【正文】 上加一低電壓 vAX 。 axAaAX VVV 、測量： 若 說明 A 與 x 或 X 與 a 是 同極性端 . axAXAa VVV ??若 說明 A 與 a 或 X 與 x 為同極性端。 axAXAa VVV ??結(jié)論： V a A X x V (3) 同極性端的測定方法 AXv+ – 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 方法二：直流法 設(shè) S閉合時 ? 增加。 感應(yīng)電動勢的方向，阻止 ? 的增加。 如果當(dāng) S 閉合時，電流表正偏，則 Aa 為同極性端 。 結(jié)論： X x 電流表 + _ A a + – S 如果當(dāng) S 閉合時，電流表反偏， 則 Ax 為同極性端。 ? ? A X a x + _ S 2eΦ+ – 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 電能與機械能的轉(zhuǎn)換 能量守恒原理 能量守恒原理 :在質(zhì)量不變的物理系統(tǒng)內(nèi)，能量總是守恒的，即能量既不能憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，只能改變其存在的形態(tài)。 發(fā)電機： 從原動機輸入機械能 = 磁場儲能的增加 +轉(zhuǎn)換成熱能的能量損耗 +輸送出電能到負載 電動機： 從電源輸入電能 = 磁場儲能的增加 +轉(zhuǎn)換成熱能的能量損耗 +輸送出機械能到負載 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 耦合磁場：用來耦合電系統(tǒng)和機械系統(tǒng)的氣隙磁場 計入損耗后，發(fā)動機的能量平衡方程可以寫成： 輸入的機械能減去機械損耗 = 磁場儲能的增加加上鐵心損耗 +輸出的電能加上電阻 I2R損耗 v e 由鐵損耗產(chǎn)生的熱能 由機械損耗產(chǎn)生的熱能 由 I2R損耗產(chǎn)生的熱能 機械系統(tǒng) 耦合磁場 電系統(tǒng) i em dWdWdW ???mdWedW?dW——磁場吸收的總能量（包括磁場儲能的增量和鐵心損耗）的微分 ——變換為電形式的總能量（包括 I2R損耗在內(nèi)）的微分 ——輸入電機中凈機械能（已扣除機械損耗）的微分 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 耦合磁場是機電能量轉(zhuǎn)換的樞紐 耦合磁場對電系統(tǒng)的反作用（電動機）或作用（發(fā)電機）表現(xiàn)在線圈感應(yīng)電動勢上，只有當(dāng)線圈內(nèi)產(chǎn)生有感應(yīng)電動勢時，電機才能從電系統(tǒng)吸收（電動機）或發(fā)出（發(fā)電機）電能。 即：產(chǎn)生感應(yīng)電動勢是耦合磁場從電源輸入電能（電動機）或從原動機輸入機械能（發(fā)電機）的必要條件。 電磁功率表達式： 當(dāng)多個繞組接到電系統(tǒng)時，電能的變化關(guān)系可以寫成： idtedW ne ??1??? neem eidtdWP1下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 耦合磁場對機械系統(tǒng)的作用（電動機）或反作用（發(fā)電機）就表現(xiàn)在電磁轉(zhuǎn)矩上，若磁場儲能隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的變化而變化時，轉(zhuǎn)子上就受到電磁轉(zhuǎn)矩的作用，只有當(dāng)電機內(nèi)部產(chǎn)生有電磁轉(zhuǎn)矩時，電機才能向機械系統(tǒng)送出（電動機）或吸收（發(fā)電機）機械能。在恒速運行情況下，轉(zhuǎn)子的動能沒有變化，機械能變化的表達式為： dtTdW ?????0?mdWedWdW ??dtTeidtn ?????1對于直流電機和三相相對穩(wěn)定運行的交流電機，除了過渡過程外，氣隙磁場的總儲能在穩(wěn)態(tài)運行中是不變的，即： （不計鐵心損耗），于是， 或： 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 作為耦合場的恒定氣隙磁場，一方面從電系統(tǒng)中吸收電能，另一方面又把等量的磁場儲能轉(zhuǎn)換為機械能，或者相反，一方面從機械系統(tǒng)中吸收機械能，另一方面又把等量的磁場儲能轉(zhuǎn)換為電能。完成上述等量轉(zhuǎn)換過程是通過電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩來實現(xiàn)的。而電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩都需要通過起耦合機、電兩個系統(tǒng)的氣隙磁場的作用才能產(chǎn)生。因此，耦合磁場在機電能量轉(zhuǎn)換過程中起著極其重要的樞紐作用。 dtTe idtn ?????1下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 工程應(yīng)用：利用電磁鐵制動起重機 1. 概述 電磁鐵是利用通電的鐵心線圈吸引銜鐵或保持某種機械零件、工件于固定位置的一種電器。當(dāng)電源斷開時電磁鐵的磁性消失，銜鐵或其它零件即被釋放。電磁鐵銜鐵的動作可使其它機械裝置發(fā)生聯(lián)動。 根據(jù)使用電源類型分為： 直流電磁鐵： 用直流電源勵磁； 交流電磁鐵： 用交流電源勵磁。 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 2. 基本結(jié)構(gòu) 電磁鐵由線圈、鐵心及銜鐵三部分組成，常見的結(jié)構(gòu)如圖所示。 鐵心 銜鐵 銜鐵 有時是機械零件 、工件充當(dāng)銜鐵 F F F F 線圈 線圈 銜鐵 鐵心 線圈 鐵心 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 3. 電磁鐵吸力的計算 電磁鐵吸力的大小與氣隙的截面積 S0及氣隙中的磁感應(yīng)強度 B0的平方成正比?；竟饺缦拢? ? ?N8100207SBFπ?式中： B0 的單位是特 [斯拉 ]； S0 的單位是平方米； F 的單位是牛 [頓 ]（ N）。 直流電磁鐵的吸力 直流電磁鐵的吸力依據(jù)上述基本公式直接求取。 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 交流電磁鐵的吸力 交流電磁鐵中磁場是交變的，設(shè) ts i nm0 ?BB ?則 吸力瞬時值為 : tFFtFtSBSBf???co s 22121s i ns i n 810810mm2m202m70207?????ππ式中： 81002m7m SBF π?為吸力的最大值。 吸力的波形 : 吸力平均值為 : [ N ] 161021d102m7m0 SBFtfTFTπ??? ?t Fm f O 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 (1) 交流電磁鐵的吸力在零與最大值之間脈動。銜鐵以兩倍電源頻率在顫動，引起噪音，同時觸點容易損壞。 為了消除這種現(xiàn)象，在磁極的部分端面上套一個分磁環(huán)（或稱短路環(huán)），工作時，在分磁環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，其阻礙磁通的變化，在磁極端面兩部分中的磁通 ?1 和 ?2 之間產(chǎn)生相位差，相應(yīng)該兩部分的吸力不同時為零，實現(xiàn)消除振動和噪音，如圖所示；而直流電磁鐵吸力恒定不變； 綜合上述： ?1 ?2 (2) 交流電磁鐵中 ,為了減少鐵損，鐵心由鋼片疊成； 直流電磁鐵的磁通不變，無鐵損，鐵心用整塊軟鋼制成； 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 (4) 直流電磁鐵的勵磁電流僅與線圈電阻有關(guān)，在吸合過程中，勵磁電流不變。 (3) 在交流電磁鐵中，線圈電流不僅與線圈電阻有關(guān)，主要的還與線圈感抗有關(guān)。在其吸合過程中，隨著磁路氣隙的減小，線圈感抗增大，電流減小。如果銜鐵被卡住，通電后銜鐵吸合不上，線圈感抗一直很小，電流較大，將使線圈嚴重發(fā)熱甚至燒毀； 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 例 1: 如圖是一拍合式交流電磁鐵，其磁路尺寸為： c= 4 cm, l =7cm。鐵心由硅鋼片疊成。鐵心和銜鐵的截面都是正方形，每邊長度 a= 1 cm。勵磁線圈電壓為交流 220V。今要求銜鐵在最大空氣隙 ? = 1 cm（平均值）時須產(chǎn)生吸力 50 N，試計算線圈匝數(shù)和此時的電流值。計算時可忽略漏磁通，并認為鐵心和銜鐵的磁阻與空氣隙相比可以不計。 ? l c a a 解 : 按已知吸力求 Ｂ ｍ （空氣隙中和鐵心中的可認為相等） 02m71610 SBFπ? 70m 1016 ???SFB π下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 T 6110101161016 7470m .SFB ??????? ??? 50ππ故有 計算線圈匝數(shù) 6 2 0 01016150444 220444 4m??????? ?..SfB. UN求初始勵磁電流 ???0mm2BHNI ?? A5110462022101612 720m ..NBI ?????????????下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 應(yīng)用實例 圖示為應(yīng)用電磁鐵實現(xiàn)制動機床或起重機電動機的基本結(jié)構(gòu)，其中電動機和制動輪同軸。 M 3 ~ 抱閘 制動輪 彈 簧 電 磁 鐵 通 電 電磁鐵 動作 拉開 彈簧 抱閘 提起 松開 制動輪 電機 轉(zhuǎn)動 斷 電 電磁鐵 釋放 彈簧 收縮 抱閘 抱緊 抱緊 制動輪 電機 制動 啟動過程： 制動過程： 電磁鐵在生產(chǎn)中主要應(yīng)用原理： 用電磁鐵銜鐵的動作帶動其他機械裝置運動，產(chǎn)生機械連動，實現(xiàn)控制要求。 (1)原理如下： 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 當(dāng)電磁鐵的銜鐵不動時， 系統(tǒng)不產(chǎn)生機械運動，則耦合磁場將電源輸入的電能全部轉(zhuǎn)換為磁場的儲能，于是： 若磁通量由 0增加至 Ф，相應(yīng)的線圈磁鏈為 ?，則磁場儲能應(yīng)為： ?iddW m ?????0idW m(2)機電能量轉(zhuǎn)換過程 線性磁路： 221 LiWm ?下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 電磁鐵的銜鐵運動時 ，磁場儲能的總變化量 dWm的全微分為： 線性系統(tǒng)： dxxWdiiWdW mmm ??????dxxLiL id idW m ???? 221當(dāng)系統(tǒng)受到外力作用時，在dt時間內(nèi)電能的變化 由磁場儲能的變化導(dǎo)致機械能發(fā)生變化，以保持系統(tǒng)新的能量平衡 xLif em??? 221其中，電磁力：下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 當(dāng)系統(tǒng)達到平衡時，外加與銜鐵上的機械力應(yīng)與大小相等，方向相反（不計機械摩擦），即當(dāng)銜鐵移動 dx距離時，磁場克服外力所做的機械功 dW?應(yīng)為： 即： dxfdxfdWem ???? ??xxWxLif mem ???????? ),(21 2 ?當(dāng)銜鐵受到外力發(fā)生微小位移引起磁場儲能變化時，銜鐵上將受到磁場力的作用，方向與外力相反，大小等于 ， 的方向傾向于使線圈自感增大，如上圖所示。 xWm?? emf下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 綜上，在以磁場為耦合場的機電裝置中，機電能量的轉(zhuǎn)換過程大致為：當(dāng)裝置的可動部分發(fā)生位移時，氣隙磁場將發(fā)生變化，由此引起氣隙內(nèi)的磁場儲能的變化，同時，也引起線圈內(nèi)磁鏈的變化。一方面，由位移引起的磁場儲能變化將產(chǎn)生磁場力，并使部分磁場儲能釋放出來變化為機械能，另一方面，由于磁鏈變化引起的線圈內(nèi)的感應(yīng)電動勢發(fā)生變化。為了使電系統(tǒng)內(nèi)部平衡，必將從電源吸取電能，這樣，通過耦合場的作用，從電源輸入的電能將轉(zhuǎn)換為機械能。 在生產(chǎn)實踐中，上述機電能量轉(zhuǎn)換是可逆的。