第06章 磁路MEW.ppt

第六章磁路与铁心线圈电路 变压器的结构 变压器的结构 变压器的分类 * 4. 交流铁心线圈 5. 变压器 6. 电磁铁 1.磁场的基本物理量 2.磁性材料的磁性能 磁路与铁心线圈电路 3.磁路及其基本定律 1.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 2.磁通Φ是磁感应强度与垂直于磁场方向的面积的乘积 Φ=BS 磁路与铁心线圈电路 6.1 磁路及其分析方法 磁感应强度B的方向: 与电流的方向之间符合右手螺旋定则。 6.1.1 磁场的基本物理量 特斯拉(T) 韦[伯](Wb) 1Wb =1V·s 3.磁场强度H是计算磁场时所引用的一个物理量, 通过它来确定磁场与电流之间的关系 安培环路定律 4.磁导率μ是用来衡量物质导磁能力的物理量 B=μH 安培/米（A/m) 6.1.2 磁性材料的磁性能 1.高导磁性 磁性材料具有磁畴结构 2.磁饱和性 当全部磁畴的磁场方 向都转向与外磁场一致 后磁化磁场不再增大 外磁场方向 非磁性材料没有磁畴结构 磁路与铁心线圈电路 磁化磁场使B増大 3.磁滞性 H B,μ μ 磁化曲线（用实验的方法测） B和μ与H的关系 B 磁饱和性和非线性性 0 B H 磁滞回线 有剩磁 1 2 3 4 5 6 磁路与铁心线圈电路 6.1.3 磁路及其基本定律 磁路: 用磁性材料做成一定形状的铁心,其磁导率比周围物质 高的多,磁通的绝大部分经过铁心形成的一个闭合通路 磁路的欧姆定律 全电流定律 在磁路中，沿任一闭合路径，磁场强度矢量的线积分，等于与该闭合路径交链的电流的代数和。 当电流的方向与闭合路径的积分方向符合右手螺旋定则时， 电流前取正号，反之取负号。 如图示环形磁路（均匀磁路） Hl=IN 磁路与铁心线圈电路 Φ I Ν 磁通势F 磁通Φ 磁感应强度B 磁阻 电动势E 电流I 电流密度J 电阻R= E R I 磁路与电路的对照 磁路 电路 磁路与铁心线圈电路 电路与磁路在分析时的差异: 1. 电路一般不涉及电场,磁路通常要分析磁感应强度的分布 2.电路一般不考虑漏电流(导体的电导率比绝缘体 大地多 ),磁路要考虑漏磁通(磁路材料的磁导 率比周围介质大的不太多 ) 3.由于μ不是常数,磁路都是非线性的,磁路的欧姆定律 只能用来定性分析 4.磁路中没有断路情况 磁路与铁心线圈电路 铁磁物质的磁化曲线(B-H曲线) 用实验方法获得的 磁路与铁心线圈电路 关于磁路的计算 一般先给定磁路中的磁通,燃后根据磁路各段的尺寸和材料求磁通势 磁压降 继电器的磁路三段串联 1。各段截面积S不同又通过同一磁通ф 故磁感应强度B不同 2。根据各段磁路材料的磁化曲线及 磁感应强度B查出相对应的磁场强度H 3。计算各段磁路的磁压降HL 4。用上式求出磁通势IN 磁路与铁心线圈电路 磁路的基尔霍夫定律 磁通势 例 一闭合的均匀铁心线圈，匝数300，磁感应强度0.9T，磁路的平均长度为45厘米，求：铁心材料为（1）铸铁时（2）硅钢片时线圈中的电流 解: 先从磁化曲线中由B查出H，然后根据公式算出I 可见：(1)铁心材料的不同要得到相同的B,励磁电流会有很大的差别 ,(2)如果线圈中通同样大小的电流,H相同，B不同,如要使Ф相等则铁心的截面积相差会很大 降低体积就要使用 高导磁的铁心材料 磁路与铁心线圈电路 Φ=BS 例 一环形铁心线圈，内径10厘米，外经15厘米， 铁心材料为铸钢，磁路中含有一0.2厘米的 空气隙，线圈通1A的电流，如要得到0.9T 的磁感应强度，求线圈匝数 解：磁路的平均长度为 从铸钢的磁化曲线查出，当B=0.9T时， 磁路与铁心线圈电路 空气隙中的磁场强度为 空气隙中的磁压降 总的磁通势为 线圈匝数为 6.2 交流铁心线圈电路 6.2.1 电磁关系 ? ?? – + e – + e? + – u N i （磁通势） 主磁通? ：通过铁心闭合的磁通。 漏磁通??：经过空气或其它非导磁媒质闭合的磁通。 线圈 铁心 ??? i， 铁心线圈的漏磁电感 ? 与i不是线性关系。 6.2 .2 电压电流关系 根据KVL: ? ?? + – – + – + e e? u N i 式中：R是线圈导线的电阻 L? 是漏磁电感 当 u 是正弦电压时，电压、电流关系的相量式为： 设主磁通为正弦量 有效值 　　　　　　 由于线圈电阻 R 和感抗X?（或漏磁通??）较小，其电压降也较小，与主磁电动势 E 相比可忽略，故有 式中：Bm是铁心中磁感应强度的最大值，单位[T]； S 是铁心截面积，单位[m2]。 6.2 .3 功率损耗 1. 铜损（?Pcu） 在交