第2章机电能量转换基础精.ppt

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1、第2章机电能量转换基础第1页，本讲稿共22页本章内容电机中的能量转换与磁路电机中的能量转换与磁路电机中能量转换的两个实例电机中能量转换的两个实例能量转换装置中的磁场与磁路能量转换装置中的磁场与磁路磁场的建立磁场的建立安培环路定律及其简化形式安培环路定律及其简化形式磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律磁路中铁心的作用磁路中铁心的作用铁磁材料及其磁化特性铁磁材料及其磁化特性第2页，本讲稿共22页电机中能量机中能量转换的两个的两个实例例电机机是是一一种种进行行能能量量传递或或机机电能能量量转换的的电磁磁机机械械装装置置。根据根据电机是否旋机是否旋转，将，将电机分机分为静止静止电机和旋机和旋转电机。机。静止静

2、止电机（机（变压器）器）第3页，本讲稿共22页电机中能量机中能量转换的两个的两个实例例旋旋转电机机第4页，本讲稿共22页能量能量转换装置中的磁装置中的磁场与磁路与磁路电能能为什么能在什么能在变压器的两个彼此器的两个彼此绝缘的的线圈之圈之间传递？电动机机中中，从从定定子子部部分分输入入的的电能能，为什什么么能能转换为机机械械能能从从转子子输出？出？在在变变压压器器中中，电电能能之之所所以以能能实实现现能能量量传传递递，一一个个基基本本条条件件是是两两个个线线圈圈被被磁磁场场耦合起来耦合起来。在在电电机机中中，电电能能之之所所以以会会转转换换为为机机械械能能，一一个个重重要要条条件件也也是是因因为

3、为其其中中存存在在一一个个耦耦合合磁磁场场，它它把把输输入入电电能能的的定定子子部部分分与与输输出出机机械械能能的的转转子子部部分分耦耦合合在在一一起。起。第5页，本讲稿共22页能量能量转换装置中的磁装置中的磁场与磁路与磁路电能能为什么能在什么能在变压器的两个彼此器的两个彼此绝缘的的线圈之圈之间传递？电动机机中中，从从定定子子部部分分输入入的的电能能，为什什么么能能转换为机机械械能能从从转子子输出？出？变压器和旋转电机中的磁路主要由铁磁材料构成。在变压器中，沿着图2.1.1所示磁路上，可以没有空气隙，即磁路可以完全由铁磁材料构成，称为铁心磁路；在旋转电机中，在定子磁路与转子磁路之间，总是有一个

4、空气隙存在，这是带气隙的铁心磁路。第6页，本讲稿共22页安培安培环路定律及其路定律及其简化形式化形式第7页，本讲稿共22页安培安培环路定律及其路定律及其简化形式化形式 磁磁 动动 势势 或或 磁磁 势势F（magneto motive force,MMF），单单位位为为安安匝匝(AN)是一个非常重要的物理量。是一个非常重要的物理量。第8页，本讲稿共22页磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律均匀磁路的欧姆定律均匀磁路的欧姆定律第9页，本讲稿共22页磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律第10页，本讲稿共22页磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律第11页，本讲稿共22页磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律第12页，本讲稿共22页磁

5、路的欧姆定律磁路的欧姆定律分段均匀磁路的欧姆定律分段均匀磁路的欧姆定律(串串联联磁磁路路)组组成成该该磁磁路路的的各各分分段段的的磁磁通通是是同同一一个个磁磁通通，这这种种磁磁路路称称为串联磁路；为串联磁路；串联磁路的总磁阻等于各段磁阻之和。串联磁路的总磁阻等于各段磁阻之和。第13页，本讲稿共22页磁路中磁路中铁心的作用心的作用铁心的增磁功能心的增磁功能第14页，本讲稿共22页磁路中磁路中铁心的作用心的作用串串联磁路中的气隙降低磁路中的气隙降低铁心的增磁功能心的增磁功能气气隙隙的的导导磁磁率率很很低低，只只有有铁铁心心的的数数千千分分之之一。一。第15页，本讲稿共22页磁路中磁路中铁心的作用心

6、的作用铁心磁路使磁通在空心磁路使磁通在空间按一定形状分布按一定形状分布 对图2.1.1所示变压器，利用铁心的增磁功能，使得同时与两个线圈交链的磁通得以增强；而在图2.1.2与图2.1.3中，则使得定、转子之间的耦合场得以增强，并可以使定子内圆表面的磁感应强度按一定规律在圆周上分布。第16页，本讲稿共22页铁磁材料及其磁化特性磁材料及其磁化特性铁磁材料的磁化特性磁材料的磁化特性 磁通密度B与磁场强度H之间的关系曲线，称为B-H曲线(B-H characteristic)，是磁性材料最基本的特性，也被称为材料的磁化曲线。磁化曲线开始拐弯的点（图中的b点），称为膝点。通常，电机磁路中的铁磁材料工作在

7、膝点附近。第17页，本讲稿共22页铁磁材料及其磁化特性磁材料及其磁化特性剩磁Br矫顽力Hc软磁材料：剩磁和矫顽力较小；硬磁材料：剩磁和矫顽力较大第18页，本讲稿共22页铁磁材料及其磁化特性磁材料及其磁化特性铁磁材料的磁化特性与磁材料的磁化特性与铁心磁路的磁化曲心磁路的磁化曲线的关系的关系利利用用B-H曲曲线线，在在铁铁心心磁磁路路的的几几何何尺尺寸寸及及线线圈圈匝匝数数已已知知的的情情况况下下，可可以以得得到到均均匀匀及及分分段段均匀磁路的磁化曲线。均匀磁路的磁化曲线。第19页，本讲稿共22页铁磁材料及其磁化特性磁材料及其磁化特性永磁磁路永磁磁路 硬磁材料一经磁化，能长时间保持磁性，故可以用于制造永久磁铁。第20页，本讲稿共22页铁磁材料及其磁化特性磁材料及其磁化特性第21页，本讲稿共22页总结电生磁，安培环路定理电生磁，安培环路定理铁增磁（磁路，电流一定时，增磁通）铁增磁（磁路，电流一定时，增磁通）磁路的非线性特性（饱和特性，磁滞特性）磁路的非线性特性（饱和特性，磁滞特性）磁路与电路磁路与电路第22页，本讲稿共22页