第3章磁路与铁心线圈电路精选PPT.ppt

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1、第3章磁路与铁心线圈电路第1页，本讲稿共94页第第3章章 磁路与变压器磁路与变压器3.2 3.2 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3.3 3.3 变压器变压器变压器变压器3.4 3.4 电磁铁电磁铁电磁铁电磁铁 3.1 3.1 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第2页，本讲稿共94页2.2.理解磁路欧姆定理的物理意义，会用磁路欧姆定理对磁路理解磁路欧姆定理的物理意义，会用磁路欧姆定理对磁路理解磁路欧姆定理的物理意义，会用磁路欧姆定理对磁路理解磁路欧姆定理的物理意义，会用磁路欧姆定理对磁路进行的定性分析；进行的定性分析；进行的定性分析

2、；进行的定性分析；3.3.掌握交流铁心线圈电路的电压和磁通的关系；了掌握交流铁心线圈电路的电压和磁通的关系；了掌握交流铁心线圈电路的电压和磁通的关系；了掌握交流铁心线圈电路的电压和磁通的关系；了解交流铁心线圈的铁心损耗；解交流铁心线圈的铁心损耗；解交流铁心线圈的铁心损耗；解交流铁心线圈的铁心损耗；4 4.了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和绕组了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和绕组了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和绕组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；的同极性端，理解变压器额定值的意义；的同极性端，理解变压器额定值的意义；的

3、同极性端，理解变压器额定值的意义；本章要求：本章要求：第第3章章 磁路与变压器磁路与变压器5.5.掌握变压器的电压、电流和阻抗的变换关系。掌握变压器的电压、电流和阻抗的变换关系。掌握变压器的电压、电流和阻抗的变换关系。掌握变压器的电压、电流和阻抗的变换关系。1.1.理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的磁性能；理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的磁性能；理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的磁性能；理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的磁性能；第3页，本讲稿共94页 在电机、变压器及各种铁磁元件中常用在电机、变压器及各种铁磁元件中常用在电机、变压器及各种铁磁元件中常用在电机、

4、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做成一磁性材料做成一磁性材料做成一磁性材料做成一定形状的铁心定形状的铁心定形状的铁心定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其它物质的磁导。铁心的磁导率比周围空气或其它物质的磁导。铁心的磁导率比周围空气或其它物质的磁导。铁心的磁导率比周围空气或其它物质的磁导率高的多，率高的多，率高的多，率高的多，磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路，磁通的磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路，磁通的磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路，磁通的磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。闭合路径称为磁路。闭合路径称为磁路。闭合路径称为磁路。3.1 磁路及其分析方法磁路及

5、其分析方法磁路磁路的概念的概念：第4页，本讲稿共94页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_ _+N NS SN NS SI If f3.1 磁路及其分析方法磁路及其分析方法第5页，本讲稿共94页3.1 磁路及其分析方法磁路及其分析方法1.磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度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

6、强度B B的大小的大小的大小的大小: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，

7、也称磁场，也称匀强磁场匀强磁场匀强磁场匀强磁场。3.1.13.1.1 磁场的基本物理量磁场的基本物理量第6页，本讲稿共94页2.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 磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强

8、度B B在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位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面积所通过的磁通面积所通过的磁通面积所通过的磁通,故又称故又称故又称故又称磁通密度磁通密度磁通密度磁通密度。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)1Wb=1V 1Wb=1Vs s3.磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度HH ：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 与介质与介质与介质与介质 磁导率磁导率磁导率磁导率

9、之比。之比。之比。之比。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)第7页，本讲稿共94页磁感应强度B磁场源 I磁场介质磁场强度H磁场源 I第8页，本讲稿共94页 任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方向任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方向任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方向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与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流作为与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流作为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

10、为负。正、反之为负。正、反之为负。正、反之为负。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

11、）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 2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电流电流电流与与与与磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度联系起来。联系起来。联系起来。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 第9页，本讲稿共94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

12、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匝匝匝匝第10页，本讲稿共94页线圈匝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线圈匝数与电流的乘积NINI ，称为，称为，称为，称为磁通势磁通势磁通势磁通势，用字母，用字母，用字母，用字母 F F 表示，则有表示，则有表示，则有表示，则有 F=NIF=NI 磁通磁通磁通磁通由由由由磁通势磁通势磁通势磁

13、通势产生，磁通势的单位是安产生，磁通势的单位是安产生，磁通势的单位是安产生，磁通势的单位是安 培培培培。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 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匝匝匝匝第11页，本讲稿共94页真空的磁导率为常数，用真空的

14、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 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磁导率磁导率 ：表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁能力的物理量能力的物理量能力的物理量能力的物理量。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

15、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）第12页，本讲稿共94页 例：例：例：例：环形线圈如图，其中媒质是均匀环形线圈如图，其中媒质是均匀环形线圈如图，其中媒质是均匀环形线圈如图，其中媒质是均匀的，磁导率为的，磁导率为的，磁导率为的，磁导率为 ，试计算线圈内部各点试计算线圈内部各点试计算线圈内部各点试计算线圈内部各点的磁感应强度。的磁感应强度。的磁感应强度。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

16、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 只与电流大小、线只与电流大小、线只与电流大小、线只与电流大小、线圈匝数、以及该点的几何位置有关，与磁场媒质的磁性圈匝数、以及该点的几何位置有关，与磁场媒质的磁性圈匝数、以及该点的几何位置有关，与磁场媒质的磁性圈匝数、以及该点的几何位置有关，与磁场媒质的磁性()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 与磁场媒质的磁性有关。与磁场媒质的磁性有关。与磁场媒质的磁性有

17、关。与磁场媒质的磁性有关。第13页，本讲稿共94页物质的磁性物质的磁性1.1.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，几乎不受外非磁性物质分子电流的磁场方向杂乱无章，几乎不受外非磁性物质分子电流的磁场方向杂乱无章，几乎不受外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。磁场的影响而互相抵消，不具有磁化特性。磁场的影响而互相抵消，不具有磁化特性。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

18、所以磁通所以磁通所以磁通 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与产生此磁通的电流 I I 成正比，呈线性成正比，呈线性成正比，呈线性成正比，呈线性关系。关系。关系。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)第14页，本讲稿共94页2.2.磁性物质磁性物质磁性物质磁性物质 磁性物质内部形成许多

19、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。在在在在外磁场外磁场外磁场外磁场作用下，磁畴方向发生变化，使之与外磁作用下，磁畴方向发生变化，使之与外磁作用下，磁畴方向发生变化，使之与外磁

20、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，称为磁化。场方向趋于一致，物质整体显示出磁性来，称为磁化。场方向趋于一致，物质整体显示出磁性来，称为磁化。场方向趋于一致，物质整体显示出磁性来，称为磁化。即即即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，各个磁畴排列杂在没有外磁场作用的普通磁性物质中，各个磁畴排列杂在没有外磁场作用的普通磁性物质中，各个磁畴排列杂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，整体对外不显磁性。乱无章，磁场互相抵

21、消，整体对外不显磁性。乱无章，磁场互相抵消，整体对外不显磁性。乱无章，磁场互相抵消，整体对外不显磁性。磁磁磁磁畴畴畴畴第15页，本讲稿共94页3.1.23.1.2 磁性材料的磁性能磁性材料的磁性能1.高导磁性高导磁性 磁性材料的磁性材料的磁性材料的磁性材料的磁导率通常都很高磁导率通常都很高磁导率通常都很高磁导率通常都很高，即，即，即，即 r r 1 1(如坡莫合如坡莫合如坡莫合如坡莫合金，其金，其金，其金，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，具有很高的导磁性能。具有很高的导磁性能

22、。具有很高的导磁性能。具有很高的导磁性能。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。磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中，如磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中，如磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中，如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放有铁心。电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中，如

23、磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中，如磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中，如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放有铁心。在电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。在电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。在电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。在这种这种这种这种具有铁心的线圈中通入不太大的励磁电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度。流，便可以产生较大的磁通和磁感应强度。第16页，本讲稿共94页磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁场的磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随

24、着外磁场的磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁场的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。增强而无限的增强。增强而无限的增强。增强而无限的增强。2.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

25、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。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外磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外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程度磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定程度磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定程度磁场的增强而无限的增强。当外磁场

26、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外部磁时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与外部磁时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与外部磁时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与外部磁场方向一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向某一定值。场方向一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向某一定值。场方向一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向某一定值。场方向一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向某一定值。如图。如图。如图。如图。第17页，本讲稿共94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

27、；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；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，磁性物质的正比，磁性物质的正比，磁性物质的正比，磁性物质的磁导率磁导率磁导率磁导率 不是常数不是常数不是常数不是常数，随，随，随，随HH而变。而变。而变。而变。有

28、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。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第18页，本讲稿共94页3.3.磁滞性磁滞性 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关系曲线是一关系曲线是一关系曲线是一关系曲线是一条回形闭合曲线，称为条回形闭合曲线，称为条回形闭合曲线，称为条回形闭合曲线，称为磁滞回线磁滞回线磁滞回线磁滞回线。磁滞性：磁滞性

29、：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 B B 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

30、顽磁力矫顽磁力矫顽磁力HHc c：使使使使 B B=0=0 所需的所需的所需的所需的 H H 值。值。值。值。磁性物质不同，其磁滞回线和磁性物质不同，其磁滞回线和磁性物质不同，其磁滞回线和磁性物质不同，其磁滞回线和磁化曲线也不同。磁化曲线也不同。磁化曲线也不同。磁化曲线也不同。第19页，本讲稿共94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 铸钢铸钢铸钢铸钢 c c 硅钢片硅钢片硅钢片硅钢片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

31、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第20页，本讲稿共94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：按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型：(1)(1)软磁材料软磁材

32、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。一般用来制造一般用来制造一般用来制造一般用来制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢、电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢、电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢、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。坡莫合金即铁氧体等。坡莫合金即铁氧体等。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，磁滞回线较宽。具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。具有较大的

33、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。一般用来制一般用来制一般用来制一般用来制造永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。造永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。造永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。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，磁滞回线接近矩具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线接近矩具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线接近矩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。形，稳定性良好。形，稳定性良好。形，稳定性良好。在计算机和控制系统中用作记忆元件、在计算

34、机和控制系统中用作记忆元件、在计算机和控制系统中用作记忆元件、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。常用的有镁锰铁氧体等。开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰铁氧体等。开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰铁氧体等。开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰铁氧体等。第21页，本讲稿共94页3.1.3 3.1.3 磁路的分析方法磁路的分析方法磁路的分析方法磁路的分析方法1.磁路的概念磁路的概念 在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做成在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做成在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做成在电机、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

35、磁导率比周围空气或其它物质一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其它物质一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其它物质一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其它物质的磁导率高的多，的磁导率高的多，的磁导率高的多，的磁导率高的多，磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。路，磁通的闭合路径称为磁路。路，磁通的闭合路径称为磁路。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

36、器的磁路第22页，本讲稿共94页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，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

37、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匝匝匝匝第23页，本讲稿共94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；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

38、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。磁路的欧姆定律。磁路的欧姆定律。磁路的欧姆定律。第24页，本讲稿共94页3.3.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

39、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 R第25页，本讲稿共94页4.4.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(1)(1)在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离不开磁场在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离不开磁场在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离不开磁场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；的概念；的概念；的概念；(2)(2)磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。由磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。由磁路欧姆定

40、律和电路欧姆定律只是在形式上相似。由磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。由于于于于 不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不能直接用不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不能直接用不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不能直接用不是常数，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；来计算，只能用于定性分析；来计算，只能用于定性分析；来计算，只能用于定性分析；(3)(3)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，由于有剩磁；但在磁路中，由于有剩磁；但在磁路中，由于有剩磁；但在磁路中，由于有剩磁，

41、当，当，当，当 F F=0=0 时，时，时，时，不为零不为零不为零不为零；第26页，本讲稿共94页 如线圈中通有同样大小的电流如线圈中通有同样大小的电流如线圈中通有同样大小的电流如线圈中通有同样大小的电流0.39A0.39A，则铁，则铁，则铁，则铁心中的磁场强度是相等的，都是心中的磁场强度是相等的，都是心中的磁场强度是相等的，都是心中的磁场强度是相等的，都是260 A/m260 A/m。查磁化曲线可得，查磁化曲线可得，查磁化曲线可得，查磁化曲线可得，在例在例在例在例1(1)1(1)，(2)(2)两种情况下，如线圈中通有同样大小的电两种情况下，如线圈中通有同样大小的电两种情况下，如线圈中通有同样

42、大小的电两种情况下，如线圈中通有同样大小的电流流流流0.39A0.39A，要得到相同的磁通，要得到相同的磁通，要得到相同的磁通，要得到相同的磁通 ，铸铁材料铁心的截面积，铸铁材料铁心的截面积，铸铁材料铁心的截面积，铸铁材料铁心的截面积和和和和硅钢片材料铁心硅钢片材料铁心硅钢片材料铁心硅钢片材料铁心的截面积，哪一个比较小？的截面积，哪一个比较小？的截面积，哪一个比较小？的截面积，哪一个比较小？【分析】【分析】【分析】【分析】B B硅钢硅钢硅钢硅钢是是是是B B铸铁铸铁铸铁铸铁的的的的1717倍。倍。倍。倍。因因因因 =BSBS，如要得到相同的磁通，如要得到相同的磁通，如要得到相同的磁通，如要得到

43、相同的磁通 ，则铸铁铁心的截面，则铸铁铁心的截面，则铸铁铁心的截面，则铸铁铁心的截面积必须是硅钢片铁心的截面积的积必须是硅钢片铁心的截面积的积必须是硅钢片铁心的截面积的积必须是硅钢片铁心的截面积的1717倍。倍。倍。倍。B B铸铁铸铁铸铁铸铁 =0.05T=0.05T、B B硅钢硅钢硅钢硅钢 =0.9T,=0.9T,结论：结论：结论：结论：如果线圈中通有同样大小的励磁电流，要得到相如果线圈中通有同样大小的励磁电流，要得到相如果线圈中通有同样大小的励磁电流，要得到相如果线圈中通有同样大小的励磁电流，要得到相等的磁通，采用磁导率高的铁心材料，可使铁心的用铁等的磁通，采用磁导率高的铁心材料，可使铁心

44、的用铁等的磁通，采用磁导率高的铁心材料，可使铁心的用铁等的磁通，采用磁导率高的铁心材料，可使铁心的用铁量大为降低。量大为降低。量大为降低。量大为降低。第27页，本讲稿共94页 查铸钢的磁化曲线，查铸钢的磁化曲线，查铸钢的磁化曲线，查铸钢的磁化曲线，B B=0.9 T=0.9 T 时，磁场强度时，磁场强度时，磁场强度时，磁场强度 HH1 1=500 A/m=500 A/m例例例例2:2:有一环形铁心线圈，其内径为有一环形铁心线圈，其内径为有一环形铁心线圈，其内径为有一环形铁心线圈，其内径为10cm10cm，外径为，外径为，外径为，外径为 5cm 5cm，铁心材料为铸钢。磁路中含有一空气隙，铁心材

45、料为铸钢。磁路中含有一空气隙，铁心材料为铸钢。磁路中含有一空气隙，铁心材料为铸钢。磁路中含有一空气隙，其长度等于其长度等于其长度等于其长度等于 0.2cm 0.2cm。设线圈中通有设线圈中通有设线圈中通有设线圈中通有 1A 1A 的电流，的电流，的电流，的电流，如要得到如要得到如要得到如要得到 0.9T 0.9T 的磁感应强度，试求线圈匝数。的磁感应强度，试求线圈匝数。的磁感应强度，试求线圈匝数。的磁感应强度，试求线圈匝数。解解解解:空气隙的磁场强度空气隙的磁场强度空气隙的磁场强度空气隙的磁场强度铸钢铁心的磁场强度，铸钢铁心的磁场强度，铸钢铁心的磁场强度，铸钢铁心的磁场强度，铁心的平均长度铁心

46、的平均长度铁心的平均长度铁心的平均长度磁路的平均总长度为磁路的平均总长度为磁路的平均总长度为磁路的平均总长度为第28页，本讲稿共94页 对各段有对各段有对各段有对各段有 总磁通势为总磁通势为总磁通势为总磁通势为 线圈匝数为线圈匝数为线圈匝数为线圈匝数为 磁路中含有空气隙时，由于其磁阻较大，磁通势几磁路中含有空气隙时，由于其磁阻较大，磁通势几磁路中含有空气隙时，由于其磁阻较大，磁通势几磁路中含有空气隙时，由于其磁阻较大，磁通势几乎都降在空气隙上面。乎都降在空气隙上面。乎都降在空气隙上面。乎都降在空气隙上面。结论：结论：结论：结论：当磁路中含有空气隙时，由于其磁阻较大，要当磁路中含有空气隙时，由于

47、其磁阻较大，要当磁路中含有空气隙时，由于其磁阻较大，要当磁路中含有空气隙时，由于其磁阻较大，要得到相等的磁感应强度，必须增大励磁电流（设线圈得到相等的磁感应强度，必须增大励磁电流（设线圈得到相等的磁感应强度，必须增大励磁电流（设线圈得到相等的磁感应强度，必须增大励磁电流（设线圈匝数一定）。匝数一定）。匝数一定）。匝数一定）。第29页，本讲稿共94页3.2 交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路3.2.1 电磁关系电磁关系 +e e+e e +u uN Ni i（磁通势）（磁通势）主磁通主磁通主磁通主磁通 ：通过铁心闭合的磁通过铁心闭合的磁通过铁心闭合的磁通过铁心闭合的磁通。通。通。通。漏磁通漏磁通漏

48、磁通漏磁通 ：经过空气或其经过空气或其经过空气或其经过空气或其它非导磁媒质闭合的磁通。它非导磁媒质闭合的磁通。它非导磁媒质闭合的磁通。它非导磁媒质闭合的磁通。线圈线圈线圈线圈铁心铁心铁心铁心 i i，铁心线圈的漏磁电感铁心线圈的漏磁电感铁心线圈的漏磁电感铁心线圈的漏磁电感 与与与与i i不是线性关系。不是线性关系。不是线性关系。不是线性关系。第30页，本讲稿共94页3.2.2 电压电流关系电压电流关系根据根据根据根据KVL:KVL:+e ee e u uN Ni i式中：式中：式中：式中：R R是线圈导线的电阻是线圈导线的电阻是线圈导线的电阻是线圈导线的电阻 L L 是漏磁电感是漏磁电感是漏磁

49、电感是漏磁电感 当当当当 u u 是正弦电压时是正弦电压时是正弦电压时是正弦电压时，其它各电压、电流、电动势可视作正，其它各电压、电流、电动势可视作正，其它各电压、电流、电动势可视作正，其它各电压、电流、电动势可视作正弦量，则电压、电流关系的相量式为：弦量，则电压、电流关系的相量式为：弦量，则电压、电流关系的相量式为：弦量，则电压、电流关系的相量式为：第31页，本讲稿共94页设主磁通设主磁通设主磁通设主磁通 则则则则有效值有效值有效值有效值 由于线圈电阻由于线圈电阻由于线圈电阻由于线圈电阻 R R 和感抗和感抗和感抗和感抗X X （或漏磁通（或漏磁通（或漏磁通（或漏磁通 ）较小，其电压）较小，

50、其电压）较小，其电压）较小，其电压降也较小，与主磁电动势降也较小，与主磁电动势降也较小，与主磁电动势降也较小，与主磁电动势 E E 相比可忽略，故有相比可忽略，故有相比可忽略，故有相比可忽略，故有式中：式中：式中：式中：B Bmm是是是是铁心中磁感应强度的最大值，单位铁心中磁感应强度的最大值，单位铁心中磁感应强度的最大值，单位铁心中磁感应强度的最大值，单位TT；S S 是铁心截面积，单位是铁心截面积，单位是铁心截面积，单位是铁心截面积，单位mm2 2。第32页，本讲稿共94页3.2.3 功率损耗功率损耗 交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。交