磁路与铁芯线圈电路潘平

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1、第六章磁路与铁心线圈电路6.3变压器6.4电磁铁6.1磁路及其分析方法6.2交流铁心线圈电路6.1磁路及其分析方法磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。磁性材料的磁导率比周围空气或其它物质的磁导率高的多。一般由磁性材料做成一定形状的铁心。1、磁感应强度B:表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。磁感应强度B的方向:与电流的方向之间符合右手螺旋定则。B的单位:特斯拉(T)，1T=1Wb/m2均匀磁场:各点磁感应强度大小相等，方向相同。6.1.1磁场的基本物理量2、磁通（磁通密度）：穿过垂直于B方向的面积

2、S的磁力线总数。在均匀磁场中=BS或B=/S磁通的单位:韦[伯](Wb)1Wb=1V·s伏秒3、磁场强度H介质中某点的磁感应强度B与介质磁导率之比。磁场强度H的单位：安培/米（A/m)电磁感应定律：线圈中通有电流I,则产生磁场H4、磁导率表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁能力。真空的磁导率为常数，用0表示，有：相对磁导率r：任一种物质的磁导率和真空的磁导率0的比值。磁导率的单位：亨/米（H/m）6.1.2磁性材料的磁性能1、高导磁性磁性材料的磁导率很高，即r1(如坡莫合金，其r可达210

3、5)。磁性材料能被强烈的磁化，具有很高的导磁性能。磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。在这种具有铁心的线圈中通入不太大的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强度。磁性物质放在外磁场H中被磁化，磁感应强度B增强。当外磁场增大到一定程度时，磁化磁场的磁感应强度将趋向某一定值，趋于饱和，如图。对于磁性物质，B与H不成正比，磁性物质的磁导率不是常数，随H而变。OHB,B磁化曲线2、磁饱和性a铸铁b铸钢c硅钢片O0.10.20.30.4

4、0.50.60.70.80.91.0103H/(A/m)H/(A/m)12345678910103B/T1.81.61.41.21.00.80.60.40.2ababcc几种常见磁性物质的磁化曲线磁性材料在交变磁场中反复磁化，其B-H关系曲线是一条回形闭合曲线，称为磁滞回线。磁性材料中磁感应强度B的变化总是滞后于外磁场变化。磁滞回线OHB••••BrHc剩磁感应强度Br(剩磁)：当线圈中电流减小到零(H=0)时，铁心中的磁感应强度。矫顽磁力Hc：使B=0所需的H值。磁性物质不同，其磁滞回线和磁化曲线也不同。3、磁滞性(

5、2)永磁材料具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。一般用来制造永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。(3)矩磁材料具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线接近矩形，稳定性良好。在计算机和控制系统中用作记忆元件、开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰铁氧体等。(1)软磁材料具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。一般用来制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢、坡莫合金即铁氧体等。磁性材料分为三种类型：1、磁路的欧姆定律环形线圈如图，其中媒质是均匀的，磁导率为，试计算线圈内部的磁通。解：根据安培环路定律，有设磁路的平均长度为

6、l，则有SxHxIN匝6.1.3磁路的分析方法即有：Rm称为磁阻F=NI为磁通势2.磁路与电路的比较磁路磁通势F磁通磁阻电路电动势E电流密度J电阻磁感应强度B电流INI+_EIR3.磁路分析的特点(1)在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离不开磁场的概念；(2)在处理电路时一般可以不考虑漏电流，在处理磁路时一般都要考虑漏磁通；(3)磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。由于不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不能直接用来计算，只能用于定性分析；(4)在电路中，当E=0时，I=0；但在磁路中，由于有剩磁

7、，当F=0时，不为零；主要任务:预先选定磁性材料中的磁通(或磁感应强度)，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和材料,求产生预定的磁通所需要的磁通势F=NI，确定线圈匝数和励磁电流。基本公式:设磁路由不同材料或不同长度和截面积的n段组成，则基本公式为：4磁路的计算举例基本步骤:（由磁通求磁通势F=NI）(1)求各段磁感应强度Bi各段磁路截面积不同，通过同一磁通，故有：(2)求各段磁场强度Hi根据各段磁路材料的磁化曲线Bi=f(Hi),求B1，B2，……相对应的H1，H2，……。(3)计算各段磁路的磁压降（Hili）(4)

8、根据下式求出磁通势（NI）查铸钢的磁化曲线，B=0.9T时，磁场强度H1=500A/m有一环形铁心线圈，其内径为10cm，外径为5cm，铁心材料为铸钢。磁路中含有一空气隙，其长度等于0.2cm。设线圈中通有1A的电流，如要得到0.9T的磁感应强度，试求线圈匝数。解:空气隙的磁场强度铸钢铁心的磁场强度，铁