第1章磁路

(1)磁滞损耗
将铁磁材料置于交变磁场中时，铁磁
材料在交变磁场的作用下而反复磁化 过程中，磁畴之间不停地互相摩擦， 消耗能量，因此引起损耗，这种损耗 称为磁滞损耗。
磁滞损耗的大小和哪些参数有关？

试验表明，交流磁化时，磁滞损耗与磁场 交变的频率f 、铁磁材料的体积V和磁感应 强度的最大值 Bm 有关
(4)基本磁化曲线
同一铁磁材料在不同 的值下有不同的磁滞 回线，因此用不同的 值可测出许多大小不 同的磁滞回线. 工程上所用的磁化曲 线就是这种磁化曲线
1.2.2 铁磁材料的损耗
铁磁材料的损耗包括:
磁滞损耗和涡流损耗;
在电机和变压器中，通常把磁滞损耗和
涡流损耗合在一起，称为铁心损耗，简 称铁耗。
磁路与电路的比较 磁路与电路的比较
磁路 磁通 Φ 磁动势 F 磁阻 Rm 磁压降 Hl 磁导 Λm 欧姆定律 Φ = F / Rm 基氏第一定律 ΣΦ=0 基氏第二定律 ΣF=ΣHl=ΣΦR 电路 电流 i 电动势 e 电阻 R 电压降 u 电导 G 欧姆定律 i=u / R 基氏第一定律 Σi=0 基氏第二定律 Σe=Σu=ΣiR
B

A
A为与磁感应强度方向垂直的某一截面积，m2。
磁感应强度也称为磁通密度 ，简称磁密
1.1.2 磁路常用物理量

（3）磁导率 磁导率（导磁系数）表示媒介质导磁性能的物 理量，磁导率用 表示，单位亨／米，用符号 H／m表示。 由实验测得，真空中的磁导率是一个常数， 0 用 表示。

一般把任一媒介质的磁导率与真空中磁导 率的比值称为相对磁导率，即 r
1.1.2 磁路常用物理量

（1）磁通 通过与磁场方向垂直的某一面积上的磁力线的 总数称为通过该面积的磁通量，简称磁通，用 字母 表示。单位是韦伯，符号Wb表示。 当面积一定时，通过该面积的磁通越大，则磁 场就越强。
1.1.2 磁路常用物理量

（2）磁感应强度 磁感应强度是用来表示磁场中各点强弱和方向 的物理量。单位是特斯拉，用符号T表示。
1.3 磁路的基本定律
1.3.1 全电流定律
1.3.2 磁路的欧姆定律
磁路：与电路相仿，将磁通比拟为电流，则磁路是 磁通行经的路径。 磁动势 F = Ni 磁 阻 Rm= l /(A) l为磁路的长度 A为铁心截面积 磁 导 Λm = 1 / Rm 磁路欧姆定律： Φ = F/Rm 铁磁材料的磁阻随饱和程度的提高而增加
注意：

磁路的磁阻与磁导率成反比，由于空气的 磁导率 0远远地小于铁磁材料的磁导率， 所以空气的磁阻远远地大于铁磁材料的磁 阻，故有时分析时可以忽略漏磁通。
1.3.3 磁路的基尔霍夫第一定律
进入或穿出任一封闭面的总磁通量的代数和等于 零，或穿入任一封闭面的磁通量恒等于穿出该封 闭面的磁通量。


②磁力线的疏密程度反映了磁场的强弱。磁 力线越密，表示磁场越强；磁力线越疏， 表示磁场越弱。
③磁力线是一些互不相交的闭合曲线。
通电直导线周围的磁场

用右手握住通电直 导线，并把拇指伸 出，让拇指指向电 流方向，则四指环 绕的方向就是磁力 线的方向。
通电螺旋线圈周围的磁场

用右手握住螺线管，使 弯曲的四指指着电流的 方向，则伸直的拇指所 指的方向就是螺线管内 部磁力线的方向。也就 是说，拇指所指的是螺 线管的N极。
(2) 直导体的感应电动势

运动电动势的大小可用另一种形式表示 e Blv
l 为导体在磁场中的长度，m； v 为导体与磁场之间的运动速度，m/s； e的单位为V。
三者之间互相垂直; 电动势的方向用右手定则确定
(3)线圈中的感应电动势

若电动势、电流和磁通的正方向 如右图所示，即电流正方向与磁 通正方向符合右手螺旋关系， d
(2)起始磁化曲线 铁磁材料的磁感应强度B随磁场强度H而 变化的曲线称为磁化曲线.
(3)磁滞回线
磁滞现象的产生是由于铁 磁材料中的磁畴在外磁场 作用下，发生倒转时，彼 此之间产生的摩擦。由于 这种摩擦的存在，当外磁 场停止作用后，磁畴中与 外磁场方向一致的排列便 被保留下来，不能恢复原 状，因此形成了磁滞现象 和剩磁。
e dt
当磁通增加时，e为负值 当磁通减少时，e为正值

1.3.6 电磁力定律

若将一导体置于磁场中，导体中通以电流i， 则其将受到电磁力作用，电磁力的大小可表示 为：
F Bil
电磁力的方向 可用左手定则确定
1.4 磁路的计算
1.4.1 磁路计算的方法步骤
磁路计算有两种类型： (1)先给定磁路中的磁通和磁路的尺寸，然 后计算产生该磁通所需的磁动势; (2)先给定磁动势和磁路的尺寸，求该磁动 势所产生的磁通; 电机和变压器设计中的磁路计算通常属于 第一种类型，这是我们讨论的重点 磁路计算的实例见书P17例1-4

Pe Ce d f B V
2 2 2 m
减小涡流损耗的措施：
首先：应减小厚度（钢片的厚
度制成0.5和0.35mm）； 其次：增加涡流回路中的电阻。 电工钢片中加入适量的硅，制 成硅钢片，显著提高电阻率。
(3)铁芯损耗
变压器或电机的铁心损耗， 简称铁耗=磁滞损耗+涡流损耗

在工程上有个经验公式
1.3.5 电磁感应定律
(1)电磁感应现象 法拉第发现：当导体相对于磁场运动而切割磁 力线，或者线圈中的磁通发生变化时，在导体或 线圈中都会产生感应电动势。 若导体或线圈构成闭合回路，则导体或线圈 中将有电流流过。这种由磁感应产生的电动势称 为感应电动势。由感应电动势产生的电流称为感 应电流，其方向与感应电动势的方向相同。这种 磁感应出电的现象称为电磁感应。
r 0
可以看出：相对磁导率一个无量纲的量
铁磁材料: 铁、钴、镍、硅钢等，相对磁导率远大于1 非铁磁材料： 如：铜、铝、木材、橡胶 （1）顺磁材料：相对磁导率稍大于1； （2）逆磁材料：相对磁导率稍小于1；

1.1.2 磁路常用物理量

（4）磁场强度（注意与磁感应强度的区别） 磁场中任一点的磁场强度的大小只与产生磁场 的电流大小和通电导体的几何形状有关，而与 媒介质的性质无关。 B H

磁场强度的单位为安／米，用符号A／m表示。
磁场强度也是一个矢量，其方向和所在点的磁感应强度的方向相同
1.2 常用的铁磁材料及其特性
1.2.1铁磁材料的磁化曲线 (1)铁磁物质的磁化 使原来没有磁性的物质具有磁性的过程称 为磁化。只有铁磁物质才能被磁化，而非 铁磁物质是不能被磁化的。
1.2.1铁磁材料的磁化曲线
ΣΦ = 0
图示的有分支磁路： Φ1+Φ2=Φ3 图示的有分支磁路：
Φ1+Φ2=Φ3
1.3.4磁路基氏第二定律 任一闭合磁路上磁动势的代数和恒等于磁压降 的代数和。 ΣF=ΣNi=ΣHl=ΣΦR
m
回路①：H1l1+H3l3=N1i1 回路②：-H2l2-H3l3=-N2i2 回路③：H1l1-H2l2=N1i1-N2i2
电机学Baidu Nhomakorabea
第1章 磁路
河北科技大学 电气教研室 安国庆
1.1 磁路的基本知识
1.1.1 磁场
人们通过长期的探索和研究，发现当两个 互不接触的磁体靠近时，它们之间之所以 会发生相斥或相吸，是因为在磁体周围存 在着一个作用力的空间，这一作用力的空 间称为磁场。
磁场可用磁力线来描述
磁力线有以下几个特点需要注意： ①磁力线出入磁体总是垂直的。
n Ph Ch fBm V
C h 为磁滞损耗系数
其大小取决于铁磁材料的性质
(2)涡流损耗

因为铁磁材料是导电的， 故当通过铁磁材料中的磁 通随时间变化时，根据电 磁感应定律，铁磁材料中 将产生感应电动势，并引 起环流。这些环流在铁磁 材料内部围绕磁通做旋涡 状流动，称为涡流。
涡流损耗：涡流在其流通路径上 2 的等效电阻中产生的I R损耗称 为涡流损耗。 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。