电路分析基础教学配套课件卢秉娟第11章.pdf

第11章 磁路和铁心线圈电路  11.1 磁场和磁路  11.2 铁磁物质的磁化曲线  11.3 磁路的基本定律  11.4 恒定磁通下的磁路参数计算  11.5 交变磁通下的磁路参数计算  11.6 交流铁心线圈的电路模型 11.1 磁场和磁路  磁场是由电流产生的，它与电流在空间的分布 和周围空间磁介质的性质密切相关。  在电工设备中，常采用导磁性能良好的铁磁材 料做成一定形状的铁心，将线圈绕在铁心上， 由于磁性材料的磁导率比周围空气的磁导率大 得多，给绕在铁心上的线圈通以较小的电流， 就会在铁心中产生很强的磁场，而周围非磁性 材料中的磁场非常弱，也就是说，磁场的磁力 线几乎全部（大部分）汇聚于铁心中，工程上 把这种由铁心所限定的磁场称为磁路。在实际 中，凡需要强磁场的场合，都采用磁路来实 现，如电机、变压器、继电器、电磁铁等。  常见的几种电气设备的磁路如图11-1所示。 图11-1 描述磁场的主要物理量是磁通Ф、磁感应强 度B （矢量）和磁场强度H （矢量）。 磁感应强度是一个矢量，用B表示，是根据洛 仑兹力定义的。SI单位为特，用T表示。量值为 F B I l 穿过某一截面S 的磁感应强度B 的通量称为磁 通量，简称磁通，用Ф表示。单位是韦伯 （wb ）。 Φ B S d  S 磁通的参考方向与电流的方向满足右手螺旋 定则。在磁场中，对B 的任意闭合面积分为零， 即有 dB S 0  S 磁感应强度量值相等、方向相同的磁场称为 均匀磁场，在磁感应强度为B 的均匀磁场中，面 积为S ，与磁场方向垂直的平面的磁通为Ф=BS  ，而B 。因此磁感应强度又称为磁通密度。 S 为分析磁场与电流的依存关系，引入描述磁 场的另一物理量磁场强度，它是一矢量，用H表 示，它的单位是A/m 。磁场强度H 与磁感应强度 B 、磁介质的磁导率 μ之间有如下关系： B H 由于磁性材料的磁导率μ不是常数，所以，在 磁路中上述关系为非线性关系。为了比较物质的 磁导率，选择真空作为比较基准，可以导出或测 得真空的磁导率为 -7 μ=4 π×10 H/m 0  把物质的磁导率与真空磁导率的比称为物质的 相对磁导率： µr=µ/µ0  在磁场中，H 的任意闭合路径的线积分，等于 穿过此路径所围成的面的电流的代数和。即 H l 1I d  (11-5)  该积分称为安培环路定律。当电流参考方向与 环路的绕向符合右手螺旋定则时，该电流前取 “+”号，反之，取“-”号。 11.2 铁磁物质的磁化曲线  根据导磁性能的不同，自然界的物质可以分为 两大类：铁磁材料和非铁磁材料。  铁磁材料的磁性能主要包括高导磁性、磁饱和 性和磁滞性。  在铁磁材料内部存在许多磁化小区，称为磁 畴。当外磁场增大到一定值时，其内部的所有 磁畴基本上均转向与外磁场方向一致，此时再 加大励磁电流，其