磁路基礎(chǔ)知識(shí)

磁路基礎(chǔ)知識(shí)第1頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.1磁路和磁路基本定律1.1.1描述磁場(chǎng)的基本物理量1、磁感應(yīng)強(qiáng)度B（磁密）2、磁通3、磁導(dǎo)率：表示物質(zhì)導(dǎo)磁能力強(qiáng)弱的物理量真空磁導(dǎo)率0=4×10-7H/m

鐵磁材料磁導(dǎo)率

>>04、磁場(chǎng)強(qiáng)度H=B/第2頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期一若電流和磁通的正方向符合右手定則，磁通和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向符合右手定則則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可表示為必須指出：在建立上式時(shí)，各電、磁量的正方向十分重要，其物理概念是：線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)傾向于阻止線(xiàn)圈中磁鏈的變化。1.1.2電磁感應(yīng)定律或規(guī)律稱(chēng)為：楞次定律第3頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.1.2電磁感應(yīng)定律線(xiàn)圈磁鏈的變化，可以有以下兩種不同的方式：1、變壓器電動(dòng)勢(shì)若磁場(chǎng)由交流電流產(chǎn)生，則磁鏈隨時(shí)間變化，所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為變壓器電動(dòng)勢(shì)。（線(xiàn)圈與磁場(chǎng)相對(duì)靜止）2、運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)若通過(guò)線(xiàn)圈的磁通不隨時(shí)間變化，但線(xiàn)圈與磁場(chǎng)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也會(huì)引起線(xiàn)圈磁鏈的變化，所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)。第4頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.1.2電磁感應(yīng)定律l：導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的長(zhǎng)度，m；v：導(dǎo)體與磁場(chǎng)之間的運(yùn)動(dòng)速度，m/s；e：導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)，V。三者之間互相垂直，電動(dòng)勢(shì)的方向用右手定則確定。運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)的大小可用另一種形式表示第5頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期一電磁力F的單位為N。電磁力F的方向用左手定則確定。1.1.3電磁力與電磁轉(zhuǎn)矩1、電磁力2、電磁轉(zhuǎn)矩單位為N.m第6頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.1.3全電流定律

電流的符號(hào)由右手螺旋法則確定。全電流定律：在磁場(chǎng)中，沿著任何—條閉合回路，磁場(chǎng)強(qiáng)度的線(xiàn)積分，等于該閉合回路所包圍電流的代數(shù)和，又稱(chēng)安培環(huán)路定律。第7頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.1.4磁路及磁路歐姆定律

定律內(nèi)容:作用在磁路上的磁動(dòng)勢(shì)等于磁路內(nèi)的磁通乘以磁阻。相應(yīng)的模擬電路圖磁路：磁通所通過(guò)的路徑。第8頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.1.5磁路的基爾霍夫定律1、磁路的基爾霍夫第一定律

穿出(或進(jìn)入)任一閉合面的總磁通量恒等于零(或者說(shuō)，進(jìn)入任一閉合面的磁通量恒等于穿出該閉合面的磁通量)閉合面A顯然有：第9頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2、磁路的基爾霍夫第二定律

沿任何閉合磁路的總磁動(dòng)勢(shì)恒等于各段磁路磁壓降的代數(shù)和。

第10頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

磁路和電路比較磁路的基本物理量及公式電路的基本物理量及公式磁動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)磁通量電流磁阻電阻磁導(dǎo)電導(dǎo)磁路歐姆定律歐姆定律基爾霍夫第一定律

基爾霍夫第一定律基爾霍夫第二定律

基爾霍夫第二定律第11頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.2鐵磁材料及其特性

1.2.1鐵磁材料的高導(dǎo)磁性1．鐵磁物質(zhì)的磁化

將鐵、鎳、鈷等鐵磁物質(zhì)放入磁場(chǎng)后，鐵磁物質(zhì)呈現(xiàn)很強(qiáng)的磁性，這種現(xiàn)象，稱(chēng)為鐵磁物質(zhì)的磁化。磁疇：在鐵磁物質(zhì)內(nèi)部存在著許多很小的天然磁化區(qū)。第12頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2．起始磁化曲線(xiàn)0

將一塊尚未磁化的鐵磁材料進(jìn)行磁化，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度H由零逐漸增大時(shí)，磁通密度B也將隨之增大，曲線(xiàn)B=f(H)就稱(chēng)為起始磁化曲線(xiàn)第13頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1、兩個(gè)重要參數(shù)：剩磁Br、矯頑力Hc2、磁滯現(xiàn)象：B的變化總是滯后H的變化3.磁滯回線(xiàn)第14頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3、基本磁化曲線(xiàn)第15頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1）軟磁材料

定義:

磁滯回線(xiàn)窄、剩磁和矯頑力都很小的材料。

4.鐵磁材料常用軟磁材料:鑄鐵、鑄鋼和硅鋼片等。用以制造電機(jī)和變壓器的鐵心。第16頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.鐵磁材料2）硬磁(永磁)材料

定義:磁滯回線(xiàn)寬、剩磁和矯頑力都很大的鐵磁材料稱(chēng)為硬磁材料。

常用的硬磁材料有鐵氧體、鋁鎳鈷、稀土等。適合于制作永磁體，因此又稱(chēng)為永磁材料。

第17頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.2.2磁滯與磁滯損耗

磁滯損耗：鐵磁材料置于交變磁場(chǎng)中時(shí)，磁疇相互間不停地摩擦而消耗能量、造成損耗，這種損耗稱(chēng)為磁滯損耗。

試驗(yàn)證明：磁滯損耗與磁通的交變頻率成正比，而與磁通密度幅值的ɑ次方成正比，即對(duì)常用的硅鋼片，當(dāng)Bm=1.0～1.6T時(shí)，ɑ=2。

第18頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.2.3渦流與渦流損耗1、渦流2、渦流損耗：渦流在鐵心中引起的損耗3、注意:為減小渦流損耗，電機(jī)和變壓器的鐵心都用含硅量較高的薄硅鋼片疊成。4、鐵心損耗：磁滯損耗+渦流損耗第19頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.3直流磁路的計(jì)算磁路計(jì)算正問(wèn)題——給定磁通量，計(jì)算所需的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)磁路計(jì)算逆問(wèn)題——給定勵(lì)磁磁勢(shì)，計(jì)算磁路內(nèi)的磁通量磁路計(jì)算正問(wèn)題的步驟：1）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Ak和平均長(zhǎng)度lk；3）計(jì)算各段磁路的平均磁通密度Ak

，Bk=Φk/Ak；4）根據(jù)Bk求出對(duì)應(yīng)的Hk；5）計(jì)算各段磁位降Hklk，最后求出F=∑Hklk。磁路計(jì)算逆問(wèn)題——因?yàn)榇怕窞榉蔷€(xiàn)性的，用試探法。第20頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期一例1鐵心由鑄鋼和空氣隙構(gòu)成，截面積AFe=3×3×10-4m2，磁路平均長(zhǎng)度lFe=0.3m，氣隙長(zhǎng)度δ=5×10-4m，求該磁路獲得磁通量Φ=0.0009Wb時(shí)所需的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)。一、簡(jiǎn)單串聯(lián)磁路串聯(lián)磁路模擬電路圖第21頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期一解：鐵心內(nèi)磁通密度為從鑄鋼磁化曲線(xiàn)查得：與BFe對(duì)應(yīng)的HFe=9×102A/m空氣隙中：鐵心段的磁位降：所以，勵(lì)磁磁勢(shì)為F=HFelFe+Hδlδ=655A第22頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、簡(jiǎn)單并聯(lián)磁路例2鐵心由DR530硅鋼片構(gòu)成，鐵心柱和鐵軛截面積AFe=2×2×10-4m2，磁路平均長(zhǎng)度lFe=0.05m，氣隙長(zhǎng)度δ1

=δ2=2.5×10-3m，勵(lì)磁線(xiàn)圈匝數(shù)N1=N2=1000匝。不計(jì)漏磁通，試求在氣隙中產(chǎn)生磁通密度Bδ=1.211T時(shí)，所需的勵(lì)磁電流。第23頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期一解：中間磁路長(zhǎng)度：兩邊磁路長(zhǎng)度：氣隙磁位降：中間鐵心磁位降：查磁化曲線(xiàn)：第24頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期一