电机与电气-控制技术-教案

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1、第1、2课时课题:电磁学基础知识教学目的和要求:补充了解磁场的基本物理量以及铁磁材料的性质和磁路欧姆定律，掌握交流铁心线圈电路中的电磁关系并了解其功率损耗情况。重点与难点:掌握铁磁材料的性质、交流铁心线圈电路中的电磁关系及其功率损耗。教学方法:绘图说明，简单推正，结论分析，应用介绍，案例教学。预复习任务:复习前期学的《电工技术基础》相关知识。一、磁路的基本物理量磁场可由电流产生，用磁感线来描述。磁场的强弱可用磁感线的疏密程度来表示。磁感线可以看成是无头无尾的闭合曲线。1)磁感线的回转方向和电流方向之间的关系遵守右手螺旋法则。2)磁感线总是闭合的，既

2、无起点，也无终点。3)磁场中的磁感线不会相交，因为磁场中每一点的磁感应强度的方向都是确定的、唯一的。1.磁通Ф磁场中穿过某一截面积A的总磁线数称为通过该面积的磁通量，简称磁通Ф，单位WB。磁场中穿过某一截面积A的总磁线数称为通过该面积的磁通量，简称磁通Ф，单位WB。82当线圈中通以电流后，大部分磁感线沿铁心、衔铁和工作气隙构成回路，这部分磁通称为主磁通；还有一部分磁通，没有经过气隙和衔铁，而是经空气自成回路，这部分磁通称为漏磁通。磁通经过的闭合路径叫磁路。磁路和电路一样，分为有分支磁路和无分支磁路两种类型。2．磁感应强度B描述磁介质中实际的磁场强弱

3、和方向的物理量，是矢量，用B表示。均匀磁场中，若通过与磁感线垂直的某面积A的磁通为Ф，则B=Ф/A所以磁感应强度也称磁通密度，单位T3．磁场强度H是进行磁场计算时引进的一个物理量，电流产生磁场外，介质被磁化后还会产生附加磁场。单位安每米。H代表电流本身产生的磁场的强弱，反映了电流的励磁能力，大小只与该电流的大小成正比，与介质的性质无关；B代表电流所产生的以及介质被磁化所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。4．磁导率μ磁感应强度B与磁场强度H之比，是衡量物质导磁能力的物理量。μ=B/Hμ为导磁物质的磁导率。真空的磁导率

4、为。铁磁材料的，例如铸钢的μ约为的1000倍，各种硅钢片的μ约为的6000～7000倍。5．磁场储能磁场能够储存能量，这些能量是在磁场建立过程中由其他能源的能量转换而来的。电机就是借助磁场储能来实现机电能量转换的。二、磁性材料的性质1．高导磁性磁性物质的内部存在着很多很小的区域，称为“磁畴”，磁化前，无外磁场的作用，杂乱无章地排列，磁场互相抵消，对外界不显示磁性。82若将铁磁材料放入磁场，在外磁场的作用下，磁畴的轴线趋于一致，形成一个附加磁场，叠加在外磁场上，从而使合成磁场大为增强。变压器和电机中的磁场是由通过线圈的电流来产生，这些线圈都是绕在磁性

5、物质（称为铁心）上的。采用铁心后，在同样的电流下，铁心中的磁感应强度B和磁通Ф将大为增加，且比铁心外的B和Ф大很多，一方面可用较小的电流产生较强的磁场，另一方面可使绝大部分磁通集中在由磁性材料限定的空间内。2．磁饱和性如上图中：oa段，外磁场H较弱，H的增加主要是与外磁场同方向的磁畴边界增大的过程，B的增加缓慢；ab段，外磁场H较强，主要是磁畴沿外磁场的方向转动的过程，B迅速增大；bc段，可随外磁场方向转动的磁畴越来越少，H的增加变慢，出现了磁饱和现象；cd段，类似于真空中的情况。3．磁滞性磁性材料都具有保留其磁性的倾向，B的变化总是滞后于H的变化

6、，称磁滞现象。当H降为零时，保留的磁感应强度Br称为剩磁强度，永久磁铁的磁性就是由Br产生的。三、磁路的欧姆定律正如电动势作用在一定电阻的电路上产生的电流遵循欧姆定律一样，一定的磁动势作用在一定磁阻的磁路上可以产生磁通。磁通的大小同样遵循磁路的欧姆定律。当磁路中有空气隙存在，磁路的磁阻Rm将显著增加。82四、铁心损耗1．磁滞损耗Ph磁性材料被交变磁化时，磁畴之间相互摩擦，要消耗能量，对应的功率损耗Ph=KhfBmαV式中α与材料的性质有关，电工钢的α为1.6——2.3，V为铁心体积2．涡流损耗Pe磁性材料不仅是导磁材料，又是导电材料。在交变磁场作用

7、下，铁心是也会产生感应电动势，从而在垂直于磁通方向的铁心平面内产生旋涡状的感应电流表，称涡流。涡流在铁心电阻上的功率损耗称涡流损耗。Pe=Ked2f2Bm2V式中d为钢片厚度82第3、4课时课题:变压器的工作原理和结构教学目的和要求:变压器的一种机电能量转换或信号转换的电磁机械装置。要求根据电磁感应原理掌握变压器的工作原理、电力变压器的基本结构、电力变压器额定值的计算、了解电力变压器的型号及主要系列。重点与难点:重点是变压器的工作原理、电力变压器的额定值的计算。难点是变压器的工作原理、电力变压器的结构。教学方法:以变压器的广泛应用为切入点，以图片和

8、实物为依托，说明其工作原理。绘图说明，简单推正，结论分析，应用介绍。预复习任务:完成课后作业l变压器：是一种静止的电气设备