磁路与铁芯线圈电路1

《磁路与铁芯线圈电路1》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、电工技术第六章磁路与铁芯线圈电路1/39第六章磁路与铁心线圈电路6.1磁路及其分析方法6.2交流铁心线圈电路6.3变压器2/39关于磁路的一些基本概念磁路：采用磁性材料制成的具有一定形状的导磁通路。磁路与电路的比较：电路：金属铜的电阻率：1.75×10-6Ωcm，干燥空气的电阻率：1.015×105Ωcm，铜的电导率是干燥空气的5.8×1010倍；磁路：常用的导磁性能较好的材料，硅钢片相对真空的磁导率倍数：约10000倍。两个倍数之间的倍率：5.8×106倍。磁性材料有饱和特性，磁场强度达到一定程度后磁性材料的磁导率大大下降，甚至接近空气的磁导率。结论：磁场比电场更容易从磁路中泄露到

2、周围的空气中。3/396.1磁路及其分析方法心式变压器壳式变压器4/39变压器实现能量传递条件：两个线圈被磁场耦合起来。能量转换i1输入电能电能磁场输出电能i2电能磁场5/39磁场的基本物理量磁感应强度B（磁通密度）表示磁场内某点磁场强弱与方向的物理量。描述了磁场强弱及方向。单位：特斯拉或高斯[T,Gs]，1Gs=10-4T磁通量φ(简称：磁通)(垂直)穿过截面S的磁力线根数在均匀磁场，且B与S垂直时，有单位：韦伯[Wb]根据电磁感应定律有：6/39磁场的基本物理量磁场强度H一个由电流引起的磁场物理量。单位：安每米[A/m]磁导率μ表示物质导磁能力的大小，单位：亨/米（H/m）用于衡

3、量导磁能力：真空的磁导率H/m相对磁导率：相对于真空磁导率的倍数。7/39磁性材料的磁性能磁性材料：铁、钴、镍及其合金高导磁性：具有很高的磁导率。磁饱和性（非线性）：磁场强度达到一定程度后再增加，磁感应强度不再线性增加。磁滞特性：磁场强度与磁感应强度不同步。磁滞回线：剩磁：H=0时B的值矫顽力：B=0时H的值8/39磁性材料的分类软磁材料：矫顽力较小、磁滞回线较窄的材料。导磁性能好、交流磁损耗小：铸铁、硅钢、坡莫合金、铁氧体。永磁材料：矫顽力较大、磁滞回线较宽的材料。用于制造永久磁铁，碳钢、铁镍铝钴合金、稀土材料等。矩磁材料：矫顽力较小、剩磁较大的材料。用于制造记忆元件，有镁锰铁氧体

4、、铁镍合金等。9/39磁路的分析方法安培环路定律：简单磁路：对于均匀磁路有：磁通势定义：磁压降定义（磁路欧姆定律）：磁通势又称：磁动势磁阻定义：则：磁压降又称：磁位差10/39电路磁路电流：I[A]磁通：Φ[Wb]电流密度J[A/m2]磁通密度B[T=Wb/m2]电动势E/电压U[V]磁动势F/磁位差V[A]电阻[Ω]磁阻[1/H]电导[S]磁导[H]KCL定律磁路节点定律KVL定律磁路回路定律电路欧姆定律磁路欧姆定律电路与磁路的对照11/39相比电路，磁路分析的特点1、由于导线相比周围的介质导电性能好得多，电流被束缚在导线中流动，而导磁材料通常比周围的介质导磁性能稍好，但饱和时两者

5、接近，有时还需要有气隙，会有较多的磁场泄漏到周围介质中去，磁路分析较复杂。2、磁性材料通常是非线性材料，磁路分析只能采用近似分析方法，难以精确计算。3、磁性材料通常有剩磁，剩磁处理较为麻烦，造成计算与实际情况的差异。4、磁路空间结构通常不是很规则，计算只能作近似处理。12/39磁路的串联串联磁路：铁芯与气隙的串联磁路：总磁阻：磁回路：磁动势：磁通：串联磁路截面积相同时磁感应强度相同。13/39磁路的并联并联磁路：两条并联磁路：总磁阻：磁回路：磁动势：磁通：并联磁路磁路长度相同时磁场强度相同。14/39磁路的串并联两条磁路并联再与一条磁路串联：并联磁路：磁回路：磁动势：总磁阻：磁通：磁

6、位差：15/39直流铁心线圈电路直流铁心线圈：具有一定电阻的导电线圈。稳态时，线圈的电压与电流符合欧姆定律：或16/39例1环形铁心线圈，铁心平均长度39.2cm，磁路中含有一段长度为0.2cm的气隙，铁心磁导率0.0018H/m，线圈电流1A，磁感应强度0.9T，求线圈匝数N。17/396.2交流铁心线圈电路电磁关系交流铁心线圈：铁心磁通发生改变时会在线圈中产生感应电动势。铁心线圈的磁通大部分经过铁心闭合称为主磁通，少部分通过周围空气闭合称为漏磁通，主磁通与对应的电流呈非线性关系，电感也是非线性的；而漏磁通经过的介质为空气，电流与漏磁通呈线性关系，电感是线性的。实际上主磁通与漏磁通

7、难以区分。电感：18/39电压与电流的关系铁心线圈(注意参考方向)：电磁感应定律：当电压为正弦时，其它物理量也近似为正弦量。当忽略电阻R时：19/39功率损耗交流铁心线圈的损耗分为铜耗与铁耗，P=P铜+P铁。铜耗：导致线圈发热，由线圈的直流电阻产生的损耗。铁耗：导致铁心发热，包括磁滞损耗、涡流损耗。磁滞损耗：铁心材料磁滞产生的损耗，与磁滞回线的面积成正比，采用磁滞回线面积小的导磁材料或降低工作时的磁场强度以减少损耗。涡流损耗：铁心材料中感应涡流产生的损耗，