1、第二講電機中的磁路0.4 與磁路相關的基本物理定律0.5 鐵磁材料及其特性0.4與電機磁路相關的基本物理定律0.4.1 與磁路相關的幾個重要物理量1） 磁通可以直觀地理解為磁路中所包含地磁力線條數(shù)。單位韋伯（Wb）2） 磁通密度也叫磁感應強度。單位特斯拉（T）。3） 磁導率磁導率表示物質(zhì)導磁能力的大小。真空磁導率為，H/m。空氣、塑料等非金屬以及銅、鋁等大部分金屬的磁導率都近似等于。稱為非鐵磁物質(zhì)。還有一部分材料的磁導率遠高于真空的磁導率(2000-6000倍)，這類材料稱為鐵磁物質(zhì)，比如，鐵、鎳、 鈷及其合金等。4） 磁場強度 ，單位為A/m。它與磁感應強度的關系在一般的情況下可表示為。需要

2、注意的是， 磁場強度本身并不代表磁場強弱。只有它與磁導率之積才能反映磁場的強弱。下圖中，以長直導線中心為圓心，在半徑為r的圓周上有 一個塑料環(huán)和一個鐵環(huán)，顯然其中磁場強度均為，而磁通密度則分別為因為是 的數(shù)千倍，所以鐵環(huán)中的磁密與磁通是塑料環(huán)中的數(shù)千倍。0.4.2 全電流定律（安培環(huán)路定律）能量轉換需要磁場-磁場由電流產(chǎn)生磁場強弱與產(chǎn)生該磁場的電流是什么關系?由全電流定律來描述H-i 之間關系1） 全電流定律一般形式安培環(huán)路定律：沿空間任意一條閉合回路，磁場強度 的線積分等于該閉合回路所包圍的電流的代數(shù)和。注：若與符合右手螺旋關系，取正號，否則取負。其中大拇指所指為 的方向，四指為方向。2)

3、電機分析中常用的簡化形式的全電流定律下圖為均勻密繞螺管線圈，有:作用在磁路上的安匝數(shù)稱為磁路磁動勢，用表示，單位 A。螺管線圈線圈對于下圖的情況，在一般情況下，也可以近似地認為屬于均勻磁路，所以也可得下式。單線圈鐵心磁路討論1磁路包含氣隙時的全電流定律若磁回路中存在氣隙（分段均勻磁路）。當氣隙長度 遠遠小于兩側的鐵心截面的邊長時，認為鐵心和氣隙中為均勻磁場，則帶氣隙的鐵心磁路式中，和分別為鐵心和氣隙上的磁壓降，可見， 作用在磁路上的總磁勢等于該磁路各段磁壓降之和。討論2 磁路包含兩個線圈時的全電流定律對于下圖所示鐵心上繞有匝數(shù)分別為 與 兩個繞組，分別通入電流 與 的情況，作用于磁路上的總磁動

4、勢則為兩個線圈安匝數(shù)的代數(shù)和，于是多線圈鐵心磁路0.4.3 磁路的歐姆定律與電感描述磁動勢與磁通之間關系的磁路歐姆定律，即， 作用于磁路上的磁動勢等于磁阻乘以磁通。 1）均勻磁路的歐姆定律 由于B=H得:磁路的磁阻，A/Wb:磁路的磁導，Wb/A思考：從磁路歐姆定律出發(fā)，磁路中磁通的大小受哪些因數(shù)的影響？2）分段均勻磁路的歐姆定律其中:鐵心部分對應的磁阻:氣隙部分對應的磁阻 :鐵心中消耗的磁動勢:氣隙中消耗的磁動勢思考：假設鐵心長度 與氣隙長度 比為1000/1；鐵心磁導率 與氣隙磁導率 比為6000/1,那么線圈電流產(chǎn)生的磁動勢在鐵心中與氣隙中消耗的磁動勢是什么比值關系？3) 線圈的電感對于

5、：兩邊同乘以線圈的匝數(shù)，則等式左邊得到的是線圈的磁鏈：由于：所以得到電感與線圈匝數(shù)和磁路磁導的關系可見，電感與線圈匝數(shù)的平方成正比，與磁場介質(zhì)的磁導成正比。4) 交流線圈的電抗電抗隨著頻率、匝數(shù)、磁阻的變化而變化。隨著鐵心磁路飽和的增加，鐵心磁導率減小，相應的磁導、電抗也要減小。0.5鐵磁材料及其特性鐵磁材料包括鐵、鎳、鈷以及它們的合金（其它材料稱之為非鐵磁材料）。將這些材料放入磁場后，材料內(nèi)的磁場會顯著增強。鐵磁材料在外磁場中呈現(xiàn)很強的磁性，此想象稱為鐵磁材料的磁化。未磁化磁疇磁化后0.5.1. 鐵磁材料具有增磁作用（有很高導磁能力）上圖為同步電機轉子線圈電流）產(chǎn)生的磁場很弱（磁力線稀少）且

6、分布在無限廣闊的空間。一旦轉子插入定子，定轉子磁路中的磁場大大增強，且磁通基本被約束在定子外圓以內(nèi)的范圍。思考：為什么？因為鐵磁材料的磁導率要遠遠高于非鐵磁材料，的磁導率 （非鐵磁材料的磁導率一般都可近似認為等于真空的磁導率。）。通常那么，一定的線圈電流在鐵心磁路中激發(fā)的磁通比空氣磁路中磁通大得多。結論：鐵心具有增磁功能。0.5.2 鐵磁材料具有磁飽和特性，鐵磁材料的磁化曲線不是一條直線會隨鐵磁材料內(nèi)磁密 的變化而變化，當磁密達到點后，鐵磁材料內(nèi)磁密呈現(xiàn)飽和想象， 也就是說，此時磁場強度繼續(xù)增加，鐵磁材料的磁導率 會迅速變小，磁密 增加會越來越慢。DW450-50的實際磁化曲線B (T)H（A

7、/m）D-電工鋼片，W-冷軋無取向，即各個方向磁導率相等，450-50在50Hz下鐵心損耗4.5W/kg,厚度 為0.5mm。0.5.3 鐵磁材料具有磁滯特性鐵磁材料進行周期性磁化所反映的：磁密變化落后于磁場強度 變化，通常在電機內(nèi)也可 理解為磁通落后于激磁電流的現(xiàn)象，稱為磁滯現(xiàn)象。不同最大磁場強度下磁滯回線及基本磁化曲線圖中黃色的曲線為該鐵磁材料的基本磁化曲線1）磁滯損耗鐵磁材料的磁滯效應可引起鐵磁材料發(fā)熱，也就是說磁滯會引起磁滯損耗。鐵磁材料置于交變磁場中時，材料被交變磁場反復磁化，引起磁疇(chou)的周期性轉動，其轉動摩擦 引起的損耗就是磁滯損耗 。磁滯損耗與磁滯回線包圍的面積、磁通交變頻率、鐵磁材料體積成正比。軟磁材料的磁滯回線硬磁材料的磁滯回線2）渦流損耗鐵心內(nèi)的交變磁通將感應電勢，進而在鐵心內(nèi)引起環(huán)流。這些環(huán)流通作渦流狀流動，稱為渦流。渦流引起的損耗，稱為渦流損耗。思考：如何盡量減小渦流損耗？3）交流鐵心的損耗當鐵心中磁通交變時，同時會產(chǎn)生磁滯損耗與渦流損耗。這兩部分損耗總稱為鐵心損耗。鐵心損耗通常用下式計算： 總 結電 路磁 路電流 I A磁通： Wb電流密度 J A/m2磁通密度 B T=Wb/m2電動勢 E V磁動勢 F A電阻磁阻1/H電導 S 磁導H基爾霍夫第一