《电工技术》课件_第6章.pptxVIP

第6章磁路与变压器

6.1磁路的基本知识

6.2交流铁芯线圈与电磁铁

6.3变压器

本章小结

思考题与习题

6.1磁路的基本知识

6.1.1磁场的基本物理量

1.磁感应强度B

磁感应强度是磁场的基本物理量，它是根据洛仑兹力来定义的，是一个矢量，用符号B来表示。

它与电流之间的方向关系可用右螺旋定则来确定，其大小可用以下公式来衡量。

(6-1)

2.磁通φ

磁感应强度的通量称为磁通，是一个标量，用符号φ来表示。如果磁场内各点的磁感应强度大小相等、方向相同，这样的磁场称为均匀磁场。若是均匀磁场，磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，称为通过这块面积的磁通。用数学式表示的磁通定义为

φ=BS(6-2)

磁通可以形象地用穿过某一面积磁感应强度线的根数

来表示。

在国际单位制(SI中，磁通的单位是韦伯(Weber),符号为Wb。

如果磁场是不均匀，则磁通是磁感应强度的面积分。

(6-3)

3.磁导率μ

实验证明，自然界中大多数物质，如各种气体、非金属材料、铜、铝、高镍不锈钢等金属对磁场的影响都很小，

与真空情况极为接近，这类物质统称为非磁性物质。由实验测定真空的磁导率为μ₀=4π×10-7H/m。还有一类物质如：

铁、钴、镍、钇、镝及其合金，它们的导磁性能也远高于真空，这类物质统称为铁磁物质。非磁性物质也称非铁磁物质。

在描述物质的磁性能时，往往不直接用磁导率μ,而用μ

与真空磁导率μ的比值μ,μ被称为相对磁导率

或

μ=μHo

(6-4)

我们用相对磁导率的大小来区分铁磁性和非铁磁性材料，

其区分方式如下：

铁磁材料

非铁磁材料

非铁磁材料的μ,近似为1,铁磁材料的μ1,其值从几

百到几万。铁的μ在200以上，硅钢片的μ可达10000以上。

在制造电机、变压器等电气设备时，把线圈套在铁磁物质上，目的就是用同样的电流和同样匝数的线圈，得到尽可能强的的磁感应强度。

材料名称

铸铁

硅钢片

镍锌铁氧

体

锰锌铁氧体

坡莫合金

相对磁导率

“,=/o

200～400

7000~

10000

10～1000

300～5000

2×10⁴

2×10⁵

表6-1几种常用磁性材料的磁导率

~

4.磁场强度H

由于铁磁物质的磁导率不是常数，有关磁场的计算就比较复杂。为了简化计算，引入磁场强度这一辅助物理量。磁场强度只与产生磁场的电流以及这些电流的分布情况有关，

而与磁介质的磁导率无关。磁场强度的单位是安/米(A/m)。

磁场强度H的大小与磁感应强度B的大小之间的关系是

或B=μH(6-5)

5.磁路

常见的几种电气设备的磁路如图6-1所示。磁路中的磁通

可以由励磁线圈中的励磁电流产生，如图(a)、(b),也可以由永久磁铁产生，如图(c);磁路中可以有气隙，如图(b)、(c),也可以没有气隙，如图(a)。

(a)(b)(c)

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(不计漏磁)如图6-2所示，当线圈通过电流I,在铁芯中就会有磁通φ通过。

图6-2铁磁材料的理想磁路

实验证明电流J所产生的磁通φ与通电线圈匝数N、磁路截

面积S、铁磁材料磁导率及磁路长度L有关：

(6-6)

6.1.3铁磁材料

自然界中有导磁性能好的材料，如表6-2列举的铁、镍、钴、硅钢等，也有导磁性能差的材料，如表6-2列举的水银、铜、银等。按导磁性能的好坏，大体上可将物质分为两类：磁性材料(也称为铁磁材料)和非磁性材料。

磁性材料

非磁性材料

材料名称

铁、钴、镍、钆及其合金

水银、铜、硫、氯、氢、银、金、锌、铅、氧、氮、铝、铂等。

表6-2磁性和非磁性材料

1.高导磁性

在铁磁材料内部存在着一种自然磁性小区域，称为磁畴。在没有外磁场作用时，磁畴的方向是杂乱无章的，对外不呈现磁性，如图6-3(a)所示。

在一定强度外磁场的作用下，这些内部磁畴受到外磁场的作用力，其方向会趋向于规则排列，磁畴规则排列后，

产生了附加磁场，极大增强了原来的磁场，这种现象称为铁磁材料的磁化，如图6-3(b)所示。

个

(a)