电机与运动控制系统课件chapter2

1、,2.1 电机中的能量转换与磁路 2.1.1 电机中能量转换的两个实例 2.1.2 能量转换装置中的磁场与磁路 2.2 磁场的建立 2.2.1 安培环路定律及其简化形式 2.2.2 磁路的欧姆定律 2.2.3 磁路中铁心的作用 2.2.4 铁磁材料及其磁化特性 2.3 电磁感应定律 2.3.1 电磁感应定律 2.3.2 变压器电动势与运动电动势,第2章 机电能量转换基础,2.4 磁磁场能量与电感 2.4.1 磁场储能、磁共能 2.4.2 电感、用电感表示的磁场能量 2.5* 机电能量转换基本原理 2.5.1 典型的机电能量转换装置 2.5.2 电磁力和电磁转矩 2.6 交流磁路和电力变压器 2

2、.6.1 交流磁路分析 2.6.2 变压器的空载运行 2.6.3 变压器的负载运行 2.6.4* 采用微分方程表示的变压器电路方程,2.1 电机中的能量转换与磁路,2.1.1 电机中能量转换的两个实例 2.1.2 能量转换装置中的磁场与磁路,通过实例说明电机中能量转换需要磁场作为耦合场，即通过磁场将能量输入的部件与能量输出的部件耦合起来。,2.1.1 电机中能量转换的两个实例,根据电机是否旋转，将电机分为静止电机和旋转电机。,静止电机(变压器),旋转电机,2.1.2 能量转换装置中的磁场与磁路,电能为什么能在变压器的两个彼此绝缘的线圈之间传递？ 电动机中，从定子部分输入的电能，为什么能转换为机

3、械能从转子输出？,变压器和旋转电机中的磁路主要由铁磁材料构成。在变压器中，沿着图2.1.1 所示磁路上，可以没有空气隙，即磁路可以完全由铁磁材料构成，称为铁心磁路；在旋转电机中，在定子磁路与转子磁路之间，总是有一个空气隙存在，这是带气隙的铁心磁路。,2.2.1 安培环路定律及其简化形式 2.2.2 磁路的欧姆定律 2.2.3 磁路中铁心的作用 2.2.4 铁磁材料及其磁化特性,2.2 磁场的建立,在通电导线周围存在磁场（magnetic field），磁场与建立该磁场的电流之间的关系可由安培环路定律来描述。建立磁场的电流称之为激磁电流（或励磁电流）。 下面具体讲述安培环路定律及其简化形式。,2

4、.2.1 安培环路定律及其简化形式,今后可以体会到，磁动势或磁势F（magneto motive force, mmf），单位为安匝(AN) 是一个非常重要的物理量。,1 均匀磁路的欧姆定律,2.2.2 磁路的欧姆定律,2 分段均匀磁路的欧姆定律,(串联磁路),1 铁心的增磁（增磁通）功能,2.2.3 磁路中铁心的作用,磁路中铁心的作用,为了达到同样的磁通量，采用铁芯的磁路所需励磁电流远小于采用非铁芯的磁路。 铁芯具有增磁功能。 磁通沿铁芯成回路，铁芯外部几乎为0。 有气隙存在时，磁阻大大增加。为达到相同的磁通量，导致励磁电流增加很大。,2 串联磁路中的气隙降低铁心的增磁功能,气隙的导磁率很低

5、，只有铁心的数千分之一。,3 铁心磁路使磁通在空间按一定形状分布,对图2.1.1所示变压器，利用铁心的增磁功能，使得同时与两个线圈交链的磁通得以增强；而在图2.1.3中，则使得定、转子之间的耦合场得以增强，并可以使定子内圆表面的磁感应强度按一定规律在圆周上分布。,1 铁磁材料的磁化特性,2.2.4 铁磁材料及其磁化特性,磁通密度B与磁场强度H之间的关系曲线，称为B-H曲线(B-H characteristic)，是磁性材料最基本的特性，也被称为材料的磁化曲线 。 磁化曲线开始拐弯的点（图中的b点），称为膝点。通常，电机磁路中的铁磁材料工作在膝点附近。,剩磁Br 矫顽力Hc 软磁材料：剩磁和矫顽力较小； 硬磁材料：剩磁和矫顽力较大,2 铁磁材料的磁化特性与铁心磁路的磁化曲线的关系,3 永磁磁路,硬磁材料一经磁化,能长时间保持磁性,故