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1、9.1铁磁性物质9.2磁路与磁路定律9.3简单直流磁路的计算9.4交流铁芯线圈及等效电路9.5电磁铁第9章磁路与铁芯线圈9.1铁磁性物质9.1.1铁磁性物质的磁化铁磁物质会在外加磁场的作用下,产生一个与外磁场同方向的附加磁场,这种现象叫做磁化。图9.1铁磁性物质的磁化9.1.2磁化曲线磁化曲线是铁磁性物质的磁感应强度B与外磁场的磁场强度H之间的关系曲线,所以又叫B-H曲线。图9.2B-H曲线测量电路图9.3起始磁化曲线1.起始磁化曲线(1)OP段(2)PQ段（3）QR段（4）R点以后2.磁滞
2、回线图9.4交变磁化(磁滞回线)9.1.3铁磁性物质的分类图9.5软磁和硬磁材料的磁滞回线图9.6几种常用铁磁材料的基本磁化曲线9.2磁路和磁路定律9.2.1磁路图9.7直流电机和单相变压器磁路图9.8主磁通、漏磁通和边缘效应9.2.2磁路定律1.磁路的基尔霍夫第一定律图9.9磁路示意图2.磁路的基尔霍夫第二定律对于如图9.9所示的ABCDA回路,可以得出9.2.3磁路的欧姆定律9.3简单直流磁路的计算第一种是先给定磁通,再按照给定的磁通及磁路尺寸、材料求出磁通势,即已知Φ求NI;另一种是给定
3、NI,求各处磁通,即已知NI求Φ。本节只讨论第一种情况。在计算时一般应按下列步骤进行:(1)按照磁路的材料和截面不同进行分段,把材料和截面相同的算作一段。(2)根据磁路尺寸计算出各段截面积S和平均长度l。图9.11空气隙有效面积计算(a)矩形截面；(b)圆形截面(3)由已知磁通Φ,算出各段磁路的磁感应强度B=Φ/S。(4)根据每一段的磁感应强度求磁场强度,对于铁磁材料可查基本磁化曲线(如图9.6所示)。对于空气隙可用以下公式:(5)根据每一段的磁场强度和平均长度求出H1l1,H2l2…
4、…。(6)根据基尔霍夫磁路第二定律,求出所需的磁通势。例9.1已知磁路如图9.12所示,上段材料为硅钢片,下段材料是铸钢,求在该磁路中获得磁通Φ=2.0×10-3Wb时,所需要的磁动势？若线圈的匝数为1000匝,求激磁电流应为多大？解(1)按照截面和材料不同,将磁路分为三段l1,l2,l3。(2)按已知磁路尺寸求出:图9.12例9.1图(3)各段磁感应强度为(4)由图9.6所示硅钢片和铸钢的基本磁化曲线得空气中的磁场强度为（5）每段的磁位差为（6）所需的磁通势为激磁电流为9.4交流铁芯线圈
5、及等效电路9.4.1电压、电流和磁通1.电压为正弦量图9.14交流铁芯线圈各电磁量参考方向设Φ(t)=Φmsinωt,则有图9.15B-H曲线与Φ-i曲线图9.16电流i的波形的求法图9.17电压、电流相量图2.电流为正弦量设线圈电流为图9.18i为正弦量时Φ的波形9.4.2磁滞和涡流的影响铁芯的磁滞损耗PZ和涡流损耗PW可分别由下式计算:9.4.3交流铁芯线圈的等效电路1.不考虑线圈电阻及漏磁通的情况图9.19考虑磁饱和、磁滞、涡流影响的等效电路图9.20图9.19的相量图图9.21串联
6、等效模型例9.2将一个匝数N=100的铁芯线圈接到电压Us=220V的工频正弦电源上,测得线圈的电流I=4A,功率P=100W。不计线圈电阻及漏磁通,试求铁芯线圈的主磁通Φm,串联电路模型的Z0,并联电路模型的Y0。解由Us=4.44fNΦm得2.考虑线圈电阻及漏磁通例9.3在例9.2中,如考虑线圈电阻为1Ω,漏磁电抗Xs=2Ω,试求主磁通产生的感应电动势E及磁化电流Im。图9.22交流铁芯线圈模型(a)矢量图；(b)并联模型；(c)串联模型解原来不计R、Xs,励磁阻抗为Z0=6.245+j
7、54.64Ω,按图9.22(c),计入R=1Ω,Xs=2Ω后的励磁阻抗为9.4.4伏安特性和等效电感图9.23交流铁芯线圈的伏安关系9.5电磁铁图9.24电磁铁的几种结构形式(a)马蹄式；(b)拍合式；(c)螺管式9.5.1直流电磁铁例9.4如图9.25所示的直流电磁铁,已知线圈匝数为4000匝,铁芯和衔铁的材料均为铸钢,由于存在漏磁,衔铁中的磁通只有铁芯中磁通的90%,如果衔铁处在图示位置时铁芯中的磁感应强度为1.6T,试求线圈中电流和电磁吸力。图9.25例9.4图解查图9.6,铁芯中磁感
8、应强度B=1.6T时,磁场强度H1=5300A/m。铁芯中的磁通气隙和衔铁中的磁通不考虑气隙的边缘效应时,气隙和衔铁中的磁感应强度为查图9.6衔铁中的磁场强度为Ｈ２＝3500Ａ/m。气隙中的磁场强度为线圈的磁势线圈电流为电磁铁的吸力9.5.2交流电磁铁交流电磁铁由交流电励磁,设气隙中的磁感应强度为电磁铁吸力为图9.26交流电磁铁吸力变化曲线图9.27有短路环时的磁通9.5.3交流电磁铁的特点表9.1直流电磁铁与交流电磁铁比较内容直流电磁铁交流电磁铁铁芯结构由整块软钢制成,无短路环由硅钢片制成
