电机中的能量转换与磁路ppt课件

1、 1N2N2i1i2i1i1N2N同步发电机任务原理同步发电机任务原理同步电机机械能到电能转换过程同步电机机械能到电能转换过程机械端口机械端口转子转子定子绕组定子绕组定子铁心定子铁心电端口电端口ABCnS N定子铁心定子铁心定子绕组定子绕组转子铁心转子绕组1i2i1W2Wi1输入电能输入电能电能电能磁磁场场电气回路电气回路输出电能输出电能i2电能电能磁磁场场机械承力部件电气回路机械能机械能电能电能电机变压器磁场最重要的一个物理量是磁通。电机变压器磁场最重要的一个物理量是磁通。 磁通所经过的途径就是磁路。磁路主要由铁磁资磁通所经过的途径就是磁路。磁路主要由铁磁资料构成，称为铁心磁路。料构成，称为

2、铁心磁路。 发电机磁极单独存在时磁路发电机磁极单独存在时磁路发电机磁极与定子铁心构成的磁路发电机磁极与定子铁心构成的磁路有线圈有铁心时磁路有线圈有铁心时磁路有线圈没有铁心时磁路有线圈没有铁心时磁路B7041000H2FeFeIHrH0BH002IHrFe 能量转换需求磁场能量转换需求磁场 - -磁场由电流产生磁场由电流产生磁场强弱与产生该磁场的电流磁场强弱与产生该磁场的电流是什么关系是什么关系? ?由全电流定律来描画由全电流定律来描画H-i H-i 之间关系之间关系 安培环路定律：沿空间恣意一条闭合回路，磁场安培环路定律：沿空间恣意一条闭合回路，磁场强度强度 的线积分等于该闭合回路所包围的电流

3、的代数的线积分等于该闭合回路所包围的电流的代数和。和。注：假设注：假设 与与 符合右手符合右手螺旋关系，取正号，否那螺旋关系，取正号，否那么取负。其中大拇指所指么取负。其中大拇指所指为为 的方向，四指为的方向，四指为 方方向。向。lH dli123()iii Hliill1i2i3i4iHdl螺管线圈线圈螺管线圈线圈HlNiNi1liFNiHlF FNiHl1l2li假设磁回路中存在气隙分段假设磁回路中存在气隙分段均匀磁路。均匀磁路。 当气隙长度当气隙长度 远远小于两侧的远远小于两侧的铁心截面的边长时，以为铁心铁心截面的边长时，以为铁心和气隙中为均匀磁场，那么和气隙中为均匀磁场，那么 Fe F

4、eFNiH lHFe FeH lH1N2N1i2i1 12 2FN iN iHl B A B=H mFRFeFeBlNiFlA limFelRAmR1FemmARlmmFR思索：从磁路欧姆定律出发，磁路中磁通思索：从磁路欧姆定律出发，磁路中磁通 的大小的大小受哪些因数的影响？受哪些因数的影响？FeFeBlNiFlA mF 0FemFemFelFRRAA其中其中 : : 铁心部分对应的磁阻铁心部分对应的磁阻 : : 气隙部分对应的磁阻气隙部分对应的磁阻 mFeRmRmRmFeR: : 铁心中耗费的磁动势铁心中耗费的磁动势: : 气隙中耗费的磁动势气隙中耗费的磁动势FelFe02mN imF Li

5、2mLNN22mAXLNNlmf2NXFe0.5.4 0.5.4 电磁感应定律电磁感应定律eddeNdtdt dieLdt turneeeBlvabcdefvlBeeBlvlB0sB dS()fiB lrrrfB liBliiB铁磁资料包括铁、镍、钴以及它们的合金其它资料铁磁资料包括铁、镍、钴以及它们的合金其它资料称之为非铁磁资料。将这些资料放入磁场后，资料称之为非铁磁资料。将这些资料放入磁场后，资料内的磁场会显著加强。铁磁资料在外磁场中呈现很强内的磁场会显著加强。铁磁资料在外磁场中呈现很强的磁性，此想象称为铁磁资料的磁化。的磁性，此想象称为铁磁资料的磁化。未磁化未磁化 磁化后磁化后i0.6.

6、1. 铁磁资料具有增磁作用有很高导磁才干铁磁资料具有增磁作用有很高导磁才干 上图为同步电机转子线圈电上图为同步电机转子线圈电流产生的磁场很弱磁力线流产生的磁场很弱磁力线稀少且分布在无限宽广的空稀少且分布在无限宽广的空间。间。 一旦转子插入定子，定转子磁一旦转子插入定子，定转子磁路中的磁场大大加强，且磁通路中的磁场大大加强，且磁通根本被约束在定子外圆以内的根本被约束在定子外圆以内的范围。范围。思索：为什么？思索：为什么？由于铁磁资料的磁导率由于铁磁资料的磁导率 要远远高于非铁磁资料要远远高于非铁磁资料的磁导率的磁导率 非铁磁资料的磁导率普通都可近似认非铁磁资料的磁导率普通都可近似认为等于真空的磁

7、导率为等于真空的磁导率 ， 。通常。通常 。那么，一定的线圈电流在铁心磁路中激发的磁通比那么，一定的线圈电流在铁心磁路中激发的磁通比空气磁路中磁通大得多。空气磁路中磁通大得多。Fe040410/H m00(20006000)Fe0.6.2 0.6.2 铁磁资料具有磁饱和特性铁磁资料具有磁饱和特性BH0()Bf H0BH()Fef Habc铁磁资料的磁化曲线不铁磁资料的磁化曲线不是一条直线，是一条直线， 会随铁磁资料内磁密会随铁磁资料内磁密 的变化而变化，当磁密的变化而变化，当磁密到达点后，铁磁资料内到达点后，铁磁资料内磁密磁密 呈现饱和想象，呈现饱和想象，也就是说，此时磁场强也就是说，此时磁场

8、强 度继续添加，铁磁材度继续添加，铁磁材料的磁导率料的磁导率 会迅速变会迅速变小，磁密小，磁密 添加会越来添加会越来越慢。越慢。/FeB HFeBBHBBH0B1.5BH?H倍( )( ) ii(?)i倍0200040006000800000.20.40.60.811.21.41.61.80.6.3 0.6.3 铁磁资料具有磁滞特性铁磁资料具有磁滞特性BH0mBmHmBmHcHBiBH0BcHBH0mBmHmBmHcHBfVhhmPK f BG思索：如何尽量减小涡流损耗？思索：如何尽量减小涡流损耗？215050FemfPPBG1.21.62134i01-1-铁磁资料的磁化曲线铁磁资料的磁化曲线2-2-空气的磁化曲线空气的磁化曲线3 3、4-4-带气隙的铁心磁路的带气隙的铁心磁路的磁化曲线磁化曲线 (3 4) (3 4) 12i1iBANiHliBH电电 路路磁磁 路路电流 I A磁通： Wb电流密度