川大学《电工学》(非电类专业)——第七章机电能量转换原理.ppt

《川大学《电工学》(非电类专业)——第七章机电能量转换原理.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《川大学《电工学》(非电类专业)——第七章机电能量转换原理.ppt（101页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页第第7章章 机电能量转换原理机电能量转换原理7.2 7.2 磁路及其分析方法磁路及其分析方法磁路及其分析方法磁路及其分析方法7.5 7.5 电能与机械能的转换电能与机械能的转换电能与机械能的转换电能与机械能的转换 7.6 7.6 工程应用工程应用工程应用工程应用 7.1 7.1 电与磁电与磁电与磁电与磁7.3 7.3 交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路7.4 变压器变压器下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2.2.了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和了解变压器的基本结构、工作原理

2、、运行特性和了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；3.3.掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；4 4.了解三相电压的变换方法；了解三相电压的变换方法；了解三相电压的变换方法；了解三相电压的变换方法；本章要求：本章要求：第第7章章 磁路与铁心线圈电路磁路与铁心线圈电路5.5.了解电磁铁的

3、基本工作原理及其应用知识。了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识。了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识。了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识。1.1.理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的基本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁基本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁基本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁基本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁心线圈电路；心线圈电路；心线圈电路；心线圈电路；下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页7.1 电

4、与磁电与磁电磁学发展的过程：电磁学发展的过程：电学的发展：库仑定律电学的发展：库仑定律电学的发展：库仑定律电学的发展：库仑定律 电磁感应现象的发现：法拉第电磁感应定律电磁感应现象的发现：法拉第电磁感应定律电磁感应现象的发现：法拉第电磁感应定律电磁感应现象的发现：法拉第电磁感应定律电产生磁的发现：安培定律电产生磁的发现：安培定律电产生磁的发现：安培定律电产生磁的发现：安培定律电磁关系的准确阐述：麦克斯韦方程电磁关系的准确阐述：麦克斯韦方程电磁关系的准确阐述：麦克斯韦方程电磁关系的准确阐述：麦克斯韦方程下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页7.2 磁路及其分析方法磁路及其分析方

5、法7.2.1 磁路磁路7.2.1 磁路：磁路：在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其它成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其它成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其它成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其它物质的磁导率高的多，物质的磁导率高的多，物质的磁导率高的多，物质的磁导率高的多，磁通的绝大部分经过铁心形成磁通的绝大部分经过铁心形成磁通的绝大部分经过铁心形成磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路，

6、磁通的闭合路径称为磁路。闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。+NIfNSS直流电机的磁路直流电机的磁路直流电机的磁路直流电机的磁路交流接触器的磁路交流接触器的磁路交流接触器的磁路交流接触器的磁路下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1 1 1 1 磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B:表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B的大小的大小的大小的

7、大小:磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B的方向的方向的方向的方向:与电流的方向之间符合右手螺旋定则。与电流的方向之间符合右手螺旋定则。与电流的方向之间符合右手螺旋定则。与电流的方向之间符合右手螺旋定则。磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B的单位的单位的单位的单位:特斯拉特斯拉特斯拉特斯拉(T T)，1 1 1 1T=1Wb/mT=1Wb/m2 2 均匀磁场均匀磁场均匀磁场均匀磁场:各点磁感应强度大小相等，方向相同的各点磁感应强度大小相等，方向相同的各点磁感应强度大小相等，方向相同的各点磁感应强度大小相等，方向相同的 磁场，也称磁场，也称磁场，也称磁场，也称匀强磁场匀强磁场

8、匀强磁场匀强磁场。7.2.2 磁场的基本物理量磁场的基本物理量 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2 磁场强度磁场强度H H磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度HH ：计算磁场时引出的物理量。计算磁场时引出的物理量。计算磁场时引出的物理量。计算磁场时引出的物理量。磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度HH的单位的单位的单位的单位 ：安培安培安培安培/米（米（米（米（A/mA/m)磁场强度的计算：磁场强度的计算：磁场强度的计算：磁场强度的计算：介质中某点的磁感应强度介质中某点的磁感应强度介质中某点的磁感应强度介质中某点的磁感应强度 B B 与与与与介质磁导率介质磁导率介质磁导率介质

9、磁导率 之比。之比。之比。之比。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3 磁通磁通磁通磁通磁通磁通 ：穿过垂直于穿过垂直于穿过垂直于穿过垂直于B B方向的面积方向的面积方向的面积方向的面积S S中的磁力线总数。中的磁力线总数。中的磁力线总数。中的磁力线总数。说明说明说明说明:如果不是均匀如果不是均匀如果不是均匀如果不是均匀磁场，则取磁场，则取磁场，则取磁场，则取B B的平均值。的平均值。的平均值。的平均值。在在在在均匀磁场中均匀磁场中均匀磁场中均匀磁场中 =B S =B S 或或或或 B=B=/S S磁通磁通磁通磁通 的单位的单位的单位的单位:韦韦韦韦 伯伯伯伯(WbWb)

10、1Wb=1V 1Wb=1Vs s磁通磁通磁通磁通 的计算的计算的计算的计算:注：注：磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B在数值上可以看成为与磁场方在数值上可以看成为与磁场方在数值上可以看成为与磁场方在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位面积所通过的磁通向垂直的单位面积所通过的磁通向垂直的单位面积所通过的磁通向垂直的单位面积所通过的磁通,故又称磁感应强度故又称磁感应强度故又称磁感应强度故又称磁感应强度为为为为磁通密度磁通密度磁通密度磁通密度。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页真空的磁导率为常数，用真空的磁导率为常数，用真空的磁导率为常数，用真空的磁导率为常数，用

11、 0 0表示，有：表示，有：表示，有：表示，有：4 磁导率磁导率磁导率磁导率磁导率磁导率 ：表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质 的导磁能力的导磁能力的导磁能力的导磁能力。相对磁导率相对磁导率相对磁导率相对磁导率 r r：任一种物质的磁导率任一种物质的磁导率任一种物质的磁导率任一种物质的磁导率 和真空的磁导率和真空的磁导率和真空的磁导率和真空的磁导率 0 0的比值的比值的比值的比值。磁导率磁导率磁导率磁导率 的单位：的单位：的单位：的单位：亨亨亨亨/米（米（米（米（H/mH/m）下一页下一页总目

12、录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页非磁性物质非磁性物质非磁性物质非磁性物质 非磁性物质分子电流的磁场方向杂乱无章，几乎非磁性物质分子电流的磁场方向杂乱无章，几乎非磁性物质分子电流的磁场方向杂乱无章，几乎非磁性物质分子电流的磁场方向杂乱无章，几乎不受外磁场的影响而互相抵消，不具有磁化特性。不受外磁场的影响而互相抵消，不具有磁化特性。不受外磁场的影响而互相抵消，不具有磁化特性。不受外磁场的影响而互相抵消，不具有磁化特性。非磁性材料的磁导率都是常数，有：非磁性材料的磁导率都是常数，有：非磁性材料的磁导率都是常数，有：非磁性材料的磁导率都是常数，有：所以磁通所以磁通所以磁通所以磁通 与产生此磁

13、通的电流与产生此磁通的电流与产生此磁通的电流与产生此磁通的电流 I I 成正比，呈成正比，呈成正比，呈成正比，呈线性关系。线性关系。线性关系。线性关系。当磁场媒质是非磁性材料时，有：当磁场媒质是非磁性材料时，有：当磁场媒质是非磁性材料时，有：当磁场媒质是非磁性材料时，有：即即即即 B B与与与与 H H 成正比，呈线性关系。成正比，呈线性关系。成正比，呈线性关系。成正比，呈线性关系。由于由于由于由于O OHHB B 0 0 r r 1 1B B=0 0 H H()(I I)7.2.3 磁性材料的磁性能磁性材料的磁性能下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 磁性物质磁性物质磁

14、性物质磁性物质 磁性物质内部形成许多小区域，其分子间存在的一磁性物质内部形成许多小区域，其分子间存在的一磁性物质内部形成许多小区域，其分子间存在的一磁性物质内部形成许多小区域，其分子间存在的一种特殊的作用力使每一区域内的分子磁场排列整齐，种特殊的作用力使每一区域内的分子磁场排列整齐，种特殊的作用力使每一区域内的分子磁场排列整齐，种特殊的作用力使每一区域内的分子磁场排列整齐，显示磁性，称这些小区域为磁畴。显示磁性，称这些小区域为磁畴。显示磁性，称这些小区域为磁畴。显示磁性，称这些小区域为磁畴。在外磁场作用下，磁畴方向发生变化，使之与外在外磁场作用下，磁畴方向发生变化，使之与外在外磁场作用下，磁畴

15、方向发生变化，使之与外在外磁场作用下，磁畴方向发生变化，使之与外磁场方向趋于一致，物质整体显示出磁性来，称为磁场方向趋于一致，物质整体显示出磁性来，称为磁场方向趋于一致，物质整体显示出磁性来，称为磁场方向趋于一致，物质整体显示出磁性来，称为磁化。即磁化。即磁化。即磁化。即磁性物质能被磁化。磁性物质能被磁化。磁性物质能被磁化。磁性物质能被磁化。磁磁磁磁畴畴畴畴外外外外磁磁磁磁场场场场 在没有外磁场作用的普通磁性物质中，各个磁畴排在没有外磁场作用的普通磁性物质中，各个磁畴排在没有外磁场作用的普通磁性物质中，各个磁畴排在没有外磁场作用的普通磁性物质中，各个磁畴排列杂乱无章，磁场互相抵消，整体对外不显

16、磁性。列杂乱无章，磁场互相抵消，整体对外不显磁性。列杂乱无章，磁场互相抵消，整体对外不显磁性。列杂乱无章，磁场互相抵消，整体对外不显磁性。磁磁磁磁畴畴畴畴下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 磁性材料在交变磁场中反复磁化，其磁性材料在交变磁场中反复磁化，其磁性材料在交变磁场中反复磁化，其磁性材料在交变磁场中反复磁化，其B B-HH关系曲线关系曲线关系曲线关系曲线是一条回形闭合曲线，称为是一条回形闭合曲线，称为是一条回形闭合曲线，称为是一条回形闭合曲线，称为磁滞回线磁滞回线磁滞回线磁滞回线。磁滞性：磁滞性：磁滞性：磁滞性：磁性材料中磁性材料中磁性材料中磁性材料中磁感应强度磁

17、感应强度磁感应强度磁感应强度B B的变化总是滞后于的变化总是滞后于的变化总是滞后于的变化总是滞后于 外磁场变化的性质。外磁场变化的性质。外磁场变化的性质。外磁场变化的性质。磁滞回线磁滞回线磁滞回线磁滞回线O OHHB BB Br rHHc c剩磁感应强度剩磁感应强度剩磁感应强度剩磁感应强度B Br r(剩磁剩磁剩磁剩磁)：当线圈中电流减小到零当线圈中电流减小到零当线圈中电流减小到零当线圈中电流减小到零(HH=0)=0)时，铁心中的磁感应强度。时，铁心中的磁感应强度。时，铁心中的磁感应强度。时，铁心中的磁感应强度。矫顽磁力矫顽磁力矫顽磁力矫顽磁力HHc c：使使使使 B B=0=0 所需的所需的

18、所需的所需的 H H 值。值。值。值。磁性物质不同，其磁滞回磁性物质不同，其磁滞回磁性物质不同，其磁滞回磁性物质不同，其磁滞回线和磁化曲线也不同。线和磁化曲线也不同。线和磁化曲线也不同。线和磁化曲线也不同。磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。磁性材料的磁性能磁性材料的磁性能1 磁滞性磁滞性下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 几种常见磁性物质的磁化曲线几种常见磁性物质的磁化曲线几种常见磁性物质的磁化曲线几种常见磁性物质的磁化曲线a a 铸铁铸铁铸铁铸铁 b b 铸钢

19、铸钢铸钢铸钢 c c 硅钢硅钢硅钢硅钢片片片片O O0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.00.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 10103 3HH/(A/m)/(A/m)HH/(A/m)/(A/m)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10103 3B B/T/T1.81.81.61.61.41.41.21.21.01.00.80.80.60.60.40.40.20.2a ab ba ab bc cc c下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2 高

20、导磁性高导磁性 磁性材料的磁导率通常都很高，即磁性材料的磁导率通常都很高，即磁性材料的磁导率通常都很高，即磁性材料的磁导率通常都很高，即 r r 1 1(如坡如坡如坡如坡莫合金，其莫合金，其莫合金，其莫合金，其 r r 可达可达可达可达 2 2 10105 5)。磁性材料磁性材料磁性材料磁性材料能被强烈的磁化，能被强烈的磁化，能被强烈的磁化，能被强烈的磁化，具有很高的导磁性具有很高的导磁性具有很高的导磁性具有很高的导磁性能。能。能。能。磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备

21、中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。放有铁心。放有铁心。放有铁心。磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。在这种放有铁心。在这种放有铁心。在这种放有铁心。在这种

22、具有铁心的线圈中通入不太大具有铁心的线圈中通入不太大具有铁心的线圈中通入不太大具有铁心的线圈中通入不太大的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强度。度。度。度。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁场的增强而无限的增强。外磁场的增强而无限的增强。外磁场的增强而无限的增强。外磁场的增强而无

23、限的增强。3 磁饱和性磁饱和性B BJ J 磁场内磁性物质的磁化磁场磁场内磁性物质的磁化磁场磁场内磁性物质的磁化磁场磁场内磁性物质的磁化磁场 的磁感应强度曲线；的磁感应强度曲线；的磁感应强度曲线；的磁感应强度曲线；B B0 0 磁场内不存在磁性物质时的磁场内不存在磁性物质时的磁场内不存在磁性物质时的磁场内不存在磁性物质时的 磁感应强度直线；磁感应强度直线；磁感应强度直线；磁感应强度直线；B B B BJ J曲线和曲线和曲线和曲线和B B0 0直线的纵坐标相直线的纵坐标相直线的纵坐标相直线的纵坐标相 加即磁场的加即磁场的加即磁场的加即磁场的 B B-HH 磁化曲线。磁化曲线。磁化曲线。磁化曲线。

24、O OHHB BB B0 0B BJ JB B a a b b磁化曲线磁化曲线磁化曲线磁化曲线磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定外磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定外磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定外磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定程度时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与程度时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与程度时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与程度时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都

25、转向与外部磁场方向一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向外部磁场方向一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向外部磁场方向一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向外部磁场方向一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向某一定值。如图。某一定值。如图。某一定值。如图。某一定值。如图。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 B B-HH 磁化曲线的特征：磁化曲线的特征：磁化曲线的特征：磁化曲线的特征：O Oa a段：段：段：段：B B 与与与与HH几乎成正比地增加；几乎成正比地增加；几乎成正比地增加；几乎成正比地增加；abab段：段：段：段：B B 的增加缓慢下来；的增加缓慢下来；的增加缓慢下来；的增加缓慢下来；

26、b b点以后：点以后：点以后：点以后：B B增加很少，达到饱和。增加很少，达到饱和。增加很少，达到饱和。增加很少，达到饱和。O OHHB BB B0 0B BJ JB B a a b b 有磁性物质存在时，有磁性物质存在时，有磁性物质存在时，有磁性物质存在时，B B 与与与与 HH不成不成不成不成正比，磁性物质的磁导率正比，磁性物质的磁导率正比，磁性物质的磁导率正比，磁性物质的磁导率 不是常不是常不是常不是常数，随数，随数，随数，随HH而变。而变。而变。而变。有磁性物质存在时，有磁性物质存在时，有磁性物质存在时，有磁性物质存在时，与与与与 I I 不成不成不成不成正比。正比。正比。正比。磁性物

27、质的磁化曲线在磁路计磁性物质的磁化曲线在磁路计磁性物质的磁化曲线在磁路计磁性物质的磁化曲线在磁路计算上极为重要，其为非线性曲线，算上极为重要，其为非线性曲线，算上极为重要，其为非线性曲线，算上极为重要，其为非线性曲线，实际中通过实验得出实际中通过实验得出实际中通过实验得出实际中通过实验得出。O OHHB,B,B B 磁化曲线磁化曲线磁化曲线磁化曲线B B和和和和 与与与与HH的关系的关系的关系的关系下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型：按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型：按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型：按磁性物质的磁

28、性能，磁性材料分为三种类型：(1)(1)软磁材料软磁材料软磁材料软磁材料 具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。一般用一般用一般用一般用来制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸来制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸来制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸来制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢、坡莫合金即铁氧体等。铁、硅钢、坡莫合金即铁氧体等。铁、硅钢、坡莫合金即铁氧体等。铁、硅钢、坡莫合金即铁氧体等。(2)(2)永磁材料永磁材料永磁材料永磁材料 具有较大的矫顽磁力，磁滞

29、回线较宽。具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。一般用一般用一般用一般用来制造永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。来制造永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。来制造永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。来制造永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。(3)(3)矩磁材料矩磁材料矩磁材料矩磁材料 具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线接近矩形，稳定性良好。接近矩形，稳定性良好。接近矩形，稳定性良好。接近矩形

30、，稳定性良好。在计算机和控制系统中用在计算机和控制系统中用在计算机和控制系统中用在计算机和控制系统中用作记忆元件、开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰作记忆元件、开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰作记忆元件、开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰作记忆元件、开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰铁氧体等。铁氧体等。铁氧体等。铁氧体等。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页7.2.4 7.2.4 磁路计算的基本原理与方法磁路计算的基本原理与方法磁路计算的基本原理与方法磁路计算的基本原理与方法 1 1 磁通连续性原理与磁路基尔霍夫第一定律磁通连续性原理与磁路基尔霍夫第一定律磁通连续性原理与磁路基

31、尔霍夫第一定律磁通连续性原理与磁路基尔霍夫第一定律 各磁支路的磁通分别为各磁支路的磁通分别为1、2和和3，方向如图，取封闭面，方向如图，取封闭面S 如图如图中虚线球面，中虚线球面，由由磁通连续性原理：磁通连续性原理：Bds=0得：得：1+2-3=0即：穿入（穿出记为负）任一封闭即：穿入（穿出记为负）任一封闭面的总磁通量等于面的总磁通量等于0，可以记为：，可以记为：=0 （7.2.3）称为称为磁路基尔霍夫第一定律磁路基尔霍夫第一定律。显然，磁路基尔霍夫第一定律也可叙述显然，磁路基尔霍夫第一定律也可叙述为：穿入任一封闭面的磁通等于穿出封为：穿入任一封闭面的磁通等于穿出封闭面的磁通，即：闭面的磁通，

32、即：1+2=3下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方向与闭任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方向与闭任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方向与闭任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流作为正、反之合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流作为正、反之合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流作为正、反之合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流作为正、反之为负。为负。为负。为负。式中：式中：式中：式中：是磁场强度矢量沿任意闭合是磁场强度矢量沿任意闭合是磁场强度矢量沿任意闭合是磁场强度矢量

33、沿任意闭合 线线线线(常取磁通作为闭合回线常取磁通作为闭合回线常取磁通作为闭合回线常取磁通作为闭合回线)的线积分；的线积分；的线积分；的线积分；I I I I 是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。安培环路定律安培环路定律安培环路定律安培环路定律电流正负的规定电流正负的规定电流正负的规定电流正负的规定：安培环路定律（全电流定律）安培环路定律（全电流定律）安培环路定律（全电流定律）安培环路定律（全电流定律）I I1 1HHI I2 22 2 全电流定律与磁路基尔霍夫第二定律全电流定律

34、与磁路基尔霍夫第二定律全电流定律与磁路基尔霍夫第二定律全电流定律与磁路基尔霍夫第二定律安培环路定律将安培环路定律将安培环路定律将安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。电流与磁场强度联系起来。电流与磁场强度联系起来。电流与磁场强度联系起来。在在在在均匀磁场中均匀磁场中均匀磁场中均匀磁场中 Hl=IN Hl=IN 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页I I1 1HHI I2 2磁路基尔霍夫第二定律：磁路基尔霍夫第二定律：在磁路中沿任何闭合磁路径上，磁动势的代在磁路中沿任何闭合磁路径上，磁动势的代数和等于磁压降的代数和，数和等于磁压降的代数和，F=HL线圈匝数与电流的乘积线圈匝

35、数与电流的乘积线圈匝数与电流的乘积线圈匝数与电流的乘积NINI ，称为，称为，称为，称为磁动势磁动势磁动势磁动势，用字，用字，用字，用字母母母母 F F 表示，则有表示，则有表示，则有表示，则有 F=NIF=NI 磁通由磁动势产生，磁动势的单位是安磁通由磁动势产生，磁动势的单位是安磁通由磁动势产生，磁动势的单位是安磁通由磁动势产生，磁动势的单位是安 培培培培。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 例例例例:环形线圈如图，其中媒质是均匀的，环形线圈如图，其中媒质是均匀的，环形线圈如图，其中媒质是均匀的，环形线圈如图，其中媒质是均匀的，试计算试计算试计算试计算 线线线线 圈内

36、部各点的磁场强度。圈内部各点的磁场强度。圈内部各点的磁场强度。圈内部各点的磁场强度。解解解解:取磁通作为闭合回线，以取磁通作为闭合回线，以取磁通作为闭合回线，以取磁通作为闭合回线，以 其其其其方向作为回线的围绕方向，则有：方向作为回线的围绕方向，则有：方向作为回线的围绕方向，则有：方向作为回线的围绕方向，则有：S Sx x HHx xI IN N匝匝匝匝下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页式中：式中：式中：式中：N N 线圈匝数；线圈匝数；线圈匝数；线圈匝数；l lx x=2 2 x x是是是是半径为半径为半径为半径为x x的圆周长；的圆周长；的圆周长；的圆周长；HHx

37、x 半径半径半径半径x x处的磁场强度；处的磁场强度；处的磁场强度；处的磁场强度；NI NI 为线圈匝数与电流的乘积。为线圈匝数与电流的乘积。为线圈匝数与电流的乘积。为线圈匝数与电流的乘积。故得：故得：故得：故得：S Sx x HHx xI IN N匝匝匝匝下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 例：例：例：例：环形线圈如图，其中媒质是均环形线圈如图，其中媒质是均环形线圈如图，其中媒质是均环形线圈如图，其中媒质是均匀的，磁导率为匀的，磁导率为匀的，磁导率为匀的，磁导率为 ，试计算线圈内试计算线圈内试计算线圈内试计算线圈内部各点的磁感应强度。部各点的磁感应强度。部各点的磁感应

38、强度。部各点的磁感应强度。解：解：解：解：半径为半径为半径为半径为x x处各点的磁场强度为处各点的磁场强度为处各点的磁场强度为处各点的磁场强度为故相应点磁感应强度为故相应点磁感应强度为故相应点磁感应强度为故相应点磁感应强度为S Sx x HHx xI IN N匝匝匝匝 由上例可见由上例可见由上例可见由上例可见,磁场内某点的磁场强度磁场内某点的磁场强度磁场内某点的磁场强度磁场内某点的磁场强度 H H 只与电流只与电流只与电流只与电流大小、线圈匝数、以及该点的几何位置有关，与磁大小、线圈匝数、以及该点的几何位置有关，与磁大小、线圈匝数、以及该点的几何位置有关，与磁大小、线圈匝数、以及该点的几何位置

39、有关，与磁场媒质的磁性场媒质的磁性场媒质的磁性场媒质的磁性()无关；无关；无关；无关；而磁感应强度而磁感应强度而磁感应强度而磁感应强度 B B 与磁场媒与磁场媒与磁场媒与磁场媒质的磁性有关。质的磁性有关。质的磁性有关。质的磁性有关。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3 3磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律 环形线圈如图，其中媒质是均环形线圈如图，其中媒质是均环形线圈如图，其中媒质是均环形线圈如图，其中媒质是均 匀的

40、，磁导率匀的，磁导率匀的，磁导率匀的，磁导率为为为为 ，试计算线圈内部试计算线圈内部试计算线圈内部试计算线圈内部 的磁通的磁通的磁通的磁通 。解：解：解：解：根据安培环路定律，有根据安培环路定律，有根据安培环路定律，有根据安培环路定律，有设磁路的平均长度为设磁路的平均长度为设磁路的平均长度为设磁路的平均长度为 l l，则有则有则有则有1 1）引例引例引例引例S Sx x HHx xI IN N匝匝匝匝下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页式中：式中：式中：式中：F=NIF=NI 为磁通势，由其产生磁通；为磁通势，由其产生磁通；为磁通势，由其产生磁通；为磁通势，由其产生磁通；

41、R Rmm 称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用；称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用；称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用；称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用；l l 为磁路的平均长度；为磁路的平均长度；为磁路的平均长度；为磁路的平均长度；S S 为磁路的截面积。为磁路的截面积。为磁路的截面积。为磁路的截面积。2 2）磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律 若某磁路的磁通为若某磁路的磁通为若某磁路的磁通为若某磁路的磁通为 ，磁通势为磁通势为磁通势为磁通势为F F ，磁阻为磁阻为磁阻为磁阻为R Rmm，则，则，则，则即有：即有：即有：即有：此即此即此即此即磁路的欧姆定律。磁路的欧姆

42、定律。磁路的欧姆定律。磁路的欧姆定律。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页4 4电磁感应定律电磁感应定律电磁感应定律电磁感应定律 电磁感应定律在磁路计算中可决定电动势与磁通电磁感应定律在磁路计算中可决定电动势与磁通量或磁通密度的关系，或计算磁路的磁导与电路的量或磁通密度的关系，或计算磁路的磁导与电路的电抗的关系。电抗的关系。（1）线圈感应电动势）线圈感应电动势I I1 1HHI I2 2设交变磁通量设交变磁通量与线圈与线圈N 匝完全交链，磁链数为匝完全交链，磁链数为 =N当磁通量当磁通量的正方向与感应电动势正方向符合右螺旋定则的正方向与感应电动势正方向符合右螺旋定则时，电

43、磁感应定律为：时，电磁感应定律为：e=-d/dt=-Nd/dt 即线圈感应电动势与线圈匝数和磁通变化率成正比，负号即线圈感应电动势与线圈匝数和磁通变化率成正比，负号是楞次定律的反映。是楞次定律的反映。楞认定律表明：感应电动势的实际方向是：它总是企图产生感楞认定律表明：感应电动势的实际方向是：它总是企图产生感应电流，使感应电流产生的磁通量总是企图阻碍引起感应电动应电流，使感应电流产生的磁通量总是企图阻碍引起感应电动势的磁通量的改变。势的磁通量的改变。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页电机中常见的磁通量电机中常见的磁通量随时间按正弦规律变化，设随时间按正弦规律变化，设=ms

44、in t式中式中=2 f 磁通变化的角颇率，单位为磁通变化的角颇率，单位为rad/s式中式中Em=Nm感应电动势的最大值感应电动势的最大值即磁通随时间正弦变化时，线圈的感应电动势也随即磁通随时间正弦变化时，线圈的感应电动势也随时间正弦变化，但相位上滞后磁通时间正弦变化，但相位上滞后磁通90度。度。e=-Nd/dt=-N mcos t=Emsin(t-900)下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页（2）运动电势）运动电势当导体在磁场中运动而切割磁力线时，导体将感应电当导体在磁场中运动而切割磁力线时，导体将感应电动势，称为运动电势动势，称为运动电势(或者切割电动势或者切割电动势

45、)。若磁力线、导体和运动方向三者互相垂直，则导体的感若磁力线、导体和运动方向三者互相垂直，则导体的感应电动势为应电动势为式中式中B磁感应强度，单位为磁感应强度，单位为T,l 长直导体的长度，单位为长直导体的长度，单位为m,v 直导体切割磁力线的线速度，单位为直导体切割磁力线的线速度，单位为m/s 沿直导体沿直导体l上感应电动势上感应电动势e的方向由右手定则决定。应当指的方向由右手定则决定。应当指出，上式中的出，上式中的v，既可以是直导体切割磁力线，也可以是磁，既可以是直导体切割磁力线，也可以是磁力线切割直导线的相对线速度。力线切割直导线的相对线速度。E=Blv下一页下一页总目录总目录 章目录章

46、目录返回返回上一页上一页5 5电磁力定律电磁力定律电磁力定律电磁力定律载流导体在磁场中受到电磁力的作用，当磁场与载流导体在磁场中受到电磁力的作用，当磁场与导体互相垂直时，作用在导体上的电磁力为：导体互相垂直时，作用在导体上的电磁力为：F=BlI式中式中B 磁感应强度，单位为磁感应强度，单位为T,l 长直导体的长度，单位为长直导体的长度，单位为m,I 导线中的电流，单位为导线中的电流，单位为A，F作用在导体上与磁场垂直方向的电磁力，单位为作用在导体上与磁场垂直方向的电磁力，单位为N力的方向与磁场和导体相垂直，按左手定则决定。上力的方向与磁场和导体相垂直，按左手定则决定。上式称安培力公式或电磁力公

47、式。式称安培力公式或电磁力公式。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页磁路与电路的比较磁路与电路的比较磁路与电路的比较磁路与电路的比较 磁路磁路磁路磁路磁通势磁通势磁通势磁通势F F磁通磁通磁通磁通 磁阻磁阻磁阻磁阻电路电路电路电路电动势电动势电动势电动势 E E电流密度电流密度电流密度电流密度 J J 电阻电阻电阻电阻磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B电流电流电流电流 I I N NI I+_ _E EI IR R6 6 磁路计算方法磁路计算方法磁路计算方法磁路计算方法下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 磁路分析的特点磁路分析的特点磁路

48、分析的特点磁路分析的特点(2)(2)在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离不开磁场的概念；不开磁场的概念；不开磁场的概念；不开磁场的概念；(4)(4)在处理电路时一般可以不考虑漏电流，在处理磁在处理电路时一般可以不考虑漏电流，在处理磁在处理电路时一般可以不考虑漏电流，在处理磁在处理电路时一般可以不考虑漏电流，在处理磁路时一般都要考虑漏磁通；路时一般都要考虑漏磁通；路时一般都要考虑漏磁通；路时一般都要考虑漏磁通；(3)(3)磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。

49、磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。由于由于由于由于 不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不能直接用来计算，只能用于定性分析；不能直接用来计算，只能用于定性分析；不能直接用来计算，只能用于定性分析；不能直接用来计算，只能用于定性分析；(1)在电路中，电动势的方向与电流方向一致（或者在电路中，电动势的方向与电流方向一致（或者相反），但在磁路中，产生磁动势的电流与磁动势相反），但在

50、磁路中，产生磁动势的电流与磁动势的正方向之间符合右手螺旋法则。的正方向之间符合右手螺旋法则。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 磁路分析的特点磁路分析的特点磁路分析的特点磁路分析的特点(5)(5)在电路中，当在电路中，当在电路中，当在电路中，当 E E=0=0时，时，时，时，I I=0=0；但在磁路中，由于有但在磁路中，由于有但在磁路中，由于有但在磁路中，由于有剩磁，当剩磁，当剩磁，当剩磁，当 F F=0=0 时，时，时，时，不为零不为零不为零不为零；(6)(6)在线性电路中，计算时可以用叠加原理，但在在线性电路中，计算时可以用叠加原理，但在磁路计算中，只有不考虑饱和效