绪论
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0.1电机的分类
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1、一般认为电机是指电能与机械能或电能与电能相互转换的设备,前者即旋转电机,包括发电机和电动机;后者即变压器
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2、电机具有的优点
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(1)、电机中能量的转换主要以电磁场为媒介,其运行效率高;
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(2)、电机可以通过不同设计,使之具有不同性能,满足不同类型生产机械要求的多品种、多规格型号,产品易与系列化;
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(3)、电机的起动、制动、反向、调速等控制简单、反应迅速,可实现完善的保护;
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(4)、电机的运行状态易与检测,并可将检测信号输入反馈系统,利于实现生产过程的自动控制和集中管理
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0.2电机理论中的基本电磁定律
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1、 全电流定律
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设空间有N根载流导体,环绕载流导体的任一磁通闭合回路中,磁场强度(H)的切向分量沿该回路的线积分等于该回路所包围的电流代数和,即
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∮l Hdl=NI
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其中,H____沿该回路上各点切线方向的磁场强度分量
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I____每根导体中的电流,电流的正负号这样确定;凡导体电流方向与积分路径方向符合右手螺旋关系,则电流为正,反之为负。
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(因为,环绕载流导体的磁通闭合回路有很多条,每条的积线分结果都一样,都是NI)所以说,该磁场强度沿闭合回路的线积分,其结果与积分路径无关,因此 ∮l Hdl=∮l' H'dl'=NI
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(由于相等电压并联后,其电压值不便). NI 称为该磁路的磁动势,简称磁势.
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全电流定律是电机和变压器磁路计算的基础.若磁路是由不同的材料或不同长度和截面积的数段组成的,其全电流定律可表示为
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H1l1+ H2l2+ H3l3+ H4l4+ Hσσ=Σ(Hl)=NI
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其中 H1l1 H2l2 H3l3 、……---磁路各段的磁压降;
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l1 l2 l3……---磁路工程计算的平均长度
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σ---空气隙长度
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有效导体数N可用线圈匝数W表示。因此,磁势强度F可以记做线圈匝数乘以电流,即
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F = WI = NI
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从物理学可以知道:磁场强度H与磁感应强度B以及磁导率μ的关系为
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H = B / μ
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工程上将磁感应强度B表示为单位面积的磁通量,称为磁通密度,简称磁密。
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B = Φ / S
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其中Φ为磁路磁通量, S为磁路截面面积。这样H可由下式计算
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H = B / μ = (Φ / S)/ μ = Φ /(μS)
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代如 H1l1+ H2l2+ H3l3+ H4l4+ Hσσ=Σ(Hl)=NI当中,有
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[Φ1 /(μ1S1)]l1+ [Φ2 /(μ2S2)]l2+ [Φ3 /(μ3S3)] l3+ [Φ4 /(μ4S4)]l4+ [Φσ/(μ0Sσ)]σ=Σ(Hl)=NI
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[l1/(μ1S1)]Φ1+ [l2/(μ2S2)]Φ2+ [l3 /(μ3S3)]Φ3+ [l4/(μ4S4)]Φ4+ [σ/(μ0Sσ)]Φσ=WI=F
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磁力线总是闭合的,这一现象称为磁通连续性。事实上,由于漏磁通的存在,磁路中各截面的磁通量并不相等,而且各段铁芯的饱和程度不同,其相应的磁导率也不相同。
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类比电阻的计算公式,可以定义磁路的磁阻
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Rm = l / (μS)
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于是[l1/(μ1S1)]Φ1+ [l2/(μ2S2)]Φ2+ [l3 /(μ3S3)]Φ3+ [l4/(μ4S4)]Φ4+ [σ/(μ0Sσ)]Φσ=WI=F可以写作
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Rm 1Φ1+ Rm 2Φ2+ Rm 3Φ3+ Rm 4Φ4+ RmσΦσ=WI=F
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一般情况下,铁芯的磁导率要比空气大的多,所以其磁导率甚小。就是说,磁势的绝大部分消耗在空气隙的磁阻上。由此可见,在电机中,气隙虽然很小,但其磁阻很大,通常大约占总磁阻的70~80%。当粗略地估算时,可以认为
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