电工与电子技术课件第5章(上)

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1、第五章磁路与变压器第五章磁路与铁芯线圈电路§5-1磁路基础与磁路的基本定律§5-2铁心线圈§5-3变压器磁路：主磁通所经过的闭合路径。i§5.1磁路基础与磁路的基本定律5.1.1磁路的基本概念线圈通入电流后，产生磁通，分主磁通和漏磁通。：主磁通：漏磁通铁心（导磁性能好的磁性材料）线圈5.1.2磁场的基本物理量电流→磁场←用磁力线描述通过磁场中某一面积的磁力线的总数。单位：Wb。B：矢量。其数值表示磁场的强弱，其方向表示磁场的方向。一、磁通（Φ）二、磁感应强度（磁通密度）单位：韦伯1Tesla=104高斯B的单位：特斯拉（Tesla）

2、H：矢量。方向与B的方向相同。H的大小：只与产生该磁场的电流大小成正比，与介质的性质无关。B的大小：不仅与产生该磁场的电流大小有关，还与介质的性质有关。三、磁场强度H※单位：A/m。四、磁导率：表征各种材料导磁能力的物理量（亨/米）真空中的磁导率()为常数一般材料的磁导率和真空中的磁导率之比，称为这种材料的相对磁导率，则称为磁性材料，则称为非磁性材料5.1.3磁性材料的磁性能磁性材料主要是指由元素铁、钴、镍及其合金等材料。它们主要的磁性能如下。一、高导磁性磁性材料的磁导率很大，μr>>1，可达102~105量级。分子电流和磁畴理论：

3、分子中电子的绕核运动和自转将形成分子电流，分子电流将产生磁场，每个分子都相当于一个小磁铁。由于磁性物质分子的相互作用，使分子电流在局部形成有序排列而显示出磁性，这些小区域称为磁畴。磁性物质的磁化示意图(a)无外场，磁畴排列杂乱无章。(b)在外场作用下，磁畴排列逐渐进入有序化。非磁性材料没有磁畴的结构，所以不具有磁化特性。磁性物质因磁化产生的磁场是不会无限制增加的，当外磁场(或激励磁场的电流)增大到一定程度时，全部磁畴都会转向与外场方向一致。这时的磁感应强度将达到饱和值。B0BHBO磁化曲线B0是真空情况下的磁感应强度；B是介质中的磁

4、感应强度。磁性物质的μ不是常数，Φ与H也不存在正比关系。二、磁饱和性μ在铁心线圈通有交变电流时，铁心将受到交变磁化。但当H减少为零时，B并未回到零值，出现剩磁Br。BHO12345磁感应强度滞后于磁场强度变化的性质称为磁滞性。如图为磁性物质的滞回曲线。要使剩磁消失，通常需进行反向磁化。将B=0时的H值称为矫顽磁力Hc，（见图中3和6所对应的点。）6三、磁滞性根据磁滞回线的不同，大致分成三类：(1)软磁材料其矫顽磁力较小，磁滞回线较窄。(铁心)(2)永磁材料其矫顽磁力较大，磁滞回线较宽。(磁铁)(3)矩磁材料其剩磁大而矫顽磁力小，磁滞

5、回线为矩形。(记忆元件)HBHBHB磁性材料的分类：一.安培环路定律（全电流定律）：磁场中任何闭合回路磁场强度的线积分,等于通过这个闭合路径内电流的代数和.I1I2I3电流方向和磁场强度的方向符合右手定则，电流取正；否则取负。5.1.4磁路基本定律在无分支的均匀磁路（磁路的材料和截面积相同，各处的磁场强度相等）中，安培环路定律可写成：磁路长度L线圈匝数NIHL：称为磁压降。NI：称为磁动势。一般用F表示。F=NI总磁动势在非均匀磁路（磁路的材料或截面积不同，或磁场强度不等）中，总磁动势等于各段磁压降之和。例：IN例一均匀闭合铁心线圈

6、，匝数为300，铁心中磁感应强度为0.9T，磁路的平均长度为45cm,IlS试求：(1)铁心材料为铸铁时线圈中的电流；(2)铁心材料为硅钢片时线圈中的电流。解：先从磁化曲线中查出磁场强度的H值，然后再计算电流。(1)H1=9000A/m，(2)H2=260A/m，可见由于所用铁心材料不同，要得到相同的磁感应强度，则所需要的磁动势或励磁电流是不同的。因此，采用高磁导率的铁心材料可使线圈的用铜量大为降低。对于均匀磁路磁路中的欧姆定律二.磁路的欧姆定律：则：INSl令：Rm称为磁阻磁路和电路的比较（一）磁路电路磁通INR+_EI磁压降磁

7、动势电动势电流电压降U欧姆定律磁阻磁感应强度安培环路定律磁路IN欧姆定律电阻电流强度克氏电压定律磁路与电路的比较(二)电路R+_EI励磁电流：在磁路中用来产生磁通的电流励磁电流直流-------直流磁路交流-------交流磁路磁路分析直流磁路交流磁路§5.2铁心线圈电路IU一、直流铁心线圈电路直流磁路的特点:一定一定磁动势F=IN一定磁通和磁阻成反比（R为线圈的电阻）电路方程：一般情况下很小交流激励线圈中产生感应电势二.交流磁路的分析：主磁通：漏磁通ui的感应电势和产生假设则最大值有效值uiui一定时磁动势IN随磁阻的变化而变化。

8、当外加电压U、频率f与线圈匝数N一定时，便确定下来。根据磁路欧姆定律，当交流磁路的特点:2．铁损1．铜损：①磁滞损耗由磁滞所产生的铁损称为磁滞损耗。可以证明，交变磁化一周在铁心的单位体积内所产生的磁滞损耗能量与磁滞回线所包围的面积成正