1、第第 1 章章 磁磁 路路1.1 磁場的基本物理量磁場的基本物理量1.2 物質的磁性能物質的磁性能1.3 磁路的基本定律磁路的基本定律1.4 鐵心線圈電路鐵心線圈電路1.1 磁場的基本物理量磁場的基本物理量1.2 物質的磁性能物質的磁性能1.3 磁路的基本定律磁路的基本定律1.4 鐵心線圈電路鐵心線圈電路返回主頁返回主頁電機與拖動電機與拖動1.1 磁場的基本物理量磁場的基本物理量1. 磁通磁通 單位：單位：Wb2. 磁感應強度磁感應強度 B 單位：單位：T 在均勻磁場中：在均勻磁場中：3. 磁場強度磁場強度 H 單位：單位：A/mB = A Wb/m2 磁通密度磁通密度電流電流用磁感線描述用磁

2、感線描述磁場磁場第第 1 章章 磁磁 路路0 = 4107 H / m BH = H 與與 B 的區別的區別 H I，與介質的性質無關。，與介質的性質無關。 B 與電流的大小和介質的性質均有關。與電流的大小和介質的性質均有關。4. 磁導率磁導率 單位：單位：H / m真空中的磁導率真空中的磁導率:1.1 磁場的基本物理量磁場的基本物理量1.2 物質的磁性能物質的磁性能 按磁導率分類：非磁性物質、磁性物質。按磁導率分類：非磁性物質、磁性物質。 非磁性物質非磁性物質 0 (1) 順磁物質（如空氣）：順磁物質（如空氣）： 略大于略大于 0 。(2) 反磁物質（如銅）：反磁物質（如銅）： 略小于略小于

3、 0 。1. 高導磁性高導磁性 第第 1 章章 磁磁 路路 鑄鋼：鑄鋼： 1 000 0 硅鋼片：硅鋼片： ( 6 000 7 000) 0 玻莫合金：玻莫合金： 比比 0 大幾萬倍。大幾萬倍。 0 磁性物質內部存在著很多很小的磁性物質內部存在著很多很小的“磁疇磁疇”。磁疇（磁化前）磁疇（磁化前）磁疇（磁化后）磁疇（磁化后） 磁性物質的高導磁性被廣泛應用于變壓器磁性物質的高導磁性被廣泛應用于變壓器 和電機中。和電機中。1.2 物質的磁性能物質的磁性能起始磁化曲線起始磁化曲線BHO2. 磁飽和性磁飽和性 B = H （ 常數）常數） 磁化曲線磁化曲線磁化曲線磁化曲線 abcdB = f (H)B

4、 = 0H1.2 物質的磁性能物質的磁性能3. 磁滯性磁滯性BHOHm Bm 剩磁剩磁 Hm 矯頑磁力矯頑磁力 Br Hc BmHcBr磁滯回線磁滯回線BHO基本磁化曲線基本磁化曲線1.2 物質的磁性能物質的磁性能(1) 硬磁物質硬磁物質 BH 曲線寬，曲線寬，Br 大、大、Hc 大。大。 用于制造永磁鐵。用于制造永磁鐵。(2) 軟磁物質軟磁物質 BH 曲線窄，曲線窄， Br 小、小、Hc 小。小。 用于制造變壓器、電機等電器的鐵心。用于制造變壓器、電機等電器的鐵心。(3) 矩磁物質矩磁物質 BH 曲線形狀接近矩形，曲線形狀接近矩形， Br 大、大、Hc 小。小。 用于計算機中，作記憶單元。用

5、于計算機中，作記憶單元。 按磁滯回線的不同，磁性物質可分為按磁滯回線的不同，磁性物質可分為 1.2 物質的磁性能物質的磁性能1.3 磁路的基本定律磁路的基本定律u 主磁通主磁通漏磁通漏磁通磁磁路路i第第 1 章章 磁磁 路路1. 磁路歐姆定律磁路歐姆定律c Ac lc0A0l0+ui全電流定律全電流定律:Bc = AcHc = Bc c HH dl l = I 鐵心中：鐵心中：氣隙中：氣隙中：左邊左邊= = 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 磁阻磁阻:= (RmcRm0) = Rm

6、Rm = Rmc+ Rm0lc c Ac= ()l0 0 A0lc c Ac=l0 0 A0右邊右邊 = I = NI = F 因此因此 Rm = F = FRm 磁路歐姆定律磁路歐姆定律 磁通勢磁通勢 1.3 磁路的基本定律磁路的基本定律 N I 一定時，一定時， 因因 Rm0 的存在，使的存在，使 大大減小；大大減小； 若要保持若要保持 一定，則需增大磁通勢一定，則需增大磁通勢 F。 由于由于 c 0 ，因此因此 Rm0 Rmc 。 2. 磁路基爾霍夫第一定律磁路基爾霍夫第一定律閉合面閉合面i1i2123l1 l3 l2312 = 0 任一閉合面：任一閉合面： = 03. 磁路基爾霍夫第二

7、定律磁路基爾霍夫第二定律 F1F2 =HH d = H d = H1l1H2 l2 磁位差磁位差Um Um = Hl Um = F 1.3 磁路的基本定律磁路的基本定律 【例例 1.3.1】 圖示磁路是由兩塊鑄鋼鐵心及它們之圖示磁路是由兩塊鑄鋼鐵心及它們之間的一段空氣隙構成。各部分尺寸為：間的一段空氣隙構成。各部分尺寸為：l0/2 = 0.5 cm ， l1 = 30 cm ，l2 = 12 cm ，A0 = A1 = 10 cm2 ， A2 = 8 cm2 。線圈中的電流為直流電流。今要求在空氣隙處的磁感應線圈中的電流為直流電流。今要求在空氣隙處的磁感應強度達到強度達到 B0 = 1 T，問

8、需要多大的磁通勢？，問需要多大的磁通勢？A1A2l1l2l0/2I I 解：解：(1) 磁路中的磁通磁路中的磁通 = B0A0 = 10.001 Wb = 0.001 Wb(2) 各段磁路的磁感應強度各段磁路的磁感應強度 B0 = 1 TB1 = = T = 1 T A10.0010.0011.3 磁路的基本定律磁路的基本定律B2 = = T = 1.25 T A20.001 0.000 8 A1A2l1l2l0/2I I(3) 各段磁路的磁場強度各段磁路的磁場強度由磁化曲線查得：由磁化曲線查得： H1 = 9.2 A/cm H2 = 14 A/cmH0 = = A/m B0 01 4 107

9、 = 796 000 A/m = 7 960 A/cm1.3 磁路的基本定律磁路的基本定律A1A2l1l2l0/2I I(4) 各段磁路的磁位差各段磁路的磁位差 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) 磁通勢磁通勢 F = Um0Um2Um2 = ( 7 960276168 ) A = 8 404 A1.3 磁路的基本定律磁路的基本定律 【例例 1.3.2】 圖示磁路由硅鋼制成。磁通勢圖示磁路由硅鋼制成。磁通勢 F1 = N1 I1 = F2 =

10、 N2 I2 ，線圈的繞向及各量的方向如圖所示。，線圈的繞向及各量的方向如圖所示。磁路左右對稱，具體尺寸為：磁路左右對稱，具體尺寸為： A1 = A2 = 8 cm2 ，l1 = l2 = 30 cm，A3 = 20 cm2，l3 = 10 cm。若已知。若已知 3 = 0.002 Wb，問兩個線圈的磁通勢各是多少？問兩個線圈的磁通勢各是多少？I23N2I1N112 解：解：由磁路基爾霍夫由磁路基爾霍夫定律可得定律可得 3 2 1 = 0 Um1Um3 = F1 Um2Um3 = F2已知：已知： F1 = F2 ，l1 = l2 可得：可得： Um1 = Um2l2l3N1l1N2A1 A2

11、 A31.3 磁路的基本定律磁路的基本定律即即 H1 l1 = H2 l2 H1 = H2因此因此 B1 = B2 1 = 2 由于由于 1 = 2 = 3 20.0022= Wb = 0.001 Wb 所以所以B1 = = T = 1.25 T 1A10.0018104A1A2A3l2l3N1l1N2I23N2I1N112A1 A3A2 1.3 磁路的基本定律磁路的基本定律B3 = = T = 1 T 3A30.002 20104 由磁化曲線查得：由磁化曲線查得： H1 = 6.5 A/m H3 = 3 A/m最后求得最后求得 F1 = F2 = Um1Um3 = H1l1H3l3 = (6

12、.530310) A = 225 A1.3 磁路的基本定律磁路的基本定律1.4 鐵心線圈電路鐵心線圈電路1. 直流直流鐵心線圈電路鐵心線圈電路 勵磁勵磁 UUI I N I URI = 線圈的功率：線圈的功率： P = R I2 電壓與電流的關系電壓與電流的關系: :第第 1 章章 磁磁 路路2. 交流交流鐵心線圈電路鐵心線圈電路(1) 電磁關系電磁關系勵磁：勵磁：uui e e i N i e e d dt=N didt=L d dt=N u = Riee 的磁路為非線性磁路。的磁路為非線性磁路。 設設 = m sint則則 e =N m cost = Em sin( t 90o)1.4 鐵

13、心線圈電路鐵心線圈電路E = 4.44 f Nm 的磁路為線性磁路。的磁路為線性磁路。 漏電感：漏電感：N iL = 漏電抗：漏電抗： X = L = 2 f L E =j4.44 f Nm 漏磁電動勢：漏磁電動勢： E =j XIu = uRee U = UREE =Ej L IRI =E + ( Rj L ) I =E + Z I 漏阻抗漏阻抗ui e e 1.4 鐵心線圈電路鐵心線圈電路U =E 忽略漏阻抗，有忽略漏阻抗，有 U 4.44 f N m = 則則 當當 U 、f 一定時，一定時， m 基本不變。基本不變。 (2) 功率關系功率關系 有功功率有功功率: P = UI cos

14、= PCu + PFe 銅損耗銅損耗 鐵損耗鐵損耗 = RI2 + ( Ph + Pe ) 磁滯損耗磁滯損耗 渦流損耗渦流損耗 1.4 鐵心線圈電路鐵心線圈電路(1) 磁滯損耗磁滯損耗 Ph (2) 渦流損耗渦流損耗 Pe 銅損耗使線圈發熱，銅損耗使線圈發熱， 鐵損耗使鐵心發熱。鐵損耗使鐵心發熱。 減小鐵損耗的方法：減小鐵損耗的方法： 使用軟磁材料減小使用軟磁材料減小Ph 。 增大鐵心的電阻率，增大鐵心的電阻率， 減小渦流及其損耗減小渦流及其損耗 。用很薄的硅鋼片疊成鐵心，用很薄的硅鋼片疊成鐵心， 減小渦流及其損耗減小渦流及其損耗 。渦流損耗渦流損耗 (a) (b) 1.4 鐵心線圈電路鐵心線圈電路0.35mm0.30mm0.27mm0.22mmPh = V f H dB 磁滯損耗系數磁滯損耗系數磁場交變的頻率磁場交變的頻率磁感應強度最大值磁感應強度最大值 鐵心的體積鐵心的體積磁滯回線的面積磁滯回線的面積 電工鋼片電工鋼片: = 1.6 2.3 渦流損耗渦流損耗 Pe 鐵損耗鐵損耗 PFe 磁滯損耗磁滯損耗 Ph 渦流損耗系數渦流損耗系數材料的厚度材料的厚度PFe = PhPe 鐵損耗系數鐵