1、電電 器器 理理 論論 基基 礎(chǔ)礎(chǔ)-第七章第七章教學(xué)目的與要求：教學(xué)目的與要求： 1、掌握電磁系統(tǒng)基本特性，熟悉電磁系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)，了解電磁系、掌握電磁系統(tǒng)基本特性，熟悉電磁系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)，了解電磁系統(tǒng)用途；統(tǒng)用途； 2、掌握磁路的歐姆定律、磁路的基爾霍夫第一、掌握磁路的歐姆定律、磁路的基爾霍夫第一/第二定律，熟悉磁第二定律，熟悉磁路概念及其工程意義，了解電磁系統(tǒng)計(jì)算的基本任務(wù)路概念及其工程意義，了解電磁系統(tǒng)計(jì)算的基本任務(wù) 第七章第七章 電磁鐵的磁路計(jì)算電磁鐵的磁路計(jì)算教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)： 1、電磁系統(tǒng)基本特性；電磁系統(tǒng)的組成；電磁系統(tǒng)的特性電磁系統(tǒng)基本特性；電磁系統(tǒng)的組成；電磁系統(tǒng)的

2、特性； 2、磁路的歐姆定律、磁路的基爾霍夫第一磁路的歐姆定律、磁路的基爾霍夫第一/第二定律；第二定律；標(biāo)量磁位；標(biāo)量磁位；磁場(chǎng)的三個(gè)性質(zhì)磁場(chǎng)的三個(gè)性質(zhì) 通過本次課的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握電磁系統(tǒng)四通過本次課的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握電磁系統(tǒng)四大基本特性大基本特性吸力特性、反力特性、輸入吸力特性、反力特性、輸入-輸出特性、時(shí)間特性，輸出特性、時(shí)間特性，磁路的歐姆定律、磁路的基爾霍夫第一磁路的歐姆定律、磁路的基爾霍夫第一/第二定律，全面了解電磁第二定律，全面了解電磁系統(tǒng)的用途，為磁路的工程計(jì)算打下基礎(chǔ)。系統(tǒng)的用途，為磁路的工程計(jì)算打下基礎(chǔ)。 第七章第七章 電磁鐵的磁路計(jì)算電磁鐵的磁路計(jì)算本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 1

3、概述概述 2電磁系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)和基本特性電磁系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)和基本特性 3磁場(chǎng)的基本概念與基本定律磁場(chǎng)的基本概念與基本定律 4磁場(chǎng)的若干性質(zhì)磁場(chǎng)的若干性質(zhì) 5磁路的基本概念磁路的基本概念 6電磁系統(tǒng)計(jì)算的基本任務(wù)電磁系統(tǒng)計(jì)算的基本任務(wù) 7-l 概概 述述一、電磁系統(tǒng)的組成一、電磁系統(tǒng)的組成 二、電磁系統(tǒng)的用途二、電磁系統(tǒng)的用途 三、三、 電磁系統(tǒng)磁場(chǎng)計(jì)算電磁系統(tǒng)磁場(chǎng)計(jì)算 一、電磁系統(tǒng)一、電磁系統(tǒng) 由磁系統(tǒng)（主要由兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的鐵心及氣隙等組成的，具有閉合由磁系統(tǒng)（主要由兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的鐵心及氣隙等組成的，具有閉合磁路的電器組件）和線圈組成，用以進(jìn)行電磁轉(zhuǎn)換的電器組件或部件。磁路的電器組件）和線圈組

4、成，用以進(jìn)行電磁轉(zhuǎn)換的電器組件或部件。 1、線圈激磁使磁系統(tǒng)磁化，產(chǎn)生電磁吸力，吸引銜鐵，使之運(yùn)動(dòng)、線圈激磁使磁系統(tǒng)磁化，產(chǎn)生電磁吸力，吸引銜鐵，使之運(yùn)動(dòng)作機(jī)械功，從而達(dá)到某些預(yù)定目的。作機(jī)械功，從而達(dá)到某些預(yù)定目的。 2、通過線圈從電源吸取能量，并借銜鐵的運(yùn)動(dòng)輸出機(jī)械功，是電、通過線圈從電源吸取能量，并借銜鐵的運(yùn)動(dòng)輸出機(jī)械功，是電磁系統(tǒng)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的一個(gè)方面；通過線圈輸入電磁信號(hào)，并借銜鐵的磁系統(tǒng)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的一個(gè)方面；通過線圈輸入電磁信號(hào)，并借銜鐵的機(jī)械運(yùn)動(dòng)輸出指令，是電磁系統(tǒng)實(shí)行控制作用的又一個(gè)方面。機(jī)械運(yùn)動(dòng)輸出指令，是電磁系統(tǒng)實(shí)行控制作用的又一個(gè)方面。7-l 概概 述述二、電磁系統(tǒng)的用

5、途二、電磁系統(tǒng)的用途 1、單獨(dú)成為一類電器。如牽引電磁鐵、制動(dòng)電磁鐵，起重電磁鐵和電、單獨(dú)成為一類電器。如牽引電磁鐵、制動(dòng)電磁鐵，起重電磁鐵和電磁離合器及電磁吸盤等；磁離合器及電磁吸盤等； 2、作為電器組件或部件。如電磁接觸器、電磁式繼電器，電磁式脫扣、作為電器組件或部件。如電磁接觸器、電磁式繼電器，電磁式脫扣器等的感測(cè)部件，以及電磁操作機(jī)構(gòu)的執(zhí)行部件。器等的感測(cè)部件，以及電磁操作機(jī)構(gòu)的執(zhí)行部件。 3、電磁傳感器、電磁穩(wěn)壓器乃至磁放大器等亦視為電磁系統(tǒng)。、電磁傳感器、電磁穩(wěn)壓器乃至磁放大器等亦視為電磁系統(tǒng)。 本章主要討論能通過銜鐵作機(jī)械功的一類電磁系統(tǒng)。本章主要討論能通過銜鐵作機(jī)械功的一類電磁

6、系統(tǒng)。 7-l 7-l 概概 述述三、電磁系統(tǒng)的計(jì)算三、電磁系統(tǒng)的計(jì)算 實(shí)質(zhì)上是其磁場(chǎng)的計(jì)算。實(shí)質(zhì)上是其磁場(chǎng)的計(jì)算。 由于電磁系統(tǒng)的磁場(chǎng)大都是三維場(chǎng)，因此按解析法計(jì)算很困難，由于電磁系統(tǒng)的磁場(chǎng)大都是三維場(chǎng)，因此按解析法計(jì)算很困難，而數(shù)值方法而數(shù)值方法(如有限差分法、有限元法和積分方程法等）已獲得較大應(yīng)如有限差分法、有限元法和積分方程法等）已獲得較大應(yīng)用。用。 本章通過對(duì)磁場(chǎng)性質(zhì)的分析研究，掌握磁通、磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)本章通過對(duì)磁場(chǎng)性質(zhì)的分析研究，掌握磁通、磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁壓降的分布規(guī)律，從而建立磁路的概念，簡(jiǎn)化電磁系統(tǒng)的計(jì)強(qiáng)度、磁壓降的分布規(guī)律，從而建立磁路的概念，簡(jiǎn)化電磁系統(tǒng)的計(jì)算。算

7、。7-l 7-l 概概 述述7-2 電磁系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)和基本特性電磁系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)和基本特性一、典型結(jié)構(gòu)形式和工作原理一、典型結(jié)構(gòu)形式和工作原理 二、電磁鐵的分類原則與類型二、電磁鐵的分類原則與類型 三、電器中電磁鐵的作用三、電器中電磁鐵的作用 四、電磁鐵的吸力特性四、電磁鐵的吸力特性 五、反力特性五、反力特性 六、輸入六、輸入-輸出特性輸出特性 七、時(shí)間特性七、時(shí)間特性 一、典型結(jié)構(gòu)形式和工作原理一、典型結(jié)構(gòu)形式和工作原理: 介紹繼電器和接觸器介紹繼電器和接觸器 1、繼電器：、繼電器： 1) 類型：類型： 電磁式與非電磁式（氣囊式、受熱等）電磁式與非電磁式（氣囊式、受熱等）; 2) 名稱名稱

8、: 電流繼電器、電壓繼電器、熱繼電器、時(shí)間繼電電流繼電器、電壓繼電器、熱繼電器、時(shí)間繼電器、光繼電器、壓力繼電器、速度繼電器等。器、光繼電器、壓力繼電器、速度繼電器等。 3) 重要元件：感測(cè)元件，操動(dòng)機(jī)構(gòu)，輔助觸頭。重要元件：感測(cè)元件，操動(dòng)機(jī)構(gòu)，輔助觸頭。 7-2 電磁系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)和基本特性電磁式繼電器電磁式繼電器7-2 電磁系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)和基本特性2、接觸器、接觸器 分直流接觸器、交流接觸器、分直流接觸器、交流接觸器、真空接觸器等。真空接觸器等。 直流接觸器：如右圖示。主觸直流接觸器：如右圖示。主觸頭為單斷點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)式，上裝滅弧頭為單斷點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)式，上裝滅弧室；輔助觸頭隨銜鐵一同動(dòng)作。室；輔助觸頭

9、隨銜鐵一同動(dòng)作。線圈通電后，銜鐵克服反力閉線圈通電后，銜鐵克服反力閉合；線圈斷電，銜鐵釋放。合；線圈斷電，銜鐵釋放。7-2 電磁系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)和基本特性二、電磁鐵的分類原則與二、電磁鐵的分類原則與類型類型： 1. 按銜鐵運(yùn)動(dòng)方式分：按銜鐵運(yùn)動(dòng)方式分： 直動(dòng)式和轉(zhuǎn)動(dòng)式。直動(dòng)式和轉(zhuǎn)動(dòng)式。 2. 按導(dǎo)磁體形狀分：按導(dǎo)磁體形狀分： 形、形和螺管形、形和螺管式。式。 7-2 電磁系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)和基本特性3.3.按按線圈電流線圈電流種類分：交流和直流電磁鐵。種類分：交流和直流電磁鐵。7-2 電磁系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)和基本特性4.4.線圈連接線圈連接方式：方式： 并聯(lián)線圈和串聯(lián)線圈。并聯(lián)線圈和串聯(lián)線圈。7-2 電

10、磁系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)和基本特性三、電器中電磁鐵的作用：三、電器中電磁鐵的作用： 、可、可遠(yuǎn)距離及自動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)；遠(yuǎn)距離及自動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)； 、作感應(yīng)元件；、作感應(yīng)元件； 、作分勵(lì)脫扣器和合閘電磁鐵；、作分勵(lì)脫扣器和合閘電磁鐵； 、作為獨(dú)立電器，如牽引電磁鐵、制動(dòng)電磁鐵、起重電、作為獨(dú)立電器，如牽引電磁鐵、制動(dòng)電磁鐵、起重電磁鐵、電磁吸盤和電磁離合器等。磁鐵、電磁吸盤和電磁離合器等。7-2 電磁系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)和基本特性 四、電磁鐵的吸力特性四、電磁鐵的吸力特性 有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性兩種，條件是是否考慮電路參數(shù)在過渡過有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性兩種，條件是是否考慮電路參數(shù)在過渡過程中的變化。程中的變化。 1、表示、表

11、示電磁吸力電磁吸力與銜鐵的與銜鐵的機(jī)械行程機(jī)械行程的關(guān)系：的關(guān)系：Fx=f（）直動(dòng)式電磁鐵。直動(dòng)式電磁鐵。 這個(gè)特性表征了電磁系統(tǒng)帶動(dòng)負(fù)載的吸引能力，習(xí)慣上被稱這個(gè)特性表征了電磁系統(tǒng)帶動(dòng)負(fù)載的吸引能力，習(xí)慣上被稱為吸力特性。為吸力特性。7-2 電磁系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)和基本特性電磁系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)和基本特性xqWnmaxFxWnWnFx0 右圖紅色曲線表示靜態(tài)吸力特性，右圖紅色曲線表示靜態(tài)吸力特性，而非動(dòng)態(tài)吸力特性，因?yàn)槭窃诙莿?dòng)態(tài)吸力特性，因?yàn)槭窃陔娐穮?shù)保持不變的穩(wěn)態(tài)過程電路參數(shù)保持不變的穩(wěn)態(tài)過程中得到的。銜鐵在運(yùn)動(dòng)過程中中得到的。銜鐵在運(yùn)動(dòng)過程中得到的均是動(dòng)態(tài)吸力特性，靜得到的均是動(dòng)態(tài)吸力特性，

12、靜態(tài)吸力特性是銜鐵在無限緩慢態(tài)吸力特性是銜鐵在無限緩慢移動(dòng)時(shí)的特例。移動(dòng)時(shí)的特例。 同一動(dòng)態(tài)吸力特性有很多種情況，同一動(dòng)態(tài)吸力特性有很多種情況，一般只考慮靜態(tài)吸力特一般只考慮靜態(tài)吸力特 性。性。7-2 電磁系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)和基本特性電磁系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)和基本特性)(xnFW 藍(lán)色曲線表示擬定功，它表征電磁系統(tǒng)在一藍(lán)色曲線表示擬定功，它表征電磁系統(tǒng)在一定位置上輸出有效功的能力。擬定功是電磁定位置上輸出有效功的能力。擬定功是電磁吸力吸力Fx與對(duì)應(yīng)與對(duì)應(yīng)的乘積表示。的乘積表示。 2、對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)式電磁系統(tǒng)，表示銜鐵受到的電磁轉(zhuǎn)矩與銜鐵、對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)式電磁系統(tǒng)，表示銜鐵受到的電磁轉(zhuǎn)矩與銜鐵的角位移的關(guān)系：的角位移

13、的關(guān)系： Fx=f（a） 轉(zhuǎn)動(dòng)式電磁鐵。轉(zhuǎn)動(dòng)式電磁鐵。 7-2 電磁系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)和基本特性電磁系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)和基本特性五、反力特性：五、反力特性： 電磁系統(tǒng)的銜鐵在運(yùn)動(dòng)過程中要克服機(jī)械負(fù)載的作用力作電磁系統(tǒng)的銜鐵在運(yùn)動(dòng)過程中要克服機(jī)械負(fù)載的作用力作功。即電磁系統(tǒng)的主要任務(wù)是克服這種反作用力，因此，功。即電磁系統(tǒng)的主要任務(wù)是克服這種反作用力，因此，機(jī)械負(fù)載特性的反作用力機(jī)械負(fù)載特性的反作用力Ff 與與銜鐵行程銜鐵行程 之間的關(guān)系之間的關(guān)系F Fx x=f=f（ ）稱為反力特性。）稱為反力特性。7-2 電磁系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)和基本特性圖圖7-4給出幾種常見的反力特性給出幾種常見的反力特性a 瞬時(shí)脫扣

14、機(jī)構(gòu)；瞬時(shí)脫扣機(jī)構(gòu)； b 起重電磁鐵；起重電磁鐵； c 彈簧性質(zhì)負(fù)載；彈簧性質(zhì)負(fù)載； d 多級(jí)彈簧性質(zhì)負(fù)載多級(jí)彈簧性質(zhì)負(fù)載（無動(dòng)合觸頭）；（無動(dòng)合觸頭）； E 多級(jí)彈簧性質(zhì)負(fù)載多級(jí)彈簧性質(zhì)負(fù)載（有動(dòng)合觸頭）；（有動(dòng)合觸頭）； f 永磁機(jī)構(gòu)。永磁機(jī)構(gòu)。7-2 電磁系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)和基本特性 為保障電磁系統(tǒng)可靠的工作，在銜鐵為保障電磁系統(tǒng)可靠的工作，在銜鐵吸合過程吸合過程中，動(dòng)作電中，動(dòng)作電流或電壓的吸力特性應(yīng)高于反力特性；反之，流或電壓的吸力特性應(yīng)高于反力特性；反之，在在銜鐵釋放銜鐵釋放過程過程中，反力特性應(yīng)高于動(dòng)作電流或電壓的吸力特性。中，反力特性應(yīng)高于動(dòng)作電流或電壓的吸力特性。7-2 電磁系統(tǒng)

15、的典型結(jié)構(gòu)和基本特性24 六、輸入六、輸入-輸出特性：指輸入量與輸出量的關(guān)系。輸出特性：指輸入量與輸出量的關(guān)系。 電磁系統(tǒng)的輸入量是電量（電流或電壓），輸出量則可能電磁系統(tǒng)的輸入量是電量（電流或電壓），輸出量則可能是機(jī)械量（行程等）。但實(shí)際上有用的只有兩種形式的輸是機(jī)械量（行程等）。但實(shí)際上有用的只有兩種形式的輸入入輸出特性：繼電特性、控制特性。輸出特性：繼電特性、控制特性。7-2 電磁系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)和基本特性 六、輸入六、輸入-輸出特性：指輸入量與輸出量的關(guān)系。輸出特性：指輸入量與輸出量的關(guān)系。a a 電磁式繼電器；電磁式繼電器； b b 磁放大器；磁放大器； c c 線性電磁鐵。線性電磁鐵

16、。7-2 電磁系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)和基本特性繼電特性繼電特性控制特性控制特性控 制 特控 制 特性性),()(fxFFb)()(fxFF),()(fxFFbs0sbttctxtdABC七七. . 時(shí)間特性時(shí)間特性動(dòng)作過程：觸動(dòng)過程，吸合過程動(dòng)作過程：觸動(dòng)過程，吸合過程釋放過程：開釋過程，返回過程釋放過程：開釋過程，返回過程1 1）觸動(dòng)階段（）觸動(dòng)階段（AB）：）： 直至直至 ，銜鐵開始運(yùn)動(dòng)。，銜鐵開始運(yùn)動(dòng)。此過程所需的時(shí)間稱為觸動(dòng)時(shí)間此過程所需的時(shí)間稱為觸動(dòng)時(shí)間tc。2 2）吸合階段（）吸合階段（BC）：）： 銜鐵運(yùn)動(dòng)直至閉合位置銜鐵運(yùn)動(dòng)直至閉合位置C C。此過程所需的時(shí)間稱為吸合運(yùn)動(dòng)時(shí)間此過程所需

17、的時(shí)間稱為吸合運(yùn)動(dòng)時(shí)間tx。整個(gè)動(dòng)作過程所需的時(shí)間稱為動(dòng)作時(shí)間：整個(gè)動(dòng)作過程所需的時(shí)間稱為動(dòng)作時(shí)間： td = = tc + tx 7.2 電磁鐵系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)和基本特性電磁鐵系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)和基本特性3 3）開釋階段（）開釋階段（DE）：）： 激磁線圈斷電后，激磁電流將按一定的指激磁線圈斷電后，激磁電流將按一定的指數(shù)規(guī)律逐漸衰減，主磁路中的磁場(chǎng)也隨之逐漸數(shù)規(guī)律逐漸衰減，主磁路中的磁場(chǎng)也隨之逐漸衰減。一定時(shí)間內(nèi)，作用于銜鐵上的吸力大于衰減。一定時(shí)間內(nèi)，作用于銜鐵上的吸力大于反 力 ， 故 銜 鐵 保 持 靜 止 狀 態(tài) ， 直 至反 力 ， 故 銜 鐵 保 持 靜 止 狀 態(tài) ， 直 至 此過程

18、所需的時(shí)間稱為開釋時(shí)間此過程所需的時(shí)間稱為開釋時(shí)間tk。4 4）返回運(yùn)動(dòng)階段（）返回運(yùn)動(dòng)階段（EF）：）： 銜鐵返回，直至其起始位置。銜鐵返回，直至其起始位置。此過程所需的時(shí)間稱為返回運(yùn)動(dòng)時(shí)間此過程所需的時(shí)間稱為返回運(yùn)動(dòng)時(shí)間tf 。整個(gè)釋放過程所需的時(shí)間稱為釋放時(shí)間整個(gè)釋放過程所需的時(shí)間稱為釋放時(shí)間ts： ts = = tk + tf )()(fxFFx,0sbttktftsD EF 一、磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用一、磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用 1、磁場(chǎng)是一種空間，為電流所建立，同時(shí)又施加于載流導(dǎo)體。、磁場(chǎng)是一種空間，為電流所建立，同時(shí)又施加于載流導(dǎo)體。 從微觀上從微觀上說，磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力就是它對(duì)運(yùn)動(dòng)

19、電荷的作用力說，磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力就是它對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力-洛倫茲力。洛倫茲力。7-3 7-3 磁場(chǎng)的基本概念與基本定律磁場(chǎng)的基本概念與基本定律 二、磁場(chǎng)的基本物理量：二、磁場(chǎng)的基本物理量： 反映磁場(chǎng)性質(zhì)的兩個(gè)基本物理反映磁場(chǎng)性質(zhì)的兩個(gè)基本物理量量磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B和磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度H。 B值：值： 回憶比奧回憶比奧-沙瓦實(shí)驗(yàn)和比沙瓦實(shí)驗(yàn)和比奧奧-沙瓦定律。沙瓦定律。7-3 7-3 磁場(chǎng)的基本概念與基本定律磁場(chǎng)的基本概念與基本定律 02sin4I dLdBr三、磁力線、磁通量和磁通管三、磁力線、磁通量和磁通管 1、磁力線：人為引出以利磁場(chǎng)分析的一種曲線。磁力線上每一點(diǎn)切線的方、磁力線：人

20、為引出以利磁場(chǎng)分析的一種曲線。磁力線上每一點(diǎn)切線的方向均與該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向一致。而該點(diǎn)磁力線的密度則與磁感應(yīng)強(qiáng)度的量向均與該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向一致。而該點(diǎn)磁力線的密度則與磁感應(yīng)強(qiáng)度的量值成正比。如圖所示：值成正比。如圖所示：7-3 7-3 磁場(chǎng)的基本概念與基本定律磁場(chǎng)的基本概念與基本定律 2、磁通量：磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量：磁感應(yīng)強(qiáng)度B通過某個(gè)面的通量。通過某個(gè)面的通量。3、磁通管：在磁場(chǎng)中任作一閉合曲線，并作過該曲線所有各點(diǎn)的磁力線，、磁通管：在磁場(chǎng)中任作一閉合曲線，并作過該曲線所有各點(diǎn)的磁力線，就得到所謂的磁通管。就得到所謂的磁通管。 如圖所示：如圖所示：7-3 7-3 磁場(chǎng)的基本概念與基本定律磁場(chǎng)的

21、基本概念與基本定律 ABdA四、磁通連續(xù)性定律：四、磁通連續(xù)性定律： 穿過磁場(chǎng)內(nèi)任一封閉曲面的磁通恒等于零。也叫磁路的基爾霍夫第一穿過磁場(chǎng)內(nèi)任一封閉曲面的磁通恒等于零。也叫磁路的基爾霍夫第一定律。定律。 或?qū)懗尚问綖椋夯驅(qū)懗尚问綖椋?或或 上式的微分說明磁感應(yīng)強(qiáng)度既無源，也無匯，自身封閉的一條曲線。因上式的微分說明磁感應(yīng)強(qiáng)度既無源，也無匯，自身封閉的一條曲線。因此磁場(chǎng)是一種無源場(chǎng)。此磁場(chǎng)是一種無源場(chǎng)。00divB 7-3 7-3 磁場(chǎng)的基本概念與基本定律磁場(chǎng)的基本概念與基本定律 ABdA07-4 磁場(chǎng)的若干性質(zhì) 一、磁場(chǎng)中的疊加性質(zhì)：一、磁場(chǎng)中的疊加性質(zhì)： 若干導(dǎo)體共同產(chǎn)生的磁場(chǎng)等于各載流導(dǎo)體

22、單獨(dú)產(chǎn)生的磁場(chǎng)之和。若干導(dǎo)體共同產(chǎn)生的磁場(chǎng)等于各載流導(dǎo)體單獨(dú)產(chǎn)生的磁場(chǎng)之和。 二、給定邊界條件下磁場(chǎng)分布的唯一性二、給定邊界條件下磁場(chǎng)分布的唯一性 標(biāo)量磁位場(chǎng)是位場(chǎng)，根據(jù)位場(chǎng)解的唯一性定理可知標(biāo)量磁位場(chǎng)是位場(chǎng)，根據(jù)位場(chǎng)解的唯一性定理可知:在邊界條件給定的在邊界條件給定的條件下，磁場(chǎng)分布也是唯一的。因此在保持邊界條件不變的前提下，條件下，磁場(chǎng)分布也是唯一的。因此在保持邊界條件不變的前提下，運(yùn)用各種巧妙的方法來解決一些復(fù)雜的問題。運(yùn)用各種巧妙的方法來解決一些復(fù)雜的問題。 三、磁力線與等磁三、磁力線與等磁位線之間的互易位線之間的互易性性 磁力線與等磁位磁力線與等磁位線彼此間是正交的，線彼此間是正交的

23、，所以它們的幾何位所以它們的幾何位置之間存在互易性。置之間存在互易性。7-4 磁場(chǎng)的若干性質(zhì)7-4 磁場(chǎng)的若干性質(zhì)7-5 7-5 磁路的基本概念磁路的基本概念 一、一、磁路磁路 二、二、磁路計(jì)算的基本原理磁路計(jì)算的基本原理 三、三、等效磁路圖等效磁路圖 四、四、磁路計(jì)算困難的原因磁路計(jì)算困難的原因 五、五、磁路與電路的異同磁路與電路的異同 磁場(chǎng)磁場(chǎng) 電路電路磁通磁通 電流電流磁通管磁通管 載流導(dǎo)體載流導(dǎo)體 磁阻磁阻 電阻電阻磁勢(shì)磁勢(shì) 電勢(shì)電勢(shì)磁壓降磁壓降 電壓降電壓降“ 場(chǎng)場(chǎng) ” 的 問 題的 問 題“路路”化化 解決了用求解磁場(chǎng)方法解決了用求解磁場(chǎng)方法計(jì)算電器的電磁系統(tǒng)困計(jì)算電器的電磁系統(tǒng)困

24、難的難題難的難題mkmkUR若將磁通管第k段上的磁壓降Um k與磁通 的比值：一、磁路：磁通或磁力線經(jīng)過的閉合回路。一、磁路：磁通或磁力線經(jīng)過的閉合回路。 1、主磁通：、主磁通：也叫工作氣隙磁通，是指通過磁導(dǎo)體以及主氣也叫工作氣隙磁通，是指通過磁導(dǎo)體以及主氣隙的磁通；記為隙的磁通；記為。 2、漏磁通：、漏磁通：是指只通過線圈周圍空間和部分導(dǎo)磁體形成回是指只通過線圈周圍空間和部分導(dǎo)磁體形成回路的磁通；記為路的磁通；記為。 （1）較小時(shí)，較小時(shí)，l，忽略不計(jì)；忽略不計(jì)； （2）較大時(shí)，較大時(shí)，不能忽略不計(jì)，磁路是串并聯(lián)的磁路不能忽略不計(jì)，磁路是串并聯(lián)的磁路 二、磁路的基本定律二、磁路的基本定律 1

25、、磁路的基爾霍夫第一定律（）：、磁路的基爾霍夫第一定律（）： 對(duì)磁路的任一節(jié)點(diǎn)，進(jìn)入節(jié)點(diǎn)的磁通與離開節(jié)點(diǎn)的磁通相等。對(duì)磁路的任一節(jié)點(diǎn)，進(jìn)入節(jié)點(diǎn)的磁通與離開節(jié)點(diǎn)的磁通相等。 令離開節(jié)點(diǎn)的磁通為正，進(jìn)入節(jié)點(diǎn)的磁通為負(fù)，則匯聚在任令離開節(jié)點(diǎn)的磁通為正，進(jìn)入節(jié)點(diǎn)的磁通為負(fù)，則匯聚在任意節(jié)點(diǎn)的磁通的代數(shù)和為零，即：意節(jié)點(diǎn)的磁通的代數(shù)和為零，即： =0。 2 、磁路的基爾霍夫第二定律（）：、磁路的基爾霍夫第二定律（）： 安培環(huán)路導(dǎo)出安培環(huán)路導(dǎo)出 （1）定義：）定義： 指沿磁路的任一閉合回路，磁壓降的代數(shù)和，等于與該回路磁指沿磁路的任一閉合回路，磁壓降的代數(shù)和，等于與該回路磁通相交鏈的線圈磁通勢(shì)的代數(shù)和，即

26、：通相交鏈的線圈磁通勢(shì)的代數(shù)和，即： 如磁路中有氣隙如磁路中有氣隙，則有，則有INHl mINR （2）U與與IN的正、負(fù)規(guī)定：的正、負(fù)規(guī)定： 如果磁通方向與環(huán)繞方向相同，則該段磁壓降為正；反之為負(fù)。如果磁通方向與環(huán)繞方向相同，則該段磁壓降為正；反之為負(fù)。 磁通勢(shì)的正方向與電流的正方向應(yīng)符合右手螺旋定則。磁通勢(shì)的正方向與電流的正方向應(yīng)符合右手螺旋定則。 當(dāng)磁通勢(shì)的正方向和環(huán)繞方向一致時(shí)，該磁通勢(shì)為正；反之為負(fù)。當(dāng)磁通勢(shì)的正方向和環(huán)繞方向一致時(shí)，該磁通勢(shì)為正；反之為負(fù)。 磁路歐姆定律磁路的基爾霍夫第二定律的一個(gè)特例：磁路歐姆定律磁路的基爾霍夫第二定律的一個(gè)特例： 磁路兩點(diǎn)間磁壓降磁路兩點(diǎn)間磁壓降

27、 = = 通過磁路的磁通量通過磁路的磁通量 * *磁路磁阻磁路磁阻 mmRU 三、等效磁路圖：三、等效磁路圖： 依照電路的原理，畫出等效磁路圖。依照電路的原理，畫出等效磁路圖。 、IN：表示磁通勢(shì)。：表示磁通勢(shì)。 、R 、m、h、a：磁阻。：磁阻。 、拍合式直流電磁鐵等效磁路圖。、拍合式直流電磁鐵等效磁路圖。 四、磁路計(jì)算困難的原因：四、磁路計(jì)算困難的原因： 1、導(dǎo)磁體的磁導(dǎo)率隨磁感應(yīng)強(qiáng)度、導(dǎo)磁體的磁導(dǎo)率隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小在相當(dāng)大的范的大小在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化，故導(dǎo)磁體的磁阻不是常數(shù)；圍內(nèi)變化，故導(dǎo)磁體的磁阻不是常數(shù)； 2、氣隙磁導(dǎo)的計(jì)算結(jié)果也不精確；、氣隙磁導(dǎo)的計(jì)算結(jié)果也不精確； 3、因存

28、在漏磁通、因存在漏磁通l ，鐵心與鐵軛各點(diǎn)的磁通值均不相等，鐵心與鐵軛各點(diǎn)的磁通值均不相等，磁通勢(shì)沿鐵心的分布也不均勻。磁通勢(shì)沿鐵心的分布也不均勻。 五、磁路與電路的異同五、磁路與電路的異同 磁路與電路有許多相似之處，表現(xiàn)在：磁路中的磁勢(shì)、磁磁路與電路有許多相似之處，表現(xiàn)在：磁路中的磁勢(shì)、磁通、磁壓降、磁阻抗等參量與電路中的電勢(shì)、電流、電壓通、磁壓降、磁阻抗等參量與電路中的電勢(shì)、電流、電壓降、電阻、和阻抗等參量是一一對(duì)應(yīng)的。磁路的歐姆定律降、電阻、和阻抗等參量是一一對(duì)應(yīng)的。磁路的歐姆定律和基爾霍夫定律與電路同名定律之間存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。和基爾霍夫定律與電路同名定律之間存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 然

29、而，它們之間又有本質(zhì)上的差異，主要表現(xiàn)然而，它們之間又有本質(zhì)上的差異，主要表現(xiàn): 由于磁導(dǎo)體的相對(duì)磁導(dǎo)率通常并非常數(shù)，而是磁場(chǎng)強(qiáng)度由于磁導(dǎo)體的相對(duì)磁導(dǎo)率通常并非常數(shù)，而是磁場(chǎng)強(qiáng)度B的的函數(shù)，在一般情況磁路是非線性的。函數(shù)，在一般情況磁路是非線性的。 電路問題中雖然也有泄漏電流，但由于電導(dǎo)體與電介質(zhì)電路問題中雖然也有泄漏電流，但由于電導(dǎo)體與電介質(zhì)的電導(dǎo)率相差極大（比值可高達(dá)的電導(dǎo)率相差極大（比值可高達(dá)10201021），故在非高），故在非高壓及非高頻場(chǎng)合，忽略漏泄電流對(duì)工程計(jì)算結(jié)果幾乎沒壓及非高頻場(chǎng)合，忽略漏泄電流對(duì)工程計(jì)算結(jié)果幾乎沒有影響。磁路則不然。磁導(dǎo)體與一般媒質(zhì)的磁導(dǎo)率比值有影響。磁路則

30、不然。磁導(dǎo)體與一般媒質(zhì)的磁導(dǎo)率比值通常只有通常只有103104 。因此忽略漏磁通時(shí)會(huì)給工程計(jì)算結(jié)。因此忽略漏磁通時(shí)會(huì)給工程計(jì)算結(jié)果帶來相當(dāng)大的誤差。果帶來相當(dāng)大的誤差。 電流和泄漏電流在電阻上要產(chǎn)生電電流和泄漏電流在電阻上要產(chǎn)生電熱能的轉(zhuǎn)換，而磁熱能的轉(zhuǎn)換，而磁通和漏磁通并不會(huì)在磁阻上進(jìn)行磁能與熱能的轉(zhuǎn)換，即通和漏磁通并不會(huì)在磁阻上進(jìn)行磁能與熱能的轉(zhuǎn)換，即它們不會(huì)產(chǎn)生焦耳熱損耗。它們不會(huì)產(chǎn)生焦耳熱損耗。 磁導(dǎo)體外部（如工作氣隙和漏磁通的路徑）的磁通管的磁導(dǎo)體外部（如工作氣隙和漏磁通的路徑）的磁通管的幾何參數(shù)一般均未知，故與它相關(guān)的磁路參數(shù)（工作氣幾何參數(shù)一般均未知，故與它相關(guān)的磁路參數(shù)（工作氣

31、隙的磁導(dǎo)和漏磁通）均應(yīng)該根據(jù)磁場(chǎng)的基本性質(zhì)和基本隙的磁導(dǎo)和漏磁通）均應(yīng)該根據(jù)磁場(chǎng)的基本性質(zhì)和基本定律來確定。定律來確定。 由于必須考慮磁通，磁路中的磁勢(shì)和磁阻等都是分布參由于必須考慮磁通，磁路中的磁勢(shì)和磁阻等都是分布參數(shù)，所以磁路是分布參數(shù)性質(zhì)的路。數(shù)，所以磁路是分布參數(shù)性質(zhì)的路。 7-6 7-6 電磁系統(tǒng)計(jì)算的基本任務(wù)與計(jì)算框圖電磁系統(tǒng)計(jì)算的基本任務(wù)與計(jì)算框圖一、電磁系統(tǒng)計(jì)算的基本任務(wù)一、電磁系統(tǒng)計(jì)算的基本任務(wù) 基本任務(wù)有兩大類：正求任務(wù)與反求任務(wù)?；救蝿?wù)有兩大類：正求任務(wù)與反求任務(wù)。 1、正求任務(wù)正求任務(wù)就是在給定工作氣隙磁通的條件下，求出建立該磁通就是在給定工作氣隙磁通的條件下，求出建

32、立該磁通所需的磁勢(shì)。所需的磁勢(shì)。 如在設(shè)計(jì)計(jì)算中，根據(jù)給定的靜態(tài)吸力特性或動(dòng)態(tài)特性的要求，先如在設(shè)計(jì)計(jì)算中，根據(jù)給定的靜態(tài)吸力特性或動(dòng)態(tài)特性的要求，先確定電磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，并據(jù)此確定所需的工作氣隙磁通，然后再求確定電磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，并據(jù)此確定所需的工作氣隙磁通，然后再求出所需線圈磁勢(shì)和線圈參數(shù)。出所需線圈磁勢(shì)和線圈參數(shù)。 正求任務(wù)是比較簡(jiǎn)單，也稱為直接計(jì)算任務(wù)。正求任務(wù)是比較簡(jiǎn)單，也稱為直接計(jì)算任務(wù)。 2、反求任務(wù)：、反求任務(wù)： 在給定磁勢(shì)的條件下求出它所產(chǎn)生的工作氣隙磁通。它是與正求任務(wù)在給定磁勢(shì)的條件下求出它所產(chǎn)生的工作氣隙磁通。它是與正求任務(wù)相反的一種計(jì)算任務(wù)，常用于特性驗(yàn)算。相反的

33、一種計(jì)算任務(wù)，常用于特性驗(yàn)算。 相對(duì)而言，反向任務(wù)的難度要大的多。相對(duì)而言，反向任務(wù)的難度要大的多。7-6 電磁系統(tǒng)計(jì)算的基本任務(wù)與計(jì)算框圖二、計(jì)算框圖二、計(jì)算框圖 磁路計(jì)算只是電磁鐵計(jì)算的一部分，此外還要計(jì)算電磁吸力、靜態(tài)磁路計(jì)算只是電磁鐵計(jì)算的一部分，此外還要計(jì)算電磁吸力、靜態(tài)吸力特性和動(dòng)態(tài)吸力特性。吸力特性和動(dòng)態(tài)吸力特性。 整個(gè)電磁系統(tǒng)計(jì)算工作框圖如下，當(dāng)然，電磁系統(tǒng)計(jì)算并非一定要整個(gè)電磁系統(tǒng)計(jì)算工作框圖如下，當(dāng)然，電磁系統(tǒng)計(jì)算并非一定要包括框圖內(nèi)的全部項(xiàng)目，根據(jù)具體計(jì)算需要亦可省去其中的部分項(xiàng)目。包括框圖內(nèi)的全部項(xiàng)目，根據(jù)具體計(jì)算需要亦可省去其中的部分項(xiàng)目。7-6 電磁系統(tǒng)計(jì)算的基本任務(wù)與計(jì)算框圖7-6 電磁系統(tǒng)計(jì)算的基本任務(wù)與計(jì)算框圖小小 結(jié)結(jié) 電磁系統(tǒng)電磁系統(tǒng)是由磁系統(tǒng)和線圈組成、用以進(jìn)行電磁轉(zhuǎn)換的電器組件或部是由磁系統(tǒng)和線圈組成、用以進(jìn)行電磁轉(zhuǎn)換的電器組件或部件。件。 電磁式電器的電磁系統(tǒng)由鐵心、磁軛、銜鐵、激磁線圈和反力彈簧電磁式電器的電磁系統(tǒng)由鐵心、磁軛、銜鐵、激磁線圈和反力彈簧等組成。等組成。 電磁系統(tǒng)的特性主要有下列四種：電磁系統(tǒng)的特性主要有下列四種： 吸力特性：吸力特性：它是電滋系統(tǒng)的