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1、第一章 磁 路,1.1 描述磁场的基本物理量和磁路的概念 1.2 磁路的基本定律 1.3 常用的铁磁材料及其特性,内容：,1.1 描述磁场的基本物理量和磁路的概念,描述电机中的磁场问题时，常用磁感应强度B 、磁通、磁导率及磁场强度 H 等物理量。,磁通所走过的路径称为磁路,主磁通,漏磁通,变压器的磁路,返回,漏磁通,漏磁通,漏磁通,1.2 常用的基本定律与定则,1.2.1 电机磁场的描述,电流 磁场,用磁场线描述,磁通:,S 与磁场线垂直的某面积（m2 ),（T）,通过磁场中某一面积的磁场线的总数。 单位：Wb。,(1) 磁感应强度 B B：矢量。,其数值 B 表示磁场的强弱， 其方向表示磁场
2、的方向。,在均匀磁场中：, 磁通密度,H ：矢量。,0= 4107 H / m,方向与B 的方向相同。,单位：A/m。 磁导率：, 真空中的磁导率:,(2) 磁场强度 H,H 的大小：,只与产生该磁场的电流大小成正 比，与介质的性质无关。,B 的大小：,不仅与产生该磁场的电流大小有关， 还与介质的性质有关。,（H / m）,指线圈不变，穿过线圈的磁通发生变化，这样在线圈内将产生感应电动势，其大小与线圈的匝数和磁通变化率成正比，方向由楞次定律决定,1.2.2 电磁感应定律,1 变压器电动势,指线圈不动，跨接在线圈上的导体运动，使得穿过线圈的磁通随着时间的变化而变化。,2 切割（运动）电动势,方向
3、由右手定则判定。,1.2.3 电磁力定律,载流导体在磁场中要受到力的作用,方向用左手定则判定,1.2.4 磁路的基本定律,在磁场中沿任一闭合回路磁场强度的线积分等于穿过该回路所有电流的代数和，即,其中电流的正方向与闭合回路的正方向满足右手螺旋定则。,1.全电流定律（安培环路定律）,磁压降,磁动势,对于无分支磁路,磁路的 欧姆定律,2. 磁路的欧姆定律 作用在磁路上的磁势F等于磁路内的磁通量乘以磁阻Rm，称为磁路的欧姆定律。,3. 磁路的基尔霍夫第一定律 进入任一闭合曲面的磁通量恒等于穿出该闭合面的磁通量，这就是磁通连续性定律。称该定律为磁路的基尔霍夫第一定律。,注意式中磁通正方向的规定,4.
4、磁路的基尔霍夫第二定律 定律背景: 磁路计算时，总是把整个磁路分成若干段，每段为同一材料、相同截面积，且段内磁通密度处处相等，从而磁场强度亦处处相等。 定律内容: 沿任何闭合磁路的总磁势恒等于各段磁路磁位降的代数和。,几点说明：,1.磁阻Rm 的大小取决于磁路的尺寸和材料的磁导率。,2. 很大，但不是常数，因此 也不是常数。所以磁路欧姆定律不能用来进行定量计算，只用做定性分析。,例21 有一闭合铁心磁路，铁心的截面积 ，磁路的平均长度L=0.3m，铁心的磁导率，套装在铁心上的励磁绕组为500匝。试求在铁心中产生1T的磁通密度时，所需的励磁磁动势和励磁电流。,？,解 用安培环路定律来求解。 磁场
5、强度 磁动势 励磁电流,返回,例题,例： 有一闭合铁心磁路，铁心的截面积A=3310-4m2 ，磁路的平均长l=0.3m，铁心的磁导率Fe=50000 ，套装在铁心上的励磁绕组为500匝。现在开一个长度l510-4m的气隙，试求在铁心中产生1T的磁通密度时，所需的励磁磁势？考虑到气隙磁场的边缘效应，计算气隙的有效面积时，通常在长、宽方向各增加一个l值。,用磁路的基尔霍夫第二定律求解,注意：气隙虽然很短，但其磁位降却占整个磁路磁位降的89%。,解 用磁路的基尔霍夫第二定律来求解。 铁心内的磁场强度: 气隙磁场强度: 铁心磁位降: 气隙磁位降: 励磁磁动势:,铁磁材料的磁性能,1.高导磁性,1.3
6、 铁磁材料的特性,高导磁性、磁饱和性、磁滞性、非线性,铁磁物质的磁化 铁磁材料在外磁场中 呈现很强的磁性，此现象称为铁磁物质的磁化。, 0, 铸钢： 10000 硅钢片： (6000 7000)0,图0.1 磁畴,A)未磁化,B)磁化,当外磁场（或励磁电流）增大到一定值时，磁性材料的全部磁畴的磁场方向都转向与磁场的方向一致，磁化磁场的磁感应强度BJ达到饱和值。,2.磁饱和特性,注,B,H,图0.2 铁磁材料的磁化曲线,a,b,c,d,当有磁性物质存在时 B与H不成比例，与I也不成比例。,磁化曲线,3.磁滞特性,磁感应强度滞后于磁场强度变化的性质称磁性物质的磁滞性。,磁滞回线:呈现磁滞现象的B-
7、H闭合回线.,剩磁,矫顽 力,图0.3 铁磁材料的磁滞回线,基本磁化曲线,根据磁性能，磁性材料又可分为三种： 软磁材料（磁滞回线窄长。常用做磁头、磁心等） 永磁材料（磁滞回线宽。常用做永久磁铁） 矩磁材料（磁滞回线接近矩形。可用做记忆元件）,4.铁心损耗,1)磁滞损耗 定义: 铁磁材料置于交变磁场中时，磁畴相互间不停地摩擦、消耗能量、造成损耗，这种损耗称为磁滞损耗。,公式:,应用:由于硅钢片磁滞回线的面积较小，故电机和变压器的铁心常用硅钢片叠成。,2)涡流损耗,相关概念涡流:环流在铁心内部围绕磁通作旋涡状流动 .,定义:涡流在铁心中引起的损耗 .,公式:,应用:为减小涡流损耗，电机和变压器的铁心都用含硅量较高的薄硅钢片叠成。,图0.4 硅钢片中的涡流,B,
