电机及电力拖动自动控制系统第一章电机学概论第二讲电机学基础知识.pptVIP

1.4 与电机磁路相关的基本物理定律 对于下图的情况，在一般情况下，也可以近似地认为属于均匀磁路，所以也可得下式。 1.4.3 磁路的欧姆定律 1.5 铁磁材料及其特性 为了减少涡流的影响，一般在钢材中加入少量的硅以增加铁芯材料的电阻率；同时采用相互绝缘的由许多薄硅钢片叠起来的铁芯，这样可以使得涡流流经的路径变长，从而大大减少涡流。所以变压器及电机的铁芯多采用厚度为0.35mm或者0.5mm的硅钢片来制造。 * 1.4 与磁路相关的基本物理定律 1.5 铁磁材料及其特性 第二讲 电机学基础——磁路基础知识 2）磁通密度B 磁感应强度。磁力线的疏密。单位：特斯拉（T）。 1）磁通Φ 直观理解——磁路中所包含磁力线条数。单位：韦伯（Wb） 1.4.1与磁路相关的几个重要物理量 3）磁导率 磁导率 表示物质导磁能力的大小。 真空磁导率为 ， H/m。 空气、塑料等非金属以及铜、铝等大部分金属的磁导率都近似等于 。称为非铁磁物质。 还有一部分材料的磁导率远高于真空的磁导率(2000～6000倍)，这类材料称为铁磁物质，比如，铁、镍、钴及其合金等。 而磁通密度则分别为 因为 是 的数千倍，所以铁环中 的磁密与磁通是塑料环中的数千倍。 下图中，以长直导线中心为圆心，在半径为r的圆周上 有一个塑料环和一个铁环，显然其中磁场强度均为 ， 4）磁场强度 ，单位为A/m。它与磁感应强度的关系 在一般的情况下可表示为 。需要注意的是， 磁场强度本身并不代表磁场强弱。只有它与磁导率之 积才能反映磁场的强弱。 H与B 的关系与区别 ⑴ H 代表励磁电流本身产生的磁场的强弱，反应了 电流的励磁能力，与介质的性质无关， H ∝I。 ⑵ B 代表电流产生的以及介质被磁化后产生的总 磁场的强弱，其大小不仅与电流的大小有关，还与 介质的性质有关。 B ?μH 能量转换需要磁场 ----磁场由电流产生 磁场强弱与产生该磁场的电流 是什么关系? 由全电流定律来描述H-i 之间关系 1.4.2 全电流定律（安培环路定律） 安培环路定律：沿空间任意一条闭合回路，磁场强度H的线积分等于该闭合回路所包围的电流的代数和。 注：若 与 符合右手螺旋关系，取正号，否则取负。其中大拇指所指为 的方向，四指为 方向。 1）全电流定律一般形式 螺管线圈线圈 :作用在磁路上的安匝数称为磁路磁动势，用 表示，单位 A。 下图为均匀密绕螺管线圈，有 2)电机分析中常用的简化形式的全电流定律 单线圈铁心磁路 描述磁动势与磁通之间关系的磁路欧姆定律，即， 作用于磁路上的磁动势等于磁阻乘以磁通。 由于 B=μH 1）均匀磁路的欧姆定律 得 :磁路的磁阻，A/Wb :磁路的磁导，Wb/A 其中 : 铁心部分对应的磁阻 : 气隙部分对应的磁阻 2）分段均匀磁路的欧姆定律 : 铁心中消耗的磁动势 : 气隙中消耗的磁动势 思考： 假设铁心长度 与气隙长度 比为1000/1；铁心磁 导率 与气隙磁导率 比为6000/1,那么线圈电流 产生的磁动势在铁心中与气隙中消耗的磁动势是什 么比值关系？ 磁路和电路的比较 1. 电路中有电流i时，就有功率损耗i2R；而在直流磁路中维 持一定的磁通量Φ时，铁心中没有功率损耗。 2. 在电路中可以认为电流全部在导线中流通，导线外没有电 流；在磁路中，则没有绝对的磁绝缘体，除了铁心中的磁通 外，实际上总有一部分漏磁通散布在周围空气中。 3. 电路中导体的电阻率在一定温度下是不变的，但是磁路 中铁心的磁导率却不是一个常值，而是磁通密度的函数。 4. 对线性电路，计算时可以应用叠加原理，但对于铁心磁 路，饱和时磁路为非线性，计算时不能应用叠加原理。 所以磁路与电路仅是一种数学形式上的相似，而不是物理 本质的类似。 铁磁材料包括铁、镍、钴以及它们的合金（其它材料 称之为非铁磁材料）。将铁磁材料放入磁场后，材料 内的磁场会显著增强。铁磁材料在外磁场中呈现很强 的磁性，此现象称为铁磁材料的磁化。 未磁化 磁化后 磁畴 1.5.1. 铁磁材料具有增磁作用（有很高导磁能力） 右图为同步电机转子线圈电 流产生的磁场很弱（磁力线 稀少）且分布在无限广阔的空 间。 一旦转子插入定子，定转子磁 路中的磁场大大增强，且磁通 基本被约束在定子外圆以内的 范围。 因为铁磁材料的磁导率 要远远高于非铁磁材料 的磁导率μ（非铁磁材料的磁导率一般都可近似认 为等于真空的磁导率 ，