电工电子技术第3章

电工电子技术(第二版)

第二部分 电机与控制工程实用技术1

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主要内容 变压器 电动机

继电器—接触器控制。 继电器 接触器控制。 接触器控制

变压器、电动机和继电器、 变压器、电动机和继电器、接触器等均由电路与磁路两 部分组成。 部分组成。 电磁感应定律和电磁力定律。 工作原理 电磁感应定律和电磁力定律。

第三章主 要 内 容

磁路与变压器

磁性材料的磁性质 磁路的欧姆定律 交流铁心线圈电路 变压器的工作原理 变压器的使用 自耦变压器 额定值2

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3-1 磁路

磁性材料的磁性质

限定在一定空间范围内的磁场。 限定在一定空间范围内的磁场。 磁场存在的一种特殊形式。 磁场存在的一种特殊形式。

I

一.磁场的基本物理量 磁场的基本物理量 磁感线 表示磁场的分布情况。 表示磁场的分布情况。 磁场的方向和强弱。 磁场的方向和强弱。 通过与磁感线方向垂直 的截面内磁感线的总数。 的截面内磁感线的总数。 Φ的单位 韦[伯]( 的单位 ](Wb) )3

磁通Φ 磁通

磁通Φ 磁通

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磁感应强度B 磁感应强度 表示磁场内某点磁场方向和强弱的物理量。 表示磁场内某点磁场方向和强弱的物理量。 在均匀磁场内 磁通密度 磁场强度H 磁场强度 磁场强度H只与产生它的电流有关 而与磁场中的介质 磁场强度 只与产生它的电流有关,而与磁场中的介质 只与产生它的电流有关 无关。 无关。 方向与B同 矢量 方向与 同。 磁场强度H的单位 磁场强度 的单位 每米( / ) 安[培]每米(A/m)。4

Φ B= S

单位

斯拉] 特[斯拉 (T) 斯拉

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磁导率µ 磁导率

表示介质导磁能力的物理量。 表示介质导磁能力的物理量。

B=µH磁导率µ的单位 磁导率 的单位 亨[利]每米(H/m)。 每米( / )

介质的 越大 导磁能力越强。 越大,导磁能力越强 介质的µ越大 导磁能力越强。 真空的磁导率 相对磁导率µr

µ0 = 4π ×10 H m 7

任一介质的磁导率µ与真空的磁导率

µ0的比值。 的比值。

µ µr = µ0

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二.磁性材料的磁性质 在外界磁场的作用下, 非磁性材料 在外界磁场的作用下,基本上不表现出磁 不产生附加磁场, ≈1。 性,不产生附加磁场,磁导率µ≈µ0 ,相对磁导率µr ≈1。 磁感应强度B与磁场强度 之间 磁感应强度 与磁场强度H之间 与磁场强度 具有线性正比关系 B≈µ0H ≈ 磁性材料 在外界磁场的作用下,被强烈磁化, 在外界磁场的作用下,被强烈磁化,产生很强的附加磁 并大大加强外磁场。 场,并大大加强外磁场。6

B H

0

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磁性材料的磁性质 (一)高导磁性 磁导率µ>>µ0 相对磁导率µr >> 1

小电流产生强磁场(磁感应强度 足够大) 小电流产生强磁场(磁感应强度B=µH足够大)。 足够大磁 外 磁 场

的磁性材料

。7

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(二)磁饱和性 磁化曲线 B(Φ)-- H(I)曲线 ( ) () 非线性关系 0a段 段 ab段 段 bc段 段 起始段

B(Φ) ( )

µc b d

0

a H(I) ()

B–H有近似线性正比关系 – 有 B–H增加上升缓慢 – 增加上升缓慢

饱和段cd 饱和段

μ-- H(I)关系曲线 ( )关系曲线饱和段μ急剧减小。 急剧减小。

B µ= H8

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(三)磁滞性 环形铁心 励磁线圈 交流电流i励磁。 交流电流 励磁。 励磁i

磁滞回线Br

B

基本磁化曲线 磁滞损耗--Hm

--HC 0 HC Hm --Br

H

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3-2 磁路和磁路的欧姆定律 一.磁路 磁路 磁感线集中通过的路径。 磁感线集中通过的路径。 磁路举例 图3-2-1 小段空气隙也是磁路的组成部分。 小段空气隙也是磁路的组成部分。 小电流产生强磁场。 小电流产生强磁场。 是电气设备中的导磁路径。 是电气设备中的导磁路径。 二.磁路的欧姆定律 磁路的欧姆定律 揭示了磁路中磁通Φ与励磁电流 之间 揭示了磁路中磁通 与励磁电流I之间 与励磁电流 的关系。 的关系。 励磁电流I。 环形铁心磁路 励磁电流 。 磁感线沿铁心呈同心圆状分布。 磁感线沿铁心呈同心圆状分布。I10

r

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根据数学全电流定律可得 环形磁路平均长度 l 环形磁路平均长度 N-励磁线圈匝数 -励磁线圈匝数 磁场强度

Hl = NIr

NI H= l

I

环形铁心内某点磁场强度只与励磁电流I和线圈匝数 、 环形铁心内某点磁场强度只与励磁电流 和线圈匝数N、 和线圈匝数 与该点位置有关，而与磁介质( )无关。 与该点位置有关，而与磁介质( µ)无关。 磁感应强度 磁通

NI B = µH = µ l µS Φ = BS = NI l

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磁通 取

Φ = BS = NI l l Rm = 磁阻。 磁阻。 µSNI

µS

NI = 磁通 Φ = l/µS Rm /µ或

NI Rm = ΦF=NI

磁路的欧姆定律。 磁路的欧姆定律。

磁通势

产生磁场的激励。 产生磁场的激励。12

磁通Φ是响应。 磁通 是响应。 是响应

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3-3 交流铁心线圈电路 磁路 直流磁路 交流磁路i + u e + φ

直流电流励磁。 直流磁路 直流电流励磁。 磁通Φ恒定不变 不在线圈内产生感应电动势。 恒定不变, 磁通 恒定不变,不在线圈内产生感应电动势。 线圈内电流、电压关系与一般直流电路相同。 线圈内电流、电压关系与一般直流电路相同。 励磁， 变化， 交流磁路 交流电流i励磁，磁通φ变化，在线圈内产生感 线圈与磁路结合在一起 应电动势e。励磁线圈与磁路结合在一起，不可分割。 。励磁线圈与磁路结合在一起，不可分割。 交流铁心线圈电路13

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一.各电磁量之间的关系 注意正方向。 注意正方向。 交流电压u 交流电压 励磁电流i

i + u e +

φ

磁通势Ni

主磁通φ

二.主磁通与感应电动势 外加电压u是正弦电压, 是正弦电压 按正弦规律变化。 外加电压

是正弦电压,主磁通φ按正弦规律变化。 主磁通

dφ 感应电动势 e = N dt

dφ = 2π fN Φ m sin( ω t 90 ° ) 感应电动势 e = N dt 14 = E m sin( ω t 90 ° )

φ=Φm sinωt

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感应电动势

dφ = 2 π fN Φ m sin( ω t 90 ° ) e = N dt = E m sin( ω t 90 ° )感应电动势的有效值

Em 2π fN Φ m E = = = 4 . 44 fN Φ m 2 2上式是分析变压器、交流电动机中电压、电流有效值 、 上式是分析变压器、交流电动机中电压、电流有效值U、 I和主磁通最大值 m关系的重要依据。 和主磁通最大值Φ 和主磁通最大值 关系的重要依据。15

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三.电压平衡方程 略去漏磁通(极小) 略去漏磁通(极小)和导线电 极小)的影响。 阻(极小)的影响。i + u e +

φ

u ≈ -e & …… 此处隐藏：1618字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……