电器学 教学课件 ppt 作者 夏天伟 丁明道 编 _电器学_第三章
86页1、电器学 第三章 电磁机构理论,作者:欧阳森 EPC of SCUT,2019/5/19,2,概述,电磁机构 构成:磁系统励磁线圈 磁系统:磁导体气隙 作用 输入:电测量元件 驱动机构:能量转换 灭弧装置的磁吹源 独立设备或元件 自动储能机构、电磁离合器等 牵引电磁铁、制动电磁铁、起重电磁铁等 能量过程 做功:电磁力功和机械能 控制:电磁力指令 磁性材料及其基本特性,设计方法,2019/5/19,3,1、电磁结构的种类和特性,分类 励磁电流 交流、直流(单相、三相); 励磁方式 并励、串励、永久磁铁、交直流同时磁化; 结构形式 内衔铁 图31 动铁心在线圈中 外衔铁 图32 动铁心在线圈外 运动方式 直动式、转动式,2019/5/19,4,1、电磁结构的种类和特性,基本特性 能量转变:电能力和机械功 (静态)吸力特性 Ff() 或者 Mf(a) 此时是假定衔铁运动无限缓慢得到的特性 动态吸力特性 考虑运动过程的时间轴 机械特性/反力特性 反作用力:衔铁运动时所克服的机械负载的阻力Fr Frf(),2019/5/19,5,1、电磁结构的种类和特性,一、各类(静态)吸引特性 图31 注意:止
2、座结构对吸力特性的影响 图32 静态吸力特性的成立条件 电路参数始终保持不变 或者运动过程无限慢 吸力特性与能量特性 P70 衔铁的运动实质就是其做功的过程,2019/5/19,6,动态特性分析,电流、磁通、磁链、吸力、速度等与气隙或时间之间的关系 电磁系统的工作循环 参考:图33 电流:Ic、Iw、Ib 动作过程对应tdtctx 触动阶段对应tc 尚未克服反作用力 吸合运动阶段对应tx 吸力大于反作用力 或者吸力总功大于反作用力总功 释放过程 开释阶段:吸力大于反作用力 返回运动阶段:吸力小于反作用力,2019/5/19,7,1、电磁结构的种类和特性,机械特性/反力特性 本质:负载特性 与吸力特性的统一 衔铁的吸合:电磁吸力为主 释放和复合:反作用力为主 参考图34,2019/5/19,8,2、磁性材料及其基本特性,常用(铁)磁性材料 铁、镍、钴、钇 合金 特点:磁导率为真空的几百甚至几千倍 顺磁性材料 空气、铝等:磁导率比真空略大 逆磁性材料 氢、铜等:磁导率略小于真空 (铁)磁性材料特点:磁导率高或极高 非线性磁特性: 磁感应强度B和磁场强度H,2019/5/19,9,电磁学回顾
3、,磁感应强度B(T) 因材料而异:磁导率单位H/m 与其垂直的单位电流元所受的力 毕奥沙伐尔定律 磁场强度H(A/m) 毕奥沙伐尔定律 磁场计算以H计算较为方便 磁压降(磁路的欧姆定律): 安培(全电流)定律: 磁通计算: 磁场强度H的含义: 单位长度磁路上消耗的磁势 单位长度磁路上的磁压降,2019/5/19,10,2、磁性材料及其基本特性 P71,磁畴 铁磁物质内部磁场范围的相对独立的天然磁化区 排列杂乱以致总体对外呈无磁性 外界磁场作用下形成一致对外磁性否则无磁性 可磁化至饱和状态 各向异性:图35 磁化的方向性 居里点 临界温度值 磁性材料在此温度或以上,磁畴消失,变为顺磁材料,2019/5/19,11,2)磁化曲线和磁滞回线,原始/起始磁化曲线 磁性材料去磁后,H逐步增大,B也逐步增大的曲线 图36中的oc段 膝点a和oa段 磁化通过磁畴界壁转移进行 不消耗能量,过程可逆 磁导率为常数,且与磁场强度H无关(B H) 膝部ab段 大部分磁畴趋向外磁场方向 消耗能量,过程不可逆 巴克豪森效应 磁化呈阶梯现象 磁畴突然转向产生感应电动势,出现响声 特别大:较小的外磁场变化可导致较大
4、的磁感应 某处出现磁导率的最大值max,2019/5/19,12,2)磁化曲线和磁滞回线,饱和段bc 未转向磁畴很少 需要消耗更多能量和更强的外磁场 磁导率减小 饱和状态c点及以后 所有磁畴方向与外磁场一致饱和 磁导率接近真空 过程可逆,2019/5/19,13,2)磁化曲线和磁滞回线,原始磁化曲线 去磁的磁性材料磁化过程 图36中的oc段(过程不可逆) 此时,逆向的H变化会使B沿ce曲线变动 磁滞回线 图36中的基本闭合的外围曲线、图37 多次重复后,达到稳定状态的磁化过程 磁滞:B的变化总迟于H 主要特征参数 饱和磁感应Bs(c点) 剩磁(e、k点):H0时的磁感应强度B 矫顽力(f、m点):B0时的磁场强度H,2019/5/19,14,2)磁化曲线和磁滞回线,注意: 交流磁化曲线和直流磁化曲线不同 交流磁滞回线和直流磁滞回线不同 P73 实际使用的磁化曲线基本/平均磁化曲线 图37 若干不饱和对称磁滞回线顶点连接而成 原始/起始磁化曲线仅是实验室状态下的曲线 注意: 任一种磁性材料的磁化曲线均因工艺、结构、工作环境而不同,没有固定的函数关系,2019/5/19,15,3)铁损和损
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