磁滞损耗涡流损耗

在交流系统中，电压和磁通的波形非常接近于时间的正 弦函数。 假设线圈的横截面积为
电工基础
1
项目6 磁路与变压器
2
任务一
磁路与铁磁材料的认识
3
任务一 磁路与铁磁材料的认识
一、磁路的基本物理量
1.磁感应强度
磁感应强度是用来描述磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。 磁感应强度方向与产生磁场的电流方向之间满足右手螺旋定 则。
4
磁感应强度B大小
可用垂直于磁场的通电导体所受的力的大小来衡量
Br
-Hc Hc
称为剩磁感应强度Br。欲使剩磁
消失，必须改变励磁电流方向， 以得到反向的磁场强度。使B=0 的H值，称为矫顽磁力Hc。
0
H
13
任务一 磁路与铁磁材料的认识
三、磁性物质的分类
根据磁性材料的磁滞回线，可将磁性材料分为三种类型：
1.软磁材料
磁滞回线较窄，矫顽磁力较小，
磁滞损耗较小。
常用的材料有铸铁、硅钢、坡莫 合金和软磁铁氧体等。 一般用来制造电机、变压器及电 器等的铁心等。
r 0
比值，称为该物质的相对磁导率μr，即
对非磁性材料，如铜、铝、纸张、空气等，其μr<1或μr≈1；而 磁性材料，μr>>1。
8
常用磁性材料的磁导率
材料名称
铸铁
硅钢片
镍锌铁氧体 锰锌铁氧体
坡莫合金
相对磁导 率 μr
200～400
7000～ 10000
10～1000
300～5000
2×104～ 2×105
10
2.磁饱和性

磁化曲线
当铁心线圈的励磁电流I从零增大时，磁性材料被磁化力
磁化产生磁感应强度B，B值随磁场强度H (由电流I引起)值变化 曲线称为磁性材料的B—H磁化曲线。
磁性物质磁场不随外磁场的增强而增强，称磁感应强度B 达饱和值。
11
3.磁滞性

磁滞回线 B
当铁心线圈中通有交变电流时， 铁心就受到交变磁化，磁感应强度
F B lI
磁场中通电导体的 长度，单位米（m）
单位：
导体所受的磁场力的 大小，单位牛（N）
导体中流过的电 流，单位安（A）
特斯拉（简称特T）
B在电磁单位制中用高斯（Gs），1T=104Gs。
5
2.磁通
在均匀磁场中，磁感应强度B与垂直于B的某一截面积S的
乘积，称为通过该截面的磁通φ（也称为磁通量），即
代数和。
H dl I
l
Hl I NI F
F＝NI称为磁动势 单位：安培（A）
19
N为线圈的匝数， l为磁路的平均长度。
2.磁路欧姆定律
设一段磁路长为l，磁路面积为S的环形线圈，磁力线 均匀分布于横截面上，这时B、H与 之间的关系为 Φ B B H S 根据安培环路定律得磁路的欧姆定律得： 磁路欧姆定律
9
任务一 磁路与铁磁材料的认识
二、铁磁材料性能
磁性材料主要是指钢、铁、镍、钴及其合金等材料，是制 造电机、变压器和各种电器元件铁心的主要材料。从工程应用观 点，磁性材料的磁性能可用磁化曲线及其磁饱和性、高导磁性、
磁滞回线及其磁滞性来表征。
1.高导磁性
磁性材料的磁导率很高，具有被强烈磁化（呈现磁性） 的特性。
B随磁场强度H的变化。当H回到零
值时，B还未回到零值。这种磁感 应强度H滞后于磁场强度B变化的性 质，称为磁性材料的磁滞性！ 表示B和H变化关系的闭合曲
Br
-Hc Hc
0
H
线称为磁滞回线！
12
3.磁滞性

磁滞回线 B
在铁心反复交变磁化的情 况下，当H=0（即励磁电流i=0） 时，铁心中保留的磁感应强度，
NI F Φ l /(S ) Rm
式中：Rm称为磁阻，是反映磁路对磁通Φ阻碍作用的物理量；
F 称为磁动势，单位是安· 匝，磁通Φ就是由F 产生的。
20
2.磁路欧姆定律
NI F Φ l /(S ) Rm
空气隙的磁导率 很小，而且是常数，所以空气隙中的磁 阻很大，且磁阻是线性的。
铁磁材料的磁导率不是常数，它随励磁电流而变，所以

磁畴
无外磁场情况
有外磁场情况
17
2.涡流损耗
由涡流所产生的功率损耗。
ห้องสมุดไป่ตู้流

交变磁通在铁心内产生感应电动势 和电流，称为涡流。涡流在垂直于磁通 的平面内环流。
涡流损耗转化为热能，引起铁心发热。
18
任务一 磁路与铁磁材料的认识
五、磁路定律
1.安培环路定律（全电流定律）
在磁路中，磁场强度沿 任一闭合路径 的线积分等于 此闭合路径所包围的电流的 若闭合回路上各点的磁场 强度相等且其方向与闭合回路 的切线方向一致。则
定地保持下去，所以具有记忆性。 在数字信息存储系统中，用作记忆 元件和逻辑元件。 常用的有：镁锰铁氧体及1J51型铁 镍合金等。
16
任务一 磁路与铁磁材料的认识
四、磁滞损耗和涡流损耗
1.磁滞损耗
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。
铁磁材料的磁阻是非线性的，但磁阻很小（很多情况可以忽 略）。
21
任务一 磁路与铁磁材料的认识
六、交流铁心线圈
线圈
由硅钢片叠压制成的铁心磁路。
线圈又叫绕组，是由 导线缠绕而成，缠绕一圈 称为一匝。
线圈的匝与匝之间彼
此绝缘。 变压器、交流电动机及各种交流电器的铁芯线圈都通入 交流电来励磁。
22
六、交流铁心线圈
l
单位：
安培/米（A/m)
7
4.磁导率
磁导率μ是表示介质导磁能力的物理量。
磁介质中磁感应强度与磁场强度之比称磁导率或绝对磁导率。
B H
真空的磁导率为μ0=4л×10-7H/m，是个常数。空气的磁导率 与之接近。
单位： 相对磁导率
亨/米(H/m) 任意一种物质的磁导率μ和真空的磁导率μ0的
Φ BS
单位：
韦伯(Wb)
在电磁单位制中用麦克斯韦(Mx)，1Wb=108Mx。 磁感应强度B在数值上可以看成为与磁场方向相垂直 的单位面积所通过的磁通，故又称磁通密度，简称磁密。
6
3.磁场强度
表征磁场的另一个矢量物理量，它表示励磁电流 I 在空间 产生的磁化力。
I
H dl I
14
任务一 磁路与铁磁材料的认识
三、磁性物质的分类
2.硬磁材料
磁滞回线较宽，矫顽磁力较大，
磁滞损耗较大。
常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。 一般用来制造永久磁铁。
15
任务一 磁路与铁磁材料的认识
三、磁性物质的分类
3.矩磁材料
磁滞回线接近矩形，剩磁大，矫顽 磁力小，稳定性良好。矩磁材料去掉外磁
场后，与饱和磁化时方向相同的剩磁能稳