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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,与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通（磁力线）。,7.1 磁场的基本物理量,二、磁通,磁感应强度B与垂直与磁场方向的面积S的乘积，称为通过该面积的磁通。,单位：伏秒,三、磁场强度 H,磁场强度是计算磁场所用的物理量，其大小为磁感应强度和导磁率之比。,四、磁导率,：表征各种材料导磁能力的物理量,7.2 磁性材料,7.2.1 磁性材料的主要特性,
2、7.2.2 磁性材料的分类,图 a 软磁和硬磁材料的磁滞回线,图b 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,典型磁路示意图,磁路：主磁通所经过的闭合路径。,线圈通入电流后，产生磁通，分主磁通和漏磁通。,7.3.2 磁路的基本定律,一. 安培环路定律（全电流律）：,磁场中任何闭合回路磁场强度的线积分,等于通过这个闭合路径内电流的代数和。,电流方向和磁场强度的方向 符合右手定则的，电流取正； 否则取负。,在无分支的均匀磁路（磁路的材料和截面积相同，各处的磁场强度相等）中，安培环路定律可写成：,磁路 长度L,线圈 匝数N,HL：称为磁压降。,总磁动势,在非均匀
3、磁路（磁路的材料或截面积不同，或磁场强度不等）中，总磁动势等于各段磁压降之和。,例：,对于均匀磁路,二. 磁路的欧姆定律：,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1 一个环形线圈如图所示，其外径D186mm，内径D274mm，线圈匝数 N100，励磁电流I1.25A。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 例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
4、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。,磁路的平均长度,(A/m),查阅图7-4可得，当H500A/m时，铸钢的磁感应强度B0.64T， 电工硅钢片的磁感应强度B1.25T。,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
5、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 包含气隙的环形铁心,例题2 一线圈,匝数,绕在铸钢制成的铁心上,铁心截面积S=20,铁心平均长度,该磁路如图所示。,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 例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
6、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,7.5 交流磁路与交流铁心线圈,7.5.1 磁通与电压的关系,1. 电磁关系,电路方程：,一般情况下 很小,：主磁通,：漏磁通,2.电压电流关系,假设,则,最大值,有效值,交流磁路的特点:,交流磁路中磁阻 对电流的影响,电磁铁吸合过程的分析：,在吸合过程中若外加电压不变,
7、则 基本不变。,i,u,7.5.2 铁心线圈的功率损耗,铁损PFe:,磁滞损耗: Ph:由于磁滞回线,交变磁化产生。,涡流损耗Pe:铁心中感应的电动势和电流。,克服方法:,1.磁滞损耗: 选用软磁材料.,2.涡流损耗:采用硅钢片,叠加而成,铜损Pcu: 线圈电阻R上的损耗（ ）.,铁心线圈交流电路的有功功率为：,7.5.3 交流铁心线圈的等效电路,7.5.3 交流铁心线圈的等效电路,本章小结,1磁性物质的性能,1）磁性物质都能被磁化，而非磁性物质均不能被磁化。,2）磁性物质具有磁导率高、磁饱和性、磁滞现象。,3）磁性物质通常分为软磁、硬磁、矩磁三大类。,2由铁磁材料组成的闭合通路（中间可含有微
8、小气隙）称为磁路，磁通绝大部分集中在磁路内。磁路中的磁通势、磁压、磁通和磁阻与电路中的电动势、电压、电流和电阻相对应，磁路的欧姆定律和基尔霍夫定律的表达式为,3简单的无分支直流磁路的计算分为两类问题：一类是已知磁通求磁动势，其计算步骤可归纳为,已知,另一类问题是已知磁通势求磁通，通常采用的方法是试探法。,4铁心线圈按其励磁方式可分为直流励磁和交流励磁两种。交流 励磁的铁心线圈中的电流决定于外加的电压和线圈电阻，,当外加电压一定时。线圈中的电流不变。当磁路中气隙改变时，磁阻,改变，根据,磁通,改变。交流铁心线圈接通正弦电压时，铁心磁通与电压之间 的关系为,当外加电压一定时，磁通的幅值基本不变。当磁路的气隙改变时，磁阻,改变，励磁电流改变。,5交流铁心线圈的损耗分为铜损和铁损两大类，铁损包括磁滞损耗 和涡流损耗。为了减少损耗，线圈由优质的表面涂有绝缘漆的铜导线 （又称漆包线）绕制而成，铁心由表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。,
