磁路的基本原理（課堂PPT）

第1章磁路1.1磁場的基本物理量1.2物質的磁性能1.3磁路的基本定律1.4鐵心線圈電路第1章磁路1.1磁場的基本物理量1.2物質的磁性能1.3磁路的基本定律1.4鐵心線圈電路返回主頁電機與拖動11.1磁場的基本物理量1.磁通Φ單位：Wb2.磁感應強度B單位：T在均勻磁場中：3.磁場強度

H單位：A/mB=ΦAWb/m2

——磁通密度電流→←用磁感線描述磁場第1章磁路2μ0=4π×10－7H/mBH

=

H與B的區(qū)別①H∝I，與介質的性質無關。②

B與電流的大小和介質的性質均有關。4.磁導率

單位：H/m真空中的磁導率:1.1磁場的基本物理量31.2物質的磁性能按磁導率分類：非磁性物質、磁性物質。非磁性物質

≈

0

(1)順磁物質（如空氣）：略大于

0

。(2)反磁物質（如銅）：

略小于

0。1.高導磁性

第1章磁路※鑄鋼：≈1000

0

硅鋼片：≈(6000~7000)

0玻莫合金：比

0大幾萬倍。

0

4

磁性物質內部存在著很多很小的“磁疇”。磁疇（磁化前）磁疇（磁化后）

磁性物質的高導磁性被廣泛應用于變壓器和電機中。1.2物質的磁性能5起始磁化曲線BHO2.磁飽和性B=

H（≠常數(shù)）

磁化曲線磁化曲線abcdB=f(H)B=0H1.2物質的磁性能63.磁滯性BHOHmBm剩磁－Hm矯頑磁力Br－Hc－BmHc－Br磁滯回線BHO基本磁化曲線1.2物質的磁性能7(1)

硬磁物質

B－H曲線寬，Br大、Hc大。用于制造永磁鐵。(2)

軟磁物質

B－H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

B－H曲線形狀接近矩形，Br大、Hc小。用于計算機中，作記憶單元。按磁滯回線的不同，磁性物質可分為1.2物質的磁性能81.3磁路的基本定律＋u－ΦΦ主磁通漏磁通磁路i第1章磁路91.磁路歐姆定律μcAclcμ0A0l0+u－iΦ全電流定律:Bc=ΦAcHc=

Bc

c∮Hdl=I鐵心中：氣隙中：左邊=

∮H

dl

=∮H

dl=Hclc＋H

0l01.3磁路的基本定律=Φc

Ac

B0=ΦA0Hc=

B0

0=Φ

0

A0

10磁阻:=(Rmc＋Rm0)Φ=RmΦRm=Rmc+Rm0lc

cAc=(＋)Φl0

0A0lc

cAc=＋l0

0A0右邊=

I=NI

=F因此RmΦ=FΦ=FRm

磁路歐姆定律

磁通勢1.3磁路的基本定律

NI一定時，因Rm0的存在，使Φ大大減?。?/p>

若要保持Φ一定，則需增大磁通勢F。

由于

c0，因此

Rm0

Rmc。112.磁路基爾霍夫第一定律閉合面i1i2Φ1Φ2Φ3l1l3l2Φ3－Φ1－Φ2

=

0任一閉合面：Φ=03.磁路基爾霍夫第二定律

F1－F2

=∮Hdl

=∮Hdl

=H1l1－H2l2

磁位差Um

Um

=Hl

Um

=

F1.3磁路的基本定律12【例1.3.1】圖示磁路是由兩塊鑄鋼鐵心及它們之間的一段空氣隙構成。各部分尺寸為：l0/2=0.5cm，l1=30cm，l2=12cm，A0=A1=10cm2，

A2=8cm2。線圈中的電流為直流電流。今要求在空氣隙處的磁感應強度達到B0=1T，問需要多大的磁通勢？A1A2l1l2l0/2II解：(1)磁路中的磁通=B0A0=1×0.001Wb=0.001Wb(2)各段磁路的磁感應強度

B0=1TB1==T=1TA10.0010.0011.3磁路的基本定律13B2==T=1.25TA20.0010.0008A1A2l1l2l0/2II(3)各段磁路的磁場強度由磁化曲線查得：

H1=9.2A/cmH2=14A/cmH0==A/mB0014×10－7=796000A/m=7960A/cm1.3磁路的基本定律14A1A2l1l2l0/2II(4)各段磁路的磁位差

Um0=H0l0

=7960×1A=7960AUm1=H1l1=9.2×30A=276AUm2=H2l2=14×12A=168A(5)磁通勢F=Um0＋Um2＋Um2=(7960＋276＋168)A=8404A1.3磁路的基本定律15【例1.3.2】圖示磁路由硅鋼制成。磁通勢F1=N1I1=F2=N2I2，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=8cm2，l1=l2=30cm，A3=20cm2，l3=10cm。若已知3=0.002Wb，問兩個線圈的磁通勢各是多少？I2Φ3N2I1N1Φ1Φ2解：由磁路基爾霍夫定律可得3－2－1=0

Um1＋Um3=F1Um2＋Um3=F2已知：F1=F2，l1=l2

可得：Um1=

Um2l2l3N1l1N2A1A2A31.3磁路的基本定律16即H1l1=H2l2

H1=

H2因此B1=

B21=2

由于1=2=320.0022=Wb=0.001Wb所以B1==T=1.25T

1A10.0018×10－4A1A2A3l2l3N1l1N2I2Φ3N2I1N1Φ1Φ2A1A3A21.3磁路的基本定律17B3==T=1T

3A30.00220×10－4由磁化曲線查得：

H1=6.5A/mH3=3A/m最后求得F1=F2

=Um1＋Um3=H1l1＋H3l3=(6.5×30＋3×10)A=225A1.3磁路的基本定律181.4鐵心線圈電路1.直流鐵心線圈電路ΦΦ

勵磁

U＋U－I→I→NI→

URI=

線圈的功率：

P=RI2

電壓與電流的關系:第1章磁路192.交流鐵心線圈電路(1)電磁關系勵磁：u＋u－iΦe

Φe→i→Ni→Φ→e→eddt=－Ndidt=－Lddt=－Nu=Ri－e－e

Φ的磁路為非線性磁路。設

=m

sinωt則

e

=－N

mcosωt=Em

sin(

t－90o)1.4鐵心線圈電路20E=4.44fNΦm

的磁路為線性磁路。漏電感：NiL

=漏電抗：X=L=2fLE=－j4.44fNΦm漏磁電動勢：E

=－jXIu=uR－e－eσU=UR－Eσ－E=－E＋j

L

I＋RI=－E+(

R＋j

L)I=－E+ZI漏阻抗＋u－iΦeΦ

e1.4鐵心線圈電路21U=－E

忽略漏阻抗，有U4.44fNΦm=

則當U、f一定時，Φm

基本不變。(2)功率關系有功功率:P=UIcos=PCu+PFe銅損耗鐵損耗=RI2+(Ph+Pe)磁滯損耗渦流損耗1.4鐵心線圈電路22(1)磁滯損耗Ph

(2)渦流損耗Pe

ΦΦ銅損耗使線圈發(fā)熱，鐵損耗使鐵心發(fā)熱。減小鐵損耗的方法：①使用軟磁材料減小Ph

。②增大鐵心的電阻率，減小渦流及其損耗

。③用很薄的硅鋼片疊成鐵心，減小渦流