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第一章 磁路

第一章 磁路. 本章教学目的：. 1 、掌握磁路的基本知识和基本定律。 2 、了解常用铁磁材料及其特性。 3 、磁路的相关计算。. 重点和难点：. 重点：磁路基本定律和磁化曲线 难点：磁滞回线. 学时安排： 2 学时. 1-1 磁路的基本定律. 一、磁场的几个常用量：. 1 、磁感应强度 B （磁密） 表征磁场强弱及方向的物理量. 单位： Wb/m 2 ; 或 T. 单位： Wb. 2 、磁通   =BA 通过垂直方向面积 A 的磁通量. 3 、磁场强度 H.

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  1. 第一章 磁路

  2. 本章教学目的： 1、掌握磁路的基本知识和基本定律。 2、了解常用铁磁材料及其特性。 3、磁路的相关计算。 重点和难点： 重点：磁路基本定律和磁化曲线 难点：磁滞回线 学时安排：2学时

  3. 1-1 磁路的基本定律 一、磁场的几个常用量： 1、磁感应强度B（磁密） 表征磁场强弱及方向的物理量 单位：Wb/m2;或T 单位：Wb 2、磁通  =BA 通过垂直方向面积A的磁通量 3、磁场强度H 单位：A/m 真空的磁导率 铁磁材料的磁导率

  4. 二、磁路的概念 磁路：磁通所通过的路径.见图１－１． 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。

  5. 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

  6. 三、磁路的基本定律 1．安培环路定律 公式: 式中，若电流的正方向与闭合回 线L的环 行方向符合右手螺旋关系时，i取正号，否则取负号。附图1-2,有: 若沿着回线L，H处处相等，总电流由N匝线圈所提供，则公式可简写成 HL=Ni

  7. 定理说明附图1-3a. 2．磁路的欧姆定律 公式: F=Ni=HL =L ：磁导 F： 磁动势 ：磁阻

  8. 与电路中的欧姆定律的相似性,附相应的模拟电路图1-3b. 点击书本进入例题1-1 铁磁材料的磁导率μ不是一个常数，所以由铁磁材料构成的磁路，其磁阻不是常数，而是随着磁路中磁通密度的大小而变化，这种情况称为非线性。 例题

  9. 3． 磁路的基尔霍夫第一定律 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: 定律说明附图1-4.

  10. 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。

  11. 公式: 定律说明附图1-4. 磁路和电路的比拟仅是—种数学形式上的类似、而不是物理本质的相似。

  12. 1-2 常用的铁磁材料及其特性 一、铁磁物质的磁化 1、铁磁物质的磁化 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。 2、磁畴示意图1-5.

  13. 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1-6. 分析:起始磁化曲线基本上可分为四段 ,如下

  14. 铁磁材料 磁化曲线示意图1-6. 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．

  15. 2．磁滞回线 示意图: 图1-7. 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 . 磁滞回线:呈现磁滞现象的B-H闭合回线.

  16. 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. 示意图1-8. 附:电机中常用的硅钢片、铸铁和铸钢的 基本磁化曲线。

  17. 三、铁磁材料 1．软磁材料 定义:磁滞回线窄、剩磁和矫顽力Hc都小的材料 . 附图1-9a. 常用软磁材料:铸铁、铸钢和硅钢片等。 2．硬磁(永磁)材料 定义:磁滞回线宽、和Hc都大的铁磁材料称为硬磁材料 . 附图1-9b.

  18. 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。

  19. 2．涡流损耗 涡流:环流在铁心内部围绕磁通作旋涡状流动 . 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。

  20. 3．铁心损耗 定义:铁心中磁滞损耗和涡流损耗之和 表达式:

  21. 1-3 直流磁路的计算 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。

  22. 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

  23. 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1-3 例题

  24. 1-4 交流磁路的特点 1.交流磁路中，激磁电流是交流，因此磁路中的磁动势及其所激励的磁通均随时间而交变，但每一瞬时仍和直流磁路一样，遵循磁路的基本定律 2.就瞬时值而言，通常情况下，可以使用相同的基本磁化曲线。 3.磁通量和磁通密度均用交流的幅值表示，磁动势和磁场强度则用有效值表示。

  25. 交变磁通的两个效应: (1)磁通量随时间交变，必然会在激磁线圈内产生感应电动势； (2)磁饱和现象会导致电流、磁通和电动势波形的畸变。 本章内容已结束,及时复习可以巩固学习效果. 小提示:

  26. 作业：1-7 思考题：1-1、1-2、1-3

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