电机基础知识-磁路
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通密度 Br.
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.
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.
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
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
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
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。
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.
四、铁心损耗 1．磁滞损耗
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。
点击书本进入例题1-1
例 题
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.
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: Ph Ch fBmnV
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。
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 .
分析:起始磁化曲线基本上可分为四段 ,如下
铁磁材料 Fe f (H )
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．
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
公式: Pe Ce 2 f 2Bm2V
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。
3．铁心损耗 定义: 铁心中磁滞损耗和涡流损耗之和
表达式: PFe Ph Pe
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。
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。
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。
小 本章内容已结 提 束,及时复习 示 可以巩固学习
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） 单位：Wb/m2;或T
表征磁场强弱及方向的物理量
L H • dl i1 i2 i3
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
2．磁路的欧姆定律
公式:
B • dA BA
定理说明附图1-3a.
F=Ni=HL
=L B
L ( A)
F Rm /
E IR IG
F： 磁动势
Rm ：磁阻
：磁导
与电路中的欧姆定律的相似性,附相应的模拟电 路图1-3b.
公式:
0
定律说明附图1-4.
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。
公式:
3
Ni Hkik 1Rm1 2Rm2 3Rm3
2、磁通
单位：Wb
=BA 通过垂直方向面积A的磁通量
3、磁场强度H
单位：A/m
B H 真空的磁导率 0 4 107 H / m
铁磁材料的磁导率 0
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。
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
三、磁路的基本定律
1．安培环路定律
公式:
L H • dl i
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:
定律说明附图1-4k.1
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。
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.
Biblioteka Baidu
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.
效果.
:
作业：1-7 思考题：1-1、1-2、1-3
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.
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.
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
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
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
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。
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.
四、铁心损耗 1．磁滞损耗
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。
点击书本进入例题1-1
例 题
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.
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: Ph Ch fBmnV
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。
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 .
分析:起始磁化曲线基本上可分为四段 ,如下
铁磁材料 Fe f (H )
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．
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
公式: Pe Ce 2 f 2Bm2V
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。
3．铁心损耗 定义: 铁心中磁滞损耗和涡流损耗之和
表达式: PFe Ph Pe
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。
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。
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。
小 本章内容已结 提 束,及时复习 示 可以巩固学习
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） 单位：Wb/m2;或T
表征磁场强弱及方向的物理量
L H • dl i1 i2 i3
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
2．磁路的欧姆定律
公式:
B • dA BA
定理说明附图1-3a.
F=Ni=HL
=L B
L ( A)
F Rm /
E IR IG
F： 磁动势
Rm ：磁阻
：磁导
与电路中的欧姆定律的相似性,附相应的模拟电 路图1-3b.
公式:
0
定律说明附图1-4.
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。
公式:
3
Ni Hkik 1Rm1 2Rm2 3Rm3
2、磁通
单位：Wb
=BA 通过垂直方向面积A的磁通量
3、磁场强度H
单位：A/m
B H 真空的磁导率 0 4 107 H / m
铁磁材料的磁导率 0
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。
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
三、磁路的基本定律
1．安培环路定律
公式:
L H • dl i
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:
定律说明附图1-4k.1
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。
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.
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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.
效果.
:
作业：1-7 思考题：1-1、1-2、1-3