第一章 磁路,第一节 磁路的基本定律,机电能量转换的媒介是磁场，磁场的路径称为磁路。在工程中，通常将磁场问题简化为磁路问题。,电机是进行机电能量转换的装置,2,一. 磁场的几个常用量,磁感应强度（又称磁通密度）B 表征磁场强弱及方向的物理量。单位：Wb/m2,磁通量 垂直穿过某截面积的磁力线总和。 单位：Wb,磁场强度H 计算磁场时引用的物理量。 B=H ，单位：A/m,3,磁通所通过的路径称为磁路,二. 磁路的概念,4,三、磁路的基本定律,1、安培环路定律,沿任何一条闭合回线L，磁场强度H的线积分等于该闭合回线所包围的电流的代数和,如果在均匀磁场中，沿着回线 L 磁场强度H 处处相等，则,2、磁路的欧姆定律,作用在磁路上的磁动势 F 等于磁路内的磁通量 乘以磁阻 Rm,5,磁通量等于磁通密度乘以面积,磁场强度等于磁通密度除以磁导率,于是,6,例1-1 有一闭合铁心磁路，铁心的截面积A=910-4m2, 磁路的平均长度 l =0.3m，铁心的磁导率Fe=50000，套装在铁心上的励磁绕组为500匝。试求在铁心中产生1T的磁通密度时，需要多少励磁磁动势和励磁电流？,解 用安培环路定律求解如下,7,3、磁路的基尔霍夫定律,（1）磁路的基尔霍夫电流定律,或,8,（2）磁路的基尔霍夫电压定律,9,磁路和电路有相似之处，却要注意有以下几点差别：,1）电路中有电流I 时，就有功率损耗；而在直流磁路 中，维持一定磁通量，铁心中没有功率损耗。,2）电路中的电流全部在导线中流动；而在磁路中，总 有一部分漏磁通。,3）电路中导体的电阻率在一定的温度下是恒定的；而磁 路中铁心的导磁率随着饱和程度而有所变化。,4）对于线性电路，计算时可以用叠加原理；而在磁路 中，B和H之间的关系为非线性，因此计算时不可以 用叠加原理。,10,第二节 常用铁磁材料及其特性,一、铁磁物质的磁化,在外磁场的作用下，磁畴顺着外磁场方向转向，排列整齐，显示出磁性。,11,二、磁化曲线和磁滞回线,1、起始磁化曲线,将一块未磁化的铁磁材料进行磁化，当磁场强度H由零逐渐增加时，磁通密度B将随之增加。用B=f (H)描述的曲线就称为起始磁化曲线。,12,2、磁滞回线,剩磁当H从零增加到Hm时，B相应地从零增加到Bm；然后再逐渐减小H，B值将沿曲线ab下降。当H=0 时，B值并不等于零，而是Br。这就是剩磁。,磁滞回线当H在Hm和 Hm之间反复变化时，呈现磁滞现象的BH闭合曲线，称为磁滞回线。,13,3、基本磁化曲线,对同一铁磁材料，选择不同的Hm反复磁化，得到不同的磁滞回线。将各条回线的顶点连接起来，所得曲线称为基本磁化曲线。,14,三、铁磁材料,1、软磁材料,2、硬磁材料,四、铁心损耗,1、磁滞损耗材料被交流磁场反复磁化，磁畴相互摩 擦而消耗的能量。,2、涡流损耗铁心内部由于涡流在铁心电阻上产生的 热能损耗。,3、铁心损耗磁滞损耗和涡流损耗之和。,15,第三节 直流磁路的计算,磁路计算正问题给定磁通量，计算所需的励磁磁动势,磁路计算逆问题给定励磁磁势，计算磁路内的磁通量,磁路计算正问题的步骤： 1）将磁路按材料性质和不同截面尺寸分段； 2）计算各段磁路的有效截面积Ak和平均长度lk； 3）计算各段磁路的平均磁通密度Ak ，Bk=k/Ak； 4）根据Bk求出对应的Hk； 5）计算各段磁位降Hklk，最后求出 F= Hklk。,磁路计算逆问题因为磁路为非线性的，用试探法。,16,一、简单串联磁路,例1-2 铁心由铸钢和空气隙构成，截面积AFe=0.0009m2， 磁路平均长度lFe=0.3m，气隙长度=510-4m，求该磁路获得磁通量=0.0009Wb时所需的励磁磁动势。,17,解：铁心内磁通密度为,从铸钢磁化曲线查得：与BFe对应的HFe=9102A/m,空气隙中：,铁心段的磁位降：,所以，励磁磁势为 F=HFelFe+Hl=655A,18,二、简单并联磁路,例1-3 铁心由DR530硅钢片构成，铁心柱和铁轭截面积AFe=0.0004m2，磁路平均长度lFe=0.05m，气隙长度 1 =2=2.510-3m，励磁线圈匝数N1=N2=1000匝。不计漏磁通，试求在气隙中产生磁通密度B=1.211T时，所需的励磁电流。,19,解：,中间磁路长度：,两边磁路长度：,气隙磁位降：,中间铁心磁位降：,查磁化曲线：,20,总磁动势和励磁电流为：,两边铁心磁通密度和磁位降：,查磁化曲线：,21,有关交流磁路和铁心线圈的计算，将在变压器一章讨论。,第四节 交流磁路的特点,交流磁路除了会在铁心中产生损耗外，还有以下两个效应： 1）磁通量随时间变化，在励磁线圈中产生感应电动势。 2）磁饱和现象会导致电流、磁通和电动势波形畸变。,22,第一章 结束,