电机控制基础知识储备
1、安培定律:电生磁,产生磁场的电流又叫磁动势。磁场大小用H表示,磁场强度
安培力:通电导体在磁场中受力,使用左手定则判断力的方向。安培力是磁场对通电导线的作用力,是对整个在磁场中的导线而言。
电流方向与磁场方向平行时,通电导体不受力的作用。电流方向与磁场方向垂直时,安培力最大。
通电导体在磁场中可以受到力的作用,是因为磁场同性相斥、异性相吸,而通电导体会产生磁场,致使通电导体产生的磁场,就会与磁场中磁场产生相斥、或者产生相吸两种状态。通电导线在磁场中的受力方向取决于电流方向和磁场的方向,如果有一个方向变化的话,力的方向随之发生变化,但是当两个同时反向时,力恰恰是不变的。
2、法拉第电磁感应定律:磁生电,磁通量变化产生感应电动势。
线圈中感应的电动势,与每匝线圈中磁通量的变化率以及匝数成正比。
3、磁通量:磁通密度(磁感应强度B)乘以面积
磁链:磁通与线圈的交链,导电线圈或电流回路所链环的磁通量。
通电线圈的匝数与磁通量的乘积。通常用 (psi)或(lambda)标记,
即 或
根据法拉第电磁感应定律,当磁通随时间变化时,在线圈中将产生感应电动势;该电动势 E 等于磁链的时间变化率的负值
磁通密度可以根据运动电荷在磁场中所受到的磁场力(洛伦兹力)来定义。
通过电荷大小、运动速度以及所受的力可以反推周围磁场的大小,也就是磁感应强度。
:定子磁链矢量,与定子磁场相对应,定子磁场是气隙磁场ψg与定子漏磁场ψsσ的合成磁场;
:转子磁链矢量,与转子磁场相对应,转子磁场是气隙磁场与转子漏磁场ψrσ的合成磁场。
电感:电感是用来衡量在恒定电流下产生磁场的能力,可以理解成产生磁力线圈数量的能力。
一种由线圈组成的无源电气元件,是用于滤波、定时、电力电子应用的两端元件,属于一种储能元件,可以把电能转换成磁能并储能起来。
电容具有“阻直流,通交流”的特性,而电感则有“通直流,阻交流”的功能。
电感特性:
1、对直流呈现很小的电阻(近似于短路),对交流呈现的阻抗与信号频率成正比,交流信号频率越高,电感呈现的阻抗越大;电感的电感量越大,对交流信号的阻抗越大。
2、电感具有阻止电流变化的特性,流过电感的电流不会发生突变,根据电感的特性,在电子产品中常作为滤波线圈、谐振线圈 等。
洛伦兹力:磁场对运动中的带电粒子的作用力,是对单个带电粒子而言。
右手定则:判断磁场方向,四指指向电流方向,大拇指指向N极,磁力线从N极发射,S极吸收
左手定则:磁感线从手心穿入,四指指向电流方向,大拇指指向安培力或者洛伦兹力方向。
4、磁导率:磁感应强度B与磁场强度H之比
磁导率描述的是电荷感受的磁场(输出)与电流产生的磁场(输入)的比值,描述前者随着后者的响应。
磁场强度与磁感应强度关系:
通过介质之后磁场输入输出产生滞后性,当通过电流产生磁场H,磁性材料中的内部带电粒子感受到磁场,从而产生了自己的一部分磁场,导致此时总磁场不再是H。受到外界磁场影响使得材料也有内部额外磁场的过程,叫做“磁化”。
简而言之,就是外部磁场强度H是激励,磁感应强度是总响应。因此磁性材料有磁滞现象。
现在假设我们用一个正弦的电流对介质进行磁化,电流(代表 H)变化如左下图,得到介质中总的磁场(B )为右下图:
感性负载:
指带有电感参数的负载。负载电流滞后负载电压一个相位差特性的为感性负载,如变压器、电动机等。另外一种是指有些设备在消耗有功功率时还会消耗无功功率,并且有线圈负载的电路,叫感性负载。
无功功率与有功功率:
打个比喻,无功就像地球水系,有功就像水上的物体,没有充足的水及水的流动,物体就无法运送到需要的地方进行物质交换(能量转化,如电能转化为机械能、热能)。水的总量是不变的,总是从高处流向低处(无功能量不会损失,只是从电压高的地方流向电压低的地方)。水在流动过程会受遇到水道变小产生急流(电感电流),动能(电能)变大,或受阻形成波浪及水位抬高(电容电压),势能(磁能)变大,但总体能量平衡。
有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率,也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。
无功功率是用于电路内电场与磁场的交换,并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功,而是转变为其他形式的能量。
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