电机学-磁路.

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1、第一章 磁路 本章重点本章重点 (1) (1) 磁路的概念磁路的概念 (2) (2) 磁路基本定律：安培环路定律，磁路欧姆定磁路基本定律：安培环路定律，磁路欧姆定 律，磁路基尔霍夫定律律，磁路基尔霍夫定律 (3) (3) 基本电磁定律：电磁感应定律，电磁力定律基本电磁定律：电磁感应定律，电磁力定律 (4) (4) 磁路计算磁路计算 本章难点本章难点 (1) (1) 铁磁物质的磁化曲线及应用铁磁物质的磁化曲线及应用 (2) (2) 磁动势、磁场强度概念磁动势、磁场强度概念第一章 磁路学习电机学为什么需要学习磁路知识？学习电机学为什么需要学习磁路知识？n电机是一种机电能量转换装置，变压器是一种电能

2、传递装电机是一种机电能量转换装置，变压器是一种电能传递装置，它们工作原理都以电磁感应定律为基础，且以磁场或置，它们工作原理都以电磁感应定律为基础，且以磁场或电场作为其耦合场。电场作为其耦合场。n但是相对于电场，磁场在空气中的储能密度比电场大很多，但是相对于电场，磁场在空气中的储能密度比电场大很多，所以绝大多数电机均以磁场作为耦合场。所以绝大多数电机均以磁场作为耦合场。 n磁场的强弱和分布不仅关系到电机性能，而且还决定电机磁场的强弱和分布不仅关系到电机性能，而且还决定电机的体积和重量，所以磁场的分析和计算对研究电机非常重的体积和重量，所以磁场的分析和计算对研究电机非常重要。要。 n由于电机结构复

3、杂，铁磁材料非线性，很难用麦克斯韦方由于电机结构复杂，铁磁材料非线性，很难用麦克斯韦方程直接解析求解电机内的磁场。程直接解析求解电机内的磁场。 n实际工作中，常把磁场问题简化成磁路问题来处理。从工实际工作中，常把磁场问题简化成磁路问题来处理。从工程角度来说，其准确度足够。程角度来说，其准确度足够。 第一章 磁路1.1 磁路的基本定律磁路的基本定律1.2 常用铁磁材料及其特性常用铁磁材料及其特性1.3 磁路计算磁路计算第一章 磁路与磁路相关的基本物理量与磁路相关的基本物理量n磁场强度磁场强度 H H A/mA/m 磁感应强度磁感应强度B B（磁通密度）（磁通密度）描述磁场强弱及方向的物理量。描述

4、磁场强弱及方向的物理量。单位单位(Unit)(Unit)： T,GsT,Gs ， 1Gs=101Gs=10-4-4T T第一章 磁路n磁通量磁通量n( (垂直垂直) )穿过截面穿过截面S S的磁力线根数。的磁力线根数。n在均匀磁场，且在均匀磁场，且B B 与与S S垂直时，有垂直时，有n单位：单位：WbWb WbWb, , MxMx 1Mx=10 1Mx=10-8-8WbWb与磁路相关的基本物理量与磁路相关的基本物理量.SB dS BSn 磁导率磁导率n 磁导率磁导率表示物质导磁能力的大小。表示物质导磁能力的大小。 n 为磁导率，其单位为为磁导率，其单位为 H/mn 磁场强度的单位为磁场强度的

5、单位为 A/mn 真空的磁导率真空的磁导率 H/mBH70410第一章 磁路1.1 1.1 磁路的基本定律磁路的基本定律u 主磁通主磁通漏磁通漏磁通磁路磁路i一一. 磁路的概念磁路的概念 工程上，为得到较强磁场，工程上，为得到较强磁场，广泛利用铁磁物质，在电机、广泛利用铁磁物质，在电机、变压器等设备中应用铁磁物质变压器等设备中应用铁磁物质制成一定形状，人为的构成磁制成一定形状，人为的构成磁通的路径，使磁场主要在这部通的路径，使磁场主要在这部分空间内分布，这种分空间内分布，这种磁通所通磁通所通过的路径过的路径称之为称之为磁路磁路。第一章 磁路 引入磁路的概念，就把分布在整个空间的磁场问题，引入磁

6、路的概念，就把分布在整个空间的磁场问题，简化为局限在一定范围内的磁路问题。由于铁心的导磁性简化为局限在一定范围内的磁路问题。由于铁心的导磁性比空气好得多，所以绝大部分磁通在铁心中通过，这部分比空气好得多，所以绝大部分磁通在铁心中通过，这部分磁通称为磁通称为主磁通主磁通。经过空气隙闭合的磁路为。经过空气隙闭合的磁路为漏磁通漏磁通。 用以产生磁路中磁通的载流线圈称为用以产生磁路中磁通的载流线圈称为励磁线圈励磁线圈，其电，其电流称为流称为励磁电流励磁电流（或（或激磁电流激磁电流）。）。用直流励磁用直流励磁 磁路中磁通恒定磁路中磁通恒定 直流磁路直流磁路 直流电机直流电机用交流励磁用交流励磁 磁路中磁

7、通交变磁路中磁通交变 交流磁路交流磁路 变压器变压器 感应电机感应电机第一章 磁路二、磁路的基本定律二、磁路的基本定律1 1、安培环路定律、安培环路定律( (全电流定律全电流定律) ) 在磁场中沿任一闭合路径在磁场中沿任一闭合路径L L，磁场，磁场强度强度H H的线积分等于该闭合回路所包围的线积分等于该闭合回路所包围的总电流，即的总电流，即i i方向和方向和L L参考方向符合右手法则。参考方向符合右手法则。安培环路定律安培环路定律若沿若沿L L，磁场强度，磁场强度H H处处相等，则：处处相等，则：N N?i i为安匝数，表征磁势的大小。为安匝数，表征磁势的大小。FHlNiFHlNi第一章 磁路

8、2 2、磁路的欧姆定律、磁路的欧姆定律 不分支磁路的磁通等于作用于该磁路的磁势与磁阻不分支磁路的磁通等于作用于该磁路的磁势与磁阻之比，即为磁路欧姆定律。由以下式子推导：之比，即为磁路欧姆定律。由以下式子推导：1lANiBdABABHNiHlmFRRmRm为磁阻，磁路截面为磁阻，磁路截面愈小，路径愈长，磁愈小，路径愈长，磁阻愈大。类似于电阻，阻愈大。类似于电阻，但本质不同。但本质不同。F=NF=N* *i i为作用在铁心磁路上为作用在铁心磁路上的安匝数，称为磁路的安匝数，称为磁路的磁动势。的磁动势。a)a)无分支铁心磁路无分支铁心磁路b)b)模拟电路图模拟电路图FRmiNlA第一章 磁路3 3、

9、磁路的基尔霍夫第一定律、磁路的基尔霍夫第一定律 对于有分支磁路，任意取一闭合面对于有分支磁路，任意取一闭合面A A，由磁通连续，由磁通连续性原则，穿过闭合面的磁通代数和为性原则，穿过闭合面的磁通代数和为0 0，即，即 =0=0，该定律称为该定律称为磁路的基尔霍夫第一定律磁路的基尔霍夫第一定律。 对于下图，对于下图，3 3= = 1 1 + + 2 2闭合面闭合面i1i2123l1 l3 l2第一章 磁路沿任何闭合磁路的总磁动势等于各段磁压降的代数沿任何闭合磁路的总磁动势等于各段磁压降的代数和。该定律称为和。该定律称为磁路的基尔霍夫第二定律磁路的基尔霍夫第二定律。例：如右图，磁路由三段组成，两段

10、为截面积例：如右图，磁路由三段组成，两段为截面积不同的铁磁材料，一段为空气，磁动势为不同的铁磁材料，一段为空气，磁动势为NINI，则应用磁路的基尔霍夫第二定律有：则应用磁路的基尔霍夫第二定律有：背景背景: :磁路计算时，总把整个磁路分成若干段，每段为磁路计算时，总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，同一材料、相同截面积，且段内磁通密度处处相等，磁场强度亦处处相等。磁场强度亦处处相等。4 4、磁路的基尔霍夫第二定律、磁路的基尔霍夫第二定律第一章 磁路闭合面闭合面i1i2123l1 l3 l2F1F2 =H d = H d = H1l1H2 l2 磁位差磁位差

11、Um Um = Hl Um = F 第一章 磁路磁路和电路的类比和区别磁路和电路的类比和区别 第一章 磁路5 5、电路与磁路的区别、电路与磁路的区别(1)(1)电路中有电流就有功率损耗。磁路中恒定磁通下没有电路中有电流就有功率损耗。磁路中恒定磁通下没有功率损耗；功率损耗；(2)(2)电流全部在导体中流动，而在磁路中没有绝对的磁绝电流全部在导体中流动，而在磁路中没有绝对的磁绝缘体；缘体；(3)(3)对于线性电路可应用叠加原理，对于线性电路可应用叠加原理，而当磁路饱和时为非而当磁路饱和时为非线性，不能应用叠加原理线性，不能应用叠加原理。可见，磁路与电路仅是形式上的类似，而本质是不同的。可见，磁路与