1、一、重點(diǎn): 1、磁路的基本定律; 2、鐵磁材料的特性及基本磁化曲線; 3、鐵心損耗., 重點(diǎn)與難點(diǎn),二、難點(diǎn): 1、磁滯回線； 2、鐵心損耗； 3、磁路的計(jì)算。,1-1磁路的基本定律,一、磁路的概念: 磁路：磁通所通過的路徑.見圖。 主磁通：由于鐵心的導(dǎo)磁性能比空氣要好得多，所以絕大部分磁通將在鐵心內(nèi)通過,這部分磁通稱為主磁通。 漏磁通：圍繞載流線圈、部分鐵心和鐵心周圍的空間，還存在少量分散的磁通，這部分磁通稱為漏磁通。,主磁路：主磁通所通過的路徑。 漏磁路：漏磁通所通過的路徑。 勵磁線圈：用以激勵磁路中磁通的載流線圈。 勵磁電流：勵磁線圈中的電流。 直流:直流磁路 例如:直流電機(jī) 交流:交流

2、磁路 例如:變壓器,二、磁路的基本定律,1安培環(huán)路定律 定律內(nèi)容:沿任何一條閉合回線，磁場強(qiáng)度的線積分值恰好等于該閉合回線所包圍的總電流值（代數(shù)和）。 公式: 附圖1-2,有:,2磁路的歐姆定律 附圖1-3a 定律內(nèi)容:作用在磁路上的磁動勢等于磁路內(nèi)的 磁通量乘以磁阻。 公式: 式中： 相應(yīng)的模擬電路圖1-3b.,點(diǎn)擊書本進(jìn)入例題1-1,例題,例11 有一閉合鐵心磁路，鐵心的截面積 ，磁路的平均長度L=0.3m，鐵心的磁導(dǎo)率，套裝在鐵心上的勵磁繞組為500匝。試求在鐵心中產(chǎn)生1T的磁通密度時(shí)，所需的勵磁磁動勢和勵磁電流。,？,解 用安培環(huán)路定律來求解。 磁場強(qiáng)度 磁動勢 勵磁電流,返回,定律內(nèi)

3、容:穿出(或進(jìn)入)任一閉和面的總磁通量恒等于零(或者說,進(jìn)入任一閉合面的磁通量恒等于穿出該閉合面的磁通量),這就是磁通連續(xù)性定律。,公式:,又稱磁路的并聯(lián)定律。,3磁路的基爾霍夫第一定律,附圖1-4,4磁路的基爾霍夫第二定律 定律背景:磁路計(jì)算時(shí)，總是把整個(gè)磁路分成若干段，每段為同一材料、相同截面積，且段內(nèi)磁通密度處處相等，從而磁場強(qiáng)度亦處處相等。 定律內(nèi)容:沿任何閉合磁路的總磁動勢恒等于各段磁路磁位降的代數(shù)和。 公式: 又稱磁路的串聯(lián)定律。,附圖1-5,返回,1-2 常用的鐵磁材料及其特性,一、鐵磁物質(zhì)的磁化 鐵磁物質(zhì)包括鐵鎳鈷以及它們的合金。 鐵磁材料在外磁場中呈現(xiàn)很強(qiáng)的磁性，此現(xiàn)象稱為鐵

4、磁物質(zhì)的磁化。 磁疇示意圖1-6。,二、磁化曲線和磁滯回線 1起始磁化曲線 定義:將一塊尚未磁化的鐵磁材料進(jìn)行磁化，當(dāng)磁場強(qiáng)度H由零逐漸增大時(shí)，磁通密度B將隨之增大，曲線B=f(H)就稱為起始磁化曲線. 曲線附圖1-7. 分析:起始磁化曲線基本上可分為四段 ,如下,鐵磁材料 磁化曲線見示意圖1-7. 應(yīng)用: 設(shè)計(jì)電機(jī)和變壓器時(shí)，為使主磁路內(nèi)得到較大的磁通量而又不過分增大勵磁磁動勢，通常把鐵心內(nèi)的工作磁通密度選擇在膝點(diǎn)附近。,2磁滯回線 示意圖: 圖1-8。 剩磁:去掉外磁場之后，鐵磁材料內(nèi)仍然保留的 磁通密度 。 矯頑力:要使B值從減小到零，必須加上相應(yīng)的反 向外磁場，此反向磁場強(qiáng)度Hc稱為矯

5、頑力。 磁滯:鐵磁材料所具有的這種磁通密度B的變化滯后于磁場強(qiáng)度H變化的現(xiàn)象。 磁滯現(xiàn)象是鐵磁材料的另一個(gè)特性。,3基本磁化曲線 定義:對同一鐵磁材料，選擇不同的磁場強(qiáng)度進(jìn)行反復(fù)磁化，可得一系列大小不同的磁滯回線,再將各磁滯回線的頂點(diǎn)聯(lián)接起來，所得的曲線。 附示意圖1-9。,三、鐵磁材料 1軟磁材料 定義: 磁滯回線窄、剩磁和矯頑力都很小的材料。 附圖1-11a 常用軟磁材料:鑄鐵、鑄鋼和硅鋼片等。 軟磁材料的磁導(dǎo)率較高,故用以制造電機(jī)和變壓器的鐵心。,2硬磁(永磁)材料 定義:磁滯回線寬、剩磁和矯頑力都很大的鐵磁材料稱為硬磁材料，又稱為永磁材料。 附圖1-11b 磁性能指標(biāo) 剩磁 矯頑力 最

6、大磁能積,種類示意圖,四、鐵心損耗 1磁滯損耗 定義: 鐵磁材料置于交變磁場中時(shí)，磁疇相互間不停地摩擦、消耗能量、造成損耗，這種損耗稱為磁滯損耗。 公式: 應(yīng)用:由于硅鋼片磁滯回線的面積較小，故電機(jī)和變壓器的鐵心常用硅鋼片疊成。,2渦流損耗 渦流:當(dāng)通過鐵心的磁通隨時(shí)間變化時(shí),根據(jù)電磁感應(yīng)定律,鐵心中將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,并引起環(huán)流,環(huán)流在鐵心內(nèi)部圍繞磁通作旋渦狀流動 稱為渦流。示意圖1-12。 定義:渦流在鐵心中引起的損耗。 公式: 應(yīng)用:為減小渦流損耗，電機(jī)和變壓器的鐵心都用含硅量較高的薄硅鋼片疊成。,3鐵心損耗 定義: 鐵心中磁滯損耗和渦流損耗之和。 表達(dá)式:,鐵心損耗與頻率的1.3次方,磁

7、通密度的平方和鐵心重量成正比。,返回,一、直流磁路的計(jì)算 導(dǎo)言: 磁路計(jì)算時(shí)，通常是先給定磁通量，然后計(jì)算所需要的勵磁磁動勢。對于少數(shù)給定勵磁磁動勢求磁通量的逆問題，由于磁路的非線性，需要進(jìn)行試探和多次迭代，才能得到解答。,1-3 磁路的計(jì)算,1簡單串聯(lián)磁路 定義:不計(jì)漏磁影響，僅有一個(gè)磁回路的無分支磁路 . 附圖1-13. 點(diǎn)擊書本進(jìn)入例題1-2,例題,例12 若在例ll的磁路中，開一個(gè)長度 的氣隙，問鐵心中激勵1T的磁通密度時(shí)，所需的勵磁磁動勢為多少?已知鐵心截面積 ， ?？紤]到氣隙磁場的邊緣效應(yīng)，在計(jì)算氣隙的有效面積時(shí)，通常在長、寬方向務(wù)增加值。,解 用磁路的基爾霍夫第二定律來求解。 鐵

8、心內(nèi)的磁場強(qiáng)度: 氣隙磁場強(qiáng)度: 鐵心磁位降: 氣隙磁位降: 勵磁磁動勢:,返回,2簡單并聯(lián)磁路 定義:指考慮漏磁影響，或磁回路有兩個(gè)以上分支的磁路。 點(diǎn)擊書本進(jìn)入例題1-,例題,例13 圖114a所示并聯(lián)磁路，鐵心所用材料為DR530硅鋼片，鐵心柱和鐵軛的截面積均為 ，磁路段的平均長度 ，氣隙長度 勵磁線圈匝數(shù) 匝。不計(jì)漏磁通，試求在氣隙內(nèi)產(chǎn)生 =1211T的磁通密度時(shí)，所需的勵磁電流i。,解：畫出圖l14b所示模擬電路圖。由于兩條并聯(lián)磁路是對稱的，故只需計(jì)算其中一個(gè)磁回路即可。 根據(jù)磁路基爾霍夫第一定律，得 根據(jù)磁路基爾霍夫第二定律， 由圖114a可知、中間鐵心段的磁路長度,左、右兩邊鐵心

9、段的磁路長度均為 (2)中間鐵心段的磁位降 磁通密度 為,(1)氣隙磁位降,中間鐵心段的磁位降為 左、右兩邊鐵心段的磁位降為,（3）左、右兩邊鐵心的磁位降,磁通密度為,(4)總磁動勢和勵磁電流,返回,二、直流電機(jī)的空載磁路和磁化曲線 1.空載磁路及其計(jì)算 定義:直流電機(jī)的空載磁場是指勵磁繞組內(nèi)通有直流勵磁電流時(shí)由勵磁磁動勢單獨(dú)激勵的磁場。 2.直流電機(jī)的磁化曲線 曲線示意圖1-16。 電機(jī)的磁化曲線體現(xiàn)了電機(jī)磁路的非線性，這種非線性使電機(jī)運(yùn)行特性的數(shù)學(xué)表達(dá)復(fù)雜化。工程分析中，常用線性分析加上適當(dāng)修正的辦法來考慮非線性的影響。,三、交流磁路的特點(diǎn) 1.交流磁路中，激磁電流是交流，因此磁路中的磁動

10、勢及其所激勵的磁通均隨時(shí)間而交變，但每一瞬時(shí)仍和直流磁路一樣，遵循磁路的基本定律； 2.就瞬時(shí)值而言，通常情況下，可以使用相同的基本磁化曲線； 3.磁通量和磁通密度均用交流的幅值表示，磁動勢和磁場強(qiáng)度則用有效值表示。,交變磁通的效應(yīng): (1)磁通量隨時(shí)間交變，必然會在激磁線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢； (2)磁通量隨時(shí)間交變，必然會在鐵心中產(chǎn)生鐵心損耗。 (3)磁飽和現(xiàn)象會導(dǎo)致電流、磁通和電動勢波形的畸變。,小提示:,本章內(nèi)容已結(jié)束,及時(shí)復(fù)習(xí)可以鞏固學(xué)習(xí)效果。,返回,主磁通,漏磁通,圖1-1 變壓器的磁路,返回,漏磁通,漏磁通,漏磁通,圖1-2 安培環(huán)路定律,H,L,返回,圖1-3 無分支鐵心磁路A)無分支鐵心磁路,A,N,i,返回,B) 模擬電路圖,F,返回,圖1-4 磁路的基爾霍夫第一定律,A,N,i,返回,圖1-5 磁路的基爾霍夫第二定律,i,返回,圖1-6 磁疇,(A)未磁化,(B)磁化,返回,外加磁場,H,B,H,圖1-7 鐵磁材料的起始磁化曲線,a,b,c,d,返回,圖1-8 鐵磁材料的磁滯回線,H,B,a,b,c,d,e,f,返回,圖1-9 基本磁化曲線,基本磁化曲線,H,B,返回,圖1-11a）軟磁材料的磁滯曲線,B,返