磁路設(shè)計(jì)課件

會(huì)計(jì)學(xué)1磁路設(shè)計(jì)課件1、安培環(huán)路定律（全電流定律）在磁場(chǎng)中沿任一閉和回路磁場(chǎng)強(qiáng)度的線積分等于穿過(guò)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

第1頁(yè)/共36頁(yè)磁路：磁通所通過(guò)的路徑.

勵(lì)磁線圈：用以激勵(lì)磁路中磁通的載流線圈。

勵(lì)磁電流：勵(lì)磁線圈中的電流。

第2頁(yè)/共36頁(yè)圖2無(wú)分支鐵心磁路AN

i第3頁(yè)/共36頁(yè)2.磁路歐姆定律∮Hdl=IiΦN第4頁(yè)/共36頁(yè)3.串聯(lián)磁路歐姆定律μcAclcμ0A0l0+u－iΦ全電流定律:Hc=

Bc

c∮Hdl=I鐵心中：氣隙中：=Φc

Ac

H0=

B0

0=Φ

0

A0

第5頁(yè)/共36頁(yè)=(Rmc＋Rm0)Φ=RmΦ右邊=

I=NI

=F

則有RmΦ

=FΦ

=

FRm

磁路歐姆定律磁通勢(shì)

由于

c0，因此

Rm0

Rmc。左邊=

∮H

dl

=Hc

lc＋H

0l0

μcAclcμ0A0l0+u－iΦF=INΦRmcRm0=Φc

Ac

lc＋

Φ

0

A0

l0第6頁(yè)/共36頁(yè)3.磁路基爾霍夫第一定律閉合面i1i2Φ1Φ2Φ3l1l3l2任一閉合面：Φ=0

2.磁路基爾霍夫第二定律∮Hdl

=∮H

l=H1l1+H2l2Φ3－Φ1－Φ2

=

0第7頁(yè)/共36頁(yè)4、電磁感應(yīng)定律

1).變壓器電勢(shì)e注意：只有線圈的磁通與電勢(shì)符號(hào)右手螺旋關(guān)系，上式才能取負(fù)號(hào)

若線圈和磁場(chǎng)相對(duì)靜止，感應(yīng)電勢(shì)純粹是由于和線圈交鏈的磁通隨時(shí)間的變化而產(chǎn)生,僅有變壓器電勢(shì)，即第8頁(yè)/共36頁(yè)2).運(yùn)動(dòng)電勢(shì)

運(yùn)動(dòng)電勢(shì)的方向習(xí)慣用右手定則確定，如圖所示。

若導(dǎo)線切割磁力線的速度為，導(dǎo)線處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，且

不隨時(shí)間變化時(shí)，假設(shè)磁力線、導(dǎo)線與導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向三者垂直，則導(dǎo)線中感應(yīng)電勢(shì)為運(yùn)動(dòng)電勢(shì)，其大小為第9頁(yè)/共36頁(yè)3).電磁力定律載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中要受到電磁力，在導(dǎo)體與磁場(chǎng)垂直的情況下，若導(dǎo)體中電流為i，導(dǎo)體長(zhǎng)度為l，導(dǎo)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第10頁(yè)/共36頁(yè)第11頁(yè)/共36頁(yè)1.2

常用鐵磁材料及其特性按磁導(dǎo)率分類：非磁性物質(zhì)、磁性物質(zhì)。非磁性物質(zhì)

≈

0

1.高導(dǎo)磁性

※鑄鋼：≈1000

0

硅鋼片：≈(6000~7000)

0

玻莫合金：比

0大幾萬(wàn)倍。

0

第12頁(yè)/共36頁(yè)

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(dǎo)磁性被廣泛應(yīng)用于變壓器和電機(jī)中。第13頁(yè)/共36頁(yè)二、磁化曲線和磁滯回線

1．起始磁化曲線定義:將一塊尚未磁化的鐵磁材料進(jìn)行磁化，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度H由零逐漸增大時(shí)，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(jì)電機(jī)和變壓器時(shí)，為使主磁路內(nèi)得到較大的磁通量而又不過(guò)分增大勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)，通常把鐵心內(nèi)的工作磁通密度選擇在膝點(diǎn)附近第14頁(yè)/共36頁(yè)BH鐵磁材料的起始磁化曲線abcd

第15頁(yè)/共36頁(yè)3.磁滯性BHOHmBm剩磁－Hm矯頑磁力Br－Hc－BmHc－Br磁滯回線第16頁(yè)/共36頁(yè)基本磁化曲線HB

第17頁(yè)/共36頁(yè)(1)

硬磁物質(zhì)

B－H

曲線寬，Br大、Hc大。用于制造永磁鐵。(2)

軟磁物質(zhì)

B－H

曲線窄，Br小、Hc小。用于制造變壓器、電機(jī)等電器的鐵心。(3)矩磁物質(zhì)

B－H

曲線形狀接近矩形，Br大、Hc小。用于計(jì)算機(jī)中，作記憶單元。按磁滯回線的不同，磁性物質(zhì)可分為第18頁(yè)/共36頁(yè)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。HBHB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第19頁(yè)/共36頁(yè)

4、鐵心損耗

1)．磁滯損耗

定義:

鐵磁材料置于交變磁場(chǎng)中時(shí)，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(jī)和變壓器的鐵心常用硅鋼片疊成。第20頁(yè)/共36頁(yè)

2)．渦流損耗

渦流:當(dāng)通過(guò)鐵心的磁通隨時(shí)間變化時(shí),根據(jù)電磁感應(yīng)定律,鐵心中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),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(dòng)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(jī)和變壓器的鐵心都用含硅量較高的薄硅鋼片疊成。第21頁(yè)/共36頁(yè)ΦΦ渦流損耗(a)(b)0.35mm0.30mm0.27mm0.22mm第22頁(yè)/共36頁(yè)3)．鐵心損耗

定義:

鐵心中磁滯損耗和渦流損耗之和。

表達(dá)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。第23頁(yè)/共36頁(yè)1、電路中有電流就有功率損耗。磁路中恒定磁通下沒(méi)有功率損耗；2、電流全部在導(dǎo)體中流動(dòng)，而在磁路中沒(méi)有絕對(duì)的磁絕緣體；3、對(duì)于線性電路可應(yīng)用疊加原理，而當(dāng)磁路飽和時(shí)為非線性，不能應(yīng)用疊加原理?？梢?jiàn)，磁路與電路僅是形式上的類似，而本質(zhì)是不同的。磁路和電路的區(qū)別第24頁(yè)/共36頁(yè)

[例1—1]

有一閉合鐵心磁路，鐵心的截面積，磁路的平均長(zhǎng)度L=0.3m，鐵心的磁導(dǎo)率，套裝在鐵心上的勵(lì)磁繞組為500匝。試求在鐵心中產(chǎn)生1T的磁通密度時(shí)，所需的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)和勵(lì)磁電流。1.3磁路計(jì)算第25頁(yè)/共36頁(yè)[例1—2]

若在例l—l的磁路中，開(kāi)一個(gè)長(zhǎng)度的氣隙，問(wèn)鐵心中激勵(lì)1T的磁通密度時(shí)，所需的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)為多少?已知鐵心的截面積為?？紤]到氣隙磁場(chǎng)的邊緣效應(yīng)，在計(jì)算氣隙的有效面積時(shí)，通常在長(zhǎng)、寬方向務(wù)增加δ值。

第26頁(yè)/共36頁(yè)解用磁路的基爾霍夫第二定律來(lái)求解。鐵心內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度:氣隙磁場(chǎng)強(qiáng)度:鐵心磁位降:氣隙磁位降:勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì):第27頁(yè)/共36頁(yè)

【例3題】圖示磁路是由兩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=0.5cm，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(yīng)強(qiáng)度達(dá)到B0=1T，問(wèn)需要多大的磁通勢(shì)？解：(1)磁路中的磁通

=B0A0=1×0.001Wb=0.001Wb(2)各段磁路磁感應(yīng)強(qiáng)度

B0=1TB1==T=1TA10.0010.001A1A2l1l2l0/2II第28頁(yè)/共36頁(yè)B2==T=1.25TA20.0010.0008A1A2l1l2l0/2II(3)各段磁路的磁場(chǎng)強(qiáng)度由磁化曲線查得：

H1

=9.2A/cmH2

=14A/cmH0==A/mB0014×10－7=796000A/m=7960A/cm第29頁(yè)/共36頁(yè)(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(shì)

F

=Um0＋Um2＋Um2=(7960＋276＋168)A=8404AA1A2l1l2l0/2II第30頁(yè)/共36頁(yè)

【例4題】圖示磁路由硅鋼制成。磁通勢(shì)F1=N1I1=F2=N2I2，線圈的繞向及各量的方向如圖所示。磁路左右對(duì)稱，具體尺寸為：A1=A2=8cm2，l1=l2=30cm，A3=20cm2，l3=10cm。若已知3=0.002Wb，問(wèn)兩個(gè)線圈的磁通勢(shì)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=

Um2第31頁(yè)/共36頁(yè)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

1A10.0018×10－4I2Φ3N2I1N1Φ1Φ2第32頁(yè)/共36頁(yè)B3==