磁路的基本定律

1、電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/61姜衛(wèi)東v合肥工業(yè)大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院v博士、博士后博士、博士后v主要研究方向：特種電機(jī)設(shè)計(jì)與控制、電主要研究方向：特種電機(jī)設(shè)計(jì)與控制、電磁場(chǎng)理論及應(yīng)用、電力電子變流技術(shù)磁場(chǎng)理論及應(yīng)用、電力電子變流技術(shù)v南區(qū)教育部光伏系統(tǒng)工程研究中心南區(qū)教育部光伏系統(tǒng)工程研究中心203室室v055129014

2、288033電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/62緒緒 論論 電機(jī)學(xué)中所說的電機(jī)，是指依靠電機(jī)學(xué)中所說的電機(jī)，是指依靠電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)作用而運(yùn)行的電氣設(shè)備，用于機(jī)械能和電作用而運(yùn)行的電氣設(shè)備，用于機(jī)械能和電能之間的轉(zhuǎn)換、不同形式電能之間的變換、能之間的轉(zhuǎn)換、不同形式電能之間的變換、或者信號(hào)的傳遞與轉(zhuǎn)換?；蛘咝盘?hào)的傳遞與轉(zhuǎn)換。電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric mach

3、ineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/63電機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的運(yùn)用電機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的運(yùn)用 電機(jī)是完成多種能量形式轉(zhuǎn)換的有效工具，電機(jī)是完成多種能量形式轉(zhuǎn)換的有效工具，而電能又是最容易實(shí)現(xiàn)傳輸、變換的能量形而電能又是最容易實(shí)現(xiàn)傳輸、變換的能量形式，可以說，式，可以說，如果沒有電機(jī)就沒有現(xiàn)代工業(yè)，如果沒有電機(jī)就沒有現(xiàn)代工業(yè)，下面就電能的產(chǎn)生、傳輸和利用等多個(gè)方面下面就電能的產(chǎn)生、傳輸和利用等多個(gè)方面來說明電機(jī)在國(guó)

4、民經(jīng)濟(jì)中的作用。來說明電機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用。電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/64完整的發(fā)電、傳輸、用電系統(tǒng)完整的發(fā)電、傳輸、用電系統(tǒng)電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engin

5、eering, HFUT2021/8/65電能的產(chǎn)生電能的產(chǎn)生v若電機(jī)用于將其它形式的能量轉(zhuǎn)換為電能，則若電機(jī)用于將其它形式的能量轉(zhuǎn)換為電能，則被稱為發(fā)電機(jī)（被稱為發(fā)電機(jī)（Generator）,它主要實(shí)現(xiàn)以下它主要實(shí)現(xiàn)以下三種能量的轉(zhuǎn)換：三種能量的轉(zhuǎn)換：v水能轉(zhuǎn)化為電能水力發(fā)電機(jī)水能轉(zhuǎn)化為電能水力發(fā)電機(jī)；v化石能轉(zhuǎn)化為電能火力發(fā)電機(jī)化石能轉(zhuǎn)化為電能火力發(fā)電機(jī)；v風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能風(fēng)力發(fā)電機(jī)。風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能風(fēng)力發(fā)電機(jī)。電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartm

6、ent of Electrical Engineering, HFUT2021/8/66葛洲壩水利樞紐工程葛洲壩水利樞紐工程電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/67三峽電站三峽電站電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartmen

7、t of Electrical Engineering, HFUT2021/8/68三峽水力發(fā)電機(jī)組電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/69v三峽電站的水輪發(fā)電機(jī)全球最大的水輪發(fā)電機(jī)三峽電站的水輪發(fā)電機(jī)全球最大的水輪發(fā)電機(jī)電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engin

8、eering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/610火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/611火力發(fā)電機(jī)組火力發(fā)電機(jī)組電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineeri

9、ng, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/612丹麥丹麥Vesta公司生產(chǎn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組公司生產(chǎn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/613電能的傳輸、變換電能的傳輸、變換v電能的傳輸和變化離不開電機(jī)。要傳輸一定的電電能的傳輸和變化離不開電機(jī)。要傳輸一定的電能，為了減小傳輸線上的損耗

10、，希望電壓越高越能，為了減小傳輸線上的損耗，希望電壓越高越好，而用戶用電則為低壓電。因此在電能的傳輸好，而用戶用電則為低壓電。因此在電能的傳輸中必須使用變壓器。中必須使用變壓器。v電能的變換包括幅值、頻率、相位以及交直流形電能的變換包括幅值、頻率、相位以及交直流形式上的變換。式上的變換。電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/614大型電力變壓器（保定天威生產(chǎn)）大型電力

11、變壓器（保定天威生產(chǎn)）電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/615配電變壓器配電變壓器電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/616電路板上所

12、使用的低壓高頻變壓器電路板上所使用的低壓高頻變壓器電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/617電能的利用v電能的利用主要是指將電能轉(zhuǎn)換為所需的能量電能的利用主要是指將電能轉(zhuǎn)換為所需的能量形式，其中最為主要的就是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械形式，其中最為主要的就是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。要求在轉(zhuǎn)換過程中能。要求在轉(zhuǎn)換過程中（1）、轉(zhuǎn)換效率高；）、轉(zhuǎn)換效率高；（2）、可靠性高。）、可靠性

13、高。v往往在能量轉(zhuǎn)換的同時(shí)也能對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，往往在能量轉(zhuǎn)換的同時(shí)也能對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，這就引入了一個(gè)新的研究分支這就引入了一個(gè)新的研究分支電力傳動(dòng)電力傳動(dòng)。v相對(duì)而言，電機(jī)這一概念往往是指電動(dòng)機(jī)。相對(duì)而言，電機(jī)這一概念往往是指電動(dòng)機(jī)。電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/618哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)的哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)的1MW電機(jī)電機(jī)電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machi

14、neryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/619手機(jī)震動(dòng)電機(jī)手機(jī)震動(dòng)電機(jī)電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/620電動(dòng)自行車所用的無刷直流電機(jī)電動(dòng)自行車所用的無刷直流電機(jī)電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué)

15、Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/621第一章第一章 磁路磁路 Magnetic Circuit研究磁路的必要性：研究磁路的必要性： 電機(jī)是以電機(jī)是以磁場(chǎng)為介質(zhì)磁場(chǎng)為介質(zhì)進(jìn)行進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的裝置。的裝置。兩個(gè)簡(jiǎn)單的物理事實(shí)：兩個(gè)簡(jiǎn)單的物理事實(shí)：1 1、變化的磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)、變化的磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)由磁生電由磁生電機(jī)械能向機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)換電能轉(zhuǎn)換；2 2、通電導(dǎo)體會(huì)在磁

16、場(chǎng)中受力、通電導(dǎo)體會(huì)在磁場(chǎng)中受力電能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)電能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換換。在工程中，通常將在工程中，通常將磁場(chǎng)問題磁場(chǎng)問題簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)化為磁路問題磁路問題。電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/622一一 磁場(chǎng)的基本常用量磁場(chǎng)的基本常用量v磁感應(yīng)強(qiáng)度（又稱磁通密度）磁感應(yīng)強(qiáng)度（又稱磁通密度）B 表征磁場(chǎng)強(qiáng)弱表征磁場(chǎng)強(qiáng)弱及方向的物理量。單位：及方向的物理量。單位：Wb/m2v磁

17、通量磁通量 垂直穿過某截面積的磁力線總和。垂直穿過某截面積的磁力線總和。 單位：?jiǎn)挝唬篧b v磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度H 計(jì)算磁場(chǎng)時(shí)引用的物理量。計(jì)算磁場(chǎng)時(shí)引用的物理量。 B=H ，單位：?jiǎn)挝唬篈/m真實(shí)的物理量，反真實(shí)的物理量，反映了該點(diǎn)處的磁特映了該點(diǎn)處的磁特性性磁感應(yīng)強(qiáng)度的積分值，描磁感應(yīng)強(qiáng)度的積分值，描述了磁場(chǎng)的總體特性述了磁場(chǎng)的總體特性磁感應(yīng)強(qiáng)度與該點(diǎn)磁導(dǎo)率的乘磁感應(yīng)強(qiáng)度與該點(diǎn)磁導(dǎo)率的乘積，反映了建立該點(diǎn)磁場(chǎng)的源積，反映了建立該點(diǎn)磁場(chǎng)的源第一節(jié)第一節(jié) 磁路的基本定律磁路的基本定律電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of

18、Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/623B B、H H、之間的關(guān)系之間的關(guān)系產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流建立產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流建立磁勢(shì)磁勢(shì)F F各點(diǎn)處產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度各點(diǎn)處產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度H H各點(diǎn)處產(chǎn)生磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度各點(diǎn)處產(chǎn)生磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度B B對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度積分獲得對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度積分獲得B=HB=HSdSB電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of El

19、ectrical Engineering, HFUT2021/8/624與電流流過的路徑稱為電路一樣，與電流流過的路徑稱為電路一樣，磁通所通過的路徑稱磁通所通過的路徑稱為磁路為磁路。電流只能從導(dǎo)體中通過，但是磁通可以在任意介質(zhì)中通電流只能從導(dǎo)體中通過，但是磁通可以在任意介質(zhì)中通過，磁通可以分為兩部分。過，磁通可以分為兩部分。主磁通：主磁通：由于鐵心的導(dǎo)磁性能比空氣要好得多（磁導(dǎo)率由于鐵心的導(dǎo)磁性能比空氣要好得多（磁導(dǎo)率大），所以大），所以絕大部分磁通絕大部分磁通將在鐵心內(nèi)通過將在鐵心內(nèi)通過, ,這部分磁通稱這部分磁通稱為為主磁通主磁通。漏磁通：漏磁通：圍繞載流線圈、部分鐵心和鐵心周圍的空間，還

20、圍繞載流線圈、部分鐵心和鐵心周圍的空間，還存在存在少量分散的磁通少量分散的磁通，這部分磁通稱為，這部分磁通稱為漏磁通漏磁通。二二 磁路磁路電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/625電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartmen

21、t of Electrical Engineering, HFUT2021/8/626三三 磁路的基本定律磁路的基本定律1 1 安培環(huán)路定律安培環(huán)路定律磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度H沿任何一條閉合回線沿任何一條閉合回線L的線積分的線積分，等于，等于L所包圍的所包圍的電流電流的代數(shù)和的代數(shù)和LiHdl 如果在均勻磁場(chǎng)中，沿著回線如果在均勻磁場(chǎng)中，沿著回線 L 磁場(chǎng)磁場(chǎng)強(qiáng)度強(qiáng)度H 處處相等，則處處相等，則NiHL NiLHLH2211在均勻分段均勻的磁場(chǎng)中，安培環(huán)路定在均勻分段均勻的磁場(chǎng)中，安培環(huán)路定律的表達(dá)式為律的表達(dá)式為電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machinery

22、Department of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/627推導(dǎo)過程：以等截面無分支閉合鐵心磁路為例：推導(dǎo)過程：以等截面無分支閉合鐵心磁路為例：線圈線圈N匝，電流匝，電流i，鐵心截面為，鐵心截面為A，磁路平均長(zhǎng)度為，磁路平均長(zhǎng)度為l，磁導(dǎo)率為，磁導(dǎo)率為u2 2、磁路的歐姆定律、磁路的歐姆定律磁通與磁密關(guān)系為磁通與磁密關(guān)系為ABBABdA/BH 磁場(chǎng)強(qiáng)度與勵(lì)磁磁勢(shì)的關(guān)系為磁場(chǎng)強(qiáng)度與勵(lì)磁磁勢(shì)的關(guān)系為HlNiFmRAlF電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryEl

23、ectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/6283、磁路的基爾霍夫定律、磁路的基爾霍夫定律（1）磁路的基爾霍夫電流定律（第一定律）磁路的基爾霍夫電流定律（第一定律）0321 0或或電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, H

24、FUT2021/8/629 磁路的基爾霍夫電流定律磁路的基爾霍夫電流定律213A AN Ni i0:321規(guī)定磁通流出為正電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/630（2）磁路的基爾霍夫電壓定律）磁路的基爾霍夫電壓定律mmmkkkRRRHlHlHlHNi2211221131電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepar

25、tment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/631磁路和電路的磁路和電路的幾點(diǎn)差別幾點(diǎn)差別：1（功率損耗問題）（功率損耗問題）電路中有電流電路中有電流I 時(shí)，就有功率損耗；時(shí)，就有功率損耗；而在直流磁路中，維持一定磁通量，鐵心中而在直流磁路中，維持一定磁通量，鐵心中沒有功率損耗沒有功率損耗。2 （磁路非理想）（磁路非理想）電路中的電流全部在導(dǎo)線中流動(dòng)；而在電路中的電流全部在導(dǎo)線中流動(dòng)；而在磁路中，總磁路中，總 有一部分有一部分漏磁通漏磁通。3 （磁路的飽和性）（磁路的

26、飽和性）電路中導(dǎo)體的電阻率在一定的溫度下電路中導(dǎo)體的電阻率在一定的溫度下是恒定的；而是恒定的；而磁路中鐵心的導(dǎo)磁率隨著飽和程度而有所變磁路中鐵心的導(dǎo)磁率隨著飽和程度而有所變化化。4 4 （磁路的非線性）（磁路的非線性）在線性電路中，計(jì)算時(shí)可以用疊加原在線性電路中，計(jì)算時(shí)可以用疊加原理；而在磁路中，理；而在磁路中，B B和和H H之間的關(guān)系為非線性，因此計(jì)算之間的關(guān)系為非線性，因此計(jì)算時(shí)時(shí)不可以用疊加原理不可以用疊加原理。電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDep

27、artment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/632磁疇及磁化磁疇及磁化(A)(A)未磁化未磁化 (B) (B)磁化磁化外加磁場(chǎng)外加磁場(chǎng)H 第二節(jié)第二節(jié) 常用鐵磁材料及其特性常用鐵磁材料及其特性 一、鐵磁物質(zhì)的一、鐵磁物質(zhì)的電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/633磁疇受磁場(chǎng)力而轉(zhuǎn)動(dòng)磁疇受磁場(chǎng)力而轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Ele

28、ctric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/634未磁化時(shí)，鐵磁材料的未磁化時(shí)，鐵磁材料的磁疇是無序排列磁疇是無序排列的，對(duì)外不表的，對(duì)外不表現(xiàn)磁性?，F(xiàn)磁性。 在外磁場(chǎng)的作用下，在外磁場(chǎng)的作用下，磁疇順著外磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)向，排列磁疇順著外磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)向，排列整齊，顯示出磁性。整齊，顯示出磁性。（1 1）外磁場(chǎng)；（）外磁場(chǎng)；（2 2）磁疇；（）磁疇；（3 3）排列順序）排列順序電機(jī)中為什么選用鐵磁材料

29、作為磁路的主要部電機(jī)中為什么選用鐵磁材料作為磁路的主要部分？分？思考電機(jī)中常用的鐵磁材料的磁導(dǎo)率電機(jī)中常用的鐵磁材料的磁導(dǎo)率 FeFe(2000(20006000) 6000) Fe從兩個(gè)方面解釋：從兩個(gè)方面解釋：（1 1）提高電機(jī)效率）提高電機(jī)效率（2 2）減小電機(jī)體積）減小電機(jī)體積電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/635二、磁化曲線和磁滯回線二、磁化曲線和磁滯

30、回線1、起始磁化曲線、起始磁化曲線 將一塊未磁化的鐵磁材料進(jìn)行磁化，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度將一塊未磁化的鐵磁材料進(jìn)行磁化，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度H由由零逐漸增加時(shí)，磁通密度零逐漸增加時(shí)，磁通密度B將隨之增加。用將隨之增加。用B=f (H)描述的描述的曲線就稱為曲線就稱為起始磁化曲線起始磁化曲線。電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/636B BH Ha ab bc cd d)(HfB HBu

31、FeHuB0 鐵磁材料的起始磁化曲線鐵磁材料的起始磁化曲線由于外磁場(chǎng)較弱，磁疇由于外磁場(chǎng)較弱，磁疇不會(huì)產(chǎn)生大規(guī)模偏轉(zhuǎn)，不會(huì)產(chǎn)生大規(guī)模偏轉(zhuǎn)，磁通密度增加不快。磁通密度增加不快。 外磁場(chǎng)增強(qiáng)，磁疇產(chǎn)生外磁場(chǎng)增強(qiáng)，磁疇產(chǎn)生大規(guī)模偏轉(zhuǎn)，磁通密度大規(guī)模偏轉(zhuǎn)，磁通密度增加較快。增加較快。外磁場(chǎng)繼續(xù)增加，大部外磁場(chǎng)繼續(xù)增加，大部分磁疇已完成偏轉(zhuǎn)，分磁疇已完成偏轉(zhuǎn)，B值增加變得緩慢。值增加變得緩慢。磁疇全部偏轉(zhuǎn)，磁化磁疇全部偏轉(zhuǎn)，磁化曲線基本成為與非鐵曲線基本成為與非鐵磁材料磁材料BuH平行的平行的曲線。曲線。拐點(diǎn)、拐點(diǎn)、膝點(diǎn)膝點(diǎn)在各種電機(jī)、變壓器的主磁路中，在各種電機(jī)、變壓器的主磁路中，為了獲得較大的磁通，

32、但又不過分為了獲得較大的磁通，但又不過分的增大勵(lì)磁電流，通常把鐵心內(nèi)工的增大勵(lì)磁電流，通常把鐵心內(nèi)工作點(diǎn)的作點(diǎn)的B選擇在膝點(diǎn)附近。選擇在膝點(diǎn)附近。電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/6372、磁滯回線、磁滯回線下面考慮兩個(gè)問題，（下面考慮兩個(gè)問題，（1）磁化后磁性材料去掉外磁場(chǎng)；）磁化后磁性材料去掉外磁場(chǎng)；（2）對(duì)磁化后的磁性材料進(jìn)行反向磁化。）對(duì)磁化后的磁性材料進(jìn)

33、行反向磁化。 剩磁剩磁當(dāng)當(dāng)H從零增加從零增加到到Hm時(shí)，時(shí)，B相應(yīng)地從零相應(yīng)地從零增加到增加到Bm；然后再逐漸減小然后再逐漸減小H，B值將沿曲線值將沿曲線ab下降。下降。當(dāng)當(dāng)H=0 時(shí)，時(shí)，B值并不等值并不等于零，而是于零，而是Br。這就是。這就是剩磁。剩磁。H HB B a bmBmHrB電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/638H HB Ba ab bcHmBm

34、HrBc c矯頑力矯頑力要使要使B值為零，必須值為零，必須加上相應(yīng)的反向加上相應(yīng)的反向磁場(chǎng)，此反向磁磁場(chǎng)，此反向磁場(chǎng)強(qiáng)度稱為矯頑場(chǎng)強(qiáng)度稱為矯頑力力Hc。電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/639鐵磁材料的磁滯回線鐵磁材料的磁滯回線H HB Ba ab bc cd de ef fcHmBmBmHmHrB 磁滯回線磁滯回線當(dāng)當(dāng)H在在Hm和和 Hm之之間反復(fù)變化間反復(fù)變化

35、時(shí)，呈現(xiàn)磁時(shí)，呈現(xiàn)磁滯現(xiàn)象的滯現(xiàn)象的BH閉合曲閉合曲線，稱為磁線，稱為磁滯回線。滯回線。電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/640電工鋼片實(shí)際測(cè)試的磁滯回線電工鋼片實(shí)際測(cè)試的磁滯回線電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartme

36、nt of Electrical Engineering, HFUT2021/8/6413、基本磁化曲線、基本磁化曲線 對(duì)同一鐵磁材料，對(duì)同一鐵磁材料，選擇不同的選擇不同的Hm反復(fù)磁反復(fù)磁化，得到不同的磁滯化，得到不同的磁滯回線。將各條回線的回線。將各條回線的頂點(diǎn)連接起來，所得頂點(diǎn)連接起來，所得曲線稱為曲線稱為基本磁化曲基本磁化曲線。線。基本磁化曲線和起始基本磁化曲線和起始磁化曲線差別很小，磁化曲線差別很小，磁路計(jì)算時(shí)使用的磁磁路計(jì)算時(shí)使用的磁化曲線都是基本磁化化曲線都是基本磁化曲線。曲線。電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartmen

37、t of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/642 基本磁化曲線基本磁化曲線基本磁化曲線基本磁化曲線H HB B 電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/643三、鐵磁材料三、鐵磁材料1、軟磁材料：磁滯回線較窄，剩磁和矯頑力都較小的材、軟磁材料：磁滯回

38、線較窄，剩磁和矯頑力都較小的材料，常用的軟磁材料有電工硅鋼、鑄鐵、鑄鋼等?？捎脕砹希Ｓ玫能洿挪牧嫌须姽す桎?、鑄鐵、鑄鋼等。可用來制造電機(jī)、變壓器的鐵心。制造電機(jī)、變壓器的鐵心。2、硬磁材料（永磁材料）：、硬磁材料（永磁材料）：剩磁剩磁和和矯頑力矯頑力都較大的材料。都較大的材料。包括鋁鎳鈷、鐵氧體、稀土鈷、釹鐵硼等。包括鋁鎳鈷、鐵氧體、稀土鈷、釹鐵硼等。電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering,

39、 HFUT2021/8/644永磁材料（釹鐵硼）退磁曲線（第二象限）永磁材料（釹鐵硼）退磁曲線（第二象限）退磁曲線退磁曲線內(nèi)稟退磁曲線內(nèi)稟退磁曲線單位：千高斯單位：千高斯單位：千奧斯特單位：千奧斯特電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/645硅鋼片（硅鋼片（WHYWHY5050，0.5mm0.5mm）磁滯回線）磁滯回線電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machinery

40、Electric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/646四、鐵心損耗四、鐵心損耗1、磁滯損耗磁滯損耗材料被交流磁場(chǎng)反復(fù)磁化，磁疇相互摩材料被交流磁場(chǎng)反復(fù)磁化，磁疇相互摩 擦而消耗的能量。擦而消耗的能量。2、渦流損耗渦流損耗鐵心內(nèi)部由于渦流在鐵心電阻上產(chǎn)生的鐵心內(nèi)部由于渦流在鐵心電阻上產(chǎn)生的 熱能損耗。熱能損耗。3、鐵心損耗、鐵心損耗磁滯損耗和渦流損耗之和。磁滯損耗和渦流損耗之和。電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machinery

41、Electric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/647 硅鋼片中的渦流硅鋼片中的渦流B B 返回返回電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/648變壓器中的渦流分布情況（變壓器中的渦流分布情況（Info

42、lytica Infolytica 軟件計(jì)算）軟件計(jì)算）電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/649第三節(jié)第三節(jié) 直流磁路的計(jì)算直流磁路的計(jì)算 磁路計(jì)算正問題磁路計(jì)算正問題已知磁路中的量，求解磁路源已知磁路中的量，求解磁路源的問題的問題 給定磁通量，計(jì)算所需的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)（勵(lì)磁給定磁通量，計(jì)算所需的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)（勵(lì)磁電流）電流）磁路計(jì)算逆問題磁路計(jì)算逆問題已知磁路的源（磁

43、動(dòng)勢(shì)），求已知磁路的源（磁動(dòng)勢(shì)），求解磁路中的量的問題解磁路中的量的問題 給定勵(lì)磁磁勢(shì)，計(jì)算磁路內(nèi)的磁通量給定勵(lì)磁磁勢(shì)，計(jì)算磁路內(nèi)的磁通量電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/650磁路計(jì)算正問題的步驟：磁路計(jì)算正問題的步驟：1）將磁路按材料性質(zhì)和不同截面尺寸分段；）將磁路按材料性質(zhì)和不同截面尺寸分段；2）計(jì)算各段磁路的有效截面積）計(jì)算各段磁路的有效截面積Ak和平均長(zhǎng)

44、度和平均長(zhǎng)度lk；3）計(jì)算各段磁路的平均磁通密度）計(jì)算各段磁路的平均磁通密度Bk ，Bk=k/Ak；4）根據(jù)）根據(jù)Bk求出對(duì)應(yīng)的求出對(duì)應(yīng)的Hk；5）計(jì)算各段磁位降）計(jì)算各段磁位降Hklk，最后求出，最后求出 F= Hklk。磁路計(jì)算逆問題磁路計(jì)算逆問題因?yàn)榇怕窞榉蔷€性的，用試探法因?yàn)榇怕窞榉蔷€性的，用試探法。電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/651一、簡(jiǎn)單串聯(lián)磁路

45、一、簡(jiǎn)單串聯(lián)磁路例例1-2 鐵心由鑄鋼和空氣隙構(gòu)成，截面積鐵心由鑄鋼和空氣隙構(gòu)成，截面積AFe=0.0009 m2，磁路平均長(zhǎng)度磁路平均長(zhǎng)度lFe=0.3m，氣隙長(zhǎng)度，氣隙長(zhǎng)度=510-4m，求該磁路，求該磁路獲得磁通量獲得磁通量=0.0009Wb時(shí)所需的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)。時(shí)所需的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)。電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryElectric machineryDepartment of Electrical Engineering, HFUTDepartment of Electrical Engineering, HFUT2021/8/652解：解：（1）將磁路分為鐵心和氣隙兩個(gè)

46、部分；將磁路分為鐵心和氣隙兩個(gè)部分；0.967T0.967TT T4 410102 23.053.050.00090.0009ABTTABFeFe,10009. 00009. 02470109,/1077/104967. 0FeHmAmABH（5）計(jì)算各段內(nèi)的磁位降，算出所需的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)）計(jì)算各段內(nèi)的磁位降，算出所需的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)（2）計(jì)算每一段磁路的面積與長(zhǎng)度；）計(jì)算每一段磁路的面積與長(zhǎng)度；4105, 3 . 0,0009. 0llAAFeFe4 41 10 02 23 3. .0 05 5（3）計(jì)算每一段磁路的平均磁密；）計(jì)算每一段磁路的平均磁密；（4）計(jì)算每一段磁路的磁場(chǎng)強(qiáng)度，鐵磁材料通過查基本）計(jì)算每一段磁路的磁場(chǎng)強(qiáng)度，鐵磁材料通過查基本磁化曲線獲得；磁化曲線獲得；F=HFelFe+Hl=655A電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric machineryEl