电工技术基础电工学I 教学课件 作者 王英 电工技术基础-7.ppt

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1、第二篇　电机与控制本篇主要介绍了磁路、变压器、异步电动机和控制电机等。从应用的角度出发，讲解异步电机的工作原理和基本使用控制方法，重点放在电机的外特性上。最后借助经典的继电接触器控制概念，介绍了PLC（可编程序控制器）控制技术。第7章磁路本章主要介绍磁路的基本知识，了解铁心线圈工作时电流与磁场的关系，以便较好地理解电磁耦合传递电能和机电能量互相转换的原理和方法，为学习变压器、电动机等内容打下理论基础。7.1磁场的基本物理量与磁路定律7.1.1磁感应强度B它是一个矢量，它的方向与产生磁场的励磁电流的方向

2、遵循右手螺旋定则。在国际单位制中，B的学位用特斯拉(Tesla)、简称特(T)。7.1.2磁通磁通的单位是伏秒（V·s），称为韦[伯]（Wb）7.1.2磁场强度H式中，称为磁导率，是衡量物质导磁能力的物理量。H的单位在国际单位制中为安/米（A／m）。7.1.3磁导率在国际单位制中磁导率的单位为亨/米(H／m)。为真空的磁导率，是一常数，任意一种物质的磁导率和真空的磁导率的比值，称为该物质的相对磁导率。7.1.4磁通的连续性原理7.2磁性材料7.2.1磁性材料的主要特性1．磁导率高图7-1铁磁性物质的磁

3、化a）没有外磁场作用b）有外磁场作用2．磁饱和性图7-2铁磁性物质的磁化曲线3．磁滞现象图7-3铁磁性物质的磁滞回线7.2.2磁性材料的分类图7-4磁化曲线a-铸铁b-铸钢c-硅钢片磁性材料按其磁滞回线的形状和用途通常分为软磁材料、硬磁材料和矩磁材料三大类。图7-5软磁和硬磁材料的磁滞回线图7-6矩磁材料的磁滞回线7.3磁路的概念及磁路的基本定律7.3.1磁路的概念图7-7典型磁路示意图磁通集中通过的闭合路径称为磁路7.3.2磁路的基本定律1.安培环路定律安培环路定律（Ampere’scircuitl

4、aw）也称全电流定律，在磁场中，任取一闭合路径，沿此路径对磁场强度H的矢量的线积分恒等于积分线所环链的传导电流的代数和，即式中Fm称为磁通势，在国际单位制中单位为A。2.磁路欧姆定律或式中将l/µS记作Rm表现可对磁通的阻碍作用，与电路中的导体电阻的形式类似，特称为磁阻。7.4直流磁路直流磁路的励磁线圈中通入的是直流电流，磁路的磁通势和磁通都是恒定的。下面就通过两道例题，介绍简单直流磁路的计算方法。例7-1一个环形线圈如图7-8所示，其外径D1＝86mm，内径D2＝74mm，线圈匝数N＝100，励磁电

5、流I＝1.25A。若环形线圈的心子分别采用铸钢、电工钢片和非磁性材料塑料制成，试分别计算磁路中的磁通和它们的磁导率。图7-8例7-1的图解这是一个没有分支的均匀磁路，已知磁通势NI，要求计算磁通。无分支磁路是指只有一个回路的磁路，均匀磁路是指磁路中各处材料相同且质地均匀、截面积相等。这个问题不能直接用磁路的欧姆定律求解。因为对于磁性材料来说，其磁导率µ不是常数，它是随激励电流的大小不同而变化的，现为未知数，所以磁阻Rm为未知。但是可以应用磁路的有关定律和公式，按如下顺序求解：，最后再计算出磁导率µ。磁

6、路的平均长度(A/m)查阅图7-4可得，当H＝500A/m时，铸钢的磁感应强度B＝0.64T，电工硅钢片的磁感应强度B＝1.25T。环形铁心的截面积当材料是铸钢时(Wb)(H/m)当材料是电工硅钢片时(Wb)(H/m)塑料是非磁性树料，它的其磁导率是已知的，H/m，所以其磁感应强度（T）(Wb)如果上述环形线圈的铁心由磁性材料做成，且在铁心上开一个很小的空气隙，如图7-9所示（图中励磁线圈略去未画)，这时铁心中的磁通如何改变?图7-9包含气隙的环形铁心例题7-2一线圈,匝数,绕在铸钢制成的铁心上,铁心

7、截面积S=20铁心平均长度,该磁路如图7-10所示。欲在铁心中产生磁通（2）若在贴心中加入一个0.2cm的空气隙,欲保持磁通不变,通入绕组的直流励磁电流I=?Wb,应在绕组中通入多大的直流励磁电流?图7-10例7-2的图解本例题是已知磁路中的磁通,求励磁电流(磁通势）。（1）当磁路完全由铸钢制成时，是均匀磁路。（T）查图7-4知铸钢材料在B=1T时,=1000A/m(A)(2)如果磁路由不同材料或者不同截面积的几段组成,则成为不均匀磁路。现磁路中加入了空气隙是不均匀磁路。这时可根据安培环路定律，进行分

8、段积分，可得计算磁路的基本公式计算步骤：第一，对于不同截面积的磁路，分别计算各段的磁感应强度。无分支磁路磁通处处相等。第二，根据材料的磁化曲线查出与值对应的值。第三,分别计算各段的值。第四，最后可得第四，最后可得7.5交流磁路与交流铁心线圈7.5.1磁通与电压的关系图7-11交流铁心线圈7.5.2铁心线圈的功率损耗在交流铁心线圈中，功率损耗分为铜损耗（PCu）和铁损耗（PFe）两大类，铁损耗又由磁滞损耗Ph与涡流损耗Pe两部分组成。1．铜损耗（PCu）2