磁路的基本原理学习教案

1、会计学1磁路磁路(c l)的基本原理的基本原理第一页，共26页。1. 磁通磁通 单位单位(dnwi)：Wb2. 磁感应强度磁感应强度 B 单位单位(dnwi)：T 在均匀磁场中：在均匀磁场中：3. 磁场强度磁场强度(cchng qingd) H 单位：单位：A/mB = A Wb/m2 磁通密度磁通密度电流电流用磁感线描述用磁感线描述磁场磁场第第 1 章章 磁磁 路路第1页/共25页第二页，共26页。0 = 4107 H / m BH = H 与与 B 的区别的区别(qbi) H I，与介质，与介质(jizh)的性质无关。的性质无关。 B 与电流的大小和介质与电流的大小和介质(jizh)的性质

2、均有关。的性质均有关。4. 磁导率磁导率 单位单位(dnwi)：H / m真空中的磁导率真空中的磁导率:1.1 磁场的基本物理量磁场的基本物理量第2页/共25页第三页，共26页。 按磁导率分类：非磁性按磁导率分类：非磁性(cxng)物质、磁性物质、磁性(cxng)物质。物质。 非磁性非磁性(cxng)物质物质 0 (1) 顺磁物质（如空气）：顺磁物质（如空气）： 略大于略大于 0 。(2) 反磁物质（如铜）：反磁物质（如铜）： 略小于略小于 0 。1. 高导磁性高导磁性(cxng) 第第 1 章章 磁磁 路路 铸钢铸钢(zh n)： 1 000 0 硅钢片：硅钢片： ( 6 000 7 000

3、) 0 玻莫合金：玻莫合金： 比比 0 大几万倍。大几万倍。 0 第3页/共25页第四页，共26页。 磁性磁性(cxng)物质内部存在着很多很小的物质内部存在着很多很小的“磁磁畴畴”。磁畴（磁化磁畴（磁化(chu)前）前）磁畴（磁化磁畴（磁化(chu)后）后） 磁性物质的高导磁性被广泛应用于变压器磁性物质的高导磁性被广泛应用于变压器 和电机中。和电机中。1.2 物质的磁性能物质的磁性能第4页/共25页第五页，共26页。起始磁化起始磁化(chu)曲线曲线BHO2. 磁饱和磁饱和(boh)性性 B = H （ 常数）常数） 磁化磁化(chu)曲线曲线磁化曲磁化曲线线 abcdB = f (H)B

4、= 0H1.2 物质的磁性能物质的磁性能第5页/共25页第六页，共26页。3. 磁滞磁滞(c zh)性性BHOHm Bm 剩磁剩磁(shngc) Hm 矫顽磁力矫顽磁力(cl) Br Hc BmHcBr磁滞回线磁滞回线BHO基本磁化曲线基本磁化曲线1.2 物质的磁性能物质的磁性能第6页/共25页第七页，共26页。(1) 硬磁物质硬磁物质 BH 曲线曲线(qxin)宽，宽，Br 大、大、Hc 大。大。 用于制造永磁铁。用于制造永磁铁。(2) 软磁物质软磁物质 BH 曲线曲线(qxin)窄，窄， Br 小、小、Hc 小。小。 用于制造变压器、电机等电器的铁心。用于制造变压器、电机等电器的铁心。(3

5、) 矩磁物质矩磁物质 BH 曲线曲线(qxin)形状接近矩形，形状接近矩形， Br 大、大、Hc 小小。 用于计算机中，作记忆单元。用于计算机中，作记忆单元。 按磁滞回线的不同按磁滞回线的不同(b tn)，磁性物质可分为，磁性物质可分为 1.2 物质物质(wzh)的磁性能的磁性能第7页/共25页第八页，共26页。u 主磁通主磁通漏磁通漏磁通磁路磁路(c l)i第第 1 章章 磁磁 路路第8页/共25页第九页，共26页。1. 磁路磁路(c l)欧姆定律欧姆定律c Ac lc0A0l0+ui全电流全电流(dinli)定律定律:Bc = AcHc = Bc c HH dl l = I 铁心中铁心中(

6、xn zhn)：气隙中：气隙中：左边左边= = HH d =H dl = Hc lcH 0 l01.3 磁路的基本定律磁路的基本定律= c Ac B0 = A0Hc = B0 0 = 0 A0 第9页/共25页第十页，共26页。磁阻磁阻:= (RmcRm0) = Rm Rm = Rmc+ Rm0lc c Ac= ()l0 0 A0lc c Ac=l0 0 A0右边右边(yu bian) = (yu bian) = I = NI I = NI = F 因此因此(ync) Rm = F = FRm 磁路磁路(c l)欧姆定律欧姆定律 磁通势磁通势 1.3 磁路的基本定律磁路的基本定律 N I 一定

7、时，一定时， 因因 Rm0 的存在，使的存在，使 大大减小；大大减小； 若要保持若要保持 一定，则需增大磁通势一定，则需增大磁通势 F。 由于由于 c 0 ，因此因此 Rm0 Rmc 。 第10页/共25页第十一页，共26页。2. 磁路基尔霍夫第一磁路基尔霍夫第一(dy)定律定律闭合面闭合面i1i2123l1 l3 l2312 = 0 任一闭合面：任一闭合面： = 03. 磁路基尔霍夫第二磁路基尔霍夫第二(d r)定律定律 F1F2 =H dl = H dl = H1l1H2 l2 磁位差磁位差Um Um = Hl Um = F 1.3 磁路磁路(c l)的基本定律的基本定律第11页/共25页

8、第十二页，共26页。 【例 】 图示磁路是由两块铸钢铁心及它们(t men)之间的一段空气隙构成。各部分尺寸为：l0/2 = 0.5 cm ， l1 = 30 cm ，l2 = 12 cm ，A0 = A1 = 10 cm2 ， A2 = 8 cm2 。线圈中的电流为直流电流。今要求在空气隙处的磁感应强度达到 B0 = 1 T，问需要多大的磁通势？A1A2l1l2l0/2I I 解：解：(1) 磁路磁路(c l)中的磁通中的磁通 = B0A0 = 10.001 Wb = 0.001 Wb(2) 各段磁路各段磁路(c l)的磁感应强度的磁感应强度 B0 = 1 TB1 = = T = 1 T A

9、10.0010.0011.3 磁路磁路(c l)的基本定律的基本定律第12页/共25页第十三页，共26页。B2 = = T = 1.25 T A20.001 0.000 8 A1A2l1l2l0/2I I(3) 各段磁路各段磁路(c l)的磁场强度的磁场强度由磁化由磁化(chu)曲线查得：曲线查得： H1 = 9.2 A/cm H2 = 14 A/cmH0 = = A/m B0 01 4 107 = 796 000 A/m = 7 960 A/cm1.3 磁路磁路(c l)的基本定律的基本定律第13页/共25页第十四页，共26页。A1A2l1l2l0/2I I(4) 各段磁路各段磁路(c l)

10、的磁位差的磁位差 Um0 = H0 l0 = 7 9601 A = 7 960 A Um1 = H1 l1 = 9.230 A = 276 A Um2 = H2 l2 = 1412 A = 168 A(5) 磁通势磁通势 F = Um0Um2Um2 = ( 7 960276168 ) A = 8 404 A1.3 磁路磁路(c l)的基本定律的基本定律第14页/共25页第十五页，共26页。 【例 】 图示磁路由硅钢制成。磁通势 F1 = N1 I1 = F2 = N2 I2 ，线圈的绕向及各量的方向如图所示。磁路左右对称(duchn)，具体尺寸为： A1 = A2 = 8 cm2 ，l1 =

11、l2 = 30 cm，A3 = 20 cm2，l3 = 10 cm。若已知 3 = 0.002 Wb，问两个线圈的磁通势各是多少？I23N2I1N112 解：由磁路解：由磁路(c l)基尔霍夫基尔霍夫定律可得定律可得 321 = 0 Um1Um3 = F1 Um2Um3 = F2已知：已知： F1 = F2 ，l1 = l2 可得：可得： Um1 = Um2l2l3N1l1N2A1 A2 A31.3 磁路磁路(c l)的基本定律的基本定律第15页/共25页第十六页，共26页。即即 H1 l1 = H2 l2 H1 = H2因此因此(ync) B1 = B2 1 = 2 由于由于 1 = 2 =

12、 3 20.0022= Wb = 0.001 Wb 所以所以(suy)B1 = = T = 1.25 T 1A10.0018104A1A2A3l2l3N1l1N2I23N2I1N112A1 A3A2 1.3 磁路磁路(c l)的基本定律的基本定律第16页/共25页第十七页，共26页。B3 = = T = 1 T 3A30.002 20104 由磁化由磁化(chu)曲线查得：曲线查得： H1 = 6.5 A/m H3 = 3 A/m最后求得最后求得 F1 = F2 = Um1Um3 = H1l1H3l3 = (6.530310) A = 225 A1.3 磁路磁路(c l)的基本定律的基本定律第

13、17页/共25页第十八页，共26页。1. 直流铁心直流铁心(ti xn)线圈电路线圈电路 励磁励磁(l (l c) Uc) UUI I N I URI = 线圈的功率：线圈的功率： P = R I2 电压与电流的关系电压与电流的关系: :第第 1 章章 磁磁 路路第18页/共25页第十九页，共26页。2. 交流铁心线圈交流铁心线圈(xinqun)电路电路(1) 电磁关系电磁关系(gun x)励磁：励磁：uui e e i N i e e d dt=N didt=L d dt=N u = Riee 的磁路的磁路(c l)为非线性磁路为非线性磁路(c l)。 设设 = m sint则则 e =N

14、m cost = Em sin( t 90o)1.4 铁心线圈电路铁心线圈电路第19页/共25页第二十页，共26页。E = 4.44 f Nm 的磁路的磁路(c l)为线性磁路为线性磁路(c l)。 漏电感：漏电感：N iL = 漏电漏电(lu din)抗：抗： X = L = 2 f L E =j4.44 f Nm 漏磁电动势：漏磁电动势： E =j XIu = uRee U = UREE =Ej L IRI =E + ( Rj L ) I =E + Z I 漏阻抗漏阻抗(zkng)ui e e 1.4 铁心线圈电路铁心线圈电路第20页/共25页第二十一页，共26页。U =E 忽略忽略(hl

15、)漏阻抗，有漏阻抗，有 U 4.44 f N m = 则则 当当 U 、f 一定一定(ydng)时，时， m 基本基本(jbn)不变。不变。 (2) 功率关系功率关系 有功功率有功功率: P = UI cos = PCu + PFe 铜损耗铜损耗 铁损耗铁损耗 = RI2 + ( Ph + Pe ) 磁滞损耗磁滞损耗 涡流损耗涡流损耗 1.4 铁心线圈电路铁心线圈电路第21页/共25页第二十二页，共26页。(1) 磁滞磁滞(c zh)损耗损耗 Ph (2) 涡流损耗涡流损耗 Pe 铜损耗使线圈发热，铜损耗使线圈发热， 铁损耗使铁心发热。铁损耗使铁心发热。 减小铁损耗的方法：减小铁损耗的方法：

16、使用软磁材料使用软磁材料(cilio)减小减小Ph 。 增大铁心的电阻率，增大铁心的电阻率， 减小涡流及其损耗减小涡流及其损耗 。用很薄的硅钢片叠成铁心，用很薄的硅钢片叠成铁心， 减小涡流及其损耗减小涡流及其损耗 。涡流损耗涡流损耗 (a) (b) 1.4 铁心线圈铁心线圈(xinqun)电路电路第22页/共25页第二十三页，共26页。Ph = V f H dB 磁滞损耗磁滞损耗(snho)系数系数磁场交变磁场交变(jio bin)的频率的频率磁感应强度磁感应强度(qingd)最大值最大值 铁心的体积铁心的体积磁滞回线的面积磁滞回线的面积 电工钢片电工钢片: 涡流损耗涡流损耗 Pe 铁损耗铁损

17、耗 PFe 磁滞损耗磁滞损耗 Ph 涡流损耗系数涡流损耗系数材料的厚度材料的厚度PFe = PhPe 铁损耗系数铁损耗系数铁心的重量铁心的重量1.4 铁心线圈电路铁心线圈电路一般：一般： Bm = 1 T 1.8 T Pe = Ke d 2 f 2 Bm V 2= Kh f Bm V = (Kh f BmKed 2 f 2 Bm )V 22PFeKFe f Bm G ( 频率系数频率系数= 1.2 1.6 ) 第23页/共25页第二十四页，共26页。 铁损耗铁损耗(snho)的工程计算法的工程计算法 OB/T P/Wkg 磁性材料的损耗曲线磁性材料的损耗曲线 f3 f2 f1 f1f2f3 1.4 铁心铁