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第1章磁路现在学习的是第1页，共43页 磁路的概念磁路的概念 电机是以磁场为媒介，利用电磁感应作电机是以磁场为媒介，利用电磁感应作 用实现能量转换的电磁装置用实现能量转换的电磁装置 磁通所通过的路径磁通所通过的路径图图1.1 两种常见的磁路两种常见的磁路a）变压器的磁路）变压器的磁路幻灯片幻灯片 41 b）两极直流电机的磁路）两极直流电机的磁路现在学习的是第2页，共43页磁通 磁路的概念磁路的概念主磁通：进行能量传递，它所经路径为主磁通：进行能量传递，它所经路径为 主主磁路，磁通与电流呈非线性关系。磁路，磁通与电流呈非线性关系。漏磁通：不进行能量传递漏磁通：不进行能量传递，它经路径为漏磁路，它经路径为漏磁路，磁通与电流呈线性关系。磁通与电流呈线性关系。用以激励磁通的载流线圈称为励磁绕组，用以激励磁通的载流线圈称为励磁绕组，励磁绕组中流过的电流称励磁电流。励磁绕组中流过的电流称励磁电流。现在学习的是第3页，共43页电机中的基本电磁定律电机中的基本电磁定律1.全电流定律全电流定律幻幻灯片灯片 42现在学习的是第4页，共43页电机中的基本电磁定律电机中的基本电磁定律2.电磁感应定律电磁感应定律变压器电动势运动电动势现在学习的是第5页，共43页电机中的基本电磁定律电机中的基本电磁定律 变变 压压 器器 电电 动动 势势 变压器电动势的方向可根据楞次定律来判断变压器电动势的方向可根据楞次定律来判断现在学习的是第6页，共43页运运 动动 电电 动动 势势eBv电机中的基本电磁定律电机中的基本电磁定律现在学习的是第7页，共43页电机中的基本电磁定律电机中的基本电磁定律3.电磁力定律电磁力定律Bfi现在学习的是第8页，共43页在外磁场的作用下，铁磁材料内部的磁筹重新排在外磁场的作用下，铁磁材料内部的磁筹重新排列，因而在宏观上对外显示磁性。由此形成一个列，因而在宏观上对外显示磁性。由此形成一个附加磁场叠加在外磁场上，使合成磁场大为增强。附加磁场叠加在外磁场上，使合成磁场大为增强。铁磁材料磁化过程铁磁材料磁化过程铁磁材料的特性铁磁材料的特性铁磁材料包括铁铁磁材料包括铁、钴钴、镍以及它们的合金镍以及它们的合金现在学习的是第9页，共43页铁磁材料的特性铁磁材料的特性oaoa段：段：H H较弱，较弱，B B缓慢增加缓慢增加abab段：段：H H较强，较强，B B迅速增加迅速增加bcbc段：段：H H继续加强，继续加强，B B增加变慢增加变慢（饱和段）。（饱和段）。B B点称为膝点。点称为膝点。c c段：段：H H继续加强，继续加强，B B增加增加缓慢（深度饱和段）缓慢（深度饱和段）铁磁材料磁化曲线铁磁材料磁化曲线深度饱和以后，磁化曲线基本深度饱和以后，磁化曲线基本上与非铁磁材料的磁化曲线相上与非铁磁材料的磁化曲线相平行。平行。幻灯片幻灯片 1111现在学习的是第10页，共43页1.1.铁磁材料的导磁率铁磁材料的导磁率1.1.所有非导磁材料的磁导率所有非导磁材料的磁导率均为常数，接近真空磁导率均为常数，接近真空磁导率2.2.铁磁材料的磁导率远大于铁磁材料的磁导率远大于非导磁材料的磁导率非导磁材料的磁导率3.3.铁磁材料的磁导率在较大铁磁材料的磁导率在较大范围内变化，铁磁材料是非范围内变化，铁磁材料是非线性的线性的铁磁材料的特性铁磁材料的特性铁磁材料的磁导率随铁磁材料的磁导率随H的变化而变化，起始段磁导的变化而变化，起始段磁导率较低，直线段磁导率较高，饱和后又开始下降。率较低，直线段磁导率较高，饱和后又开始下降。现在学习的是第12页，共43页磁滞回线与基本磁化曲线磁滞回线与基本磁化曲线 磁滞与磁滞回线磁滞与磁滞回线幻灯片幻灯片 4343磁滞损耗：磁滞损耗：基本磁化曲线基本磁化曲线幻灯片幻灯片 4444现在学习的是第13页，共43页 基本磁化曲线 定义定义:对同一铁磁材料，选择不同的磁场强度进行反复磁化，可得一对同一铁磁材料，选择不同的磁场强度进行反复磁化，可得一系列大小不同的磁滞回线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，所得的曲再将各磁滞回线的顶点联接起来，所得的曲线。线。剩磁剩磁:去掉外磁场之后，铁磁材料内仍然保留的去掉外磁场之后，铁磁材料内仍然保留的Br磁通密度。磁通密度。矫顽力矫顽力:要使要使B值从减小到零，必须加上相应的反向外磁场，此反向磁场值从减小到零，必须加上相应的反向外磁场，此反向磁场强度强度Hc称为矫顽力称为矫顽力（一）退磁曲线及退磁曲线中反映的主要参数（一）退磁曲线及退磁曲线中反映的主要参数。磁滞磁滞:铁磁材料所具有的这种磁通密度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的变化滞后于磁场强度H变化变化的现象。的现象。磁滞回线与基本磁化曲线磁滞回线与基本磁化曲线现在学习的是第14页，共43页 2硬磁(永磁)材料幻灯片 46 定义定义:磁滞回线宽、剩磁和矫顽力都很大的铁磁材料磁滞回线宽、剩磁和矫顽力都很大的铁磁材料称为硬磁材料，又称为永磁材料。称为硬磁材料，又称为永磁材料。剩磁剩磁磁性能指标磁性能指标 矫顽力矫顽力 最大磁能积最大磁能积1软磁材料幻灯片 45 定义定义:磁滞回线窄、剩磁和矫顽力都很小的材料。磁滞回线窄、剩磁和矫顽力都很小的材料。常用软磁材料常用软磁材料:铸铁、铸钢和硅钢片等。铸铁、铸钢和硅钢片等。软磁材料的软磁材料的磁导率较高磁导率较高,故用以制造电机和变压器的铁心。故用以制造电机和变压器的铁心。铁磁材料铁磁材料现在学习的是第15页，共43页种类示意图现在学习的是第16页，共43页 1 1磁滞损耗磁滞损耗 定义定义:铁磁材料置于交变磁场中时，磁畴相互间不铁磁材料置于交变磁场中时，磁畴相互间不停地摩擦、消耗能量、造成损耗，这种损耗称为磁滞停地摩擦、消耗能量、造成损耗，这种损耗称为磁滞损耗。损耗。公式公式:应用应用:由于硅钢片磁滞回线的面积较小，故电机和变由于硅钢片磁滞回线的面积较小，故电机和变压器的铁心常用硅钢片叠成。压器的铁心常用硅钢片叠成。铁心损耗铁心损耗 铁心损耗包括磁滞损耗和涡流损耗铁心损耗包括磁滞损耗和涡流损耗现在学习的是第17页，共43页涡流与涡流损耗涡流与涡流损耗涡流涡流:当通过铁心的磁通随当通过铁心的磁通随时间变化时时间变化时,铁心中将产生铁心中将产生感应电动势感应电动势,并引起环流并引起环流,环流在铁心内部围绕磁通环流在铁心内部围绕磁通作旋涡状流动作旋涡状流动 称为涡流称为涡流幻幻灯片灯片 20。应用应用:为减小涡流损耗，电机和变压器的铁心都用含硅量较高的为减小涡流损耗，电机和变压器的铁心都用含硅量较高的薄硅钢片叠成。薄硅钢片叠成。现在学习的是第18页，共43页3铁心损耗 定义定义:铁心中磁滞损耗和涡流损耗之和。铁心中磁滞损耗和涡流损耗之和。表达式表达式:铁心损耗与频率的铁心损耗与频率的1.31.3次方次方,磁通密度的平方和铁心重磁通密度的平方和铁心重量成正比。量成正比。现在学习的是第19页，共43页交流铁心损耗交流铁心损耗铁磁材料的特性铁磁材料的特性现在学习的是第21页，共43页磁路基本定律及计算方法磁路基本定律及计算方法磁磁 路路 基基 本本 定定 律律 欧姆定律欧姆定律基尔霍夫第一定律基尔霍夫第一定律幻灯片幻灯片 23基尔霍夫第二定律基尔霍夫第二定律幻灯片幻灯片 24现在学习的是第22页，共43页磁路基本定律及计算方法磁路基本定律及计算方法磁路与电路的主要区别磁路与电路的主要区别电路电路磁路磁路电阻率恒定电阻率恒定导磁率变化导磁率变化电压、电流线性电压、电流线性磁势、磁通非线性磁势、磁通非线性不存在饱和现象不存在饱和现象有磁路饱和有磁路饱和现在学习的是第25页，共43页磁路基本定律及计算方法磁路基本定律及计算方法铁心磁路计算铁心磁路计算是电机分析和设计过程中的一项重要工作是电机分析和设计过程中的一项重要工作已知磁通确已知磁通确定磁动势定磁动势幻灯片幻灯片 27已知磁动势已知磁动势确定磁通确定磁通电机和变压器设计属于前一类是我们学习的重点电机和变压器设计属于前一类是我们学习的重点现在学习的是第26页，共43页磁路基本定律及计算方法磁路基本定律及计算方法 简单串联磁路计算简单串联磁路计算幻幻灯片灯片 30将磁路分段，保证每段磁路的均匀性将磁路分段，保证每段磁路的均匀性计算每段磁路的截面积和等效长度计算每段磁路的截面积和等效长度根据给定磁通，确定每段磁路磁密根据给定磁通，确定每段磁路磁密由磁密确定每段磁路的磁场强度由磁密确定每段磁路的磁场强度计算每段磁路的磁压降计算每段磁路的磁压降由基尔霍夫第二定律计算磁动势由基尔霍夫第二定律计算磁动势现在学习的是第30页，共43页简单串联磁路计算方法简单串联磁路计算方法计算实例计算实例已知数据：已知数据：1.硅钢片的磁化曲线硅钢片的磁化曲线2.铁心尺寸：铁心尺寸：3.气隙尺寸：气隙尺寸：4.线圈砸数：线圈砸数：N5005.给定磁通：给定磁通：计算数据：计算数据：1.1.励磁磁动势励磁磁动势F F 2.2.励磁电流励磁电流I I 现在学习的是第32页，共43页磁路基本定律及计算方法磁路基本定律及计算方法将磁路分为铁心段和气隙段将磁路分为铁心段和气隙段铁心段的磁场强度，由磁化曲线查得：铁心段的磁场强度，由磁化曲线查得：现在学习的是第33页，共43页磁路基本定律及计算方法磁路基本定律及计算方法简单并联磁路计算简单并联磁路计算幻幻灯片灯片 36将磁路分段，保证每段磁路的均匀性将磁路分段，保证每段磁路的均匀性计算每段磁路的截面积和等效长度计算每段磁路的截面积和等效长度列出节点方程和电压方程求解列出节点方程和电压方程求解确定每段磁路磁密和磁场强度确定每段磁路磁密和磁场强度计算磁动势计算磁动势 现在学习的是第34页，共43页简单并联磁路计算方法简单并联磁路计算方法计算实例计算实例已知数据：已知数据：求：求：励磁磁动势励磁磁动势F F2 2 现在学习的是第35页，共43页磁路基本定律及计算方法磁路基本定律及计算方法 磁路分段磁路分段现在学习的是第36页，共43页磁路基本定律及计算方法磁路基本定律及计算方法第二类问题求解：给定磁动势大小，求磁通和磁密第二类问题求解：给定磁动势大小，求磁通和磁密假定一个磁通值，计算出相应得磁动势，迭代完成假定一个磁通值，计算出相应得磁动势，迭代完成假定一个磁通假定一个磁通计算出磁动势计算出磁动势F F重新假定重新假定YN现在学习的是第37页，共43页3.交流磁路的特点交流磁路的特点磁路基本定律及计算方法磁路基本定律及计算方法1.交流磁路存在磁滞损耗和涡流损耗交流磁路存在磁滞损耗和涡流损耗2.交流磁路中电压平衡关系中比直流磁交流磁路中电压平衡关系中比直流磁路多了感应电动势路多了感应电动势3.交流磁路存在交流磁通，电流的波形交流磁路存在交流磁通，电流的波形和相位问题和相位问题现在学习的是第38页，共43页1.空载磁路及其计算 定义定义:直流电机的空载磁场是指励磁绕组内通有直流励磁电流时直流电机的空载磁场是指励磁绕组内通有直流励磁电流时由励磁磁动势单独激励的磁场。由励磁磁动势单独激励的磁场。2.直流电机的磁化曲线 幻灯片 47 根据电机的磁路分别算出产生不同主磁通时所需的励磁磁势，即可根据电机的磁路分别算出产生不同主磁通时所需的励磁磁势，即可得到电机的磁化曲线得到电机的磁化曲线0 0=f=f（F F0 0）。磁化曲线也可以表示为。磁化曲线也可以表示为0 0=f=f（I If f）。）。直流电机的空载磁路和磁化曲线现在学习的是第39页，共43页4.永磁磁路的计算特点永磁磁路的计算特点永磁体的特点是：剩余磁通密度永磁体的特点是：剩余磁通密度Br较大，矫玩力较大，矫玩力Hc很大，很大，磁导率磁导率M很低。外加励磁磁势为零时，永磁体内磁通密很低。外加励磁磁势为零时，永磁体内磁通密度为剩余磁通密度度为剩余磁通密度永磁体的退磁曲线永磁体的退磁曲线。因为磁路上无外加磁动势，所以永磁磁路总是工作因为磁路上无外加磁动势，所以永磁磁路总是工作在永久磁铁的去磁曲线上在永久磁铁的去磁曲线上永磁体的退磁曲线永磁体的退磁曲线。若磁路中没有气隙，永磁体内的磁通密度为剩余磁通密若磁路中没有气隙，永磁体内的磁通密度为剩余磁通密度度Br，若磁路中有气隙时，由于磁阻增大，磁路内的磁，若磁路中有气隙时，由于磁阻增大，磁路内的磁通量和磁通密度将会减小通量和磁通密度将会减小永磁体的退磁曲线永磁体的退磁曲线。现在学习的是第41页，共43页永磁体的退磁曲线永磁体的退磁曲线现在学习的是第42页，共43页电抗与磁导的关系电抗与磁导的关系1.电抗与磁导的关系电抗与磁导的关系2.磁阻的串、并联磁阻的串、并联磁阻串联时，合成磁阻为两个磁阻之和。磁阻串联时，合成磁阻为两个磁阻之和。磁阻并联时，合成磁导为两个电抗之和。磁阻并联时，合成磁导为两个电抗之和。现在学习的是第43页，共43页