《電工基礎(chǔ)》課件-4.1磁路

磁路基礎(chǔ)知識磁路基礎(chǔ)知識1．磁場磁場的幾個基本物理量天然磁石人造磁體電磁體磁場的幾個基本物理量1．磁場自然界中的磁體總存在兩個磁極，磁體上兩個磁極為N極與S極，磁極間的相互作用為：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。通電導(dǎo)體對磁體有力的作用，磁體對通電導(dǎo)線也有力的作用，同樣任意兩根通電導(dǎo)線之間也有力的作用，這些相互作用是通過磁場發(fā)生的。磁場是存在于磁體、運(yùn)動電荷周圍的一種物質(zhì)。磁場的基本特性是：對處于其中的磁體、電流、運(yùn)動電荷有力的作用。2．磁感應(yīng)強(qiáng)度與電磁力磁場的幾個基本物理量磁體磁性的強(qiáng)弱用磁感應(yīng)強(qiáng)度來表示，磁感應(yīng)強(qiáng)度又叫磁通密度，它是表示磁場內(nèi)某點磁場強(qiáng)弱的物理量，其大小用通過垂直于磁場方向單位面積的磁力線數(shù)目表示，符號為B。2．磁感應(yīng)強(qiáng)度與電磁力磁場的幾個基本物理量磁感應(yīng)強(qiáng)度B在國際單位制（SI）中是特斯拉，簡稱特，符號為T，工程上常沿用高斯（Gs）為單位，其換算關(guān)系為：1T=104Gs。2．磁感應(yīng)強(qiáng)度與電磁力磁場的幾個基本物理量磁場的最基本的性質(zhì)是對放入其中的電流或磁極有力的作用，電流垂直于磁場時受電磁力最大，電流與磁場方向平行時，電磁力為零。3．磁感線磁場的幾個基本物理量為了描述磁場的強(qiáng)弱與方向，人們想象在磁場中畫出的一組有方向的曲線，叫磁感線，也叫磁力線。磁場的幾個基本物理量3．磁感線右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向跟電流的方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向。直線電流的安培定則通電螺線管的安培定則5．磁通量磁場的幾個基本物理量在磁場中，穿過任意面積的磁感線總量稱為該截面的磁通量，簡稱磁通，符號

。勻強(qiáng)磁場中，磁通等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場方向的面積S的乘積：

=BS。5．磁通量磁場的幾個基本物理量磁通是一個標(biāo)量，它的單位在SI制中為韋伯，簡稱韋，符號為Wb，有時沿用麥克斯韋（Mx）為單位，其換算關(guān)系為：1Wb=108Mx。磁場的幾個基本物理量6．磁場強(qiáng)度與磁導(dǎo)率磁場的強(qiáng)弱還與磁場中的磁介質(zhì)有關(guān)，例如鐵心線圈就比空心線圈的磁場強(qiáng)，這是由于磁介質(zhì)具有一定的磁性，產(chǎn)生了附加磁感應(yīng)強(qiáng)度B

。定義僅與導(dǎo)線中電流和導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)有關(guān)而與磁介質(zhì)無關(guān)的物理量，稱為磁場強(qiáng)度：H=B/

。磁場的幾個基本物理量6．磁場強(qiáng)度與磁導(dǎo)率H為磁場強(qiáng)度，單位為安/米（A/m），為磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率，單位是亨/米（H/m）。磁導(dǎo)率表示一種磁介質(zhì)導(dǎo)磁性能強(qiáng)弱的物理量，在電流大小及導(dǎo)體的幾何形狀一定的情況下，磁導(dǎo)率越大，對磁感應(yīng)強(qiáng)度的影響就越大。常用鐵磁材料及其特性1．鐵磁材料的磁化磁場的強(qiáng)弱還與磁場中的磁介質(zhì)有關(guān)，例如鐵心線圈就比空心線圈的磁場強(qiáng)，這是由于磁介質(zhì)具有一定的磁性，產(chǎn)生了附加磁感應(yīng)強(qiáng)度B。正是由于鐵磁材料具有磁化特性，才使其磁導(dǎo)率較非鐵磁物質(zhì)大得多。所以，磁化是鐵磁材料的重要特性之一。磁化前：磁化后：常用鐵磁材料及其特性2．磁化曲線和磁滯回線材料的磁化特性可用磁化曲線來表示。所謂磁化曲線，它是表示磁場強(qiáng)度H與磁通密度B之間關(guān)系的特性曲線，如右圖所示。對于空氣等非鐵磁物質(zhì)，磁通密度B與磁場強(qiáng)度H之間呈線性關(guān)系，即磁化曲線為一直線，如右圖中直線①所示。鐵磁性材料的磁通密度B與磁場強(qiáng)度H之間呈非線性關(guān)系，磁化曲線是一條曲線，如右圖中曲線②所示。HB常用鐵磁材料及其特性2．磁化曲線和磁滯回線若鐵磁材料處于交變的磁場中，將進(jìn)行周期性磁化，此時B和H之間的關(guān)系變?yōu)槿缬覉D所示的磁滯回線。當(dāng)對稱交變的磁場強(qiáng)度在+Hm和-Hm之間變化，對鐵磁材料反復(fù)磁化時，得到如右圖所示的近似對稱于原點的B-H閉合曲線a－b－c－d－e－f－a，稱為磁滯回線。常用鐵磁材料及其特性3．鐵磁材料的分類按照磁滯回線形狀的不同，鐵磁材料可分為三大類：軟磁材料、硬磁（永磁）材料和矩磁材料。軟磁材料：硬磁材料：矩磁材料：軟磁：沒有外磁場時磁性基本消失，磁導(dǎo)率高，常用于電機(jī)和變壓器鐵心制造。硬磁：剩磁較大且不容易消失，適合于制作永磁體，因此又稱為永磁材料。4．鐵磁材料的鐵損耗常用鐵磁材料及其特性帶鐵心的交流線圈中，除了線圈電阻上的功率損耗（銅損耗）外，由于其鐵心處于反復(fù)磁化下，鐵心中也將產(chǎn)生功率損耗，以發(fā)熱的方式表現(xiàn)出來，稱為鐵磁損耗，簡稱鐵耗。鐵損耗磁滯損耗渦流損耗4．鐵磁材料的鐵損耗常用鐵磁材料及其特性磁滯損耗

鐵磁材料在交變磁場作用下，正反方向反復(fù)磁化，材料內(nèi)部磁疇在不斷運(yùn)動過程中相互摩擦，消耗能量，引起材料發(fā)熱，消耗功率，這種損耗稱為磁滯損耗。4．鐵磁材料的鐵損耗常用鐵磁材料及其特性磁滯損耗

磁滯損耗的大小取決于材料性質(zhì)、材料體積、最大磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁化場的變化頻率。常用鐵磁材料及其特性4．鐵磁材料的鐵損耗渦流

由于鐵磁材料也是導(dǎo)電體，在交變的磁場作用下，變化的磁通在鐵心中感應(yīng)電勢并產(chǎn)生電流，這些電流在鐵心內(nèi)部環(huán)繞磁通呈旋渦狀流動，稱為渦流。因渦流產(chǎn)生損耗，稱為渦流損耗。（a）圓柱形鐵心（b）渦流渦流損耗與材料性質(zhì)、材料體積、鐵片厚度、磁通的波形、最大磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁化場的變化頻率等因素有關(guān)。常用鐵磁材料及其特性4．鐵磁材料的鐵損耗通常采用摻雜的方法來提高材料的電阻率能量的浪費(fèi)，降低設(shè)備的效率釋放出大量熱量，引起鐵心發(fā)熱，減少設(shè)備使用壽命，甚至燒毀設(shè)備減小鐵片厚度：提高鐵心材料的電阻率：通常采用表面通過絕緣處理的薄鋼片疊裝鐵心渦流損耗的危害減少渦流損耗的途徑磁路基本定律1．磁路的概念磁通集中通過的路徑稱為磁路。勵磁電流為交流，磁路中的磁通是交變的，磁路中的磁通是隨時間變化而變化的，這種磁路稱為交流磁路。勵磁電流為直流，磁路中的磁通是恒定的，不隨時間變化而變化，這種磁路稱為直流磁路。電磁鐵磁路：變壓器磁路：2．安培環(huán)路定律磁路基本定律安培環(huán)路定律又稱為全電流定律，即：在磁路中，沿任一閉合路徑，磁場強(qiáng)度矢量的線積分，等于該閉合回路所包圍電流的代數(shù)和。3．磁路歐姆定律磁路基本定律作用在磁路上的總磁動勢F等于磁路內(nèi)磁通量與磁路磁阻Rm的乘積，它與電路中的歐姆定律在形式上十分相似，稱為磁路的歐姆定律。4．磁路基爾霍夫第一定律磁路基本定律當(dāng)忽略漏磁通時，在磁路中任何一個節(jié)點處，磁通的代數(shù)和恒等于0，即：=0，這就是磁路基爾霍夫第一定律，也叫基爾霍夫磁通定律。5．磁路基爾霍夫第二定律磁路基本定律在磁場中的任何一個閉合回路中，磁壓降的代數(shù)和等于磁動勢的代數(shù)和，這就是磁路的基爾霍夫第二定律，也叫基爾霍夫磁壓定律，用公式表示