毕业设计题目

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攀劳璩
5 years ago
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1 电机及拖动基础长安大学电机及拖动基础教学组负责人 : 巨永锋联系方式 : ; 电子邮件 :yfju@chd.edu.cn

2 第一章磁路绪论主要内容第一节磁路的基本规律第二节常用的铁磁材料及其特性第三节直流磁路的计算第四节交流磁路的特点 2

3 绪论一电机的定义及特点 1. 定义电机就是一种将机电能量进行转换的电磁装置包括机械能电能 ; 电能机械能 ; 电能电能 2. 特点 1 它依赖于电磁感应定律和电磁力定律 2 导磁材料构成磁路 ; 导电材料构成电路 3

4 绪论二电机的分类 1 发电机机械能电能 2 电动机电机 3 电电变压器变流机变频机移相器 4 控制电机自动控制系统中的被控元件或进行信号传递与转换 4

5 绪论三本课程内容与性质 ( 一 ) 课程内容课程是以电力拖动系统中应用最广泛的电机为重点, 从使用的角度介绍交直流电机变压器等的基本结构工作原理主要工作特性以及运行特性等 5

6 绪论 ( 二 ) 课程性质本课程是自动化专业电气工程及其自动化专业的一门专业基础课, 本课程虽是基础课, 但又具有专业性质, 讲授的内容是电机方面非常具体实际的问题学习过程中要用到高等数学大学物理电路等课程的知识 6

7 绪论四本课程任务与学习方法 ( 一 ) 课程任务本课程的任务是使学生掌握常用交流电机直流电机控制电机及变压器等的基本结构与工作原理以及电力拖动系统的运行性能分析计算电机选择与实验方法, 为学习电力拖动自动控制 ( 运动控制系统 ) 反馈控制理论计算机控制技术等课程准备必要的基础知识 7

8 绪论 ( 二 ) 课程学习方法 1 为了深入掌握本课程的有关内容, 应在课后进行一定量的习题练习加以巩固理论知识 2 通过实验, 对交直流电动机的工作特性及机械特性的性质基本原理和理论计算加以验证 3 通过进行独立的实验操作, 学会测定各种电机 ( 包括变压器 ) 的工作特性电力拖动的机械特性及电机参数的方法, 提高实验技能和熟练程度 8

9 第一节磁路的基本定律一磁场的几个常用量磁感应强度 ( 又称磁通密度 )B 表征磁场强弱及方向的物理量单位 : 特斯拉 ( 符号为 T, 即 1T=1Wb/m 2 ) 磁通量 Φ 垂直穿过某截面积的磁力线总和单位 :Wb 磁场强度 H 计算磁场时引用的物理量 B=μ H, 单位 :A/m ( 其中 μ 为磁导率, 用来表示物质磁导能力大小的量 ) 9

10 第一节磁路的基本定律二磁路的概念磁通所通过的路径称为磁路变压器磁路两级直流电机磁路 10

11 第一节磁路的基本定律三磁路的基本定律 ( 一 ) 安培环路定律沿任何一条闭合回线 L, 磁场强度 H 的线积分等于该闭合回线所包围的电流的代数和 L Hdl 如果在均匀磁场中, 沿着回线 L 磁场强度 H 处处相等, 则 HL Ni ( 二 ) 磁路的欧姆定律 i 安培环路定律作用在磁路上的磁动势 F 等于磁路内的磁通量 Φ 乘以磁阻 Rm 11

12 第一节磁路的基本定律磁通量 Φ 等于磁通密度乘以面积 BdA BA 磁场强度等于磁通密度除以磁导率 H B / 于是 Ni lb / l /( A) F R m 磁路模拟电路图 12

13 第一节磁路的基本定律 [ 例 1-1] 有一闭合铁心磁路, 铁心的截面积 A= m 2, 磁路的平均长度 l =0.3m, 铁心的磁导率 μ Fe =5000μ 0, 套装在铁心上的励磁绕组为 500 匝试求在铁心中产生 1T 的磁通密度时, 需要多少励磁磁动势和励磁电流? 解 : 用安培环路定律求解如下 : H B F Hl i π A / Fe 7 F / N A A/m 159 A/m 47.7A 2 A 13

14 第一节磁路的基本定律 ( 三 ) 磁路的基尔霍夫定律 1. 磁路的基尔霍夫第一定律或 14

15 第一节磁路的基本定律 2. 磁路的基尔霍夫第二定律 3 Ni H klk H1l1 H 2l k1 2 H R R 1 m1 2 m2 R m 15

16 第一节磁路的基本定律磁路和电路有相似之处, 却要注意有以下几点差别 : 1. 电路中有电流 I 时, 就有功率损耗 ; 而在直流磁路中, 维持一定磁通量, 铁心中没有功率损耗 2. 电路中的电流全部在导线中流动 ; 而在磁路中, 总有一部分漏磁通 3. 电路中导体的电阻率在一定的温度下是恒定的 ; 而磁路中铁心的导磁率随着饱和程度而有所变化 4. 对于线性电路, 计算时可以用叠加原理 ; 而在磁路中,B 和 H 之间的关系为非线性, 因此计算时不可以用叠加原理 16

17 第二节常用铁磁材料及其特性一铁磁物质的磁化在外磁场的作用下, 磁畴顺着外磁场方向转向, 排列整齐, 显示出磁性 17

18 第二节常用铁磁材料及其特性二磁化曲线和磁滞回线 ( 一 ) 起始磁化曲线将一块未磁化的铁磁材料进行磁化, 当磁场强度 H 由零逐渐增加时, 磁通密度 B 将随之增加用 B=f (H) 描述的曲线就称为起始磁化曲线 18

19 第二节常用铁磁材料及其特性 ( 二 ) 磁滞回线剩磁当 H 从零增加到 H m 时,B 相应地从零增加到 B m ; 然后再逐渐减小 H,B 值将沿曲线 ab 下降当 H=0 时,B 值并不等于零, 而是 B r 这就是剩磁磁滞回线当 H 在 H m 和 - H m 之间反复变化时, 呈现磁滞现象的 B-H 闭合曲线, 称为磁滞回线 19

20 第二节常用铁磁材料及其特性 ( 三 ) 基本磁化曲线对同一铁磁材料, 选择不同的 H m 反复磁化, 得到不同的磁滞回线将各条回线的顶点连接起来, 所得曲线称为基本磁化曲线 20

21 第二节常用铁磁材料及其特性三铁磁材料 1 软磁材料 2 硬磁材料四铁心损耗 1 磁滞损耗材料被交流磁场反复磁化, 磁畴相互摩擦而消耗的能量 2 涡流损耗铁心内部由于涡流在铁心电阻上产生的热能损耗 3 铁心损耗磁滞损耗和涡流损耗之和 21

22 第三节直流磁路的计算磁路计算正问题给定磁通量, 计算所需的励磁磁动势磁路计算逆问题给定励磁磁势, 计算磁路内的磁通量磁路计算正问题的步骤 : 1) 将磁路按材料性质和不同截面尺寸分段 ; 2) 计算各段磁路的有效截面积 A k 和平均长度 l k ; 3) 计算各段磁路的平均磁通密度 A k,b k =Φ k /A k ; 4) 根据 B k 求出对应的 H k ; 5) 计算各段磁位降 H k l k, 最后求出 F= H k l k 磁路计算逆问题因为磁路为非线性的, 用试探法 22

23 第三节直流磁路的计算一简单串联磁路 [ 例 1-2] 铁心由铸钢和空气隙构成, 截面积 A Fe =0.0009m2, 磁路平均长度 l Fe =0.3m, 气隙长度 δ= m, 求该磁路获得磁通量 Φ=0.0009Wb 时所需的励磁磁动势 23

24 第三节直流磁路的计算解 : 铁心内磁通密度为 B Fe A Fe T 1T 从铸钢磁化曲线查得 : 与 B Fe 对应的 H Fe = A/m 铁心段的磁位降 : 空气隙中 : B H H l H A B 0 Fe l Fe T A/m 510A 0.3A T A 270 A 4 A/m 所以, 励磁磁势为 F=H Fe l Fe +H δ l δ =655A 24

25 第三节直流磁路的计算二简单并联磁路 [ 例 1-3] 铁心由 DR530 硅钢片构成, 铁心柱和铁轭截面积 A Fe =0.0004m2, 磁路平均长度 l Fe =0.05m, 气隙长度 δ 1 =δ 2 = m, 励磁线圈匝数 N 1 =N 2 =1000 匝不计漏磁通, 试求在气隙中产生磁通密度 B δ =1.211T 时, 所需的励磁电流 25

26 第三节直流磁路的计算解 : 中间磁路长度 : 两边磁路长度 : 气隙磁位降 : 中间铁心磁位降 : 查磁化曲线 : l 3 H k l k H l l H2l2 2H N1i 1 N2i m 2 l1 l2 3l m B H 2 2 4π (2 0.25) B3 T 1.533T 4 A H A/m 2 2 H3l A 87.75A 3 A 4818 A 26

27 第三节直流磁路的计算两边铁心磁通密度和磁位降 : 3 / / 2 B1 B2 T 4 A T 查磁化曲线 : H 1 H2 215A/m 2 H1l1 H2l A 32.25A 总磁动势和励磁电流为 : Ni H 2 H3l3 H1l1 ( )A 4938A 27

28 第四节交流磁路的特点交流磁路除了会在铁心中产生损耗外, 还有以下两个效应 : 1) 磁通量随时间变化, 在励磁线圈中产生感应电动势 2) 磁饱和现象会导致电流磁通和电动势波形畸变有关交流磁路和铁心线圈的计算, 将在变压器一章讨论 28

29 第一章磁路第一章结束 29

Material

东磁 MnZn 铁氧体材料主要应用 Application Area Frequency Range Material Main Features μi Bs Bs 1 Pcv Pcv 1 Tc( ) 28