第三章恒定磁场详解.ppt

3.9 磁 路 3.9.1 磁路的基本概念 利用铁磁物质制成一定形状的回路（可包括气隙），其周围绕有线圈，使磁通主要集中在回路中，该回路称为磁路。 （a）变压器 （b）接触器 （c）继电器 （d）四极电机 （e）永磁式电磁仪表 图3.9.1 几种常见的磁路 磁势 Fm=Ni 磁压Um 单位：A（安）或At（安匝） 单位：A（安） 2. 磁路的基尔霍夫定律 即 磁路的基尔霍夫第二定律——安培环路定律 如图参考方向下， 磁路的基尔霍夫第一定律——磁通连续性原理 1. 磁路的基本物理量 Um 的方向与H方向一致 Fm 的方向与 方向符合右手螺旋定则 设磁通参考方向（即H的参考方向）,若电流与H方向呈右手定则，Fm取正，否则取负。 基本物理量 ：磁通 、磁势Fm、磁压Um、磁感应强度B、磁场强度H。 (电路中的物理量: 电流I、元件电压U、电源Us ) 图3.9.2 磁路定律例图 3. 磁路的欧姆定律 设一磁路段如图 和 ——磁阻，单位 1/H（1/亨） 磁阻的大小取决于磁路几何尺寸、媒质性质 为常数时，称为线性磁路，否则称为非线性磁路。 3.9.2 线性磁路的计算（无分支、均匀分支、不均匀分支磁路） 例 3.9.1 已知磁路的 ，截面积 若要求在磁路中产生磁通 ，问需要在线圈中通入多大的电流 I，并求气隙的磁压Umo。 解：思路：求 磁阻 磁势 电流 磁压 图3.9.3 磁阻计算 图3.9.4 磁压计算 侧柱 根据磁路对称性 由安培环路定律 解法二 磁路是对称的，取其一半，则 解法一 思路：求 例 3.9.2 有一对称磁路，中间柱截面积为 两侧柱截面积 ， 求侧柱的磁通。 中间柱 磁阻 磁势 侧柱磁通 wb 侧柱磁通 wb 图 3.9.5 磁通计算 解： 思路及步骤： ? 根据尺寸求出各磁路段长度及磁阻; ? 设磁通方向如图所示; ? ? ? ? ? （闭合环路）; 例 3.9.3 磁路结构如图所示，已知气隙中的磁通为 ，线圈匝数为N，铁心材料磁导率为 ，截面积为S，试求电流I。 ? 图3.9.6 磁路计算 3.9.3 铁磁质的磁特性 1. 两种最基本的特性曲线 磁滞回线：铁磁质反复磁化时的 B-H 曲线。最外层为极限磁滞回线。 可确定剩磁Br，矫顽力Hc，磁能积（BH）等重要参数。 基本磁化曲线：是许多不饱和磁滞回线的正顶点的连线。 2. 铁磁质的分类 图3.9.8 基本磁化曲线 软磁材料：磁滞回线较窄， 断电后立即能消磁。如硅钢、矽钢等。 用于电机、变压器、镇流器、继电器等电磁设备的铁心。 硬磁材料：磁滞回线较宽， 充磁后剩磁大。如铁氧体、钕铁硼。 用于永磁电机、电表、电脑存贮器等器件中的永磁体。 图3.9.7 磁滞回线 3.9.4 非线性磁路计算（直流磁路） 解：这是均匀无分支磁路 查磁化曲线，得 H=300 A/m 磁势 对于较复杂的磁路，还可用试探解法，迭代法，图解法、数值法等。对于交流磁路，由于磁性能更为复杂，解题难度相应提高。 反问题：已知线圈匝数N=1000，电流 I=1A，求磁通 为多少？ 例 3.9.4 一圆环形磁路及基本磁化曲线如图所示，平均磁路长度 =100cm ，截面积A=5cm2，若要求产生 2×10-4wb 的磁通，求磁势为多少？ 查磁化曲线，得 B=1.05T，故 wb 图3.9.9 非线性磁路计算 图3.9.8 磁路计算 ? 可从毕奥—沙伐定律得到磁矢位A的表达式。 所以 则 根据矢量恒等式，式（1）中的被积函数可写为 将式（4）代入式（3）得 ? 对磁矢位两边取散度，得 应用矢量恒等式及 可得 因为恒定电流分布在有限区域内，在无限远闭合面上 ，故得 则 t 时刻，