磁场的基本物理量解读.ppt

* 第二篇　电机与控制 本篇主要介绍了磁路、变压器、异步电动机和控制 电机等。从应用的角度出发，讲解异步电机的工作 原理和基本使用控制方法，重点放在电机的外特性 上。最后借助经典的继电接触器控制概念，介绍了 PLC（可编程序控制器）控制技术。 第7章 磁路 一、磁感应强度 （磁通密度） 与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通（磁力线）。 单位：韦伯 1 Tesla = 104 高斯 B 的单位：特斯拉（Tesla） 7.1 磁场的基本物理量 二、磁通 单位：韦伯（Wb） B 单位：特斯拉（T） 磁感应强度B与垂直与磁场方向的面积S的乘积，称为通过该面积的磁通。 单位：伏秒 三、磁场强度 H 磁场强度是计算磁场所用的物理量，其大小为磁感应强度和导磁率之比。 单位： B ：特斯拉 ：亨/米 ：安/米 四、磁导率 ：表征各种材料导磁能力的物理量 （亨/米） 真空中的磁导率( )为常数 一般材料的磁导率 和真空中的磁导率之比， 称为这种材料的相对磁导率 ，则称为磁性材料 ，则称为非磁性材料 7.2 磁性材料 7.2.1 磁性材料的主要特性 1. 非线性 大 小 B H (I) 2. 磁饱和性 H B B H 3. 磁滞性 7.2.2 磁性材料的分类 根据磁性能，磁性材料又可分为三种：软磁材料（磁滞回线窄长。常用做磁头、磁心等）；永磁材料（磁滞回线宽。常用做永久磁铁）；矩磁材料（滞回 线接近矩形。可用做记忆元件）。 图 a 软磁和硬磁材料的磁滞回线 图b 矩磁材料的磁滞回线 7.3 磁路的概念及磁路的基本定律 7.3.1 磁路的概念 典型磁路示意图 磁路：主磁通所经过的闭合路径。 i 线圈通入电流后，产生磁通，分主磁通和漏磁通。 ：主磁通 ：漏磁通 铁心 （导磁性能好 的磁性材料） 线圈 7.3.2 磁路的基本定律 一. 安培环路定律（全电流律）： 磁场中任何闭合回路磁场强度的线积分,等于通过这个闭合路径内电流的代数和。 I1 I2 I3 电流方向和磁场强度的方向 符合右手定则的，电流取正； 否则取负。 在无分支的均匀磁路（磁路的材料和截面积相同，各处的磁场强度相等）中，安培环路定律可写成： 磁路 长度L 线圈 匝数N I HL：称为磁压降。 NI：称为磁动势。 一般用 F 表示。 F=NI 总磁动势 在非均匀磁路（磁路的材料或截面积不同，或磁场强度不等）中，总磁动势等于各段磁压降之和。 例： I N 对于均匀磁路 磁路中的 欧姆定律 二. 磁路的欧姆定律： 则： I N S L 注：由于磁性材料 是非线性的，磁路欧姆定律多用作定性 分析，不做定量计算。 令： Rm 称为磁阻 7.4 直流磁路 直流磁路的励磁线圈中通入的是直流电流，磁路的磁通势和磁通都是恒定的。 下面就通过两道例题，介绍简单直流磁路的计算方法。 例1 一个环形线圈如图所示，其外径D1＝86mm，内径D2＝74mm，线圈匝数 N＝100，励磁电流I＝1.25A。若环形线圈的心子分别采用铸钢、电工钢片和非磁性 材料塑料制成，试分别计算磁路中的磁通和它们的磁导率。 图 例1的图 解 这是一个没有分支的均匀磁路，已知磁通势NI，要求计算磁通。无分支磁路是 指只有一个回路的磁路，均匀磁路是指磁路中各处材料相同且质地均匀、截面积相等。 这个问题不能直接用磁路的欧姆定律求解。因为对于磁性材料来说，其磁导率μ不是 常数，它是随激励电流的大小不同而变化的，现为未知数，所以磁阻Rm为未知。但 是可以应用磁路的有关定律和公式，按如下顺序求解： ，最后再计算出磁导率μ。 磁路的平均长度 (A/m) 查阅图7-4可得，当H＝500A/m时，铸钢的磁感应强度B＝0.64T， 电工硅钢片的磁感应强度B＝1.25T。 环形铁心的截面积 当材料是铸钢时 (Wb) (H/m) 当材料是电工硅钢片时 (Wb) (H/m) 塑料是非磁性树料，它的其磁导率是已知的， H/m，所以其磁感应强度 （T） (Wb) 如果上述环形线圈的铁心由磁性材料做成，且在铁心上开一个很小的空气隙， 如图所示（图中励磁线圈略去未画)，这时铁心中的磁通如何改变? 图 包含气隙的环形铁心 例题2 一线圈,匝数 ,绕在铸钢制成的铁心上,铁心截面积S=20 铁心平均长度 ,该磁路如图所示。 欲在铁心中产生磁通 （2）若在贴心中加入一个0.2cm的空气隙,欲保持磁通不变,通