东北电力大学电气工程学院
1-1磁路的基本定律
1-2 常用的铁磁材料及其特性
1-3 磁路的计算 第一章 绪论东北电力大学电气工程学院 电机学东北电力大学电气工程学院一、重点,
1,磁路的基本定律 ;
2、铁磁材料的特性及基本磁化曲线 ;
3、铁心损耗,
※ 重点与难点二、难点,
1、磁滞回线；
2、铁心损耗；
3、磁路的计算。
东北电力大学电气工程学院
1-1磁路的基本定律一、磁路的概念,
磁路,磁通所通过的路径,见 图１－１ 。
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。
东北电力大学电气工程学院主磁路,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。
直流,直流磁路
例如,直流电机
交流,交流磁路
例如,变压器东北电力大学电气工程学院二、磁路的基本定律
1．安培环路定律定律内容,沿任何一条闭合回线，磁场强度的线积分值恰好等于该闭合回线所包围的总电流值（代数和）。
公式,
附 图 1-2,有,
东北电力大学电气工程学院
2．磁路的欧姆定律附图 1-3a
定律内容,作用在 磁路上的磁动势等于磁路内的磁通量 乘以磁阻。
公式,
式中：
相应的 模拟 电路图 1-3b,
mRF
A
lR
m
东北电力大学电气工程学院点击书本进入 例题 1-1
例题东北电力大学电气工程学院定律内容,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。
公式,
又称磁路的并联定律。
3．磁路的基尔霍夫第一定律
0?
附图 1-4
东北电力大学电气工程学院
4．磁路的基尔霍夫第二定律定律背景,磁路计算时，总是把整个磁路分成若干段，
每段为同一材料、相同截面积，且段内磁通密度处处相等，从而磁场强度亦处处相等。
定律内容,沿任何闭合磁路的总磁动势恒等于各段磁路磁位降的代数和。
公式,
又称磁路的串联定律。
332211
3
1
mmmk
k
k RRRiHNi
附图 1-5
返回东北电力大学电气工程学院
1-2 常用的铁磁材料及其特性一、铁磁物质的磁化铁磁物质包括铁镍钴以及它们的合金。
铁磁材料在外磁场中呈现很强的磁性，此现象称为 铁磁物质的磁化 。
磁畴 示意图 1-6。
东北电力大学电气工程学院二、磁化曲线和磁滞回线
1．起始磁化曲线定义,将一块尚未磁化的铁磁材料进行磁化，当磁场强度 H由零逐渐增大时，磁通密度 B将随之增大，
曲线 B=f(H)就称为起始磁化曲线,
曲线 附图 1-7.
分析,起始磁化曲线基本上可分为四段,如下东北电力大学电气工程学院东北电力大学电气工程学院铁磁材料 磁化曲线见示意图 1-7.
应用,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。
)( HfFe
东北电力大学电气工程学院
2．磁滞回线示意图,图 1-8。
剩磁,去掉外磁场之后，铁磁材料内仍然保留的磁通密度 。
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。
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。
rB
东北电力大学电气工程学院
3．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。
附 示意图 1-9。
东北电力大学电气工程学院三、铁磁材料
1．软磁材料定义,磁滞回线窄、剩磁和矫顽力都很小的材料。
附图 1-11a
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。
东北电力大学电气工程学院
2．硬磁 (永磁 )材料定义,磁滞回线宽、剩磁和矫顽力都很大的铁磁材料称为硬磁材料，又称为永磁材料。
附图 1-11b
磁性能指标 剩磁矫顽力最大磁能积东北电力大学电气工程学院种类示意图东北电力大学电气工程学院四、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,
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。
VfBCp nmhh?
东北电力大学电气工程学院
2．涡流损耗涡流,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。 示意图 1-12。
定义,涡流在铁心中引起的损耗。
公式,
应用,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。
VBfCp mee 222
东北电力大学电气工程学院
3．铁心损耗定义,铁心中磁滞损耗和涡流损耗之和。
表达式,
GBfCp mFeFe 23.1?
铁心损耗与频率的 1.3次方,磁通密度的平方和铁心重量成正比。
ehFe ppp
返回东北电力大学电气工程学院一、直流磁路的计算
导言,磁路计算时，通常是先给定磁通量，然后计算所需要的励磁磁动势。对于少数给定励磁磁动势求磁通量的逆问题，由于磁路的非线性，需要进行试探和多次迭代，才能得到解答。
1-3 磁路的计算东北电力大学电气工程学院
1．简单串联磁路定义,不计漏磁影响，仅有一个磁回路的无分支磁路,
附图 1-13.
点击书本进入例题 1-2
例题东北电力大学电气工程学院
2．简单并联磁路定义,指考虑漏磁影响，或磁回路有两个以上分支的磁路。
点击书本进入例题 1-３
例题东北电力大学电气工程学院二、直流电机的空载磁路和磁化曲线
1.空载磁路及其计算定义,直流电机的空载磁场是指励磁绕组内通有直流励磁电流时由励磁磁动势单独激励的磁场。
2.直流电机的磁化曲线曲线 示意图 1-16。
电机的磁化曲线体现了电机磁路的非线性，这种非线性使电机运行特性的数学表达复杂化。工程分析中，常用线性分析加上适当修正的办法来考虑非线性的影响。
东北电力大学电气工程学院三、交流磁路的特点
1.交流磁路中，激磁电流是交流，因此磁路中的磁动势及其所激励的磁通均随时间而交变，但每一瞬时仍和直流磁路一样，遵循磁路的基本定律；
2.就瞬时值而言，通常情况下，可以使用相同的基本磁化曲线；
3.磁通量和磁通密度均用交流的幅值表示，磁动势和磁场强度则用有效值表示。
东北电力大学电气工程学院交变磁通的效应,
(1)磁通量随时间交变，必然会在激磁线圈内产生感应电动势；
(2)磁通量随时间交变，必然会在铁心中产生铁心损耗。
(3)磁饱和现象会导致电流、磁通和电动势波形的畸变。
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1-1磁路的基本定律
1-2 常用的铁磁材料及其特性
1-3 磁路的计算 第一章 绪论东北电力大学电气工程学院 电机学东北电力大学电气工程学院一、重点,
1,磁路的基本定律 ;
2、铁磁材料的特性及基本磁化曲线 ;
3、铁心损耗,
※ 重点与难点二、难点,
1、磁滞回线；
2、铁心损耗；
3、磁路的计算。
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1-1磁路的基本定律一、磁路的概念,
磁路,磁通所通过的路径,见 图１－１ 。
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。
东北电力大学电气工程学院主磁路,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。
直流,直流磁路
例如,直流电机
交流,交流磁路
例如,变压器东北电力大学电气工程学院二、磁路的基本定律
1．安培环路定律定律内容,沿任何一条闭合回线，磁场强度的线积分值恰好等于该闭合回线所包围的总电流值（代数和）。
公式,
附 图 1-2,有,
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2．磁路的欧姆定律附图 1-3a
定律内容,作用在 磁路上的磁动势等于磁路内的磁通量 乘以磁阻。
公式,
式中：
相应的 模拟 电路图 1-3b,
mRF
A
lR
m
东北电力大学电气工程学院点击书本进入 例题 1-1
例题东北电力大学电气工程学院定律内容,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。
公式,
又称磁路的并联定律。
3．磁路的基尔霍夫第一定律
0?
附图 1-4
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4．磁路的基尔霍夫第二定律定律背景,磁路计算时，总是把整个磁路分成若干段，
每段为同一材料、相同截面积，且段内磁通密度处处相等，从而磁场强度亦处处相等。
定律内容,沿任何闭合磁路的总磁动势恒等于各段磁路磁位降的代数和。
公式,
又称磁路的串联定律。
332211
3
1
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k
k RRRiHNi
附图 1-5
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1-2 常用的铁磁材料及其特性一、铁磁物质的磁化铁磁物质包括铁镍钴以及它们的合金。
铁磁材料在外磁场中呈现很强的磁性，此现象称为 铁磁物质的磁化 。
磁畴 示意图 1-6。
东北电力大学电气工程学院二、磁化曲线和磁滞回线
1．起始磁化曲线定义,将一块尚未磁化的铁磁材料进行磁化，当磁场强度 H由零逐渐增大时，磁通密度 B将随之增大，
曲线 B=f(H)就称为起始磁化曲线,
曲线 附图 1-7.
分析,起始磁化曲线基本上可分为四段,如下东北电力大学电气工程学院东北电力大学电气工程学院铁磁材料 磁化曲线见示意图 1-7.
应用,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。
)( HfFe
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2．磁滞回线示意图,图 1-8。
剩磁,去掉外磁场之后，铁磁材料内仍然保留的磁通密度 。
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。
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。
rB
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3．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。
附 示意图 1-9。
东北电力大学电气工程学院三、铁磁材料
1．软磁材料定义,磁滞回线窄、剩磁和矫顽力都很小的材料。
附图 1-11a
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。
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2．硬磁 (永磁 )材料定义,磁滞回线宽、剩磁和矫顽力都很大的铁磁材料称为硬磁材料，又称为永磁材料。
附图 1-11b
磁性能指标 剩磁矫顽力最大磁能积东北电力大学电气工程学院种类示意图东北电力大学电气工程学院四、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,
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。
VfBCp nmhh?
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2．涡流损耗涡流,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。 示意图 1-12。
定义,涡流在铁心中引起的损耗。
公式,
应用,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。
VBfCp mee 222
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3．铁心损耗定义,铁心中磁滞损耗和涡流损耗之和。
表达式,
GBfCp mFeFe 23.1?
铁心损耗与频率的 1.3次方,磁通密度的平方和铁心重量成正比。
ehFe ppp
返回东北电力大学电气工程学院一、直流磁路的计算
导言,磁路计算时，通常是先给定磁通量，然后计算所需要的励磁磁动势。对于少数给定励磁磁动势求磁通量的逆问题，由于磁路的非线性，需要进行试探和多次迭代，才能得到解答。
1-3 磁路的计算东北电力大学电气工程学院
1．简单串联磁路定义,不计漏磁影响，仅有一个磁回路的无分支磁路,
附图 1-13.
点击书本进入例题 1-2
例题东北电力大学电气工程学院
2．简单并联磁路定义,指考虑漏磁影响，或磁回路有两个以上分支的磁路。
点击书本进入例题 1-３
例题东北电力大学电气工程学院二、直流电机的空载磁路和磁化曲线
1.空载磁路及其计算定义,直流电机的空载磁场是指励磁绕组内通有直流励磁电流时由励磁磁动势单独激励的磁场。
2.直流电机的磁化曲线曲线 示意图 1-16。
电机的磁化曲线体现了电机磁路的非线性，这种非线性使电机运行特性的数学表达复杂化。工程分析中，常用线性分析加上适当修正的办法来考虑非线性的影响。
东北电力大学电气工程学院三、交流磁路的特点
1.交流磁路中，激磁电流是交流，因此磁路中的磁动势及其所激励的磁通均随时间而交变，但每一瞬时仍和直流磁路一样，遵循磁路的基本定律；
2.就瞬时值而言，通常情况下，可以使用相同的基本磁化曲线；
3.磁通量和磁通密度均用交流的幅值表示，磁动势和磁场强度则用有效值表示。
东北电力大学电气工程学院交变磁通的效应,
(1)磁通量随时间交变，必然会在激磁线圈内产生感应电动势；
(2)磁通量随时间交变，必然会在铁心中产生铁心损耗。
(3)磁饱和现象会导致电流、磁通和电动势波形的畸变。
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