電工與電子技術(shù)ppt課件.ppt

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1、第6章變壓器與電動(dòng)機(jī)6.1磁路的基本概念6.2變壓器6.3電動(dòng)機(jī)6.4電氣控制電路6.1.1磁場(chǎng)的基本物理量和基本定理1.磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B:表示磁場(chǎng)內(nèi)某點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量。磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小:磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向:與電流的方向之間符合右手螺旋定則。磁感應(yīng)強(qiáng)度B的單位:特斯拉(T)，1T=1Wb/m2均勻磁場(chǎng):各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同的磁場(chǎng)，也稱勻強(qiáng)磁場(chǎng)。2.磁通磁通?：穿過(guò)垂直于B方向的面積S中的磁力線總數(shù)。說(shuō)明:如果不是均勻磁場(chǎng)，則取B的平均值。在均勻磁場(chǎng)中?=BS或B=?/S磁感應(yīng)強(qiáng)度B在數(shù)值上可以看成為與磁場(chǎng)方向垂直的單位面積所通過(guò)的磁通,故又稱磁通密度

2、。磁通?的單位:韋[伯](Wb)1Wb=1V·s3.磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度H：是計(jì)算磁場(chǎng)時(shí)所引用的一個(gè)物理量，也是矢量，通過(guò)它來(lái)確定磁場(chǎng)與電流之間的關(guān)系。磁場(chǎng)強(qiáng)度H的單位：安培/米（A/m)由實(shí)驗(yàn)可測(cè)得：真空的磁導(dǎo)率為：4.磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率?：表示磁場(chǎng)媒質(zhì)磁性的物理量，衡量物質(zhì)的導(dǎo)磁能力。它與磁場(chǎng)強(qiáng)度的乘積就等于磁感應(yīng)強(qiáng)度，即：磁導(dǎo)率?的單位：亨/米（H/m）因?yàn)樗且粋€(gè)常數(shù)，將其它物質(zhì)的磁導(dǎo)率和它比較是很方便的。4.磁導(dǎo)率相對(duì)磁導(dǎo)率?r：任一種物質(zhì)的磁導(dǎo)率?和真空的磁導(dǎo)率?0的比值。也即當(dāng)磁場(chǎng)媒質(zhì)是某種物質(zhì)時(shí)某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與在同樣電流下真空時(shí)該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0之比的倍數(shù)。自然界的所

3、有物質(zhì)按磁導(dǎo)率的大小，大體上可分為磁性材料和非磁性材料。任意選定一個(gè)閉合回線的圍繞方向，凡是電流方向與閉合回線圍繞方向之間符合右螺旋定則的電流作為正、反之為負(fù)。式中：是磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量沿任意閉合線(常取磁通作為閉合回線)的線積分；其中F=NI稱為磁通勢(shì)，它是產(chǎn)生磁通的動(dòng)力。安培環(huán)路定律電流正負(fù)的規(guī)定：5.安培環(huán)路定律（全電流定律）I1HI2在均勻磁場(chǎng)中Hl=IN6.磁路的歐姆定律若某磁路的磁通為?，磁通勢(shì)為F，磁阻為Rm，則此即磁路的歐姆定律。由于磁路的磁阻不是一個(gè)常數(shù)，所以該式只表示磁通與磁通勢(shì)的關(guān)系，一般不用該式進(jìn)行計(jì)算。6.1.2磁性材料的磁性能1.高導(dǎo)磁性磁性材料的磁導(dǎo)率通常

4、都很高，即?r??1(如坡莫合金，其?r可達(dá)2?105)。磁性材料能被強(qiáng)烈的磁化，具有很高的導(dǎo)磁性能。磁性材料主要指鐵、鎳、鈷及其合金等。磁性物質(zhì)的高導(dǎo)磁性被廣泛地應(yīng)用于電工設(shè)備中，如電機(jī)、變壓器及各種鐵磁元件的線圈中都放有鐵心。在這種具有鐵心的線圈中通入不太大的勵(lì)磁電流，便可以產(chǎn)生較大的磁通和磁感應(yīng)強(qiáng)度。磁性物質(zhì)由于磁化所產(chǎn)生的磁化磁場(chǎng)不會(huì)隨著外磁場(chǎng)的增強(qiáng)而無(wú)限的增強(qiáng)。2.磁飽和性BJ磁場(chǎng)內(nèi)磁性物質(zhì)的磁化磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度曲線；B0磁場(chǎng)內(nèi)不存在磁性物質(zhì)時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度直線；BBJ曲線和B0直線的縱坐標(biāo)相加即磁場(chǎng)的B-H磁化曲線。OHBB0BJB?a?b磁化曲線磁性物質(zhì)由于磁化所產(chǎn)生

5、的磁化磁場(chǎng)不會(huì)隨著外磁場(chǎng)的增強(qiáng)而無(wú)限的增強(qiáng)。當(dāng)外磁場(chǎng)增大到一定程度時(shí)，磁性物質(zhì)的全部磁疇的磁場(chǎng)方向都轉(zhuǎn)向與外部磁場(chǎng)方向一致，磁化磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度將趨向某一定值。如圖。B-H磁化曲線的特征：Oa段：B與H幾乎成正比地增加；ab段：B的增加緩慢下來(lái)；b點(diǎn)以后：B增加很少，達(dá)到飽和。OHBB0BJB?a?b有磁性物質(zhì)存在時(shí)，B與H不成正比，磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率?不是常數(shù)，隨H而變。有磁性物質(zhì)存在時(shí)，?與I不成正比。磁性物質(zhì)的磁化曲線在磁路計(jì)算上極為重要，其為非線性曲線，實(shí)際中通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出。OHB,?B?磁化曲線B和?與H的關(guān)系3.磁滯性磁性材料在交變磁場(chǎng)中反復(fù)磁化，其B-H關(guān)系曲線是一條回

6、形閉合曲線，稱為磁滯回線。磁滯性：磁性材料中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化總是滯后于外磁場(chǎng)變化的性質(zhì)。磁滯回線OHB????BrHc剩磁感應(yīng)強(qiáng)度Br(剩磁)：當(dāng)線圈中電流減小到零(H=0)時(shí)，鐵心中的磁感應(yīng)強(qiáng)度。矯頑磁力Hc：使B=0所需的H值。磁性物質(zhì)不同，其磁滯回線和磁化曲線也不同。幾種常見磁性物質(zhì)的磁化曲線a鑄鐵b鑄鋼c硅鋼片O0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0?103H/(A/m)H/(A/m)12345678910?103B/T1.81.61.41.21.00.80.60.40.2ababcc按磁性物質(zhì)的磁性能，磁性材料分為三種類型：(1)軟磁材料具有較小

7、的矯頑磁力，磁滯回線較窄。一般用來(lái)制造電機(jī)、電器及變壓器等的鐵心。常用的有鑄鐵、硅鋼、坡莫合金即鐵氧體等。(2)永磁材料具有較大的矯頑磁力，磁滯回線較寬。一般用來(lái)制造永久磁鐵。常用的有碳鋼及鐵鎳鋁鈷合金等。(3)矩磁材料具有較小的矯頑磁力和較大的剩磁，磁滯回線接近矩形，穩(wěn)定性良好。在計(jì)算機(jī)和控制系統(tǒng)中用作記憶元件、開關(guān)元件和邏輯元件。常用的有鎂錳鐵氧體等。6.1.3簡(jiǎn)單直流磁路的計(jì)算磁路計(jì)算一般分為兩類：1.已知磁路中勵(lì)磁線圈的安匝數(shù)，求磁路鐵心中的磁通。2.已知磁路中的磁通，求