第十章 磁路与铁芯线圈.doc

第10章 磁路与铁芯线圈 1．基本概念：磁通、磁感应强度、磁场强度、磁动势； 2．铁磁物质的磁化过程及B-H曲线； 3．基本定律：基尔霍夫磁压定律和基尔霍夫磁通定律； 4．交流铁芯线圈中磁饱和对电流波形的影响； 5．理解磁损耗 难 点 1．理解磁滞回线； 2．磁路基本定律的应用 3．交流铁芯线圈中的波形畸变。 10.1 磁场的基本物理量 一、磁感应强度与磁通 1、磁感应强度 单位正点电荷在该点以单位速度运动时所受的最大磁场力（即速度与磁场方向垂直时所受的磁场力），则定义下列比值为磁感应强度的值 磁感应强度的单位为特斯拉，简称特，用字母T表示。 磁场可用磁力线（又称感应线）来描述，每一点的切线方向为该点的磁场方向；磁力线是互不相交的曲线。 2、磁通 在均匀磁场中，取一个与磁感应强度向量B垂直的平面S，则乘积 简称磁通，单位为韦伯（ Wb ）。 在不均匀磁场中，穿过小面积S的磁通为 注意： 1）画磁力线时，密度等于B值，因此穿过某曲面S的磁通可以形象地用穿过该面积S的磁力线的根数来表示。 2）磁通的连续性。 对于磁场中任一闭合曲面而言，穿入的磁力线数必等于穿出的磁力线数，因此，通过任一闭合曲面的总磁通量必然为零。 二、磁场强度与磁导率 1、磁场强度 用H表示，它和磁场中同一点的磁感应强度B的关系是 磁场强度的单位是A / m（安／米） 说明：在均匀无限大的介质的磁场中，磁场强度只取决于产生这个磁场的宏观电流的分布而与介质本身无关。 在由某一宏观电流分布所产生的磁场中，如果分别充满不同的介质，则在场中同一点的磁场强度 H 是相同的，而磁感应强度 B 会随着介质的不同而不同。 2、磁导率 反映物质导磁能力的或说物质被磁化能力的物理量，国际单位制中H / m （亨／米），电磁单位制中是 GS / Oe （高斯／奥斯特）。 在国际单位制中，真空的磁导率为 通常物质的磁导率用相对磁导率表示，其值为其它物质的磁导率与真空磁导率的比值，即： 按照导磁性能的不同，物质可大体分为三类：顺磁物质，＞１；反磁物质， ＜ l；铁磁物质，＞＞ 1 。 磁化：化成当外界磁场作用于铁磁物质时，受磁场力的作用，原来杂乱排列的磁畴将趋于有规则的排列，称为铁磁物质的磁化。 一、铁磁物质的起始磁化曲线 1、铁磁物质磁化过程 铁磁物质是由许多“磁畴”组成。磁化过程实际就是在外磁场的作用下“磁畴”由无序排列变成有序排列的过程。 2、铁磁物质的起始磁化曲线 铁磁物质的磁状态，一般由磁化曲线即 B－H 曲线表示。 oa段：外磁场作用，各磁畴略有偏转，B 值逐渐上升。 ab段：磁畴翻转，B 值迅速增大。 bc段：磁畴排列更有序，B 值略有增大。 c点以后：已达饱和，B值几乎不再增加。 二、磁滞回线 线圈同以交流电时，外部磁场是交变的磁场。在交变的磁场作用下，B-H曲线是闭合的，称为磁滞回线，如下图示。 几个名词： 1）Br 剩余磁感应强度（剩磁）：铁磁物质磁化后，当外磁场为零时仍具有的磁感应强度。产生原因：磁畴的翻转过程是不可逆的缘故。 2）矫顽力：抵消已磁化的铁磁物质的剩磁所需的反向外磁场强度。 3）磁滞：当 H 值减小到零时（即励磁电流为零），磁感应强度仍具有某一非零值 Br ，这现象称为磁滞。 4）磁滞回线：反复磁化多次之后，将得到一条对称于原点的闭合曲线。 5）磁滞损耗：铁磁物质在反复磁化过程中消耗的能量，磁滞损耗与磁滞回线的面积成正比。 6) 膝点：曲线 b 点以右的部分，即称磁化已达到“饱和”，该点则为膝点。 7）按磁滞回线的形状分硬磁材料、软磁材料、矩磁材料。 三、基本磁化曲线 由各条磁滞回线的正顶点连成的曲线，称为铁磁物质的基本磁化曲线。工程计算均采用基本磁化曲线。 10.3 磁路的基本定律及应用 一、基本相关概念 由铁磁材料做成的、磁通集中通过的路径称为磁路。 通过铁磁材料构成磁路而闭合的磁通，称为主磁通；通过磁路近旁的非铁磁材料而闭合的磁通称为漏磁通，分析磁路时，通常忽略漏磁通。 磁路分为无分支磁路和有分支磁路两种，如下图示。 二、磁路的基本定律及其应用 1、磁路的基尔霍夫第一定律 表述一：磁路分支点（节点）所连各支路磁通的代数和为零，即 规定：进人节点的磁通取正号，离开节点的磁通取负号 表述二：进人节点的磁通等于离开节点的磁通。 2、磁路的基尔霍夫第二定律（安培环路定则） 闭合磁路中各段磁压的代数和等于各磁通势的代数和（按如下所示），即： 注意：1）安培环路定律的成立也与磁场中介质的分布无关。 2）对于铁芯磁路上，若有多组线圈，则上式可写为一般形式 3）相关概