磁路的基本定律

1、電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/61姜衛(wèi)東v合肥工業(yè)大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院v博士、博士后博士、博士后v主要研究方向：特種電機設(shè)計與控制、電主要研究方向：特種電機設(shè)計與控制、電磁場理論及應(yīng)用、電力電子變流技術(shù)磁場理論及應(yīng)用、電力電子變流技術(shù)v南區(qū)教育部光伏系統(tǒng)工程研究中心南區(qū)教育部光伏系統(tǒng)工程研究中心203室室v055129014

2、288033電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/62緒緒 論論 電機學(xué)中所說的電機，是指依靠電機學(xué)中所說的電機，是指依靠電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)作用而運行的電氣設(shè)備，用于機械能和電作用而運行的電氣設(shè)備，用于機械能和電能之間的轉(zhuǎn)換、不同形式電能之間的變換、能之間的轉(zhuǎn)換、不同形式電能之間的變換、或者信號的傳遞與轉(zhuǎn)換?；蛘咝盘柕膫鬟f與轉(zhuǎn)換。電機學(xué)電機學(xué) Electric mach

3、ineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/63電機在國民經(jīng)濟中的運用電機在國民經(jīng)濟中的運用 電機是完成多種能量形式轉(zhuǎn)換的有效工具，電機是完成多種能量形式轉(zhuǎn)換的有效工具，而電能又是最容易實現(xiàn)傳輸、變換的能量形而電能又是最容易實現(xiàn)傳輸、變換的能量形式，可以說，式，可以說，如果沒有電機就沒有現(xiàn)代工業(yè)，如果沒有電機就沒有現(xiàn)代工業(yè)，下面就電能的產(chǎn)生、傳輸和利用等多個方面下面就電能的產(chǎn)生、傳輸和利用等多個方面來說明電機在國

4、民經(jīng)濟中的作用。來說明電機在國民經(jīng)濟中的作用。電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/64完整的發(fā)電、傳輸、用電系統(tǒng)完整的發(fā)電、傳輸、用電系統(tǒng)電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engin

5、eering, HFUT2021/8/65電能的產(chǎn)生電能的產(chǎn)生v若電機用于將其它形式的能量轉(zhuǎn)換為電能，則若電機用于將其它形式的能量轉(zhuǎn)換為電能，則被稱為發(fā)電機（被稱為發(fā)電機（Generator）,它主要實現(xiàn)以下它主要實現(xiàn)以下三種能量的轉(zhuǎn)換：三種能量的轉(zhuǎn)換：v水能轉(zhuǎn)化為電能水力發(fā)電機水能轉(zhuǎn)化為電能水力發(fā)電機；v化石能轉(zhuǎn)化為電能火力發(fā)電機化石能轉(zhuǎn)化為電能火力發(fā)電機；v風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能風(fēng)力發(fā)電機。風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能風(fēng)力發(fā)電機。電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartm

6、ent of Electrical Engineering, HFUT2021/8/66葛洲壩水利樞紐工程葛洲壩水利樞紐工程電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/67三峽電站三峽電站電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartmen

7、t of Electrical Engineering, HFUT2021/8/68三峽水力發(fā)電機組電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/69v三峽電站的水輪發(fā)電機全球最大的水輪發(fā)電機三峽電站的水輪發(fā)電機全球最大的水輪發(fā)電機電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engin

8、eering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/610火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/611火力發(fā)電機組火力發(fā)電機組電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineeri

9、ng, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/612丹麥丹麥Vesta公司生產(chǎn)的風(fēng)力發(fā)電機組公司生產(chǎn)的風(fēng)力發(fā)電機組電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/613電能的傳輸、變換電能的傳輸、變換v電能的傳輸和變化離不開電機。要傳輸一定的電電能的傳輸和變化離不開電機。要傳輸一定的電能，為了減小傳輸線上的損耗

10、，希望電壓越高越能，為了減小傳輸線上的損耗，希望電壓越高越好，而用戶用電則為低壓電。因此在電能的傳輸好，而用戶用電則為低壓電。因此在電能的傳輸中必須使用變壓器。中必須使用變壓器。v電能的變換包括幅值、頻率、相位以及交直流形電能的變換包括幅值、頻率、相位以及交直流形式上的變換。式上的變換。電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/614大型電力變壓器（保定天威生產(chǎn)）大型電力

11、變壓器（保定天威生產(chǎn)）電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/615配電變壓器配電變壓器電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/616電路板上所

12、使用的低壓高頻變壓器電路板上所使用的低壓高頻變壓器電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/617電能的利用v電能的利用主要是指將電能轉(zhuǎn)換為所需的能量電能的利用主要是指將電能轉(zhuǎn)換為所需的能量形式，其中最為主要的就是將電能轉(zhuǎn)換為機械形式，其中最為主要的就是將電能轉(zhuǎn)換為機械能。要求在轉(zhuǎn)換過程中能。要求在轉(zhuǎn)換過程中（1）、轉(zhuǎn)換效率高；）、轉(zhuǎn)換效率高；（2）、可靠性高。）、可靠性

13、高。v往往在能量轉(zhuǎn)換的同時也能對運動進行控制，往往在能量轉(zhuǎn)換的同時也能對運動進行控制，這就引入了一個新的研究分支這就引入了一個新的研究分支電力傳動電力傳動。v相對而言，電機這一概念往往是指電動機。相對而言，電機這一概念往往是指電動機。電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/618哈爾濱電機廠生產(chǎn)的哈爾濱電機廠生產(chǎn)的1MW電機電機電機學(xué)電機學(xué) Electric machi

14、neryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/619手機震動電機手機震動電機電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/620電動自行車所用的無刷直流電機電動自行車所用的無刷直流電機電機學(xué)電機學(xué)

15、Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/621第一章第一章 磁路磁路 Magnetic Circuit研究磁路的必要性：研究磁路的必要性： 電機是以電機是以磁場為介質(zhì)磁場為介質(zhì)進行進行機電能量轉(zhuǎn)換機電能量轉(zhuǎn)換的裝置。的裝置。兩個簡單的物理事實：兩個簡單的物理事實：1 1、變化的磁場會產(chǎn)生電場、變化的磁場會產(chǎn)生電場由磁生電由磁生電機械能向機械能向電能轉(zhuǎn)換電能轉(zhuǎn)換；2 2、通電導(dǎo)體會在磁

16、場中受力、通電導(dǎo)體會在磁場中受力電能向機械能的轉(zhuǎn)電能向機械能的轉(zhuǎn)換換。在工程中，通常將在工程中，通常將磁場問題磁場問題簡化為簡化為磁路問題磁路問題。電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/622一一 磁場的基本常用量磁場的基本常用量v磁感應(yīng)強度（又稱磁通密度）磁感應(yīng)強度（又稱磁通密度）B 表征磁場強弱表征磁場強弱及方向的物理量。單位：及方向的物理量。單位：Wb/m2v磁

17、通量磁通量 垂直穿過某截面積的磁力線總和。垂直穿過某截面積的磁力線總和。 單位：單位：Wb v磁場強度磁場強度H 計算磁場時引用的物理量。計算磁場時引用的物理量。 B=H ，單位：單位：A/m真實的物理量，反真實的物理量，反映了該點處的磁特映了該點處的磁特性性磁感應(yīng)強度的積分值，描磁感應(yīng)強度的積分值，描述了磁場的總體特性述了磁場的總體特性磁感應(yīng)強度與該點磁導(dǎo)率的乘磁感應(yīng)強度與該點磁導(dǎo)率的乘積，反映了建立該點磁場的源積，反映了建立該點磁場的源第一節(jié)第一節(jié) 磁路的基本定律磁路的基本定律電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of

18、Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/623B B、H H、之間的關(guān)系之間的關(guān)系產(chǎn)生磁場的電流建立產(chǎn)生磁場的電流建立磁勢磁勢F F各點處產(chǎn)生磁場強度各點處產(chǎn)生磁場強度H H各點處產(chǎn)生磁場感應(yīng)強度各點處產(chǎn)生磁場感應(yīng)強度B B對磁感應(yīng)強度積分獲得對磁感應(yīng)強度積分獲得B=HB=HSdSB電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of El

19、ectrical Engineering, HFUT2021/8/624與電流流過的路徑稱為電路一樣，與電流流過的路徑稱為電路一樣，磁通所通過的路徑稱磁通所通過的路徑稱為磁路為磁路。電流只能從導(dǎo)體中通過，但是磁通可以在任意介質(zhì)中通電流只能從導(dǎo)體中通過，但是磁通可以在任意介質(zhì)中通過，磁通可以分為兩部分。過，磁通可以分為兩部分。主磁通：主磁通：由于鐵心的導(dǎo)磁性能比空氣要好得多（磁導(dǎo)率由于鐵心的導(dǎo)磁性能比空氣要好得多（磁導(dǎo)率大），所以大），所以絕大部分磁通絕大部分磁通將在鐵心內(nèi)通過將在鐵心內(nèi)通過, ,這部分磁通稱這部分磁通稱為為主磁通主磁通。漏磁通：漏磁通：圍繞載流線圈、部分鐵心和鐵心周圍的空間，還

20、圍繞載流線圈、部分鐵心和鐵心周圍的空間，還存在存在少量分散的磁通少量分散的磁通，這部分磁通稱為，這部分磁通稱為漏磁通漏磁通。二二 磁路磁路電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/625電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartmen

21、t of Electrical Engineering, HFUT2021/8/626三三 磁路的基本定律磁路的基本定律1 1 安培環(huán)路定律安培環(huán)路定律磁場強度磁場強度H沿任何一條閉合回線沿任何一條閉合回線L的線積分的線積分，等于，等于L所包圍的所包圍的電流電流的代數(shù)和的代數(shù)和LiHdl 如果在均勻磁場中，沿著回線如果在均勻磁場中，沿著回線 L 磁場磁場強度強度H 處處相等，則處處相等，則NiHL NiLHLH2211在均勻分段均勻的磁場中，安培環(huán)路定在均勻分段均勻的磁場中，安培環(huán)路定律的表達式為律的表達式為電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machinery

22、Department of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/627推導(dǎo)過程：以等截面無分支閉合鐵心磁路為例：推導(dǎo)過程：以等截面無分支閉合鐵心磁路為例：線圈線圈N匝，電流匝，電流i，鐵心截面為，鐵心截面為A，磁路平均長度為，磁路平均長度為l，磁導(dǎo)率為，磁導(dǎo)率為u2 2、磁路的歐姆定律、磁路的歐姆定律磁通與磁密關(guān)系為磁通與磁密關(guān)系為ABBABdA/BH 磁場強度與勵磁磁勢的關(guān)系為磁場強度與勵磁磁勢的關(guān)系為HlNiFmRAlF電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryEl

23、ectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/6283、磁路的基爾霍夫定律、磁路的基爾霍夫定律（1）磁路的基爾霍夫電流定律（第一定律）磁路的基爾霍夫電流定律（第一定律）0321 0或或電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, H

24、FUT2021/8/629 磁路的基爾霍夫電流定律磁路的基爾霍夫電流定律213A AN Ni i0:321規(guī)定磁通流出為正電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/630（2）磁路的基爾霍夫電壓定律）磁路的基爾霍夫電壓定律mmmkkkRRRHlHlHlHNi2211221131電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepar

25、tment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/631磁路和電路的磁路和電路的幾點差別幾點差別：1（功率損耗問題）（功率損耗問題）電路中有電流電路中有電流I 時，就有功率損耗；時，就有功率損耗；而在直流磁路中，維持一定磁通量，鐵心中而在直流磁路中，維持一定磁通量，鐵心中沒有功率損耗沒有功率損耗。2 （磁路非理想）（磁路非理想）電路中的電流全部在導(dǎo)線中流動；而在電路中的電流全部在導(dǎo)線中流動；而在磁路中，總磁路中，總 有一部分有一部分漏磁通漏磁通。3 （磁路的飽和性）（磁路的

26、飽和性）電路中導(dǎo)體的電阻率在一定的溫度下電路中導(dǎo)體的電阻率在一定的溫度下是恒定的；而是恒定的；而磁路中鐵心的導(dǎo)磁率隨著飽和程度而有所變磁路中鐵心的導(dǎo)磁率隨著飽和程度而有所變化化。4 4 （磁路的非線性）（磁路的非線性）在線性電路中，計算時可以用疊加原在線性電路中，計算時可以用疊加原理；而在磁路中，理；而在磁路中，B B和和H H之間的關(guān)系為非線性，因此計算之間的關(guān)系為非線性，因此計算時時不可以用疊加原理不可以用疊加原理。電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDep

27、artment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/632磁疇及磁化磁疇及磁化(A)(A)未磁化未磁化 (B) (B)磁化磁化外加磁場外加磁場H 第二節(jié)第二節(jié) 常用鐵磁材料及其特性常用鐵磁材料及其特性 一、鐵磁物質(zhì)的一、鐵磁物質(zhì)的電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/633磁疇受磁場力而轉(zhuǎn)動磁疇受磁場力而轉(zhuǎn)動電機學(xué)電機學(xué) Ele

28、ctric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/634未磁化時，鐵磁材料的未磁化時，鐵磁材料的磁疇是無序排列磁疇是無序排列的，對外不表的，對外不表現(xiàn)磁性?，F(xiàn)磁性。 在外磁場的作用下，在外磁場的作用下，磁疇順著外磁場方向轉(zhuǎn)向，排列磁疇順著外磁場方向轉(zhuǎn)向，排列整齊，顯示出磁性。整齊，顯示出磁性。（1 1）外磁場；（）外磁場；（2 2）磁疇；（）磁疇；（3 3）排列順序）排列順序電機中為什么選用鐵磁材料

29、作為磁路的主要部電機中為什么選用鐵磁材料作為磁路的主要部分？分？思考電機中常用的鐵磁材料的磁導(dǎo)率電機中常用的鐵磁材料的磁導(dǎo)率 FeFe(2000(20006000) 6000) Fe從兩個方面解釋：從兩個方面解釋：（1 1）提高電機效率）提高電機效率（2 2）減小電機體積）減小電機體積電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/635二、磁化曲線和磁滯回線二、磁化曲線和磁滯

30、回線1、起始磁化曲線、起始磁化曲線 將一塊未磁化的鐵磁材料進行磁化，當(dāng)磁場強度將一塊未磁化的鐵磁材料進行磁化，當(dāng)磁場強度H由由零逐漸增加時，磁通密度零逐漸增加時，磁通密度B將隨之增加。用將隨之增加。用B=f (H)描述的描述的曲線就稱為曲線就稱為起始磁化曲線起始磁化曲線。電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/636B BH Ha ab bc cd d)(HfB HBu

31、FeHuB0 鐵磁材料的起始磁化曲線鐵磁材料的起始磁化曲線由于外磁場較弱，磁疇由于外磁場較弱，磁疇不會產(chǎn)生大規(guī)模偏轉(zhuǎn)，不會產(chǎn)生大規(guī)模偏轉(zhuǎn)，磁通密度增加不快。磁通密度增加不快。 外磁場增強，磁疇產(chǎn)生外磁場增強，磁疇產(chǎn)生大規(guī)模偏轉(zhuǎn)，磁通密度大規(guī)模偏轉(zhuǎn)，磁通密度增加較快。增加較快。外磁場繼續(xù)增加，大部外磁場繼續(xù)增加，大部分磁疇已完成偏轉(zhuǎn)，分磁疇已完成偏轉(zhuǎn)，B值增加變得緩慢。值增加變得緩慢。磁疇全部偏轉(zhuǎn)，磁化磁疇全部偏轉(zhuǎn)，磁化曲線基本成為與非鐵曲線基本成為與非鐵磁材料磁材料BuH平行的平行的曲線。曲線。拐點、拐點、膝點膝點在各種電機、變壓器的主磁路中，在各種電機、變壓器的主磁路中，為了獲得較大的磁通，

32、但又不過分為了獲得較大的磁通，但又不過分的增大勵磁電流，通常把鐵心內(nèi)工的增大勵磁電流，通常把鐵心內(nèi)工作點的作點的B選擇在膝點附近。選擇在膝點附近。電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/6372、磁滯回線、磁滯回線下面考慮兩個問題，（下面考慮兩個問題，（1）磁化后磁性材料去掉外磁場；）磁化后磁性材料去掉外磁場；（2）對磁化后的磁性材料進行反向磁化。）對磁化后的磁性材料進

33、行反向磁化。 剩磁剩磁當(dāng)當(dāng)H從零增加從零增加到到Hm時，時，B相應(yīng)地從零相應(yīng)地從零增加到增加到Bm；然后再逐漸減小然后再逐漸減小H，B值將沿曲線值將沿曲線ab下降。下降。當(dāng)當(dāng)H=0 時，時，B值并不等值并不等于零，而是于零，而是Br。這就是。這就是剩磁。剩磁。H HB B a bmBmHrB電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/638H HB Ba ab bcHmBm

34、HrBc c矯頑力矯頑力要使要使B值為零，必須值為零，必須加上相應(yīng)的反向加上相應(yīng)的反向磁場，此反向磁磁場，此反向磁場強度稱為矯頑場強度稱為矯頑力力Hc。電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/639鐵磁材料的磁滯回線鐵磁材料的磁滯回線H HB Ba ab bc cd de ef fcHmBmBmHmHrB 磁滯回線磁滯回線當(dāng)當(dāng)H在在Hm和和 Hm之之間反復(fù)變化間反復(fù)變化

35、時，呈現(xiàn)磁時，呈現(xiàn)磁滯現(xiàn)象的滯現(xiàn)象的BH閉合曲閉合曲線，稱為磁線，稱為磁滯回線。滯回線。電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/640電工鋼片實際測試的磁滯回線電工鋼片實際測試的磁滯回線電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartme

36、nt of Electrical Engineering, HFUT2021/8/6413、基本磁化曲線、基本磁化曲線 對同一鐵磁材料，對同一鐵磁材料，選擇不同的選擇不同的Hm反復(fù)磁反復(fù)磁化，得到不同的磁滯化，得到不同的磁滯回線。將各條回線的回線。將各條回線的頂點連接起來，所得頂點連接起來，所得曲線稱為曲線稱為基本磁化曲基本磁化曲線。線?；敬呕€和起始基本磁化曲線和起始磁化曲線差別很小，磁化曲線差別很小，磁路計算時使用的磁磁路計算時使用的磁化曲線都是基本磁化化曲線都是基本磁化曲線。曲線。電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartmen

37、t of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/642 基本磁化曲線基本磁化曲線基本磁化曲線基本磁化曲線H HB B 電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/643三、鐵磁材料三、鐵磁材料1、軟磁材料：磁滯回線較窄，剩磁和矯頑力都較小的材、軟磁材料：磁滯回

38、線較窄，剩磁和矯頑力都較小的材料，常用的軟磁材料有電工硅鋼、鑄鐵、鑄鋼等?？捎脕砹?，常用的軟磁材料有電工硅鋼、鑄鐵、鑄鋼等?？捎脕碇圃祀姍C、變壓器的鐵心。制造電機、變壓器的鐵心。2、硬磁材料（永磁材料）：、硬磁材料（永磁材料）：剩磁剩磁和和矯頑力矯頑力都較大的材料。都較大的材料。包括鋁鎳鈷、鐵氧體、稀土鈷、釹鐵硼等。包括鋁鎳鈷、鐵氧體、稀土鈷、釹鐵硼等。電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering,

39、 HFUT2021/8/644永磁材料（釹鐵硼）退磁曲線（第二象限）永磁材料（釹鐵硼）退磁曲線（第二象限）退磁曲線退磁曲線內(nèi)稟退磁曲線內(nèi)稟退磁曲線單位：千高斯單位：千高斯單位：千奧斯特單位：千奧斯特電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/645硅鋼片（硅鋼片（WHYWHY5050，0.5mm0.5mm）磁滯回線）磁滯回線電機學(xué)電機學(xué) Electric machinery

40、Electric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/646四、鐵心損耗四、鐵心損耗1、磁滯損耗磁滯損耗材料被交流磁場反復(fù)磁化，磁疇相互摩材料被交流磁場反復(fù)磁化，磁疇相互摩 擦而消耗的能量。擦而消耗的能量。2、渦流損耗渦流損耗鐵心內(nèi)部由于渦流在鐵心電阻上產(chǎn)生的鐵心內(nèi)部由于渦流在鐵心電阻上產(chǎn)生的 熱能損耗。熱能損耗。3、鐵心損耗、鐵心損耗磁滯損耗和渦流損耗之和。磁滯損耗和渦流損耗之和。電機學(xué)電機學(xué) Electric machinery

41、Electric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/647 硅鋼片中的渦流硅鋼片中的渦流B B 返回返回電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/648變壓器中的渦流分布情況（變壓器中的渦流分布情況（Info

42、lytica Infolytica 軟件計算）軟件計算）電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/649第三節(jié)第三節(jié) 直流磁路的計算直流磁路的計算 磁路計算正問題磁路計算正問題已知磁路中的量，求解磁路源已知磁路中的量，求解磁路源的問題的問題 給定磁通量，計算所需的勵磁磁動勢（勵磁給定磁通量，計算所需的勵磁磁動勢（勵磁電流）電流）磁路計算逆問題磁路計算逆問題已知磁路的源（磁

43、動勢），求已知磁路的源（磁動勢），求解磁路中的量的問題解磁路中的量的問題 給定勵磁磁勢，計算磁路內(nèi)的磁通量給定勵磁磁勢，計算磁路內(nèi)的磁通量電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/650磁路計算正問題的步驟：磁路計算正問題的步驟：1）將磁路按材料性質(zhì)和不同截面尺寸分段；）將磁路按材料性質(zhì)和不同截面尺寸分段；2）計算各段磁路的有效截面積）計算各段磁路的有效截面積Ak和平均長

44、度和平均長度lk；3）計算各段磁路的平均磁通密度）計算各段磁路的平均磁通密度Bk ，Bk=k/Ak；4）根據(jù)）根據(jù)Bk求出對應(yīng)的求出對應(yīng)的Hk；5）計算各段磁位降）計算各段磁位降Hklk，最后求出，最后求出 F= Hklk。磁路計算逆問題磁路計算逆問題因為磁路為非線性的，用試探法因為磁路為非線性的，用試探法。電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/651一、簡單串聯(lián)磁路

45、一、簡單串聯(lián)磁路例例1-2 鐵心由鑄鋼和空氣隙構(gòu)成，截面積鐵心由鑄鋼和空氣隙構(gòu)成，截面積AFe=0.0009 m2，磁路平均長度磁路平均長度lFe=0.3m，氣隙長度，氣隙長度=510-4m，求該磁路，求該磁路獲得磁通量獲得磁通量=0.0009Wb時所需的勵磁磁動勢。時所需的勵磁磁動勢。電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/652解：解：（1）將磁路分為鐵心和氣隙兩個

46、部分；將磁路分為鐵心和氣隙兩個部分；0.967T0.967TT T4 410102 23.053.050.00090.0009ABTTABFeFe,10009. 00009. 02470109,/1077/104967. 0FeHmAmABH（5）計算各段內(nèi)的磁位降，算出所需的勵磁磁動勢）計算各段內(nèi)的磁位降，算出所需的勵磁磁動勢（2）計算每一段磁路的面積與長度；）計算每一段磁路的面積與長度；4105, 3 . 0,0009. 0llAAFeFe4 41 10 02 23 3. .0 05 5（3）計算每一段磁路的平均磁密；）計算每一段磁路的平均磁密；（4）計算每一段磁路的磁場強度，鐵磁材料通過查基本）計算每一段磁路的磁場強度，鐵磁材料通過查基本磁化曲線獲得；磁化曲線獲得；F=HFelFe+Hl=655A電機學(xué)電機學(xué) Electric machineryEl