第1章 磁路1A.ppt

* 电 工 教 研 室 北 京 理 工 大 学 信息科学技术学院 第1章 磁路 1.1 磁性材料的磁性能 1.2 磁路和磁路的欧姆定律 1.3 交流铁心线圈电路 1.4 电磁铁及其应用 第1章 磁 路 学习目的：了解磁路的基本概念，掌握交、直流电磁铁的特点。 学习重点：铁心线圈中电压和磁通的关系，直流、交流电磁铁工作原理、特点和应用。 学习难点：直流、交流电磁铁工作原理、特点。 关键词：磁路、电磁铁。 磁路问题是局限于一定路径内的磁场问题。 如果磁场内各点的磁感应强度的大小相等，方向 相同，这样的磁场称为均匀磁场。 单位：特斯拉 T， 高斯 Gs，1T=104Gs 磁感应强度 B 是表示磁场内某点的磁场强弱和方向 的物理量，它是一个矢量。可用右手螺旋定则来确定， 复习磁场的基本物理量 1.磁感应强度 B 1.1 磁性材料的磁性能 2.磁场强度 H 磁场强度 H也是矢量，H的方向与B的方向相同，即是磁场的方向。 H与B的主要区别是：H代表电流本身所产生的磁 场的强弱，它反映了电流的励磁能力，其大小只与产生 该磁场的电流大小成正比，与介质的性质无关；B代表 电流所产生的以及介质被磁化后所产生的总磁场的强弱， 其大小不仅与电流的大小有关，而且还与介质的性质有 关。 B与H之间的关系 ?：物质的磁导率，反映了介质的导磁性质， B = ? H H的单位为：安培/米（ A/m ） 真空的磁导率 ?0 =4??10?7 H ? m （亨利 ? 米） 磁场的基本物理量 3.磁通（磁通密度）F 磁感应强度 B（如果不是均匀磁场，则取B的平均值）与垂直于磁场方向的面积 S 的乘积，称为通过该面积的磁通 F （ 标量），即 F = BS 磁通的单位为韦伯（Wb）或麦克斯韦（Mx） 1 Wb = 108 Mx 自然界的物质按磁导率的不同，可分为两大类：磁性 物质和非磁性物质。 非磁性物质或称非铁磁物质，其磁导率 ? 近似等于 真空的磁导率 ? 0 =4??10?7 H ? m （亨利 ? 米） 。 磁性物质或称铁磁物质，主要是指铁、钴、镍及其 合金而言。它们具有下列磁性能。 （1） 高导磁性 （2） 磁饱和性 （3） 磁滞性 1.1.1 磁性材料的磁性能 一. 高导磁性 磁性物质的磁导率? ?? ? 0 ，两者之比可达数百至 数千。 磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中， 例如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁 心。这样通入不大的励磁电流，便可产生足够大的磁 通和磁感应强度。 铁心的磁导率比周围空气或其它物质的磁导率高得 多，因此磁通的绝大部分经过铁心而形成一个闭合通路。 这种大量磁通集中通过的路径，既主磁通通过的路径称 为磁路。 在外磁场的作用下，磁性物质被强烈磁化 而呈现 出很强的磁性。 二. 磁饱和性 磁性物质的磁导率? 不是常数，由? =B/H可知，磁感应强度B 和磁场强度H 不成正比关系。B 与 H的关系称为 B—H曲线或磁化曲线。 在 H 比较小时，B 差不多与 H 成正比地增加；当 H 增加到一定值后，B 的增加缓慢下来， 到后来随着 H 的继续增加，B 却增加得很少。这种现象称为磁饱和现象。 b点称为膝点，磁导率最大，是磁路的工作点，一般工作在bc段。 B - H ? - H b c B H ? a 磁化曲线 O ?m 三. 磁滞性 磁性物质都具有保留其磁性的倾向，因而 B 的变化 总是滞后于 H 的变化，这种现象称为磁滞现象。 当铁心线圈中通有交变电流时，铁心就受到交变磁 化。在电流变化一个周期时，表示 B 与 H 变化关系的闭合曲线称为磁滞回线。 HC——矫顽磁力 Br——剩磁感应强度（剩磁） Hm –Hm Br HC B H – HC O 磁性材料分为： 软磁性材料（易于磁化和退磁）； 硬磁性材料（很大的剩磁）。 当磁性材料在交流励磁电流作用下反复磁化时，在磁性材料的内部存在两种损耗：涡流损耗和磁滞损耗。这两种损耗总称为磁损耗或铁损耗。 1.1.2 磁性材料中的磁损耗 1. 涡流损耗 交变的磁通?在铁磁材料中产生的感应电流而引起的损耗。 ? 硅钢片 ? 为了减小涡流损耗，铁心可采用薄硅钢片顺磁通方向叠成，及提高材料的电阻率。 交变磁化一周在铁心的单位体积所产生的 磁滞损耗