磁路設計課件

會計學1磁路設計課件1、安培環(huán)路定律（全電流定律）在磁場中沿任一閉和回路磁場強度的線積分等于穿過該回路所有電流的代數(shù)和，其中電流的正方向與閉合回路的正方向滿足右手定則。

∮LH?dl=∑I

第1頁/共36頁磁路：磁通所通過的路徑.

勵磁線圈：用以激勵磁路中磁通的載流線圈。

勵磁電流：勵磁線圈中的電流。

第2頁/共36頁圖2無分支鐵心磁路AN

i第3頁/共36頁2.磁路歐姆定律∮Hdl=IiΦN第4頁/共36頁3.串聯(lián)磁路歐姆定律μcAclcμ0A0l0+u－iΦ全電流定律:Hc=

Bc

c∮Hdl=I鐵心中：氣隙中：=Φc

Ac

H0=

B0

0=Φ

0

A0

第5頁/共36頁=(Rmc＋Rm0)Φ=RmΦ右邊=

I=NI

=F

則有RmΦ

=FΦ

=

FRm

磁路歐姆定律磁通勢

由于

c0，因此

Rm0

Rmc。左邊=

∮H

dl

=Hc

lc＋H

0l0

μcAclcμ0A0l0+u－iΦF=INΦRmcRm0=Φc

Ac

lc＋

Φ

0

A0

l0第6頁/共36頁3.磁路基爾霍夫第一定律閉合面i1i2Φ1Φ2Φ3l1l3l2任一閉合面：Φ=0

2.磁路基爾霍夫第二定律∮Hdl

=∮H

l=H1l1+H2l2Φ3－Φ1－Φ2

=

0第7頁/共36頁4、電磁感應定律

1).變壓器電勢e注意：只有線圈的磁通與電勢符號右手螺旋關系，上式才能取負號

若線圈和磁場相對靜止，感應電勢純粹是由于和線圈交鏈的磁通隨時間的變化而產(chǎn)生,僅有變壓器電勢，即第8頁/共36頁2).運動電勢

運動電勢的方向習慣用右手定則確定，如圖所示。

若導線切割磁力線的速度為，導線處的磁感應強度為，且

不隨時間變化時，假設磁力線、導線與導線運動方向三者垂直，則導線中感應電勢為運動電勢，其大小為第9頁/共36頁3).電磁力定律載流導體在磁場中要受到電磁力，在導體與磁場垂直的情況下，若導體中電流為i，導體長度為l，導體所在處的磁通密度為b，則電磁力為：注：電磁力方向由左手定則決定第10頁/共36頁第11頁/共36頁1.2

常用鐵磁材料及其特性按磁導率分類：非磁性物質、磁性物質。非磁性物質

≈

0

1.高導磁性

※鑄鋼：≈1000

0

硅鋼片：≈(6000~7000)

0

玻莫合金：比

0大幾萬倍。

0

第12頁/共36頁

磁性物質內部存在著很多很小的“磁疇”。磁疇（磁化前）磁疇（磁化后）

磁性物質的高導磁性被廣泛應用于變壓器和電機中。第13頁/共36頁二、磁化曲線和磁滯回線

1．起始磁化曲線定義:將一塊尚未磁化的鐵磁材料進行磁化，當磁場強度H由零逐漸增大時，磁通密度B將隨之增大，曲線B=f(H)就稱為起始磁化曲線,起始磁化曲線基本上可分為四段,設計電機和變壓器時，為使主磁路內得到較大的磁通量而又不過分增大勵磁磁動勢，通常把鐵心內的工作磁通密度選擇在膝點附近第14頁/共36頁BH鐵磁材料的起始磁化曲線abcd

第15頁/共36頁3.磁滯性BHOHmBm剩磁－Hm矯頑磁力Br－Hc－BmHc－Br磁滯回線第16頁/共36頁基本磁化曲線HB

第17頁/共36頁(1)

硬磁物質

B－H

曲線寬，Br大、Hc大。用于制造永磁鐵。(2)

軟磁物質

B－H

曲線窄，Br小、Hc小。用于制造變壓器、電機等電器的鐵心。(3)矩磁物質

B－H

曲線形狀接近矩形，Br大、Hc小。用于計算機中，作記憶單元。按磁滯回線的不同，磁性物質可分為第18頁/共36頁3、鐵磁材料分類鐵磁材料磁性能不同，它的磁滯回線的形狀就不同。HBHB軟磁性物質硬磁性物質瘦窄、剩磁小，矯頑力小，回線包圍面積小如電工硅鋼片、鐵鎳合金胖寬、剩磁大、矯頑力大回線包圍面積大如鎢鋼第19頁/共36頁

4、鐵心損耗

1)．磁滯損耗

定義:

鐵磁材料置于交變磁場中時，磁疇相互間不停地摩擦、消耗能量、造成損耗，這種損耗稱為磁滯損耗。

公式:

應用:由于硅鋼片磁滯回線的面積較小，故電機和變壓器的鐵心常用硅鋼片疊成。第20頁/共36頁

2)．渦流損耗

渦流:當通過鐵心的磁通隨時間變化時,根據(jù)電磁感應定律,鐵心中將產(chǎn)生感應電動勢,并引起環(huán)流,環(huán)流在鐵心內部圍繞磁通作旋渦狀流動稱為渦流。

定義:渦流在鐵心中引起的損耗。

公式:

應用:為減小渦流損耗，電機和變壓器的鐵心都用含硅量較高的薄硅鋼片疊成。第21頁/共36頁ΦΦ渦流損耗(a)(b)0.35mm0.30mm0.27mm0.22mm第22頁/共36頁3)．鐵心損耗

定義:

鐵心中磁滯損耗和渦流損耗之和。

表達式:鐵心損耗與頻率的1.3次方,磁通密度的平方和鐵心重量成正比。第23頁/共36頁1、電路中有電流就有功率損耗。磁路中恒定磁通下沒有功率損耗；2、電流全部在導體中流動，而在磁路中沒有絕對的磁絕緣體；3、對于線性電路可應用疊加原理，而當磁路飽和時為非線性，不能應用疊加原理?？梢姡怕放c電路僅是形式上的類似，而本質是不同的。磁路和電路的區(qū)別第24頁/共36頁

[例1—1]

有一閉合鐵心磁路，鐵心的截面積，磁路的平均長度L=0.3m，鐵心的磁導率，套裝在鐵心上的勵磁繞組為500匝。試求在鐵心中產(chǎn)生1T的磁通密度時，所需的勵磁磁動勢和勵磁電流。1.3磁路計算第25頁/共36頁[例1—2]

若在例l—l的磁路中，開一個長度的氣隙，問鐵心中激勵1T的磁通密度時，所需的勵磁磁動勢為多少?已知鐵心的截面積為?？紤]到氣隙磁場的邊緣效應，在計算氣隙的有效面積時，通常在長、寬方向務增加δ值。

第26頁/共36頁解用磁路的基爾霍夫第二定律來求解。鐵心內的磁場強度:氣隙磁場強度:鐵心磁位降:氣隙磁位降:勵磁磁動勢:第27頁/共36頁

【例3題】圖示磁路是由兩塊鑄鋼鐵心及它們之間的一段空氣隙構成。各部分尺寸為：l0/2=0.5cm，l1=30cm，l2=12cm，A0=A1=10cm2，

A2=8cm2

。線圈中的電流為直流電流。今要求在空氣隙處的磁感應強度達到B0=1T，問需要多大的磁通勢？解：(1)磁路中的磁通

=B0A0=1×0.001Wb=0.001Wb(2)各段磁路磁感應強度

B0=1TB1==T=1TA10.0010.001A1A2l1l2l0/2II第28頁/共36頁B2==T=1.25TA20.0010.0008A1A2l1l2l0/2II(3)各段磁路的磁場強度由磁化曲線查得：

H1

=9.2A/cmH2

=14A/cmH0==A/mB0014×10－7=796000A/m=7960A/cm第29頁/共36頁(4)各段磁路的磁位差

Um0

=H0l0

=7960×1A=7960AUm1

=H1l1=9.2×30A=276AUm2

=H2l2=14×12A=168A(5)磁通勢

F

=Um0＋Um2＋Um2=(7960＋276＋168)A=8404AA1A2l1l2l0/2II第30頁/共36頁

【例4題】圖示磁路由硅鋼制成。磁通勢F1=N1I1=F2=N2I2，線圈的繞向及各量的方向如圖所示。磁路左右對稱，具體尺寸為：A1=A2=8cm2，l1=l2=30cm，A3=20cm2，l3=10cm。若已知3=0.002Wb，問兩個線圈的磁通勢各是多少？I2Φ3N2I1N1Φ1Φ2解：由磁路基爾霍夫定律可得3－2－1=0

Um1＋Um3=F1Um2＋Um3=F2已知：F1=F2，l1=l2

可得：Um1=

Um2第31頁/共36頁即H1l1=H2l2

H1=

H2因此B1=

B21=2

由于1=2=320.0022=Wb=0.001Wb所以B1==T=1.25T

1A10.0018×10－4I2Φ3N2I1N1Φ1Φ2第32頁/共36頁B3==