磁路与铁心线圈电路剖析ppt课件.ppt

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1、第6章磁路与铁心线圈电路6.2交流铁心线圈电路6.3变压器6.4电磁铁6.1磁路及其分析方法在很多电工设备（如变压器、电机、电磁铁、电工测量仪器等）中，不仅有电路的问题，同时还有磁路的问题。只有同时掌握了电路和磁路的基本理论，才能对以上电工设备进行全面分析。在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其他物质的磁导率高得多，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。直流电机的磁路交流接触器的磁路四极直流电机和交流接触器的磁路6.1磁路及其分析方法6.1.1磁场的基本物理量1.磁感应强度B

2、表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量。方向:与电流的方向之间符合右手螺旋定则。如果磁场内各点磁感应强度大小相等，方向相同，这样的磁场则称为均匀磁场。2.磁通穿过垂直于B方向的面积A中的磁感线总数。说明:如果不是均匀磁场，则取B的平均值。在均匀磁场中=BA或B=/A磁感应强度B在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位面积所通过的磁通,故又称磁通密度。磁通的单位:韦[伯](Wb)1Wb=1V·s3.磁场强度H是计算磁场时所引用的一个物理量,也是矢量,通过它来确定磁场与电流之间的关系。单位：安[培]每米(A/m)实验测得真空的磁导率4.磁导率

3、表示磁场介质磁性的物理量,衡量物质的导磁能力。它与磁场强度的乘积就等于磁感应强度，即。单位：亨[利]每米(H/m)相对磁导率r：任一种物质的磁导率和真空磁导率0的比值。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,r1,可达数百、数千乃至数万。磁性材料能被强烈磁化，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。2.磁饱和性将磁性材料放入磁场强度

4、为H的磁场内，会受到强烈的磁化，其磁化曲线如图。B和与H的关系有磁性物质存在时，B与H不成正比，磁性物质的磁导率不是常数，随H而变。有磁性物质存在时，与I也不成正比。磁性物质的磁化曲线在磁路计算上极为重要，其为非线性曲线，实际中通过实验得出。3.磁滞性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的变化滞后于磁场强度变化的性质称为磁性物质的磁滞性。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。B并未回到零值，B=Br(剩磁)。例如，永久磁铁的磁性就是由

5、剩磁产生的；自励直流发电机的磁极，为了使电压能建立，也必须具有剩磁。3.磁滞性剩磁也存在着有害的一面，例如，当工件在平面磨床上加工完毕后，由于电磁吸盘有剩磁，还将工件吸住。为此要通入反向去磁电流，去掉剩磁，才能取下工件。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。磁滞回线几种常见磁性物质的磁化曲线bca按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型：(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、坡莫合金及铁氧体等。(2)永磁材料具有较大的矫顽磁力，磁滞

6、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及1J51型铁镍合金等。6.1.3磁路的分析方法磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律。以图示磁路为例，根据安培环路定律可得出1.引例式中：F=NI为磁通势，由其产生磁通；Rm为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用；l为磁路的平均长度；A为磁路的截面积。2.磁路的欧姆定律若某磁路的磁通为，磁通势为F，磁阻为Rm，即有此即磁路的欧姆定律。则3.磁路与

7、电路的比较RmRm4.磁路分析的特点(1)在处理电路时一般不涉及电场问题，但在处理磁路时离不开磁场的概念。例如在讨论电机时，常常要分析电机磁路的气隙中磁感应强度的分布情况。(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，当F=0时，不为零。5.磁路的分析计算主要任务:预先给定磁性材料中的磁通(或磁感应强度)，按照所给的磁通、磁路各

8、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，