铁磁材料的磁特性与磁路知识(ppt 19页)
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磁路与铁芯线圈(电磁铁)课件
压力传感器
利用磁路与铁芯线圈检测压力，实现物理量 的测量。
05
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的未来发展
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的发展趋势
技术创新
随着科技的不断进步，磁路与铁 芯线圈(电磁铁)的设计和制造将 更加精密和高效，以满足不断变
化的应用需求。
环保与节能
随着环保意识的提高，磁路与铁 芯线圈(电磁铁)将更加注重节能 和环保，采用更高效的材料和设
计，降低能耗和资源消耗。
智能化与自动化
磁路与铁芯线圈(电磁铁)将与物 联网、人工智能等先进技术结合 ，实现智能化控制和自动化生产
，提高生产效率和产品质量。
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的未来挑战
技术瓶颈
随着应用领域的不断拓展，磁路与铁芯线圈(电磁铁)面临的技术瓶 颈也日益突出，需要不断突破和创新。
市场竞争
隔离变压器
利用磁路与铁芯线圈产生磁场 ，实现电路的隔离。
自耦变压器
利用磁路与铁芯线圈产生磁场 ，实现电路的自动控制。
在传感器中的应用
磁性传感器
利用磁路与铁芯线圈检测磁场，实现物理量 的测量。
位置传感器
利用磁路与铁芯线圈检测位置，实现物理量 的测量。
电流传感器
利用磁路与铁芯线圈检测电流，实现物理量 的测量。
磁场通过铁芯得到增 强。
铁芯线圈的应用
01
02
03
04
直流电机
利用铁芯线圈产生磁场，驱动 转子旋转。
变压器
通过改变铁芯线圈的匝数实现 电压变换。
继电器
利用铁芯线圈控制电路的通断 。
传感器
检测磁场变化，实现非电量到 电量的Байду номын сангаас换。
03
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的设计
利用磁路与铁芯线圈检测压力，实现物理量 的测量。
05
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的未来发展
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的发展趋势
技术创新
随着科技的不断进步，磁路与铁 芯线圈(电磁铁)的设计和制造将 更加精密和高效，以满足不断变
化的应用需求。
环保与节能
随着环保意识的提高，磁路与铁 芯线圈(电磁铁)将更加注重节能 和环保，采用更高效的材料和设
计，降低能耗和资源消耗。
智能化与自动化
磁路与铁芯线圈(电磁铁)将与物 联网、人工智能等先进技术结合 ，实现智能化控制和自动化生产
，提高生产效率和产品质量。
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的未来挑战
技术瓶颈
随着应用领域的不断拓展，磁路与铁芯线圈(电磁铁)面临的技术瓶 颈也日益突出，需要不断突破和创新。
市场竞争
隔离变压器
利用磁路与铁芯线圈产生磁场 ，实现电路的隔离。
自耦变压器
利用磁路与铁芯线圈产生磁场 ，实现电路的自动控制。
在传感器中的应用
磁性传感器
利用磁路与铁芯线圈检测磁场，实现物理量 的测量。
位置传感器
利用磁路与铁芯线圈检测位置，实现物理量 的测量。
电流传感器
利用磁路与铁芯线圈检测电流，实现物理量 的测量。
磁场通过铁芯得到增 强。
铁芯线圈的应用
01
02
03
04
直流电机
利用铁芯线圈产生磁场，驱动 转子旋转。
变压器
通过改变铁芯线圈的匝数实现 电压变换。
继电器
利用铁芯线圈控制电路的通断 。
传感器
检测磁场变化，实现非电量到 电量的Байду номын сангаас换。
03
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的设计
磁路基本知识
Rm
Rm
l
S
Φ
B S
欧姆定律 电阻
电流 强度
IE R
R l
S
JI S
安培环路 定律
NI HL
基尔霍夫 电压定律
E U
4 铁心线圈
4.1 直流铁心线圈
直流磁路的特点:
励磁电流是直流，大小方向不变，磁通也不变，
不产生感应电动势，所以 （R 为线圈等效电阻）
I U R
U 不变
u i(iN )
u：交流电压 i：交流电流
N：线圈匝数
Φ：主磁通，经过铁心闭合
Φ ：漏磁通，经空气隙闭合
e：感应电动势
e ：漏感电动势
Φ
e N dΦ dt
L
N
i
是常数？
Φ
Ri
e N dΦ dt
L
di dt
（R：线圈等效电阻）
2.伏安关系
由KVL得出铁心线圈的电压电流关系，即伏
B S
单位：特斯拉（T）
3、磁导率
：表征各种材料导磁能力的物理量 单位：亨/米（H/m）
真空中的磁导率( )为0常数
0 4 107 H / m
一般材料的磁导率为 和真空中的磁导率之比，
称为这种材料的相对磁导率
r
r
0
r
1 ，则称为磁性材料
磁性材料磁导率不是常数
总磁动势等于各段磁压降之和。
又称为磁路的
NI HL 基尔霍夫第二定律
总磁动势
I
例：
NI HI H0l0
N
l0
l
3.3 磁路的欧姆定律
对于均匀磁路
Rm
l
S
Φ
B S
欧姆定律 电阻
电流 强度
IE R
R l
S
JI S
安培环路 定律
NI HL
基尔霍夫 电压定律
E U
4 铁心线圈
4.1 直流铁心线圈
直流磁路的特点:
励磁电流是直流，大小方向不变，磁通也不变，
不产生感应电动势，所以 （R 为线圈等效电阻）
I U R
U 不变
u i(iN )
u：交流电压 i：交流电流
N：线圈匝数
Φ：主磁通，经过铁心闭合
Φ ：漏磁通，经空气隙闭合
e：感应电动势
e ：漏感电动势
Φ
e N dΦ dt
L
N
i
是常数？
Φ
Ri
e N dΦ dt
L
di dt
（R：线圈等效电阻）
2.伏安关系
由KVL得出铁心线圈的电压电流关系，即伏
B S
单位：特斯拉（T）
3、磁导率
：表征各种材料导磁能力的物理量 单位：亨/米（H/m）
真空中的磁导率( )为0常数
0 4 107 H / m
一般材料的磁导率为 和真空中的磁导率之比，
称为这种材料的相对磁导率
r
r
0
r
1 ，则称为磁性材料
磁性材料磁导率不是常数
总磁动势等于各段磁压降之和。
又称为磁路的
NI HL 基尔霍夫第二定律
总磁动势
I
例：
NI HI H0l0
N
l0
l
3.3 磁路的欧姆定律
对于均匀磁路
第一章 磁路基础知识
l1 l2 3l 15 10 2 m 两边磁路长度：
气隙磁位降： B 1.211 2H 2 2 2.5 10 3 A 4818 A 0 4π 10 7
1.211 (2 0.25) 2 B T 1.533T 中间铁心磁位降： 3 4 A 4 10
磁路基础知识
1.2.3涡流与涡流损耗 1、涡流 2、涡流损耗：涡流在铁心中引起的损耗 3、注意:为减小涡流损耗，电机和变压器的铁心都用 含硅量较高的薄硅钢片叠成。 4、铁心损耗：磁滞损耗+涡流损耗
2 pFe f 1.3 BmG
南通大学《电机学》
磁路基础知识
1.3直流磁路的计算
磁路计算正问题——给定磁通量，计算所需的励磁磁动势 磁路计算逆问题——给定励磁磁势，计算磁路内的磁通量 磁路计算正问题的步骤： 1）将磁路按材料性质和不同截面尺寸分段； 2）计算各段磁路的有效截面积Ak和平均长度lk； 3）计算各段磁路的平均磁通密度Ak ，Bk=Φk/Ak； 4）根据Bk求出对应的Hk；
Φ
RmFe
N
F
Rm
i
Φ
串联磁路 南通大学《电机学》 磁路基础知识
模拟电路图
解：铁心内磁通密度为 BFe 0.0009 T 1T
AFe 0.0009
从铸钢磁化曲线查得：与BFe对应的HFe=9×102A/m
H FelFe 9 10 2 0.3A 270 A 铁心段的磁位降：
查磁化曲线：H1 H 2 215 A/m
H1l1 H 2l2 215 15 10 2 A 32.25A
总磁动势和励磁电流为：
Ni 2H H l
3 3
H 1l1
电机学第一章 磁路
H
随着磁场强度H的增大，饱和程度增加，μFe减 小，Rm增大，导磁性能降低.
B
c b
B = f ( H)
d
μFe = f ( H )
a
B = μ0 H
H
设计电机和变压器时，为使主磁路内得到较大的 磁通量而又不过分增大励磁磁动势．通常把铁心 内的工作磁通密度选择在膝点附近
B
c b
膝点 饱和点
B = f ( H)
四、铁心损耗
1．磁滞损耗
定义: 铁磁材料置于交变磁场中时，磁畴相 互间不停地摩擦、消耗能量、造成损耗，这种 损耗称为磁滞损耗。 公式: n h h m
p = C fB V
应用:由于硅钢片磁滞回线的面积较 小，故电机和变压器的铁心常用硅钢片叠成。
2．涡流损耗
¾涡流：铁磁材料在交变磁场将 有围绕磁通呈蜗旋状的感应电动 势和电流产生，简称涡流。 ¾涡流损耗：涡流在其流通路径 上的等效电阻中产生的I2R损耗 称为涡流损耗。 ¾涡流损耗与磁场交变频率f， 厚度d和最大磁感应强度Bm的平 方成正比，与材料的电阻率成反 比。 ¾要减小涡流损耗，首先应减小 厚度，其次是增加涡流回路中的 电阻。电工硅钢片中加入适量的 硅，制成硅钢片，显著提高电阻 率
表1.1 磁路和电路对比表 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 电 基本物理量 或基本定律 电 流 电 压 电 阻 电 导 电流密度 电导率 基尔霍夫 第一定律 基尔霍夫 第二定律 欧姆定律 路 符号或 定义 I U R=l/(γA) G=1/R J=I/A 单位 A V Ω S A/m2 S/m 磁 路 单 位 Wb A 1/H H Wb/m2(T) H/m 基本物理量或 符号或 基本定律 定义 磁 通 φ F 磁动势 磁 阻 磁 导 磁通密度 磁导率 磁通连续性 原理 Rm=l/(μA)
第5章-串、磁场、磁路与电磁感应、课件
37
n 求每段磁通密度B： B1=Ф/S1=3×10-3/2.25×10-3=1.33(T)
B2=Ф/S2=3×10-3/5×10-3=0.6(T)
B0≈B1=1.33(T)
n 根据B的值查基本磁化曲线得： H1=1.6×103A/m，
H2=0.3×103A/m， H0=1.06×106A/m。 n 根据磁路的基尔霍夫磁位差定律求得电流：
21
图5.9 磁阻图形识别电路
22
5.2 磁路的基本定律
n 5.2.1 磁导率(μ)与磁阻(Rm)
n 在给定材料中建立磁场的容易程度是用材料的磁 导率(μ)来度量的。磁导率越高则磁场越容易建立
材料的磁导率取决于材料的类型。真空的磁导率
μ0=4×10-7H/m (亨利/米) ，常常常作为其他材
料的参照。铁磁性材料典型的磁导率是真空磁导
5
图5.2 几种常见电气设备的磁路 (a)变压器；(b)电磁铁；(c)磁电式电表；
(d)直流电机
6
5.1.2 磁通 (Φ)
n 自磁体北极 (N) 发出，到达磁体南极 (S) 的 一组磁力线，称为“磁通”，符号为Φ 。磁场中磁
力线的数目确定了磁通的大小，磁力线的数目越 多，则磁通Φ越大，磁场越强。在均匀磁场中， 单位横截面积上磁力线的条数用B表示，则B与 垂直于磁场方向上面积S的乘积，称为通过该面 积的磁通Φ，即：
n5、掌握交流铁芯线圈电路中的电磁关系并 了解其功率损耗。
n6、了解电磁感应定律在交、直流电磁设备 中的 的应用。
2
5.1 磁场及磁路
n 磁场是由磁力线 (或称磁通线) 构成的。在磁磁 性材料体外部，磁力线自北极 (N) 发出到达南 极 (S) ，然后经磁性材料体内部返回到北极。 为清晰起见，图5. 1中仅画出了几条磁力线的代 表。在磁性材料体周围的三维空间环绕着一些磁 力线，虽然磁力线之间并不接触，但是这些线收 缩到尽可能小的尺寸，并混合在一起，环绕磁体 周围的磁效应构成了连续磁场。
n 求每段磁通密度B： B1=Ф/S1=3×10-3/2.25×10-3=1.33(T)
B2=Ф/S2=3×10-3/5×10-3=0.6(T)
B0≈B1=1.33(T)
n 根据B的值查基本磁化曲线得： H1=1.6×103A/m，
H2=0.3×103A/m， H0=1.06×106A/m。 n 根据磁路的基尔霍夫磁位差定律求得电流：
21
图5.9 磁阻图形识别电路
22
5.2 磁路的基本定律
n 5.2.1 磁导率(μ)与磁阻(Rm)
n 在给定材料中建立磁场的容易程度是用材料的磁 导率(μ)来度量的。磁导率越高则磁场越容易建立
材料的磁导率取决于材料的类型。真空的磁导率
μ0=4×10-7H/m (亨利/米) ，常常常作为其他材
料的参照。铁磁性材料典型的磁导率是真空磁导
5
图5.2 几种常见电气设备的磁路 (a)变压器；(b)电磁铁；(c)磁电式电表；
(d)直流电机
6
5.1.2 磁通 (Φ)
n 自磁体北极 (N) 发出，到达磁体南极 (S) 的 一组磁力线，称为“磁通”，符号为Φ 。磁场中磁
力线的数目确定了磁通的大小，磁力线的数目越 多，则磁通Φ越大，磁场越强。在均匀磁场中， 单位横截面积上磁力线的条数用B表示，则B与 垂直于磁场方向上面积S的乘积，称为通过该面 积的磁通Φ，即：
n5、掌握交流铁芯线圈电路中的电磁关系并 了解其功率损耗。
n6、了解电磁感应定律在交、直流电磁设备 中的 的应用。
2
5.1 磁场及磁路
n 磁场是由磁力线 (或称磁通线) 构成的。在磁磁 性材料体外部，磁力线自北极 (N) 发出到达南 极 (S) ，然后经磁性材料体内部返回到北极。 为清晰起见，图5. 1中仅画出了几条磁力线的代 表。在磁性材料体周围的三维空间环绕着一些磁 力线，虽然磁力线之间并不接触，但是这些线收 缩到尽可能小的尺寸，并混合在一起，环绕磁体 周围的磁效应构成了连续磁场。
第一章磁路
铁磁物质的磁导率
非铁磁材料的磁导率接近真空磁导率0 ，铁 磁材料的磁导率比非铁磁材料的磁导率大得多， 即 0 。 常用铁磁材料的磁导率 铸钢： ≈1000 0 硅钢片：≈(6000 ~ 7000) 0 玻莫合金： ≈(20000 ~ 200000) 0
二、磁化曲线及磁滞回线
？？？
F Hl 159 0 .3 A 47 .7 A
励磁电流
iF
N
9.54 10 A
2
磁路的基本定律
磁路的基尔霍夫第一定律
磁路的基尔霍夫第一定律:穿出或进入 任一闭和面的总磁通量恒等于零(或者说, 进入任一闭合面的磁通量恒等于穿出该闭 合面的磁通量),这就是磁通连续性定律。
在电路中有电流时，就有功率损耗 I R ；而在直流磁路中，维持一 定的磁通量 ，铁心中没有功率损耗。
2
在电路中可以认为电流全部在导线中流过，导线外没有电流，在 磁路中，则没有绝对的磁绝缘体，除了铁心中的磁通外，实际上总 有一部分漏磁通散布在周围的空气中。 电路中导体的电阻率 在一定的温度下是不变的，而磁路中铁心 的磁导率 Fe却不是常值，它是随铁心的饱和程度大小而变化的。
2、磁路欧姆定律
对于一个等截面无分支的铁心磁路，如图 由于：Ф ＝∫ＢdＡ＝ＢＡ Ｈ＝Ｂ／μ F=Ｎi=Hl=(B/μ )l= Ф l/(μ A) 所以： F= ФRm
Ф i N A
Ф i N 磁路 A
F
磁路
Ф
Rm
相当于电路的欧姆定律： U= RI 模拟电路图如图。
模拟电路图 Ф F
Rm
公式:
- Φ1 Φ2 Φ3 0
Φ 0
Rm2
又称磁路的并联定律。
电机学第五版第1章 磁路ppt课件
涡流 当通过铁心的磁通随时间变化 时,根据电磁感应定律,铁心中将产生感 应电动势,并引起环流,环流在铁心内部 围绕磁通作旋涡状流动 称为涡流。
涡流损耗 涡流在铁心中引起的损耗。 公式：
pe=CeD2f2Bm 2V
应用：C为e — 减小涡涡流流损 损耗耗，系 电机数和变 压器的铁心都用含硅量较高的薄硅钢片 （0.35～0.5mm）叠成。
.
41..铁2心损常耗用的铁磁材料及其特性
磁滞损耗 铁磁材料置于交变磁场中时，材料被反复交变磁化， 与此同时，磁畴相互间不停地摩擦造成损耗，这种损耗称为磁滞损耗。
公式： ph = Ch fBmnV
Ch —磁滞损耗系数
应用：由于硅钢片磁滞回线的面积较小，故电机和变压器的铁心 常用硅钢片叠成。
.
41..铁2心损常耗用的铁磁材料及其特性
图1-17 直流电机的磁化曲线
.
3.永磁磁路的计算特点
(1)气隙内的磁位降Hδδ，是由永磁体内所形成的或者说所提供的，FM=-HMlM; 永磁体内的工作磁场强度HM和长度lM愈大，永磁体提供的磁动势就愈大。 (2)永磁体·的磁场HM总是负值，也就是说，它总是工作在永磁材料磁滞回线 的第二象限这段曲线上，这段曲线通常称为退磁曲线，如图1-19中段所示。 (3)若磁路中没有气隙，δ=0，则HMlM=0，于是HM=0，从退磁曲线可见，此时 永磁体内的磁通密度为剩磁Br，如图1-19中的R点所示。 。
？？？
图1-14 气隙磁场的边缘效应
.
1.3 磁路的计算
解 用磁路的基尔霍夫第二定律来求解。
铁心内的磁场强度: H F e=m B F F e e=5000创 4 1 p10 -7=159A /m
气隙磁场强度:
Hd=m B0d =41´p´3.130025-27 =77?104A/m
涡流损耗 涡流在铁心中引起的损耗。 公式：
pe=CeD2f2Bm 2V
应用：C为e — 减小涡涡流流损 损耗耗，系 电机数和变 压器的铁心都用含硅量较高的薄硅钢片 （0.35～0.5mm）叠成。
.
41..铁2心损常耗用的铁磁材料及其特性
磁滞损耗 铁磁材料置于交变磁场中时，材料被反复交变磁化， 与此同时，磁畴相互间不停地摩擦造成损耗，这种损耗称为磁滞损耗。
公式： ph = Ch fBmnV
Ch —磁滞损耗系数
应用：由于硅钢片磁滞回线的面积较小，故电机和变压器的铁心 常用硅钢片叠成。
.
41..铁2心损常耗用的铁磁材料及其特性
图1-17 直流电机的磁化曲线
.
3.永磁磁路的计算特点
(1)气隙内的磁位降Hδδ，是由永磁体内所形成的或者说所提供的，FM=-HMlM; 永磁体内的工作磁场强度HM和长度lM愈大，永磁体提供的磁动势就愈大。 (2)永磁体·的磁场HM总是负值，也就是说，它总是工作在永磁材料磁滞回线 的第二象限这段曲线上，这段曲线通常称为退磁曲线，如图1-19中段所示。 (3)若磁路中没有气隙，δ=0，则HMlM=0，于是HM=0，从退磁曲线可见，此时 永磁体内的磁通密度为剩磁Br，如图1-19中的R点所示。 。
？？？
图1-14 气隙磁场的边缘效应
.
1.3 磁路的计算
解 用磁路的基尔霍夫第二定律来求解。
铁心内的磁场强度: H F e=m B F F e e=5000创 4 1 p10 -7=159A /m
气隙磁场强度:
Hd=m B0d =41´p´3.130025-27 =77?104A/m
磁路的概念PPT课件
2
2
2fNm 4.44fNm
变压器电动势的方向可根据楞次定律来判断
电机中的基本电磁定律
运动电动势
xb
l Bn ( )d
x
B
e
e NvlBn (x) Bn (x b)
v
NvlBn
电机中的基本电磁定律
3.电磁力定律
B
i
f
F dF idl B
dt
dt
d dt dx t x
e N Nv
t
x
变 压 器 电 动 势
运 动 电 动 势
电机中的基本电磁定律
势 变 压 器 电 动
msint
e Nmcost Emsin(t 90 )
E Em Nm
基本磁化曲线 定义:对同一铁磁材料，选择不同的磁场强度进行反复
磁化，可得一系列大小不同的磁滞回线,再将各磁滞回线的 顶点联接起来，所得的曲线。
铁磁材料
1．软磁材料幻灯片 45 定义: 磁滞回线窄、剩磁和矫顽力都很小的材料。 常用软磁材料:铸铁、铸钢和硅钢片等。软磁
材料的磁导率较高,故用以制造电机和变压器的铁 心。
磁滞与磁滞回线幻灯片 43
基本磁化曲线幻灯片 44
磁滞损耗： ph Kh fBmV
磁滞回线与基本磁化曲线
剩磁:去掉外磁场之后，铁磁材料内仍然保留的Br磁通密度。
矫顽力:要使B值从减小到零，必须加上相应的反向外磁场，此 反向磁场强度Hc称为矫顽力 （一）退磁曲线及退磁曲线中反映的主要参数 。
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。
公式:
ph Ch fBmnV
电机学：第一章 磁路2
第一章：磁路
主要内容：磁路基本定律，铁磁材料及交、直流磁路。
1-1磁路的基本定理
一、磁路的概念 同电流流过的路径称为电路一样，磁通经过的路径为磁路。 利用导磁性能良好的铁磁物质构成磁路。例如在电机、变压
器等设备中，应用铁磁物质制成一定的形状的磁路，使磁场主要 在这部分空间内分布。如图分别为变压器和直流电机的磁路。
用直流励磁 用交流励磁
磁路中磁通恒定 磁路中磁通交变
直流磁路 直流电机 交流磁路 变压器、感应电机
二、磁路的基本定律
磁路的基本定律有 安培环路定律，磁路的欧姆定律，磁路的基尔霍 夫第一定律，磁路的基尔霍夫第二定律。 1、安培环路定理（或称全电流定理）
在磁路中沿任一闭合路径L，磁场H的线积分等于该闭合回路所包围 的总电流，即：
基尔霍夫第二定律
Ni Hl Rm
电动势 E=IR 电流 I 电阻 R=L/σA =ρL/A 电导 G=1/R
电导率
欧姆定律 I= E R
基尔霍夫第一定律 i 0
基尔霍夫第二定律
e iR
电路与磁路的不同点：
1、电路中有电流就有功率损耗。磁路中恒定磁通下没有功率损耗。 2、电流全部在导体中流动，而在磁路中没有绝对的磁绝缘体，除
范围内。所以电机和变压器的铁心用导磁率较高的铁磁材料组成。
一、铁磁物质的磁化
1 、铁磁物质
铁磁物质的磁导率都很大，一般是
的几千倍。
0
铁磁物质
金属
铁、钴、镍： B高，居里温度高。缺点是电阻率 低，涡流耗严重。
非金属 铁氧体： 电阻率高，涡流损耗小，抗锈防腐。
2、铁磁物质的磁化
缺点是B低，温度稳定性差。
I
Rm R F E
注：由于铁磁材料的磁导率不是常数，所以Rm一般不是常数。 3、磁路的基尔霍夫第一定律
主要内容：磁路基本定律，铁磁材料及交、直流磁路。
1-1磁路的基本定理
一、磁路的概念 同电流流过的路径称为电路一样，磁通经过的路径为磁路。 利用导磁性能良好的铁磁物质构成磁路。例如在电机、变压
器等设备中，应用铁磁物质制成一定的形状的磁路，使磁场主要 在这部分空间内分布。如图分别为变压器和直流电机的磁路。
用直流励磁 用交流励磁
磁路中磁通恒定 磁路中磁通交变
直流磁路 直流电机 交流磁路 变压器、感应电机
二、磁路的基本定律
磁路的基本定律有 安培环路定律，磁路的欧姆定律，磁路的基尔霍 夫第一定律，磁路的基尔霍夫第二定律。 1、安培环路定理（或称全电流定理）
在磁路中沿任一闭合路径L，磁场H的线积分等于该闭合回路所包围 的总电流，即：
基尔霍夫第二定律
Ni Hl Rm
电动势 E=IR 电流 I 电阻 R=L/σA =ρL/A 电导 G=1/R
电导率
欧姆定律 I= E R
基尔霍夫第一定律 i 0
基尔霍夫第二定律
e iR
电路与磁路的不同点：
1、电路中有电流就有功率损耗。磁路中恒定磁通下没有功率损耗。 2、电流全部在导体中流动，而在磁路中没有绝对的磁绝缘体，除
范围内。所以电机和变压器的铁心用导磁率较高的铁磁材料组成。
一、铁磁物质的磁化
1 、铁磁物质
铁磁物质的磁导率都很大，一般是
的几千倍。
0
铁磁物质
金属
铁、钴、镍： B高，居里温度高。缺点是电阻率 低，涡流耗严重。
非金属 铁氧体： 电阻率高，涡流损耗小，抗锈防腐。
2、铁磁物质的磁化
缺点是B低，温度稳定性差。
I
Rm R F E
注：由于铁磁材料的磁导率不是常数，所以Rm一般不是常数。 3、磁路的基尔霍夫第一定律
铁磁材料及其磁化特性
c
膝点
b
非铁磁材料的
磁化特性：B=μ0H
Fe = f (H )
Fe 随 H 的变化而
变化
a
O
Fe = f (H )
B = 0H
H
讨论4 铁心磁路磁化曲线
均匀磁路 B-H曲线 Ni=Hl及Φ＝BA Φ -i曲线
2
1
3
1
4
1--铁磁材料的磁化曲线
2— Fe 无穷大时气隙曲线
3、4--带气隙的铁心磁
----交流铁心磁路中会产生铁心损耗
(增磁的代价)
0.4.1 铁磁材料的磁化特性 (Magnetization characteristics)
铁磁材料的磁化特性（B－H 曲线/磁化曲线）
(B-H curve/magnetization curve)
下图均匀密绕螺绕环,
因为Hl=Ni, f=BA, 所 B
i
Hale Waihona Puke 路的磁化曲线 (δ3< δ4)
0 iFe i i3 i4
0.4.2 磁滞回线 (Magnetic hystersis loop)
铁磁材料进行周期性磁化所反映的物理现象
磁密落后于磁场强度，亦即磁通落后于产生该磁通的 激磁电流的现象，称为磁滞现象(Magnetic hystersis )。
剩磁 (Remanence)
- Hm Hc
矫顽力 (coercive
force)
B
Bm Br
0
- Bm
Hm H
B
Br
Hc
0
H
基本磁化曲线或平均磁化曲线: (Average magnetization curve)
B
磁路与铁心线圈电路ppt课件
I2
线(常取磁通作为闭合回线)的线积分；
I 是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。
安培环路定律电流正负的规定： 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
作为正、反之为负。
在均匀磁场中 Hl = IN 或 H IN l
安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。
磁感应强度B的单位: 特斯拉(T)，1T = 1Wb/m2
均匀磁场: 各点磁感应强度大小相等，方向相同的 磁场，也称匀强磁场。
6.1.2 磁通
磁通 ：穿过垂直于B方向的面积S中的磁力线总数。 在均匀磁场中 = B S 或 B= /S
说明: 如果不是均匀磁场，则取B的平均值。 磁感应强度B在数值上可以看成为与磁场方向垂直
3. 掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用； 4.了解三相电压的变换方法； 5. 了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识。
6.1 磁场的基本物理量
6.1.1 磁感应强度
磁感应强度B : 表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。
磁感应强度B的方向: 与电流的方向之间符合右手螺旋定则。
磁感应强度B的大小:
B F lI
B BJ曲线和B0直线的纵坐标相 加即磁场的 B-H 磁化曲线。
B
b •
B
a •
BJ
B0
O
磁化曲线 H
B-H 磁化曲线的特征：
B
Oa段：B 与H几乎成正比地增加；
b •B
ab段： B 的增加缓慢下来；
a •
BJ
b点以后：B增加很少，达到饱和。
有磁性物质存在时，B 与 H不成 O
正比，磁性物质的磁导率不是常
线性关系。
铁磁性物质的磁化曲线课件
磁场方向
当磁场方向与铁磁性物质 的易磁化轴不平行时，会 导致饱和磁化强度的降低 。
晶粒尺寸
铁磁性物质的晶粒尺寸越 小，其饱和磁化强度越高 ，对磁化曲线的影响也越 大。
04
铁磁性物质的应用
在电力工业中的应用
变压器铁芯
01
铁磁性物质用于制造变压器，利用其磁化特性实现电能转换。
发电机和电动机的铁芯
02
材料的多功能化。
磁化曲线测量技术的发展
高精度测量技术
发展高精度、高分辨率的磁化曲线测量技术，提 高测量数据的可靠性和准确性。
动态测量技术
研究能够实时监测铁磁性物质动态磁化过程的测 量技术，以揭示其复杂的磁化行为。
无损测量技术
开发无损、非接触式的磁化曲线测量技术，减少 对被测材料的损伤和干扰。
铁磁性物质在新能源领域的应用前景
再随磁场强度H的增加而增加，此时的磁感应强度称为饱和磁化强度。
02
矫顽力
为了使铁磁性物质完全去磁，需要施加的反向磁场强度，矫顽力的大小
反映了铁磁性物质的剩磁大小。
03
饱和磁化强度与矫顽力的关系
两者反映了铁磁性物质的磁性能，是描述铁磁性物质的重要参数。
磁化曲线的影响因素
01
02
03
温度
随着温度的升高，饱和磁 化强度和矫顽力均有所降 低，对磁化曲线的影响较 大。
磁性发电机
利用铁磁性材料的磁性能，开发高效、环保的磁性发电机，为新 能源发电提供新的解决方案。
磁制冷技术
研究基于铁磁性材料的磁制冷技术，实现高效、节能的制冷效果 ，替代传统制冷方式。
磁场储能
探索利用铁磁性材料的磁场储能技术，提高能源利用效率和系统 稳定性。
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同名端是由两个线圈的绕向决定
判断已知绕向的两个线圈的同名端方法： 若在同名端的两个端钮分别各自通进电流，
则它们产生的磁通方向一致，若在异名端分别各 自通进电流，则它们产生的磁通方向相反。
【例4-1】判断图4-9所示两线圈的同名端。
【例4-2】利用同名端的定义可以判断互感电动势的方向。图4-10是已知同名端
二、磁化曲线
起始磁化曲线
铁心线圈 空心线圈
0A段: φ近似正比的增加。（线性段） 由于大量磁畴转向
AB段： φ增加缓慢。(膝部) 剩余少量磁畴转向 B点以后： φ几乎不增加。（饱和段） 没有磁畴可转向
为了用较小的励磁电流获得尽可能大的非饱和磁通，磁 路设计的最大工作磁通，一般都取在靠近膝部的A点附 近。
返 回
第二节磁路的基本知识 一、磁路的概念
变压器、电机、电磁铁等电气设备的工作需要强磁场， 且要求绝大部分磁通集中在主要由铁磁材料构成的路径上， 这一路径称为磁路
（a）、（b）称为无分支磁路，（c）称为有分支磁路
主磁通：在磁路中穿过的磁通称为主磁通，又称为工作 磁通。
漏磁通：在线圈周围的空气及其他非铁磁材料中穿过的 磁通称为漏磁通。 漏磁通相对主磁通很小，计算不予考虑。
交流磁路存在磁滞损失和涡流损失；
交流铁心线圈外加的正弦交流电压与磁通最大值的 关系是U=4.44fNΦm。。
• （3）同名端又叫同极性端
返
回
习题四
4-1铁磁材料的磁特性有哪些？它具有磁特性的根源是 什么？
4-2什么是铁磁材料的磁滞现象？
4-3软磁材料和硬磁材料各自的特点是什么？
磁阻：截面S、长度l，材料相同的均匀磁路段引进的类 似于电阻的量
Rm的单位是1/H
μ称磁介质的磁导率，单位是H/m
真空的磁导率μ0=4π×10-7H/m，其他非铁磁材料的磁导 率μ≈μ0，且为常数；铁磁材料的μ很大，但不是常数。
二、直流磁路 直流磁路：由直流电流励磁的磁路中，磁通的方向不变， 这样的磁路称为直流磁路，又称为恒定磁通的磁路。
返回总目录
第四章 铁磁材料与磁路
4.1 铁磁材料的磁特性 4.2磁路的基本知识
4.3同名端的概念
小结 习题四
第一节铁磁材料的磁特性
磁介质:磁场中的物质称为磁介质。 导磁性－物质对磁场的影响能力 非铁磁材料:空气、木材、瓷、胶木、铜、铝之类的磁介
质，其导磁能力（即对磁场的增强程度）很弱且接近， 这类磁介质统称为非铁磁材料（又称为非铁磁物质） 铁磁材料:铁、钴、镍和它们的合金及氧化物之类的磁介 质，其导磁能力很强，这类磁介质统称为铁磁材料 （又称为铁磁物质）。
但不知绕向的两个互感线圈。试判断当i1减小时，在第二个线圈中产生互感电动 势e2的方向。（图中的M表示两线圈间具有互感关系）
返 回
小结
（1）铁磁材料因内部存在磁畴而具有磁特性。
（2）均匀磁路段的磁阻Rm=l/μS。闭合直流磁路的磁 Φ=NI/∑Rm=F/∑Rm， 常利用该式定性分析直
流磁路。
直流磁路没有磁滞损失和涡流损失；
三、磁滞回线
当铁磁材料的励磁电流交变 时，如图：
(1) i 减小为零时，铁磁材料中仍保留一部分剩余磁通， 称为剩磁； (2)磁滞现象： 的变化落后于 的变i 化，
使材料完全退磁需要反向i达到一定数值的现象称为磁滞现象。 (3)磁滞损失：磁畴反复转向引起的能量损失。磁滞损失：使铁芯发热。
铁磁材料的磁特性是：导磁能力强，磁通与励磁 电流为非线性关系，具有磁滞性和磁饱和性。
无分支磁路的欧姆定律式
F=NI称为磁动势，单位与电流单位相同；∑Rm为闭合磁路的总磁阻 铁磁材料的μ不是常数，不能用式进行计算，只能对磁路进行定性分析。
直流磁路中的磁通不变，励磁线圈中没有感应电动势，励磁电流I仅 由励磁线圈的外加电压U和线圈电阻R决定（I=U/R）。励磁线圈的电 阻是不变的，当外加电压一定时，若磁路状况（中心长度、截面、材 料）不同，则总磁阻和磁通也不同
若不计铁心损失、线圈电阻和漏磁通的影响
返
第三节同名端的概念 同名端：一般地说：在具有互感关系的两个线圈中的任意一个线圈
的任意一端，通入任意变化（增大或减小）的电流，由于自感电动势 和互感电动势的作用，在两上线圈中，总有一对端钮（它们分属两个 线圈）相对于另一对端钮，同时为高电位或低电位。这样的一对端钮 称为同名端，又称为同极性端。其标记符号是“·”或“*”
磁特性的根源在于铁磁材料内部存在着磁畴。
Φ
铁磁材料的分类
软磁物质：磁滞损失小（硅钢、纯铁、铸铁、铁镍合金）
软磁材料的磁滞现象不明显，剩磁及磁滞损失小，磁滞回线“瘦” 细狭长，适宜制作交流电气设备中的铁心。
硬磁物质：磁滞损失大（铬钢、钴钢、钨钢及铝镍钴合金）
硬磁材料的磁滞现象显著，剩磁及磁滞损失大，磁滞回线“肥胖”， 适宜制作永久磁铁。
一、铁磁物质的磁化
天然磁化区——磁畴:磁畴内部的分子电流排列整齐，每个 磁畴相当于一个小磁体，对外显示着很强的磁性。
用金相显微镜观察到的磁畴： (磁畴的体积约为10-9cm3）
铁磁材料的磁化：若将铁磁材 料放入通电线圈中（线圈称为 励磁线圈，电流称为励磁电 流），在励磁电流产生的外磁 场的作用下，各磁畴的磁场方 向趋向于外磁场的方向，产生 一个很强的附加磁场，使合成 的总磁场大大增强，这种现象 称为铁磁材料的磁化。
减小涡流损失：绝缘层的硅钢片叠成交流磁
路铁心（交流电机、变压器、交流接触器等） 高频交流铁心则一般采用铁淦氧磁体等
涡流应用：电磁炉、高频感应电炉、电工仪表中
利用涡流产生的阻尼力矩，使仪表指针尽快停摆。
2、交流铁心线圈的电磁关系
励磁线圈外加的正弦交流电压与磁通的关系
法拉第定律
交流铁心线圈的特点： 电源的频率及线圈的匝数一定时， 如线圈电压有效值不变，Φm不变； 电压的有效值改变时，Φm与U成 正比改变，而与磁路情况无关。
三、交流磁路
交流磁路：在由交流电流励磁的磁路中，磁通随时间不 断交变，这样的磁路称为交流磁路。
交流铁心线圈：交流磁路的励磁线圈称为交流铁心线圈 两种损耗：磁滞、涡流
1、涡流
当磁路中的磁通交变时，会在铁心中感应出旋涡状的电流 。
涡流损失：涡流使铁心发热并消耗能量，称为涡流损失。 铁损：铁心中的磁滞损失与涡流损失总称铁心损失
判断已知绕向的两个线圈的同名端方法： 若在同名端的两个端钮分别各自通进电流，
则它们产生的磁通方向一致，若在异名端分别各 自通进电流，则它们产生的磁通方向相反。
【例4-1】判断图4-9所示两线圈的同名端。
【例4-2】利用同名端的定义可以判断互感电动势的方向。图4-10是已知同名端
二、磁化曲线
起始磁化曲线
铁心线圈 空心线圈
0A段: φ近似正比的增加。（线性段） 由于大量磁畴转向
AB段： φ增加缓慢。(膝部) 剩余少量磁畴转向 B点以后： φ几乎不增加。（饱和段） 没有磁畴可转向
为了用较小的励磁电流获得尽可能大的非饱和磁通，磁 路设计的最大工作磁通，一般都取在靠近膝部的A点附 近。
返 回
第二节磁路的基本知识 一、磁路的概念
变压器、电机、电磁铁等电气设备的工作需要强磁场， 且要求绝大部分磁通集中在主要由铁磁材料构成的路径上， 这一路径称为磁路
（a）、（b）称为无分支磁路，（c）称为有分支磁路
主磁通：在磁路中穿过的磁通称为主磁通，又称为工作 磁通。
漏磁通：在线圈周围的空气及其他非铁磁材料中穿过的 磁通称为漏磁通。 漏磁通相对主磁通很小，计算不予考虑。
交流磁路存在磁滞损失和涡流损失；
交流铁心线圈外加的正弦交流电压与磁通最大值的 关系是U=4.44fNΦm。。
• （3）同名端又叫同极性端
返
回
习题四
4-1铁磁材料的磁特性有哪些？它具有磁特性的根源是 什么？
4-2什么是铁磁材料的磁滞现象？
4-3软磁材料和硬磁材料各自的特点是什么？
磁阻：截面S、长度l，材料相同的均匀磁路段引进的类 似于电阻的量
Rm的单位是1/H
μ称磁介质的磁导率，单位是H/m
真空的磁导率μ0=4π×10-7H/m，其他非铁磁材料的磁导 率μ≈μ0，且为常数；铁磁材料的μ很大，但不是常数。
二、直流磁路 直流磁路：由直流电流励磁的磁路中，磁通的方向不变， 这样的磁路称为直流磁路，又称为恒定磁通的磁路。
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第四章 铁磁材料与磁路
4.1 铁磁材料的磁特性 4.2磁路的基本知识
4.3同名端的概念
小结 习题四
第一节铁磁材料的磁特性
磁介质:磁场中的物质称为磁介质。 导磁性－物质对磁场的影响能力 非铁磁材料:空气、木材、瓷、胶木、铜、铝之类的磁介
质，其导磁能力（即对磁场的增强程度）很弱且接近， 这类磁介质统称为非铁磁材料（又称为非铁磁物质） 铁磁材料:铁、钴、镍和它们的合金及氧化物之类的磁介 质，其导磁能力很强，这类磁介质统称为铁磁材料 （又称为铁磁物质）。
但不知绕向的两个互感线圈。试判断当i1减小时，在第二个线圈中产生互感电动 势e2的方向。（图中的M表示两线圈间具有互感关系）
返 回
小结
（1）铁磁材料因内部存在磁畴而具有磁特性。
（2）均匀磁路段的磁阻Rm=l/μS。闭合直流磁路的磁 Φ=NI/∑Rm=F/∑Rm， 常利用该式定性分析直
流磁路。
直流磁路没有磁滞损失和涡流损失；
三、磁滞回线
当铁磁材料的励磁电流交变 时，如图：
(1) i 减小为零时，铁磁材料中仍保留一部分剩余磁通， 称为剩磁； (2)磁滞现象： 的变化落后于 的变i 化，
使材料完全退磁需要反向i达到一定数值的现象称为磁滞现象。 (3)磁滞损失：磁畴反复转向引起的能量损失。磁滞损失：使铁芯发热。
铁磁材料的磁特性是：导磁能力强，磁通与励磁 电流为非线性关系，具有磁滞性和磁饱和性。
无分支磁路的欧姆定律式
F=NI称为磁动势，单位与电流单位相同；∑Rm为闭合磁路的总磁阻 铁磁材料的μ不是常数，不能用式进行计算，只能对磁路进行定性分析。
直流磁路中的磁通不变，励磁线圈中没有感应电动势，励磁电流I仅 由励磁线圈的外加电压U和线圈电阻R决定（I=U/R）。励磁线圈的电 阻是不变的，当外加电压一定时，若磁路状况（中心长度、截面、材 料）不同，则总磁阻和磁通也不同
若不计铁心损失、线圈电阻和漏磁通的影响
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第三节同名端的概念 同名端：一般地说：在具有互感关系的两个线圈中的任意一个线圈
的任意一端，通入任意变化（增大或减小）的电流，由于自感电动势 和互感电动势的作用，在两上线圈中，总有一对端钮（它们分属两个 线圈）相对于另一对端钮，同时为高电位或低电位。这样的一对端钮 称为同名端，又称为同极性端。其标记符号是“·”或“*”
磁特性的根源在于铁磁材料内部存在着磁畴。
Φ
铁磁材料的分类
软磁物质：磁滞损失小（硅钢、纯铁、铸铁、铁镍合金）
软磁材料的磁滞现象不明显，剩磁及磁滞损失小，磁滞回线“瘦” 细狭长，适宜制作交流电气设备中的铁心。
硬磁物质：磁滞损失大（铬钢、钴钢、钨钢及铝镍钴合金）
硬磁材料的磁滞现象显著，剩磁及磁滞损失大，磁滞回线“肥胖”， 适宜制作永久磁铁。
一、铁磁物质的磁化
天然磁化区——磁畴:磁畴内部的分子电流排列整齐，每个 磁畴相当于一个小磁体，对外显示着很强的磁性。
用金相显微镜观察到的磁畴： (磁畴的体积约为10-9cm3）
铁磁材料的磁化：若将铁磁材 料放入通电线圈中（线圈称为 励磁线圈，电流称为励磁电 流），在励磁电流产生的外磁 场的作用下，各磁畴的磁场方 向趋向于外磁场的方向，产生 一个很强的附加磁场，使合成 的总磁场大大增强，这种现象 称为铁磁材料的磁化。
减小涡流损失：绝缘层的硅钢片叠成交流磁
路铁心（交流电机、变压器、交流接触器等） 高频交流铁心则一般采用铁淦氧磁体等
涡流应用：电磁炉、高频感应电炉、电工仪表中
利用涡流产生的阻尼力矩，使仪表指针尽快停摆。
2、交流铁心线圈的电磁关系
励磁线圈外加的正弦交流电压与磁通的关系
法拉第定律
交流铁心线圈的特点： 电源的频率及线圈的匝数一定时， 如线圈电压有效值不变，Φm不变； 电压的有效值改变时，Φm与U成 正比改变，而与磁路情况无关。
三、交流磁路
交流磁路：在由交流电流励磁的磁路中，磁通随时间不 断交变，这样的磁路称为交流磁路。
交流铁心线圈：交流磁路的励磁线圈称为交流铁心线圈 两种损耗：磁滞、涡流
1、涡流
当磁路中的磁通交变时，会在铁心中感应出旋涡状的电流 。
涡流损失：涡流使铁心发热并消耗能量，称为涡流损失。 铁损：铁心中的磁滞损失与涡流损失总称铁心损失