半路放弃?不,磁路就放弃了(续)

文摘   2024-06-30 21:45   四川  

为什么研究磁路?

变压器是电能到电能的转换,电动机是电能到机械能的转换,发电机是机械能到电能的转换。转换过程是通过磁场进行的,磁场是耦合场。为什么不是电场?

电场、磁场,都具有能量,在空气中,二者的能量密度差异很大:

对于电机,气隙处是能量转换的地方,所以要力保能量集中在气隙处。从上面公式也可以看出为什么要磁路的磁导率够大,假设铁心磁导率为无穷,那能量就都输送到气隙处了,然后由转子取走。

多说一句,磁场怎么有能量?磁场的能量又是如何算的?这里不讲具体计算,只讲逻辑。磁场是电流产生的,还有铁磁材料的等效电流。要产生电流,就会有感应电动势,两者之积再积分,感应电动势跟磁通有关系,磁通又跟B有关系,跟面积有关系,跟气隙有关系,一路下来,就能得出上面的公式。

假如我们要设计一台电机,又会如何设计磁通,磁感应强度呢?
首先我们得知道电机功率多大?转速范围,额定转速,还要知道供电电压,额定电压。
之前有篇小文介绍加在变压器上的电压去哪了,加在电机上的电压类似,我们期望加在电机上的电压全部转换为感应电动势,不要被漏阻抗分压。
每极面积预示着铁心体积,为了降低铁心体积,肯定寻求B尽可能大,可B又受制于铁心饱和,最理想点就是膝点附近。

电机学里是怎么把问题最简化的?
铁心磁导率无穷大;
漏磁为零;
气隙不考虑边沿效应;
先考虑简单的,然后再在这个基础上不断修正。
不然的话,精确计算几乎是不可能任务。已知量:
电源电压,包括频率;
线圈几何尺寸,匝数;
铁心的几何尺寸,铁心磁导率;
空气磁导率;
这些都是边界条件,然后用麦克斯韦方程来解。也只能用数值计算的方法获得近似解,不会有解析解。


范泛谈电机
尝试浅入浅出地谈谈被众多人视为玄学的电机学,以及与电机有关的知识:电机制造,电机控制,电机维修等。
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