1、第一章 磁路,本章重點： (1) 磁路的概念 (2) 基本定律 (3) 鐵磁材料的性能 (4) 磁路計算 本章難點： (1) 鐵磁物質(zhì)的磁化曲線及應(yīng)用 (2) 磁動勢、磁場強度概念,1、安培環(huán)路定律（全電流定律）,在磁場中沿任一閉和回路磁場強度的線積分等于穿過該回路所有電流的代數(shù)和，其中電流的正方向與閉合回路的正方向滿足右手定則。,LH dl=I,磁路：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。,圖2 無分支鐵心磁路,2. 磁路歐姆定律,H dl = I,3. 串聯(lián)磁路歐姆定律,全電流定律:,H dl = I,鐵心中：,氣隙中：,= (RmcRm

2、0) = Rm,右邊 = I = NI,= F,則有 Rm = F,磁路歐姆定律,磁通勢,左邊= H dl,= Hc lcH 0 l0,3. 磁路基爾霍夫第一定律,任一閉合面： = 0,2. 磁路基爾霍夫第二定律 H dl = H l = H1l1+H2 l2,312 = 0,4、電磁感應(yīng)定律,1).變壓器電勢,注意：只有線圈的磁通與電勢符號右手螺旋關(guān)系，上式才能取負號,若線圈和磁場相對靜止，感應(yīng)電勢純粹是由于和線圈交鏈的磁通隨時間的變化而產(chǎn)生,僅有變壓器電勢，即,2). 運動電勢,運動電勢的方向習慣用右手定則確定，如圖所示。,若導線切割磁力線的速度為 ，導線處的磁感應(yīng)強度為 ，且 不隨時間變

3、化時，假設(shè)磁力線、導線與導線運動方向三者垂直，則導線中感應(yīng)電勢為運動電勢，其大小為,3). 電磁力定律,載流導體在磁場中要受到電磁力，在導體與磁場垂直的情況下，若導體中電流為i，導體長度為l，導體所在處的磁通密度為b，則電磁力為：,注：電磁力方向由左手定則決定,1.2 常用鐵磁材料及其特性,按磁導率分類：非磁性物質(zhì)、磁性物質(zhì)。 非磁性物質(zhì) 0 1. 高導磁性, 鑄鋼： 1 000 0 硅鋼片： ( 6 000 7 000) 0 玻莫合金： 比 0 大幾萬倍。,磁性物質(zhì)內(nèi)部存在著很多很小的“磁疇”。,磁疇（磁化前）,磁疇（磁化后）,磁性物質(zhì)的高導磁性被廣泛應(yīng)用于變壓器 和電機中。,二、磁化曲線和

4、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行磁化，當磁場強度H由零逐漸增大時，磁通密度B將隨之增大，曲線B=f(H)就稱為起始磁化曲線,起始磁化曲線基本上可分為四段 ,設(shè)計電機和變壓器時，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附近,B,H,鐵磁材料的起始磁化曲線,a,b,c,d,3. 磁滯性,剩磁,矯頑磁力,磁滯回線,基本磁化曲線,H,B,(1) 硬磁物質(zhì) BH 曲線寬，Br 大、Hc 大。 用于制造永磁鐵。 (2) 軟磁物質(zhì) BH 曲線窄， Br 小、Hc 小。 用于制造變壓器、電機等電器的鐵心。 (3) 矩磁物質(zhì) BH 曲

5、線形狀接近矩形， Br 大、Hc 小。 用于計算機中，作記憶單元。,按磁滯回線的不同，磁性物質(zhì)可分為,3、鐵磁材料分類 鐵磁材料磁性能不同，它的磁滯回線的形狀就不同。,軟磁性物質(zhì),硬磁性物質(zhì),瘦窄、剩磁小，矯頑力小，回線包圍面積小 如電工硅鋼片、鐵鎳合金,胖寬、剩磁大、矯頑力大 回線包圍面積大 如鎢鋼,4、鐵心損耗 1)磁滯損耗 定義: 鐵磁材料置于交變磁場中時，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，故電機和變壓器的鐵心常用硅鋼片疊成。,2)渦流損耗 渦流:當通過鐵心的磁通隨時間變化時,根據(jù)電磁感應(yīng)定律,鐵心中將產(chǎn)生感應(yīng)電

6、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。 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，電機和變壓器的鐵心都用含硅量較高的薄硅鋼片疊成。,渦流損耗,(a),(b),0.35mm 0.30mm 0.27mm 0.22mm,3)鐵心損耗 定義: 鐵心中磁滯損耗和渦流損耗之和。 表達式:,鐵心損耗與頻率的1.3次方,磁通密度的平方和鐵心重量成正比。,1、電路中有電流就有功率損耗。磁路中恒定磁通下沒有功率損耗； 2、電流全部在導體中流動，而在磁路中沒有絕對的磁絕緣體； 3、對于線性電路可應(yīng)用疊加原理，而當磁路飽和時為非線性，不能應(yīng)用疊加原理。 可見，磁路與電路僅

7、是形式上的類似，而本質(zhì)是不同的。,磁路和電路的區(qū)別,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，所需的勵磁磁動勢和勵磁電流。,1.3 磁路計算,例12 若在例ll的磁路中，開一個長度 的氣隙，問鐵心中激勵1T的磁通密度時，所需的勵磁磁動勢為多少? 已知鐵心的截面積為 ?？紤]到氣隙磁場的邊緣效應(yīng)，在計算氣隙的有效面積時，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。 鐵心內(nèi)的磁場強度: 氣隙磁場強度: 鐵心磁位降: 氣隙磁位降: 勵磁磁動勢:,【例 3題】 圖示磁路是由兩

8、塊鑄鋼鐵心及它們之間的一段空氣隙構(gòu)成。各部分尺寸為：l0/2 = 0.5 cm ， l1 = 30 cm ，l2 = 12 cm ，A0 = A1 = 10 cm2 ， A2 = 8 cm2 。線圈中的電流為直流電流。今要求在空氣隙處的磁感應(yīng)強度達到 B0 = 1 T，問需要多大的磁通勢？,解：(1) 磁路中的磁通 = B0A0 = 10.001 Wb = 0.001 Wb (2) 各段磁路磁感應(yīng)強度 B0 = 1 T,A1,A2,l1,l2,A1,A2,l1,l2,(3) 各段磁路的磁場強度,由磁化曲線查得： H1 = 9.2 A/cm H2 = 14 A/cm,= 796 000 A/m

9、= 7 960 A/cm,(4) 各段磁路的磁位差,Um0 = H0 l0 = 7 9601 A = 7 960 A Um1 = H1 l1 = 9.230 A = 276 A Um2 = H2 l2 = 1412 A = 168 A (5) 磁通勢 F = Um0Um2Um2 = ( 7 960276168 ) A = 8 404 A,A1,A2,l1,l2,【例4題】 圖示磁路由硅鋼制成。磁通勢 F1 = N1 I1 = F2 = N2 I2 ，線圈的繞向及各量的方向如圖所示。 磁路左右對稱，具體尺寸為： A1 = A2 = 8 cm2 ，l1 = l2 = 30 cm，A3 = 20 cm2，l3 = 10 cm。若已知 3 = 0.002 Wb，問兩個線圈的磁通勢各是多少？,I2,3,N2,I1,N1,1,2,解：由磁路基爾霍夫 定律可得 321 = 0 Um1Um3 = F1 Um2Um3 = F2 已知： F1 = F2 ，l1 = l2 可得： Um1 = Um2,即 H1 l1 = H2 l2 H1 = H2 因此 B1 = B2 1 = 2 由