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第一章 磁 路,1-1磁路的基本定律,1-2 常用的铁磁材料及其特性,1-3 磁路的计算,河南城建学院,1-4 电抗与磁导的关系,一、重点:1、磁路的基本定律;2、铁磁材料的特性及基本磁化曲线;3、铁心损耗., 重点与难点,二、难点: 1、磁滞回线；2、铁心损耗；3、磁路的计算。,1-1磁路的基本定律,一、磁路的概念: 磁路：磁通所通过的路径.见图。 主磁通：由于铁心的导磁性能比空气要好得多，所以绝大部分磁通将在铁心内通过,这部分磁通称为主磁通。 漏磁通：围绕载流线圈、部分铁心和铁心周围的空间，还存在少量分散的磁通，这部分磁通称为漏磁通。,主磁路：主磁通所通过的路径。 漏磁路：漏磁通所通过的路径。 励磁线圈：用以激励磁路中磁通的载流线圈。 励磁电流：励磁线圈中的电流。 直流:直流磁路 例如:直流电机 交流:交流磁路 例如:变压器,二、磁路的基本定律,1安培环路定律 定律内容:沿任何一条闭合回线，磁场强度的线积分值恰好等于该闭合回线所包围的总电流值（代数和）。 公式: 附图1-2,有:,2磁路的欧姆定律 附图1-3a 定律内容:作用在磁路上的磁动势等于磁路内的 磁通量乘以磁阻。 公式: 式中： 相应的模拟电路图1-3b.,点击书本进入例题1-1,例题,例11 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。 磁场强度 磁动势 励磁电流,返回,定律内容:穿出(或进入)任一闭和面的总磁通量恒等于零(或者说,进入任一闭合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。,公式:,又称磁路的并联定律。,3磁路的基尔霍夫第一定律,附图1-4,4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动势恒等于各段磁路磁位降的代数和。 公式: 又称磁路的串联定律。,附图1-5,返回,1-2 常用的铁磁材料及其特性,一、铁磁物质的磁化 铁磁物质包括铁镍钴以及它们的合金。 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。 磁畴示意图1-6。,二、磁化曲线和磁滞回线 1起始磁化曲线 定义:将一块尚未磁化的铁磁材料进行磁化，当磁场强度H由零逐渐增大时，磁通密度B将随之增大，曲线B=f(H)就称为起始磁化曲线. 曲线附图1-7. 分析:起始磁化曲线基本上可分为四段 ,如下,铁磁材料 磁化曲线见示意图1-7.应用: 设计电机和变压器时，为使主磁路内得到较大的磁通量而又不过分增大励磁磁动势，通常把铁心内的工作磁通密度选择在膝点附近。,2磁滞回线 示意图: 图1-8。 剩磁:去掉外磁场之后，铁磁材料内仍然保留的 磁通密度 。 矫顽力:要使B值从减小到零，必须加上相应的反 向外磁场，此反向磁场强度Hc称为矫顽力。 磁滞:铁磁材料所具有的这种磁通密度B的变化滞后于磁场强度H变化的现象。 磁滞现象是铁磁材料的另一个特性。,3基本磁化曲线 定义:对同一铁磁材料，选择不同的磁场强度进行反复磁化，可得一系列大小不同的磁滞回线,再将各磁滞回线的顶点联接起来，所得的曲线。 附示意图1-9。,三、铁磁材料 1软磁材料 定义: 磁滞回线窄、剩磁和矫顽力都很小的材料。 附图1-11a 常用软磁材料:铸铁、铸钢和硅钢片等。 软磁材料的磁导率较高,故用以制造电机和变压器的铁心。,2硬磁(永磁)材料 定义:磁滞回线宽、剩磁和矫顽力都很大的铁磁材料称为硬磁材料，又称为永磁材料。 附图1-11b 剩磁 磁性能指标 矫顽力 最大磁能积,种类示意图,四、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 涡流:当通过铁心的磁通随时间变化时,根据电磁感应定律,铁心中将产生感应电动势,并引起环流,环流在铁心内部围绕磁通作旋涡状流动 称为涡流。示意图1-12。 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。,3铁心损耗 定义: 铁心中磁滞损耗和涡流损耗之和。 表达式:,铁心损耗与频率的1.3次方,磁通密度的平方和铁心重量成正比。,返回,一、直流磁路的计算导言: 磁路计算时，通常是先给定磁通量，然后计算所需要的励磁磁动势。对于少数给定励磁磁动势求磁通量的逆问题，由于磁路的非线性，需要进行试探和多次迭代，才能得到解答。,1-3 磁路的计算,1简单串联磁路 定义:不计漏磁影响，仅有一个磁回路的无分支磁路 . 附图1-13. 点击书本进入例题1-2,例题,例12 若在例ll的磁路中，开一个长度 的气隙，问铁心中激励1T的磁通密度时，所需的励磁磁动势为多少?已知铁心截面积， 。考虑到气隙磁场的边缘效应，在计算气隙的有效面积时，通常在长、宽方向务增加值。,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:,返回,2简单并联磁路 定义:指考虑漏磁影响，或磁回路有两个以上分支的磁路。 点击书本进入例题1-,例题,例13 图114a所示并联磁路，铁心所用材料为DR530硅钢片，铁心柱和铁轭的截面积均为 ，磁路段的平均长度 ，气隙长度 励磁线圈匝数 匝。不计 漏磁通，试求在气隙内产生 =1.211T的磁通密度时，所需的励磁电流i。,解：画出图l14b所示模拟电路图。由于两条并联磁路是对称的，故只需计算其中一个磁回路即可。 根据磁路基尔霍夫第一定律，得 根据磁路基尔霍夫第二定律， 由图114a可知、中间铁心段的磁路长度,左、右两边铁心段的磁路长度均为 (2)中间铁心段的磁位降 磁通密度 为,(1)气隙磁位降,中间铁心段的磁位降为 左、右两边铁心段的磁位降为,（3）左、右两边铁心的磁位降,磁通密度为,(4)总磁动势和励磁电流,返回,1.4 电抗与磁导的关系,1、电抗与磁导的关系 当磁路上装有载流线圈时，载流线圈将产生磁动势F，此时磁路中将通过一定的磁通量。,2、磁阻串联、并联和形联接时的等效电路,（1）磁阻串联 若磁路由一个磁动势源和两个磁阻Rm1和Rm2串联组成；与其对应的电抗X1和X2、磁导m1和m2。,2、磁阻串联、并联和形联接时的等效电路,（2）磁阻并联 若磁路由一个磁动势源和两个磁阻Rm1和Rm2串联组成；与其对应的电抗X1和X2、磁导m1和m2。,2、磁阻串联、并联和形联接时的等效电路,（3）磁阻联接 若磁路由二个磁动势源和三个磁阻Rm1、Rm2、 Rm3串联组成；与其对应的电抗X1、X2、 X3；磁导m1、m2、 m3 。,总结掌握磁路三大定律；熟悉磁滞回线和磁化曲线；掌握铁磁损耗；掌握磁路计算；理解电抗与磁导关系。,本章内容已结束,及时复习可以巩固学习效果。,小提示:,作业：1-3、1-4、1-8其它为课外作业,主磁通,漏磁通,图1-1 变压器的磁路,返回,漏磁通,漏磁通,漏磁通,图1-2 安培环路定律,H,L,返回,图1-3 无分支铁心磁路A)无分支铁心磁路,A,N,i,返回,B) 模拟电路图,F,返回,图1-4 磁路的基尔霍夫第一定律,A,N,i,返回,图1-5 磁路的基尔霍夫第二定律,i,返回,图1-6 磁畴,(A)未磁化,(B)磁化,返回,外加磁场,H,B,H,图1-7 铁磁材料的起始磁化曲线,a,b,c,d,返回,图1-8 铁磁材料的磁滞回线,H,B,a,b,c,d,e,f,返回,图1-9 基本磁化曲线,基本磁化曲线,H,B,返回,图1-11a）软磁材料的磁滞曲线,B,返回,A)软磁材料,H,图b）硬磁材料的磁滞曲线,返回,B,H,B)硬磁材料,图1-12 硅钢片中的涡流,B,返回,1,6,5,4,3,2,图1-13 简单串联磁路 A)串联磁路,i,返回,B)模拟电路图,返回,L,L,L,A,图1-14 简单并联磁路 A)并联磁路,返回,B) 模拟电路图,返回,图1-16 直流电机的磁化曲线,O,返回,
