电机学 课件第1章.ppt

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1、34138-01a主编第1章1.1　磁路的基本定律1.2　常用的铁磁材料及其特性1.3　磁路的计算1.4　电抗与磁导的关系1.1　磁路的基本定律1.磁路的概念2.磁路的基本定律1.磁路的概念图1-1　两种常见的磁路a)变压器的磁路　b)四极直流电机的磁路2.磁路的基本定律分析和计算磁场时，常常要用到两条基本定律，一条是安培环路定律，另一条是磁通连续性定律。把这两条定律应用到磁路，可得磁路的欧姆定律和磁路的基尔霍夫第一和第二定律，下面对这些定律作一说明。2.磁路的基本定律图1-2　安培环路定律安培环路定律　沿着任何一条闭合回线L，磁场强度H的线积分值∲LH·dl恰好等于该闭合回

2、线所包围的总电流值∑i(代数和)，这就是安培环路定律。2.磁路的基本定律2.磁路的基本定律图1-3　无分支铁心磁路a)无分支铁心磁路　b)等效磁路图图1-4　磁路的基尔霍夫第一定律图1-5　磁路的基尔霍夫第二定律1.2　常用的铁磁材料及其特性1.铁磁材料的磁化2.磁化曲线和磁滞回线3.铁磁材料4.铁心损耗1.铁磁材料的磁化图1-6　磁畴示意图a)未磁化时　b)磁化后2.磁化曲线和磁滞回线图1-7　铁磁材料的初始磁化曲线和磁导率=f(H)2.磁化曲线和磁滞回线图1-8　铁磁材料的磁滞回线2.磁化曲线和磁滞回线图1-9　基本磁化曲线2.磁化曲线和磁滞回线图1-10　电机中常用铁

3、磁材料的基本磁化曲线(图中的×0.1、×10、×100等分别表示把横坐标的读数乘0.1、乘10、乘100)3.铁磁材料(1)铝镍钴　这种材料的剩磁Br较高(最高可达1.3T)，但矫顽力Hc相对较低，磁能积为中等，价格相对来说较低。(2)铁氧体　这是钡铁氧体和锶铁氧体一类的氧化物永磁材料。(3)稀土钴　这种材料的剩磁Br、矫顽力Hc和最大磁能积BH都很高，有很强的抗去磁能力，温度稳定性也较好，其允许工作温度可高达200~250℃，是一种性能优良的永磁材料；缺点是除电加工外，不能进行其他的机械加工，另外，材料的价格较贵，使电机的造价较高，故仅用于要求体积小、重量轻和高性能的永磁电

4、机。(4)钕铁硼　这是20世纪80年代后期研制成的一种稀土永磁材料，其磁性能优于稀土钴，且价格较低，故应用很广；不足之处是最高工作温度通常约为150℃。3.铁磁材料图1-11　软磁和硬磁材料的磁滞回线a)软磁材料　b)硬磁材料(铝镍钴)　c)硬磁材料(钕铁硼)3.铁磁材料表1-1　永磁材料的磁性能材料名称磁性能铝镍钴(ALNICO56/6)铁氧体(Y35)稀土钴(YXG-26）钕铁硼(N42H)剩磁T1．30．421．031．30矫顽力(kA/m)60200765907最大磁能积BH(kJ/)5631．81983264.铁心损耗磁滞损耗　铁磁材料置于交变磁场中时，材料被反复交

5、变磁化，与此同时，磁畴相互间不停地摩擦造成损耗，这种损耗称为磁滞损耗。4.铁心损耗图1-12　硅钢片中的涡流4.铁心损耗对于由硅钢片叠成的铁心，经推导可知，涡流损耗为：4.铁心损耗铁心损耗：　铁心中磁滞损耗和涡流损耗之和，称为铁心损耗，用pFe表示1.3　磁路的计算1.直流磁路的计算2.直流电机的空载磁路和磁化曲线3.永磁磁路的计算特点4.交流磁路的特点1.直流磁路的计算简单串联磁路　简单串联磁路就是不计漏磁影响，仅有一个磁回路的无分支磁路，如图1-13所示。简单并联磁路　简单并联磁路是指考虑漏磁影响，或者磁回路有两个及两个以上分支的磁路。电机和变压器的磁路大多属于这一类。(

6、1)两个气隙的磁位降(2)中间铁心段的磁位降　中间铁心段的磁通Φδ和磁通密度B3为(3)左边铁心段的磁位降　左边铁心中的磁通密度B1为(4)总磁动势和励磁电流1.直流磁路的计算图1-13　简单串联磁路a)串联磁路　b)等效磁路图1.直流磁路的计算图1-14　气隙磁场的边缘效应图1-15　简单并联磁路a)并联磁路　b)等效磁路图2.直流电机的空载磁路和磁化曲线图1-16　直流电机的空载磁场和磁路a)空载磁场分布　b)空载磁路2.直流电机的空载磁路和磁化曲线图1-17　直流电机的磁化曲线3.永磁磁路的计算特点(1)气隙内的磁位降Hδδ，是由永磁体内所形成的或者说所提供的，FM=-

7、HMlM;永磁体内的工作磁场强度HM和长度lM愈大，永磁体提供的磁动势就愈大。(2)永磁体·的磁场HM总是负值，也就是说，它总是工作在永磁材料磁滞回线的第二象限这段曲线上，这段曲线通常称为退磁曲线，如图1-19中段所示。(3)若磁路中没有气隙，δ=0，则HMlM=0，于是HM=0，从退磁曲线可见，此时永磁体内的磁通密度为剩磁Br，如图1-19中的R点所示。。图解法的步骤为：(1)用磁通量Φ作为纵坐标，磁动势F作为负的横坐标，作永磁体的外特性ΦM=f(FM)通常永磁体的退磁曲线是用BM=f(HM)来表示的