1.3 磁路的基本定律（课件）-《电机与拖动基础》同步精品课堂（高等教育出版社）

电机与拖动基础 同步精品课堂（中职专业课） 1.3 磁路的基本定律 1 知识目标 熟悉和掌握磁路欧姆定律、磁路基尔霍夫定律的主要内容。 能力目标 对学会对恒定磁通的磁路欧姆定律以及电路和磁路的比较等内容进行掌握。 情感目标 培养学生利用电机拖动技术解决实际工程问题的能力。 三维目标 情境引入 什么是磁路的基本定律？ 思考 磁路中任一回路按磁导率、截面积和磁通的不同可分为若干段，三者中任一不同均会造成磁场强度H 的不同，故磁路分析和计算时通常先分段再综合。与电路类似，磁路的分析和计算可以通过磁路定律来进行。磁路的欧姆定律和基尔霍夫定律是磁路分析和计算的最基本定律 新知学习 一 、磁路欧姆定律 磁路欧姆定律是分析磁路的基本定律，现以图1-17所示的无分支磁路为 例来介绍该定律内容。 (a) 磁路 新知学习 一 、磁路欧姆定律 磁路欧姆定律是分析磁路的基本定律，现以图1-17所示的无分支磁路为 例来介绍该定律内容。 (b) 等效电路 新知学习 一 、磁路欧姆定律 该磁路由铁心和气隙两部分组成，设铁心部分各处材料 相同，磁导率用μ。表示；截面积相等，用A。表示；平均长度(即中心线的长度)为l; 气隙部分的磁路截面积为A₀, 长度为l₀。 若在线圈中通入直流电流，在磁路中将产生不随时间变化的恒定磁通φ。由于磁感线是连续的，忽略漏磁通后，通过该磁路各截面积的磁通φ相同，所以磁感线的分布可认为是均匀的。铁心和气隙两部分的磁感应强度和磁场强度的数值分别为 (1)恒定磁通的磁路欧姆定律 新知学习 一 、磁路欧姆定律 该磁路由铁心和气隙两部分组成，设铁心部分各处材料 相同，磁导率用μ。表示；截面积相等，用A。表示；平均长度(即中心线的长度)为l; 气隙部分的磁路截面积为A₀, 长度为l₀。 铁心和气隙两部分的磁感应强度和磁场强度的数值分别为 (1)恒定磁通的磁路欧姆定律 新知学习 一 、磁路欧姆定律 该磁路由铁心和气隙两部分组成，设铁心部分各处材料 相同，磁导率用μ。表示；截面积相等，用A。表示；平均长度(即中心线的长度)为l; 气隙部分的磁路截面积为A₀, 长度为l₀。 根据全电流定律，取磁路中心线处的磁感线回路为积分回路，由于中心线上各点的H 方向与l 方向一致，则磁动势为 (1)恒定磁通的磁路欧姆定律 新知学习 一 、磁路欧姆定律 该磁路由铁心和气隙两部分组成，设铁心部分各处材料 相同，磁导率用μ。表示；截面积相等，用A。表示；平均长度(即中心线的长度)为l; 气隙部分的磁路截面积为A₀, 长度为l₀。 根据磁阻的定义， (1)恒定磁通的磁路欧姆定律 新知学习 一 、磁路欧姆定律 该磁路由铁心和气隙两部分组成，设铁心部分各处材料 相同，磁导率用μ。表示；截面积相等，用A。表示；平均长度(即中心线的长度)为l; 气隙部分的磁路截面积为A₀, 长度为l₀。 以上规律称为磁路欧姆定律。可见，在恒定磁通的磁路中，磁通φ等于磁动势 F 除以磁路的总磁阻R 。 在形式上，恒定磁通的磁路欧姆定律与直流电路的欧 姆定律相似。磁路中的磁通①、磁动势 F 和磁阻R。分别与电路中的电流1、电 动势 E 和电阻 R 相对应。 (1)恒定磁通的磁路欧姆定律 新知学习 一 、磁路欧姆定律 该磁路由铁心和气隙两部分组成，设铁心部分各处材料 相同，磁导率用μ。表示；截面积相等，用A。表示；平均长度(即中心线的长度)为l; 气隙部分的磁路截面积为A₀, 长度为l₀。 尽管l 很小，但由于μ。>μ₀,使得 R 仍然比R 大得多。 因此，当磁路中存在气隙时，磁路的总磁阻将显著增加。若磁动势一定，则磁路中的磁通将减小；若要保持磁通一定，则需要增加磁动势。在电机的磁路中，尽管气隙很小，却是磁路磁阻最大的部分，因此磁路中应尽量减少不必要的气隙。 (1)恒定磁通的磁路欧姆定律 新知学习 一 、磁路欧姆定律 该磁路由铁心和气隙两部分组成，设铁心部分各处材料 相同，磁导率用μ。表示；截面积相等，用A。表示；平均长度(即中心线的长度)为l; 气隙部分的磁路截面积为A₀, 长度为l₀。 结合磁链和磁动势的定义式，可得自感为 (1)恒定磁通的磁路欧姆定律 新知学习 一 、磁路欧姆定律 该磁路由铁心和气隙两部分组成，设铁心部分各处材料 相同，磁导率用μ。表示；截面积相等，用A。表示；平均长度(即中心线的长度)为l; 气隙部分的磁路截面积为A₀, 长度为l₀。 若磁性材料的磁导率无穷大，铁心的磁阻可忽略不计，则 R辅≈Rm, 有 (1)恒定磁通的磁路欧姆定律 新知学习 一 、磁路欧姆定律 该磁路由铁心和气隙两部分组成，设铁心部分各处材料 相同，磁导率用μ。表示；截面积相等，用A。表示；平均长度(即中心线的长度)为l; 气隙部分的磁路截面积为A₀, 长度为l₀。 若磁性材料的磁导率无穷大，铁心的磁阻可忽略不计，则 R辅≈Rm, 有 (1)恒定磁通的磁路欧姆定律 新知学习 一 、磁路欧姆定律 该磁路由铁心和气隙两部分组成，设铁心部分各处材料 相同，磁导率用μ。表示；截面积相等，用A。表示；平均长度(即中心线的长度)为l; 气隙部分的磁路截面积为A₀, 长度为l₀。 若磁路中无气隙或气隙可忽略不计，则Rm≈R ,有 (1)恒定磁通的磁路欧姆定律 新知学习 一 、磁路欧姆定律 该磁路由铁心和气隙两部分组成，设铁心部分各处材料 相同，磁导率用μ。表示；截面积相等，用A。表示；平均长度(即中心线的长度)为l; 气隙部分的磁路截面积为A₀, 长度为l₀。 电感与励磁线圈匝数的平方、磁性材料的磁导率以及磁路的截面积成正比，与磁路的长度成反比。 (1)恒定磁通的磁路欧姆定律 新知学习 一 、磁路欧姆定律 该磁路由铁心和气隙两部分组成，设铁心部分各处材料 相同，磁导率用μ。表示；截面积相等，用A。表示；平均长度(即中心线的长度)为l; 气隙部分的磁路截面积为A₀, 长度为l₀。 如果线圈中通入交流电流，那么在磁路中就会产生随时间交变的磁通，此时的 磁路欧姆定律在形式上与交流电路的欧姆定律相似。交变磁通的磁路欧姆定律为 (2)交变磁通的磁路欧姆定律 新知学习 一 、磁路欧姆定律 该磁路由铁心和气隙两部分组成，设铁心部分各处材料 相同，磁导率用μ。表示；截面积相等，用A。表示；平均长度(即中心线的长度)为l; 气隙部分的磁路截面积为A₀, 长度为l₀。 式中：φ。是磁通的最大值；F。为磁动势的最大值；Z。是磁路的阻抗，称为磁阻 抗，与交流电路的阻抗一样，也是个复数，即（式中：X 是磁路的磁抗。） Zm=R+jX (2)交变磁通的磁路欧姆定律 新知学习 一 、磁路欧姆定律 该磁路由铁心和气隙两部分组成，设铁心部分各处材料 相同，磁导率用μ。表示；截面积相等，用A。表示；平均长度(即中心线的长度)为l; 气隙部分的磁路截面积为A₀, 长度为l₀。 在数值上，交变磁通的大小为 (2)交变磁通的磁路欧姆定律 新知学习 二 、磁路基尔霍夫定律 磁路基尔霍夫定律是分析磁路的基本定律，现以恒定磁通和图1-19 所示。的有分支磁路为例来介绍该定律内容。该磁路各部分的磁通分别为Φ、φ₂和 φ₃,方向如图所示，长度分别为l₁、l ₂ 和 l₃。 新知学习 二 、磁路基尔霍夫定律 磁路基尔霍夫定律是分析磁路的基本定律 取闭合面为图1-19中的虚线球面，令穿出闭合面的磁通为正，反之为负， 根据磁通连续性定理，有 Φ₃-Φ₂-Φ₁=0 由此可见，磁路中任一时刻任一闭合面上的磁通的代数和等于零，这一规律称为磁路基尔霍夫第一定律。 (1)磁路基尔霍夫第一定律 新知学习 二 、磁路基尔霍夫定律 磁路基尔霍夫定律是分析磁路的基本定律 对于图所示的最外边的闭合回路，设回路的环行方向为顺时针方向， 则根据全电流定律，有 式中：F₁ 和 F₂分别为磁路中l, 段和l₂段的磁动势；Um,和 Um₂分别为l₁段和l₂段的磁位差。 (2)磁路基尔霍夫第二定律 新知学习 三、电路和磁路的比较 电路与磁路常用的基本物理量和基本定律 课堂练习 填空题 设图1- 18(a) 所示磁路由磁导率无穷大的铁心和两段气隙构成。铁心上绕有 N 匝线圈，线圈中通入大小为 I 的直流电流，两段气隙的长度分别为 、 ,截面积分别为A₀ 、A 。 忽略边缘效应，试求：(1)绕组的电感； (2)气隙 l₁ 中磁感应强度B₁ 的大小。 课堂练习 填空题 解：(1)图1-18(a) 所示磁路的等效电路如图1-18(b) 所示，由于磁性材 料的磁导率无穷大，铁心的磁阻可忽略不计，所以磁路的总磁阻等于两个气隙磁阻的并联，即 式中 , 课堂练习 填空题 解：(2)由等效电路可以看出式中 于是，得 课堂练习 填空题 如图1-20所示的磁路由两块硅钢铁心及二者之间的两段气隙 构成。磁路左右两边对称，各部分尺寸为：l=30cm,l₂=12cm,l₀=l=l₀/2=0.3 cm,A₀=A₁=10cm²,A₂=8cm²。当线圈通入直流电流时，若要求在气隙处的 磁感应强度达到B₀=1T, 则需要多大的磁动势?试问磁动势主要用于克服磁路 中哪部分的磁阻? 课堂练习 填空题 解：磁路中的磁通为 φ=B₀A₀=1×0.001 Wb=0.001 Wb 两块铁心中的磁感应强度为 各段磁路的磁场强度为 课堂练习 填空题 磁化曲线查得 H₁=3.1 H₂=6.5 各段磁路的磁位差为 U=H₀₀=7960×0.6 Um₁=H₁l₁=3.1×30 A=93 A A=4776A Um₂=H₂I₂=6.5×12 A=78 A 磁动势为F=Umo+Um₁+Um₂=(4776+93+78)A=4947A 可见，当磁路中存在气隙时，磁动势主要用于克服气隙的磁阻。 课堂小结 小结 磁路的基本定律 1 磁路基尔霍夫定律、电路和磁路的比较 2 课堂小结 1. 简述磁路的基本定律？ 2. 简述恒定磁通的磁路欧姆定律？ 3. 简述磁路基尔霍夫定律？ 作业布置 感谢观看 $$