磁路与变压器51.ppt

第6章 磁路与变压器 ;6.1 磁路的基本知识 ; 磁路中的磁通可以由励磁线圈中的励磁电流产生， 如图6-1（a）、 （b）； 也可以由永久磁铁产生， 如图6-1(c)。 磁路中可以有气隙， 如图6-1(b)、 (c)； 也可以没有气隙， 如图6-1(a)。 ; 图6-1 几种常见电气设备的磁路 (a) 变压器； (b) 电磁铁； (c) 磁电式电表 ; 6.1.2 磁路欧姆定律 由铁磁材料制成的一个理想磁路（无漏磁）如图6-2所示， 若线圈通过电流I， 则在铁心中就会有磁通Φ通过。 实验表明， 铁心中的磁通Φ与通过线圈的电流I、 线圈匝数N以及磁路的截面积S成正比， 与磁路的长度l成反比， 还与组成磁路的铁磁材料的磁导率μ成正比， 即 ; 式(6-1)在形式上与电路的欧姆定律（I=E/R）相似， 被称为磁路欧姆定律。 磁路中的磁通对应于电路中的电流； 磁动势F=NI反映通电线圈励磁能力的大小， 对应于电路中的电动势； 磁阻 对应于电路中的电阻 ， 是表示磁路材料对磁通起阻碍作用的物理量， 反映磁路导磁性能的强弱。 对于铁磁材料， 由于μ不是常数， 故Rm也不是常数。 因此， 式(6-1)主要被用来定性分析磁路， 一般不能直接用于磁路计算。 ;图6-2 铁磁材料的理想磁路; 对于由不同材料或不同截面的几段磁路串联而成的磁路， 如有气隙的磁路， 磁路的总磁阻为各段磁阻之和。 由于铁心的磁导率μ比空气的磁导率μ0大许多倍， 故即使空气隙的长度l0很小， 其磁阻Rm仍会很大， 从而使整个磁路的磁阻大大增加。 若磁动势F不变， 则磁路中空气隙越大， 磁通Φ就越小； 反之， 如线圈的匝数N一定， 要保持磁通Φ不变， 则空气隙越大， 所需的励磁电流I也越大。 ; 6.1.3 铁磁材料 根据导磁性能的不同， 自然界的物质可分为两大类： 一类称为铁磁材料， 如铁、 钢、 镍、 钴及其合金和铁氧体等材料， 这类材料的导磁性能好， 磁导率很高； 另一类为非铁磁材料， 如铝、 铜、 纸、 空气等， 这类材料的导磁性能差， 磁导率很低。 任意一种物质导磁性能的好坏常用相对磁导率μr来表示， 即 ; 其中, μ为任意一种物质的磁导率， μ0为真空的磁导率， 其值为常数 μ0=4π×10-7 H/m 非铁磁材料的相对磁导率大多接近于1， 铁磁材料的相对磁导率可达几百、 几千, 甚至几万， 是制造变压器、 电机、 电器等各种电工设备的主要材料。 铁磁材料的磁性能主要包括高导磁性、 磁饱和性和磁滞性。 ; 1． 高导磁性 在铁磁材料的内部存在许多磁化小区， 称为磁畴， 每个磁畴就像一块小磁铁。 在无外磁场作用时， 各个磁畴排列混乱， 对外不显示磁性。 随着外磁场的增强， 磁畴逐渐转向外磁场的方向， 呈有规则的排列， 显示出很强的磁性， 这就是铁磁材料的磁化现象， 如图6-3所示。 非铁磁材料没有磁畴结构， 所以不具有磁化特性。 ;图6-3 铁磁材料的磁化 (a) 磁化前； (b) 磁化后; 2．磁饱和性 当外磁场（或励磁电流）增大到一定值时， 其内部所有的磁畴已基本上均转向与外磁场方向一致的方向上， 因而再增大励磁电流其磁性也不能继续增强， 这就是铁磁材料的磁饱和性。 ; 铁磁材料的磁化特性可用磁化曲线即B=f(H)曲线来表示。 铁磁材料的磁化曲线如图6-4中的曲线①所示， 它不是直线。 在Oa段， B随H线性增大； 在ab段， B增大缓慢， 开始进入饱和； b点以后， B基本不变， 为饱和状态。 铁磁性材料的μ不是常数， 如图6-4中的曲线②所示。 非磁性材料的磁化曲线是通过坐标原点的直线， 如图6-4中的曲线③所示。 ; 图6-4 磁化曲线 ;图6-5 铁磁材料的磁滞回线; 3．磁滞性 实际工作时， 如果铁磁材料在交变的磁场中反复磁化， 则磁感应强度B的变化总是滞后于磁场强度H的变化， 这种现象称为铁磁材料的磁滞现象， 磁滞回线如图6-5所示。 由图可见， 当H减小时， B也随之减小， 但当H=0时， B并未回到零值， 而是B=Br， Br称为剩磁感应强度， 简