磁路_课件_2013.ppt

1、1,第一章 磁路,电气工程学院：李 辉,2,本节主要内容,1. 磁路的基本定律 (重点) 2. 常用铁磁材料及其特性 (重点) 3. 磁路的计算 (难点) 饱和问题、铁心损耗和磁滞回线 4. 电抗和磁导的关系,3,1. 磁路的基本定律,磁路的概念 电磁基本定律(复习) 安培环路定律 电磁感应定律 电磁力定律 磁路基本定律(重点) 磁路的欧姆定律 磁路的基尔霍夫第一定律 磁路的基尔霍夫第二定律,4,磁路的概念,磁路：磁通所通过的路径。 电路：电流所通过的路径。,对偶,直流磁路 交流磁路,5,磁路的概念,变压器的磁路,2极直流电机的磁路,6,主磁通与漏磁通,主磁通：由于铁心的导磁性能比空气要好得多

2、，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。,7,主磁通与漏磁通,8,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,磁路与激磁,9,安培环路定律(Amperes Law) 或：全电流定律,电磁基本定律,沿任何一条闭合回线，磁场强度的线积分值恰好等于该闭合回线所包围的总电流值（代数和）,10,安培环路定律(Amperes Law) 或：全电流定律,电

3、磁基本定律,=-i1+i2-i3,磁场和电流同时存在,11,电磁感应定律,电磁基本定律,12,电磁力定律,电磁基本定律,13,磁路欧姆定律 (Ohms Law),磁路基本定律,磁路欧姆定律：,作用在磁路上的磁动势等于磁路内的磁通量乘以磁阻。,14,磁路欧姆定律 (Ohms Law),磁路基本定律,磁路欧姆定律：,15,磁路的基尔霍夫第一定律,16,磁路的基尔霍夫第二定律,举例：,17,磁路与电路的对比,18,2. 常用的铁磁材料及其特性,电机的常用材料 铁磁物质的磁化 磁化曲线与磁滞回线 铁磁材料 铁心损耗,19,导电材料(Electric Materials) 引导电流的电路，要求电导率大

4、导磁材料(Magnetic Materials) 引导磁通的磁路，要求磁导率大 绝缘材料(Insulating Materials) 阻止电流流通，要求介电强度高、耐热性能好 结构材料(Mechanical Materials) 支撑和连接，要求机械强度高,电机常用的四大类材料,20,铁磁物质的磁化,磁畴 磁化过程,铁磁物质的导磁性 磁导率：反映铁磁物质导磁能力的参数。 =B/H (H/m, T A/m) 0=410-7 H/m Fe=(2000 6000)0,铁、镍、钴及其合金,21,B,H,图1-7 铁磁材料的起始磁化曲线,a,b,c,d,O,膝点,饱和,22,磁化曲线,随着电流增加： H

5、会增加， 饱和程度增加， Fe减小； Rm增大； 导磁性能降低。,23,图1-8 铁磁材料的磁滞回线,H,B,a,b,c,d,e,f,24,相关重要概念,磁化：铁磁材料在外磁场的作用下，呈现出很强的磁性。 剩磁：去掉外磁场之后，铁磁材料内仍保留的磁通密度。 矫顽力：要使B值减小到零，必须加上相应的反向外磁场，此反向磁场强度称为矫顽力。,25,相关重要概念,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。 基本磁化曲线：对同一铁磁材料，选择不同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

6、线。,26,基本磁化曲线,H,B,27,铁磁材料,铸铁、铸钢 硅钢片,永磁材料,28,常见的硬磁（永磁）材料,铁氧体 铝镍钴 稀土钴 钕铁硼,三种常用永磁材料的性能比较,29,铁心损耗磁滞损耗涡流损耗,铁心损耗,磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，磁畴之间不停地相互摩擦，消耗能量，造成的损耗。 涡流损耗：涡流在铁心中引起的损耗。,30,铁心损耗,磁滞损耗：,涡流损耗：,铁心损耗：,31,3. 磁路的计算,磁通(磁密) 材料特性,磁动势F,磁路计算,磁动势F 材料特性,磁通 磁密B,逆问题,32,无分支磁路计算，已知求F,3. 磁路的计算步骤,（1）磁路分段，每段磁路均匀，计算Ax和Lx （2）已

7、知求Bx= /Ax （3） Bx求对应Hx，（铁磁材料和空气） （4）求磁压降Hx Lx （5）磁路基尔霍夫第二定律，F=Ni= HxLx,简单串联磁路 eg 1-1, 1-2,33,有分支磁路计算，已知求F,3. 磁路的计算步骤,（1）磁路分段，每段磁路均匀，计算Ax和Lx （2）基尔霍夫第一定律求x，Bx= x/Ax （3） Bx求对应Hx，（铁磁材料和空气） （4）求磁压降Hx Lx （5）磁路基尔霍夫第二定律，F=Ni= HxLx,简单并联磁路 eg 1-3,34,4. 电抗和磁导的关系,激磁电感和激磁电抗,35,漏磁电感,36,电感和电抗,37,几个物理量之间的联系,38,磁阻连接和等效电抗关系,