电机与电力拖动基础教程第1章

1、宁波理工大学，电机原理和拖动基础，下一页，主讲人：包雷，第一章磁路和力学基础，下一页，第一章，这一章焦点，磁路的基本规律，铁磁材料的特性，电拖动系统的运动方程，电拖动系统的稳定运行条件，下一页，第一页磁感应强度，表示磁场中特定点的磁场强度和方向的物理量。b的单位：特殊SLA(t)1t=104 GS的单位：Webber(Wb)S的单位：平方米(m2)，矢量，磁通量，也称为与数值上磁场方向垂直的单位面积通过的磁通量或磁通量密度。第1章，磁通磁感应强度b和垂直于磁场方向的区域s的乘积称为通过该区域的磁通量。磁场中各点的磁感应强度大小相同，方向相同，这种磁场称为均匀磁场。=bs，的单位：伏特秒，通常是

2、韦伯 Wb或麦克斯韦MX 1wb=108 MX，下，上，下，上，下，上，下，第1章磁导率是用于指示磁场介质磁性并测量物质传导能力的物理量。物质分类，顺磁性物质：比真空(例如空气、铝、反磁性物质)稍大的磁导率：比真空(例如氢、铜、铁磁物质)稍小的磁导率：磁导率是真空磁导率的几百倍或几千倍，例如铁、钴、镍、真空的磁导率是常数，以及，第一章，一般材料的磁导率和真空磁导率为0的比率，该材料的相对磁导率r，下，上，后，第一章，磁场强度，磁场强度是用于磁场计算的物理量，其大小等于磁场与该点的磁感应强度的比率。h的单位：安/米b的单位：特斯拉的单位：亨/米，矢量，下，上，后，讨论，与磁场内特定点的磁场强度h

3、有关？磁场中某一点的h仅与电流大小、线圈灯和该点的几何位置相关，而不是与(磁介质中的磁)相关。与磁场内特定点的磁感应强度b有关吗？第1章，下，上，后，1.1.2在此过程中常用的基本电磁定律，电路定律审查，1。电路欧姆定律，2 .基尔霍夫定律，基尔霍夫第一定律，基尔霍夫第二定律，第一章，变压器，马达，机电知识接合，下一页，上，下，上，下，第一章，1。电磁感应定律，常用基本电磁定律，灯数n的线圈，在变化的磁场中产生的感应电动势的大小与权数n和线圈相交的链的磁通量对时间变化率dF/dt成正比，感应电动势的正方向遵循产生他的磁通量正方向和右手螺旋的法则。下，上，后，第一章，运动电位的方向是使用右手法则

4、确定的，如图所示。假设导体切断磁力线的速度，并且导体的磁感应强度不会随时间变化，则磁力线、导体在导体移动方向中垂直于3个方向，则导体的感应电位在大小、下一页、上一页、后退、第1章、电流方向和磁场强度方向符合右侧规则的情况下接收正电流。否则，取负值。、上、后、2。安培环路定律(总电流定律):在磁场中，闭合电路磁场强度的线积分通过此闭合路径中的电流的对数和。也就是说，L，等于第一章。其中l x=2 x是半径x的圆周Hx是半径x的磁场强度。ni=f是线圈灯数和电流的乘积，磁电势或磁电势单位为a，上，后，无分支的均匀磁路(磁路的材料和截面相同，磁场的强度在其他地方相同)，安培回路定律可以写成：第1章，

5、3。电磁力定律，载流导体必须在磁场中受到力的作用，当磁场垂直于导体工作时，导体中的电流为I，导体长度为l，导体所在的磁通量密度为b，作用于电流流动导体的电磁力为：注：电磁力方向由左端决定。上下、上、下、第1章、1.1.3磁路和磁路欧姆定律、单相变压器、1、马达的一般磁路、下、上、下、后、第1章、磁路3360限制为在有限核心范围内磁路速度的路径。旋转马达、下页、上、下、1、2。磁路的电阻定律，B=H，相同材料的剖面面积，相同无分支闭合磁路设置，整体电流定律，=bs，下，上，后，第1章，磁路电阻定律，磁路电阻定律，磁路电阻定律：无分支磁路中的磁路定义：Rm:磁阻，A/Wb，磁路，ni=f，相应的模

6、拟电路图，下一页，后退，磁电势，第一章，法则内容3360穿透(或进入)任一侧这就是磁通连续性的法则。公式：也称为磁路的并行法则，常识通常通过封闭表面的磁通符号，佩戴封闭表面的磁通符号。1 .磁路的基尔霍夫第一定律，1.1.4磁路的基尔霍夫定律，下一个，上，后，第一章，例如，A磁路的基尔霍夫第二定律，定律背景：计算磁长时，总是将整个磁路除以相同的材料，相同的截面，段内，定律内容：沿闭合磁路的总磁电电势等于每段磁压力差的对数之和。公式：即磁路的连接定律，将Hl定义为磁路的磁压力降。下一个，上，后，第一章，(假设芯长l比气隙长度d大很多，芯柱的磁通量等于气隙的磁通量)，下，上，后，第1章，1。铁磁材

7、料的磁化铁磁体材料包括铁镍钴及其合金。将铁磁材料放入磁场中显示出强磁性，这种现象称为铁磁材料的磁化。自救示意图。1.2铁磁材料及其特性，1.2.1铁磁材料的高导电磁性，下页，后退，第1章，B，H，铁磁材料的初始磁化曲线，a，B，c，d分为起始磁化曲线，定义了尚未磁化的铁磁材料的磁化，当磁场强度H从0逐渐增加时，磁通量密度B增加，曲线B=f(H)称为起始磁化曲线。下、上、后、第1章、下、上、后、第1章、分析磁化曲线、OA段：h增量B增加，但B增加得更慢；Bc段：b与h一起增加得更慢。CD部分：磁饱和区域(直线段)。其中，点a称为布线点。转弯点b称为膝点。c点是饱和点。超过饱和点c，铁磁材料的渗透

8、率接近0。在Ab区段中：h增加B增加时，B快速增加。铁磁材料具有磁化曲线饱和的特征，磁导率Fe不是常数，而是随着b的变化而变化的特征。应用下页，后退，第1章，设计电动机和变压器时，为了获得主磁路的更大磁通量，增加励磁磁通量电位，但通常选择芯的工作磁通量密度接近膝点。下，上，后，第一章，歇斯底里是铁磁物质的另一个特征。3 .磁滞回线，如果铁磁材料反复磁化，则B-H曲线不是单个值，而是磁滞回线。剩磁：消除外部磁场(H=0)后，在铁磁物质内保持的Br磁通量密度。要将矫顽力： b的值从减少到0，必须添加适当的域外磁场。这个逆磁场强度Hc称为矫顽力。磁滞：铁磁材料的这种磁通量密度b的变化落后于磁场强度h

9、的变化现象。下页，后退，第1章，基本磁化曲线，基本磁化曲线，H，B，说明硬磁性材料磁滞回线脂肪宽度、残余磁性、钨钢、钴钢等顽固力；软磁材料的矫顽力小，如薄磁滞回线、剩磁、硅钢片、铸钢等。因为电机芯是用软磁材料制造的，磁滞回路又细又窄，所以为了简化计算而不考虑磁滞现象，使用基本磁化曲线表示b和h之间的关系，所以通常铁磁材料的磁化曲线表示基本磁化曲线。上，后，第1章，软磁材料的磁滞曲线，B，H，下，上，后，第1章，硬磁性材料的磁滞曲线，B，H，下，1.2.2磁滞损耗，定义在交变磁场中放置：铁磁物质，磁畴相互摩擦，能量消耗，损失发生，这种损失称为磁滞损耗。滞后损失与交变磁场的频率f，磁芯的体积v，磁

10、滞回线的面积成正比。滞后损耗功率可以使用表达式(例如Ch滞后系数)表示，该表达式的大小取决于材质特性。n=1.6至2.3(用于一般电工钢)；下页，上，下，第1章，为了减少涡流损耗，的应用，电机和变压器核心折叠为高含硅的薄硅钢。1.2.3涡流损耗，涡流：铁芯有电阻，随着时间通过磁芯的磁通变化，感应电动势根据电磁感应规律在磁芯上产生，导电芯上发生循环，循环在磁芯内部围绕磁通的流动称为涡流。设计图。定义内核中：涡流造成的损失。涡流损耗功率可以表示为：kw与材料相关的比例系数。向下、向上、向后、1章、核心损失与频率的1.3平方、磁通量密度的平方和核心重量成正比。核心损失定义了：铁芯中的磁滞损耗和涡流损

11、耗之和。下页，后退，第1章，1.3电力拖动系统的动态基础，电力拖动系统的基本概念1。电力拖动：原来是同步驱动的生产机器操作拖动。电力牵引：马达原来的动机，生产机器负载，马达驱动生产机器的拖动方式称为电力拖动。2.电力拖动系统：在现代工业生产过程中，为了实现多种生产工艺，必须使用多种生产机器。一般用电动机拖动，用电动机将电能转换为机械能，拖动生产机器，完成特定的工艺要求等各种生产机器操作。用电动机作为原动机关掉生产机器的这个系统叫做电力牵引系统。下页，后退，第1章，3。电气拖动系统配置、电动机、传输机构、生产机械、控制设备和电源、电动机、4。采用电力拖动的主要原因，现代生产，大部分生产机器由于电

12、力运输、分配、控制方便经济，使用电力拖动。马达种类和规格很多，具有多种特性，能很好地满足大多数生产机器的不同要求。电源拖动系统操作和控制简单，可以进行自动控制和远距离操作等。下页，后退，第1章，5。一般生产机械运动形式和扭矩，电力牵引系统：1轴(亮显)，多轴(可转换为1轴)。运动类型：旋转、平移、提升。机械扭矩形式：产生摩擦、产生重力。6 .单轴是生产机器与马达同轴，单轴电力拖动系统，nm=nl=n m= l=，t -马达的电磁扭矩TL -生产机器的扭矩，下一页，上一页，后退，第一章，1.3.1单轴电力拖动系统对于旋转运动的对象，就好像有一个对象被称为直线运动(牛顿第二定律):J表示电动机轴的

13、总惯性矩单位kgm2，第一章，第二章，在实际表达式中，通常将惯性矩J表示为飞轮力矩GD2，它们之间的关系是J=mr2角速度由速度n、m和g旋转部分的质量和重量表示。r和d-惯性半径和直径(m)；G=9.8m/S2-重力加速度；下，上，后，GD2在整个、产品样品或机器手册中确认，第1章，3，系统旋转运动的三种状态，1)或时，系统处于静止或恒定速度，即正常状态。2)或时，系统处于加速运行状态，即动态状态。3)或时，系统处于减速运行状态，即动态状态。上，后，(T-TL)在动态转矩或加速度转矩，第1章，在运动表达式中指定转矩的正方向，首先确定电动机处于电气状态时的旋转方向是正速度方向，然后(1)如果电

14、磁转矩等于速度的正方向，则为正，否则为负。(2)负载扭矩与速度的正向相同时为负，反之为正。(3)惯性力矩的大小和符号由和的代数和确定。上、下、后、第1章、显示每个体积、上、下、后、1章、1.3.2多轴电气拖动系统扭矩和飞轮力矩转换(磁湿)，工程为节约材料，电动机速度更快。输出为常数时，即p=t =常数，t=CTia导致Ia和 ia导线厚度；铁磁材料很多。一般来说，马达速度设计得高，可以减少 t，从而节省材料。生产机器需要低速，但马达设计的速度更快，因此两者之间必须有减速装置，所以一般的电力拖动系统大部分是多轴拖动系统。下，上，后，第1章，多轴系统转换，多轴系统分析方法是用各向同性1轴系统替换原来的实际多轴系统。此方法称为“转换”。折算原则：折算前后的系统恒定传递功率(折算载荷力矩)，系统的动能保持不变(折算载荷飞轮力矩)。换算方向：通常在生产机械轴向机电轴上换算。因为研究对象是马达。电动机轴通