第1章磁路me.ppt

Copyright ? 2010 电气工程系. All Rights Reserved Copyright ? 2010 电气工程系. All Rights Reserved 第 1 章 磁 路 1.1 磁场的基本物理量 1.2 铁磁物质的磁性能 1.3 磁路和磁路定律 1.4 磁路计算 直导线电流的磁场 线圈电流的磁场 i i 1.1磁场的基本物理量 1.磁感应强度 B ?某点磁感应强度的大小可以用该点磁场作用于长1m，通过1A电流的导体上的力来衡量，该导体与磁场方向垂直，即 电磁场是由电流产生的。 磁感应线总是闭合的。 磁场强弱和方向用B表示。 用假想的曲线来描述磁场的分布，曲线的切线方向为B的方向。这样的曲线叫做磁感应线或磁力线。 若磁场内各点的磁感应强度大小相等，方向也相同，则称该磁场为均匀磁场。 在SI中，B的单位为T，即Wb/m2。 1.1磁场的基本物理量 2.磁通Φ ?穿过某一截面S的磁感应向量B的通量称为磁通，用Φ表示，它定义为 在均匀磁场中，若截面S与B相垂直，则有 Φ＝BS B＝Φ/S 或 —— 磁通密度 在均匀磁场中，若截面S与B不垂直，则有 Φ＝BScosα B S α B S *在SI中，Φ的单位为Wb。 1.1磁场的基本物理量 3.磁场强度与磁导率 在磁场计算中，引入了一个物理量——磁场强度（H），它也是一个向量，它与磁感应强度B满足如下关系式，即 式中，μ是磁场中导磁物质的磁导率，它是表征物质导磁能力的物理量。 B H ? = 真空导磁率为μ0 = 4π×10－7 H / m 。 导磁物质的磁导率μμ0。 某物质的磁导率μ与真空磁导率μ0的比值，称为该物质的相对磁导率μr，即 单位为A/m 单位为H/m 1.2 铁磁物质的磁性能 按磁导率的大小分类 磁性材料 （铁磁材料） 非磁性材料 ? ≈? 0 反磁物质： ? 略小于 ? 0 。 （如铜、锌、银、金、汞、锑、钠、石墨和氩、氮等惰性气体 ） 顺磁物质：? 略大于 ? 0 （如铝、钡、钙、钨、钛、镁、铂、氧 ） ? ? ? 0 ? 高导磁性 铸钢： ? ≈1 000 ? 0 硅钢片： ? ≈ ( 6 000 ~ 7 000) ? 0 坡莫合金：? 比 ? 0 大几万倍。 磁饱和性 磁滞性 磁性物质内部存在着很多很小的“磁畴”。 磁畴（磁化前） 磁畴（磁化后） 磁性物质的高导磁性被广泛应用于变压器和电机中。 1.2 铁磁物质的磁性能 1.铁磁材料的高磁导率 起始磁化曲线 B H O 2.铁磁材料的磁饱和性 a b c d B = f (H) B =?0H 1.2 铁磁物质的磁性能 ? ≠常数 磁化曲线（B－H曲线） μ = f (H) 3.铁磁材料的磁滞性 磁滞回线 基本磁化曲线 1.2 铁磁物质的磁性能 B的变化总是滞后于H的变化 1.2 铁磁物质的磁性能 电机中常用铁磁材料的基本磁化曲线 (1) 硬磁物质 B－H 曲线宽，Br 大、Hc 大。 用于制造永磁铁。 (2) 软磁物质 B－H 曲线窄， Br 小、Hc 小。 用于制造变压器、电机和电器等的铁心。 (3) 矩磁物质 B－H 曲线形状接近矩形， Br 大、Hc 小。 用于计算机中，作记忆单元。 按磁滞回线的不同，磁性物质可分为 1.2 铁磁物质的磁性能 B H 0 B H 0 B H 0 4.交变磁通下的铁芯损耗 1.2 铁磁物质的磁性能 （1）磁滞损耗 铁磁材料置于交变磁场中，材料反复地被磁化，磁畴相互不停地摩擦而损耗能量，并以产生热量的形式表现出来，造成的损耗称为磁滞损耗，引起磁滞损耗的原因是铁磁物质的磁滞现象。 磁滞损耗的关系式： 磁滞损耗亦可改写成： 式中，ph为磁滞损耗，f为磁场交变的频率，V为铁芯的体积，曲线积分为磁滞回线的面积，Ch为磁滞损耗系数，其大小取决于材料的性质；对一般电工钢片，n＝1.6～2.3。 4.交变磁通下的铁芯损耗 1.2 铁磁物质的磁性能 （2）涡流损耗 因为铁芯是导电的，当通过铁芯的磁场为交变磁场时，铁芯中将产生感应电动势，并引起环流。这些环流在铁芯内部作漩涡状流动，称为涡流。涡流在铁芯中的损耗为涡流损耗。 涡流损耗的经验公式： 式中，Ce为涡流损耗系数，与材料的电阻率成反比；△为钢片厚度。 4.交变磁通下的铁芯损耗 1.2 铁磁物质的磁性能 （3）铁损耗 铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗之和为铁损耗，用PFe表示，即： 式中，CFe为铁损耗系数；G为铁芯质量。 对于一般的电工钢片，正常工作点的磁通密度1TBm1.8T，上式近似写成： ＋