磁路和铁芯线圈课件.pptVIP

二、磁滯回線在交流電機或電器中的鐵磁物質常受到交變磁化。反復磁化過程的B-H曲線稱磁滯回線，而不是起始磁化曲線，其變化曲線如圖13-10所示。圖13-10磁滯回線 鐵磁物質在反復磁化過程中需要消耗能量並以熱能的形式耗散，這種能量損耗稱為磁滯損耗（magnetichysteresisloss）。後面將會證明，磁滯損耗與磁滯回線的面積成正比。按磁滯回線的形狀，鐵磁物質大體分為以下兩類。 （1）軟磁材料具有較小的剩磁和矯頑力，磁滯回線較窄，磁滯損耗小，磁導率高，磁滯現象不明顯，沒有外磁場時磁性基本消失。一般適用於電機、電器及變壓器的鐵芯。常見的有鑄鐵、矽鋼、電工鋼、坡莫合金和鐵氧體等。 （2）硬磁材料具有較大的矯頑力，磁滯回線較寬，這類材料被磁化後，其剩磁不易消失，適用於製造永磁體。如鉻、鎢、鈷、鎳等的合金，有鉻鋼、鎢鋼、鈷鋼等。如錳鎂鐵氧體和鋰錳鎂鐵氧體的磁滯回線接近矩形，常稱為矩磁材料，穩定性好，可用來製作電腦內部記憶體的磁心和外部設備中的磁鼓、磁帶和磁片等。 圖13-11給出了兩種鐵磁物質的磁滯回線。 圖13-11軟磁材料和硬磁材料的磁滯回線 應該指出，鐵磁物質被磁化的能力與溫度有關。溫度增加，被磁化的能力降低，每一種鐵磁物質都存在這樣一個溫度，超過這個溫度該物質就失去鐵磁性，這個溫度稱為該物質的居裏點。鐵的居裏點為760℃。磁路和鐵芯線圈13.1磁場的主要物理量和基本性質 根據電磁場理論，磁場是由電流(運動電荷)產生的。電氣設備的磁場一般集中分佈在由導磁材料構成的閉合路徑內，這樣的路徑稱為磁路。磁路問題實質上是局限在一定範圍內的磁場問題。磁路所涉及的一些物理量都來源於磁場，為了分析計算磁路，本節先對磁場的基本物理量及其基本性質作簡要復習。一、磁場中的主要物理量1.磁感應強度和磁通 磁感應強度(magneticinduction)是磁場的基本物理量，它是根據洛侖茲力來定義的，是一個向量，用符號B來表示。其方向與磁場的方向一致，可以用能夠自由轉動的小磁鍼來測定。 放在磁場中某處的小磁鍼N極所指的方向就是該點磁感應強度的方向；其大小是運動電荷在磁場中受到磁場力的作用，當運動電荷與磁場的方向垂直時，它所受到的磁力最大，記為Fmax。 通常用磁感應強度線來描繪磁場中各點的情況。其方向代表該點磁感應強度的方向，其大小用該點附近磁感應強度線的疏密程度來表示。磁感應強度線是連續的閉合曲線，且任意兩根磁感應強度線不可能相交。如果磁場是由電流產生的，電流也是閉合流動的，即磁感應強度線總是與電流線相互鉤鏈的。圖13-1畫出了3種常見電流產生磁場的情況。圖13-13種常見電流的磁場 磁感應強度向量的通量稱為磁通［量］(magneticflux)，是一個標量，用符號Ф來表示。 如果是均勻磁場，磁感應強度B與垂直於磁場方向的面積S的乘積就叫作通過這塊面積的磁通。 磁感應強度也稱為磁通密度。 磁通可以形象地用穿過某一面積磁感應強度線的根數來表示。 在國際單位制(SI)中，磁通的單位是韋［伯］(Weber)，符號為Wb。即磁感應強度為一個特［斯拉］時，通過垂直於磁場方向上一平方米的截面積中磁通量為一個韋［伯］。2.磁場強度和磁導率磁場強度是描述磁場的另一個重要的物理量。 磁場中某點的磁場強度只取決於產生這個磁場的運動電荷(或電流)的分佈，而與介質無關。也就是說，在確定的運動電荷(或電流)分佈所產生的磁場中，如果分別充滿不同的介質，則磁場中同一點的磁場強度H是相同的。而磁感應強度隨著介質的不同而不同，不同的程度取決於介質的磁導率μ。 在國際單位制(SI)中，由後面介紹的安培環路定律可知，磁場強度的單位是安/米，符號為A/m。磁導率(permeability)是反映物質導磁能力或物質被磁化能力的物理量。二、磁場的基本性質1.磁通連續性原理磁通連續性原理是磁場的一個基本性質。其內容是，在磁場中，磁感應強度對任意閉合面的面積分恒等於零。2.安培環路定律 安培環路定律(Ampere′scircuitallaw)是磁场又一基本性质。其内容是，在磁场中，磁場強度沿任意閉合路徑的線積分等於穿過該路徑所包圍的全部電流的代數和。13.2磁路的基本定律一、磁路 在實際的電磁設備中，為了提高效率，減少體積和成本，一般都要求能以盡可能小的電流(激磁電流)產生盡可能大的磁通，這就要求把磁場集中在盡可能小的區域內。利用特殊的電流分佈如密繞螺線管，和利用高磁導率的材料製成閉合的或近似閉合的路徑，即所謂鐵芯來達到目的。 在這種情況下，磁場主要集中在這個路徑中，這種結構的總體(有時還包括一段空氣隙)稱為磁路(magneticcircuit)。