1.1电机的磁路和磁路定理概论.ppt

1.1 电机的磁路和磁路定理 1.1.1 磁场、磁路 1.1.2 磁感应强度（磁通密度）B、磁通量Φ 1.1.3 导磁率μ、磁场强度H 1.1.4 铁磁性材料的磁化曲线（B-H曲线） 1.1.5 常用的铁磁材料及其特性 1.1.6 磁场的损耗 1.1.7 磁路的基本定律 1.1.1 磁场、磁路 磁场：运动电荷（电流）的周围空间存在的一种特殊形态的物质，是描述磁力线在电机空间分布及变化。 磁路：磁力线闭合的主路径。电机的磁路主要是铁磁材料构成，而旋转电机都有空气隙，空气隙的磁场是旋转电机能量转换的重要因素。 主磁通：由于铁心的导磁性能比空气要好得多，所以绝大部分磁通将在铁心内通过，这部分磁通称为主磁通。 漏磁通：围绕载流线圈、部分铁心和铁心周围的空间，还存在少量分散的磁通，这部分磁通称为漏磁通。 主磁路：主磁通所通过的路径。 漏磁路：漏磁通所通过的路径。 励磁线圈：用以激励磁路中磁通的载流线圈。 励磁电流：励磁线圈中的电流。 简单铁心磁路 1.1.1 磁场、磁路——各种设备的磁路 2极直流电机的磁路 4极同步电机的磁路 2极感应电机的磁路 变压器的磁路 1.1.1 磁场、磁路——各种设备的磁路 1.1.2 磁感应强度（磁通密度）B、磁通量Φ 磁感应强度（磁通密度）B：磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量。单位：T（特斯拉）、D（高斯），1T=104D。 均匀磁场：磁场内各点的磁感应强度大小相等，方向相同。 磁通量Ф：穿过某一截面积S的感应强度的通量，也可理解为磁力线的总和。单位：韦伯Wb、麦克斯韦Mx，1韦伯=108麦克斯韦。 磁通密度：单位面积上的磁通多少，数值上等于磁感应强度的大小。 磁链：匝数为N的线圈，每匝线圈通过的磁通量之和。 Ψ=NФ 1.1.3 导磁率μ、磁场强度H 磁导率μ：表示磁场媒质磁性的物理量，即用来衡量物质的导磁能力。 　　　　μ=B/H（单位亨/米） 真空磁导率为 空气、铜、铝等非磁性物质，磁导率约等于真空磁导率。 磁性材料的磁导率为 μFe=（2000 ~ 6000）μ0 磁性材料的磁导率远远大于空气的磁导率。如：铁、镍、钴及其合金。 单质存在的铁矿，一般具有整体磁性，就是因为被地磁场磁化的原因。磁性材料（铁磁材料）的这一特性被广泛应用于各种电机电器中。例如，电机、变压器的线圈中都装有铁芯，就是为了以较小的激磁电流获取较大的磁通。 非磁性材料因为没有磁畴，磁场对单个物质原子不起作用，不具有磁化的特性，磁导率也不会很大。 磁场强度H：表征磁场性质的另一个物理量。它也是一个矢量，其单位为A/m（安/米）。在电机分析中磁场强度反映了电磁之间的关系，它和磁感应强度间的数量关系是： 1.1.4 铁磁性材料的磁化曲线（B-H曲线） 磁化曲线：磁性材料在磁化过程中，磁感应强度Ｂ随磁场强度（外加磁场）Ｈ变化的曲线，称为磁化曲线。 该曲线分为四段： oa起始段，B增长缓慢，磁畴尚未大量取向一致。 ab上升段（线性区），B与H基本成正比迅速增大；磁畴开始大量取向一致。 bc饱和段，B的增长放缓，磁畴基本全部取向一致。 关于磁饱和的解释：c点以后，H再增大时，B几乎不再增长，磁化曲线呈非线性，达到“饱和”。原因是磁畴取向全部一致，再也没有磁畴加入进来。 在磁化整个过程中，磁导率μ（斜率）不是常数，开始很大，后来很小，跟空气差不多了。 在电机、变压器的主磁路中，为了获得较大的磁通量，而又不过分增大磁动势，通常选b点作为磁感应强度额定工作点。 铁磁材料的B-H（磁化）曲线 1.1.4 铁磁性材料的磁化曲线（B-H曲线） 当电机磁通波动，特别是周期性变化时，铁磁材料正反向磁化出现上升B-H曲线和下降B-H曲线不相重合如图所示。 构成封闭回线，称为磁滞回线。 电机中常用的线圈铁芯如硅钢叠片、铸铁、铸钢等Hc较小，而永磁材料的磁极Br和Hc较大。 剩磁Br：去掉外磁场之后，铁磁材料内仍然保留的磁通密度。 矫顽磁力Hc：要使B为零，必须加上相应的反向外磁场。 磁滞：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H变化的现象。 磁滞现象是铁磁材料的另一个特性。 1.1.4 铁磁性材料的磁化曲线（B-H曲线） 基本磁化曲线 H B 1.1.4 铁磁性材料的磁化曲线（B-H曲线） 软磁材料的磁滞曲线 B 软磁材料 H 1.1.4 铁磁性材料的磁化曲线（B-H曲线） 硬磁材料（永磁材料）的磁滞曲线 B H 硬磁材料 1.1.5 常用的铁磁材料及其特性 根据矫顽磁力的大小和磁滞回线的形状，磁性材料分为软磁材料和硬磁材料（永磁材料）。 （1）软磁材料 矫顽磁力小和磁滞回线较狭窄，而导磁率很大，容易被磁化，在较低外磁场的作用下就能产生较高的磁通密度，一旦外磁场消失，其磁性基本上消失。如电