磁路有三个基本定律作为分析计算的基础。
1. 磁路的基尔霍夫第一定律(KCL)
在图1所示磁路的分支处(又称为磁路的节点)作一封闭面S,若忽略漏磁通并选定主磁通φ1、φ2、φ3的参考方向如图所示。
图1
① 内容:穿进任一封闭面的磁通一定等于穿出该封闭面的磁通。
② 表达式:
φ1+φ2 -φ3 = 0
写成一般形式,有
∑φ = 0 (1)
即汇合于磁路中任一节点的磁通的代数和为零,这就是磁路的基尔霍夫第一定律。
③ 正负符号的选取:一般选离开节点的磁通项前取正号,反之取负号。
2. 磁路的基尔霍夫第二定律(KVL)
① 磁通势F
铁芯线圈的匝数与通过励磁电流乘积叫做磁通势F,磁通势的SI主单位均为安(A)。
F = NI (2)
② 磁位差Um:
磁场强度H与该段磁路平均长度l的乘积,叫做该段磁路的磁位差Um,其单位均为安(A)。
(3)
③ 内容:磁路的任一闭合回路中,各段磁位差的代数和等于磁通势的代数和。
④ 数学表达式:
推广到一般情形,有
(4)
⑤ 正负号的选取:
a. 磁位差的符号:
选一绕行方向,磁通的参考方向与绕行方向一致时,该段磁位差项前取正号,反之取负号;
b. 磁通势的符号:
励磁电流的参考方向与磁路回线绕行方向符合右手螺旋关系时,该磁通势项前取正号,反之取负号。
3. 磁路的欧姆定律
① 磁阻:媒质对磁通的阻碍作用,称为磁阻。
图2 一段均匀磁路
Rm =
磁阻的SI主单位为每亨(1/H)。
空气的磁导率为常量,故气隙的磁阻是常量。
铁磁性物质的磁导率不是常量,使得铁磁性物质的磁阻是非线性的,因此一般情况下不能应用磁路的欧姆定律进行计算。
② 磁路的欧姆定律:一段磁路磁通与磁位差成正比。