(diǎn)是除電加工外，不能進(jìn)行其他的機(jī)械加工，另外，材料的價(jià)格較貴，使電機(jī)的造價(jià)較高，故僅用于要求體積小、重量輕和高性能的永磁電機(jī)。(4) 釹鐵硼這是20世紀(jì)80年代后期研制成的一種稀土永磁材料，其磁性能優(yōu)于稀土鈷，且價(jià)格較低，故應(yīng)用很

4、廣；不足之處是最高工作溫度通常約為150。3.鐵磁材料圖1-11軟磁和硬磁材料的磁滯回線a)軟磁材料b)硬磁材料(鋁鎳鈷)c)硬磁材料(釹鐵硼)3.鐵磁材料表1-1永磁材料的磁性能材料名稱磁性能鋁鎳鈷(ALNICO 56/6)鐵氧體(Y35)稀土鈷(YXG-26） 釹鐵硼(N42H)剩磁頑力(kA/m)60200765907最大磁能積BH(kJ/)563181983264.鐵心損耗磁滯損耗鐵磁材料置于交變磁場中時(shí)，材料被反復(fù)交變磁化，與此同時(shí)，磁疇相互間不停地摩擦造成損耗，這種損耗稱為磁滯損耗。4.鐵心損耗圖1-12硅鋼片中的渦流4.鐵心損耗對于由硅鋼片疊成的鐵心，經(jīng)

5、推導(dǎo)可知，渦流損耗為：4.鐵心損耗鐵心損耗：鐵心中磁滯損耗和渦流損耗之和，稱為鐵心損耗，用pFe表示1.3磁路的計(jì)算1.直流磁路的計(jì)算2.直流電機(jī)的空載磁路和磁化曲線3.永磁磁路的計(jì)算特點(diǎn)4.交流磁路的特點(diǎn)1.直流磁路的計(jì)算簡單串聯(lián)磁路簡單串聯(lián)磁路就是不計(jì)漏磁影響，僅有一個(gè)磁回路的無分支磁路，如圖1-13所示。簡單并聯(lián)磁路簡單并聯(lián)磁路是指考慮漏磁影響，或者磁回路有兩個(gè)及兩個(gè)以上分支的磁路。電機(jī)和變壓器的磁路大多屬于這一類。(1) 兩個(gè)氣隙的磁位降(2) 中間鐵心段的磁位降中間鐵心段的磁通和磁通密度B3為(3) 左邊鐵心段的磁位降左邊鐵心中的磁通密度B1為(4) 總磁動(dòng)勢和勵(lì)磁電流1.直流磁路的

6、計(jì)算圖1-13簡單串聯(lián)磁路a)串聯(lián)磁路b)等效磁路圖1.直流磁路的計(jì)算圖1-14氣隙磁場的邊緣效應(yīng)圖1-15簡單并聯(lián)磁路a)并聯(lián)磁路b)等效磁路圖2.直流電機(jī)的空載磁路和磁化曲線圖1-16直流電機(jī)的空載磁場和磁路a)空載磁場分布b)空載磁路2.直流電機(jī)的空載磁路和磁化曲線圖1-17直流電機(jī)的磁化曲線3.永磁磁路的計(jì)算特點(diǎn)(1)氣隙內(nèi)的磁位降H，是由永磁體內(nèi)所形成的或者說所提供的，F(xiàn)M=-HMlM;永磁體內(nèi)的工作磁場強(qiáng)度HM和長度lM愈大，永磁體提供的磁動(dòng)勢就愈大。(2)永磁體的磁場HM總是負(fù)值，也就是說，它總是工作在永磁材料磁滯回線的第二象限這段曲線上，這段曲線通常稱為退磁曲線，如圖1-19中

7、段所示。(3)若磁路中沒有氣隙，=0，則HMlM=0，于是HM=0，從退磁曲線可見，此時(shí)永磁體內(nèi)的磁通密度為剩磁Br，如圖1-19中的R點(diǎn)所示。圖解法的步驟為：(1)用磁通量作為縱坐標(biāo)，磁動(dòng)勢F作為負(fù)的橫坐標(biāo)，作永磁體的外特性M=f(FM)通常永磁體的退磁曲線是用BM=f(HM)來表示的。(2)作與氣隙磁阻Rm相應(yīng)的磁阻線=f()若通過氣隙的磁通量為，氣隙兩端的磁位差為，根據(jù)磁路的歐姆定律可知，=；由于Rm= 為一常值，故通過氣隙的磁通與氣隙兩端的磁位差之間為一線性關(guān)系，即=為一直線，此直線稱為；(3)退磁線與磁阻線的交點(diǎn)A處，磁通量為A，永磁體所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢FMA恰好等于氣隙兩端的磁位降A(chǔ)，

8、如圖1-20所示，故A點(diǎn)就是。圖1-18開有氣隙的永磁磁路a)實(shí)際磁路b)等效磁路圖圖1-19永磁體的退磁曲線圖1-20工作點(diǎn)的確定4.交流磁路的特點(diǎn)(1) 磁通量隨時(shí)間交變，必然會在激磁線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。(2) 激磁電流im與鐵心中的主磁通m之間存在一定的相位差，激磁電流im中除磁化電流i外，還有與鐵心損耗相對應(yīng)的鐵耗電流iFe。(3) 磁路的非線性會導(dǎo)致激磁電流、磁通和電動(dòng)勢的波形產(chǎn)生畸變。1.4電抗與磁導(dǎo)的關(guān)系1.電抗與磁導(dǎo)的關(guān)系2.磁阻串聯(lián)、并聯(lián)和形聯(lián)接時(shí)的等效電抗1.電抗與磁導(dǎo)的關(guān)系2.磁阻串聯(lián)、并聯(lián)和形聯(lián)接時(shí)的等效電抗2.磁阻串聯(lián)、并聯(lián)和形聯(lián)接時(shí)的等效電抗2.磁阻串聯(lián)、并聯(lián)和形聯(lián)接時(shí)的等效電抗圖1-21磁阻串聯(lián)時(shí)等效電抗為并聯(lián)a)等效磁路b)等效電路2.磁阻串聯(lián)、并聯(lián)和形聯(lián)接時(shí)的等效電抗圖1-22磁阻并聯(lián)時(shí)等效電抗為串聯(lián)a)等效磁路b)等效電路2.磁阻串聯(lián)、并聯(lián)和形聯(lián)接時(shí)的等效電抗圖1-23形磁路和T形等效電路a)形磁路b)T形等效電路2.磁阻串聯(lián)、并聯(lián)和形聯(lián)接時(shí)的等效電抗圖1-24習(xí)題1-8的鐵心線圈(尺寸均為cm