磁路与铁芯线圈电路(PPT文档).ppt

大连理工大学出版社 第4章 磁路与铁芯线圈电路 4.1 磁路及基本物理量 4.2 交流铁芯线圈与电磁铁 4.3 磁路定律与计算 4.4 变压器 4.1 磁路及基本物理量 一、磁路 由于铁磁材料是良导磁物质，所以它的磁导率比其他物质的磁导率大得多，能把分散的磁场集中起来，使磁力线绝大部分经过铁芯而形成闭合的磁路. 二、磁场的基本物理量 1.磁感应强度 磁感应强度B是表示空间某点磁场强弱和方向的物理量，其大小可用通过垂直于磁场方向的单位面积内磁力线的数目来表示。由电流产生的磁场方向可用右手螺旋法则确定，国际单位为特斯拉，简称特，符号为 T。 2.磁通 磁感应强度B与垂直于磁力线方向的面积S的乘积称为穿过该面的磁通Φ，即 Φ=BS 磁通Φ又表示穿过某一截面S的磁力线根数，磁感应强度B在数值上可以看成与磁场方向相垂直的单位面积所通过的磁通，故又称磁通密度。磁通的国际单位为韦伯（Wb）. 3.磁场强度 磁场强度沿任一闭合路径l的线积分等于此闭合路径所包围的电流的代数和。磁场强度 H的国际单位是安培/米（ A/m）。 它的方向与磁感应强度B的方向相同。 4.磁导率 磁导率μ是用来表示物质导磁性能的物理量，某介质的磁导率是指该介质中磁感应强度和磁场强度的比值，即μ=B/H。磁导率的单位为亨/米（H/m）。 三、磁性材料与磁滞回线 1.磁性材料 物质按其导磁性能大体上分为磁性材料和非磁性材料两大类。 2.磁滞回线 当铁芯线圈中通有大小和方向变化的 电流时，铁芯就产生交变磁化，磁感应强 度B随磁场强度H变化的关系如图所示。 Oc段B随H增加而增加，当磁化曲线达到 c时，减小电流使H由Hm逐渐减小，B将 沿另一条位置较高的曲线b下降。当H=0时， 仍有B=Br，Br为剩余磁感应强度，简称剩磁。欲使B=0，需通有反向电流加反向磁场-Hc，Hc称为矫顽力。当达到-Hm时，磁性材料达到反向磁饱和。然后令H反向减小，曲线回升;到H=0时相应有-Br，为反向剩磁。再使H从零正向增加到Hm，即又正向磁化到饱和，便得到一条闭合的对称于坐标原点的回线，这就是磁滞回线。 4.2 交流铁芯线圈与电磁铁 一、交流铁芯线圈 铁芯线圈可以通入直流电来励磁（如电磁铁），产生的磁通是恒定的，在线圈和铁芯中不会感应出电动势来，在一定的电压下，线圈中的电流和线圈的电阻有关。 u+e+eS-Ri=0 或 u=Ri+（-e）+（-eS） 式中:e为Φ产生的感应电动势 eS为ΦS产生的感应电动势。 大多数情况下，线圈的电阻R很小，漏磁通Φσ较小，即  u=-e 根据法拉第电磁感应定律有 由于电源电压与产生的磁通同频变化，设Φ=Φmsinωt，则 u=ωNΦmsin（ωt+90°）=2πfNΦmsin（ωt+90°） 电压的有效值为 U= ωNΦm = fNΦm=4.44fNΦm 即当铁芯线圈上加以正弦交流电压时，铁芯线圈中的磁通也是按正弦规律变化。在相位上，电压超前于磁通90°;在数值上，端电压有效值为U=4.44fNΦm。 铁损主要由两部分组成 （1）涡流损耗（2）磁滞损耗 二、电磁铁 电磁铁是利用载流铁芯线圈产生的电磁吸力来操纵机械装置，以完成预期动作的一种电器。它是将电能转换为机械能的一种电磁元件。 电磁铁主要由线圈、铁芯及衔铁三部分组成，铁芯和衔铁一般用软磁材料制成。铁芯一般是静止 的，线圈总是装 在铁芯上。开关电器中 电磁铁的衔铁上还装有弹簧 4.3 磁路定律与计算 一、磁路欧姆定律 如图所示为一个线圈匝数为N、通有 电流为I、闭合磁路的平均长度为L、截面 积为S 的均匀磁路铁芯，材料的磁导率为 μ，在铁芯中的磁场强度为H，磁感应强 度为B。 Φ=BS=μHS 根据安培环路定律 =Σ I 得 上式中线圈匝数与电流乘积称为磁通势，用字母F表示，即 F=NI 磁通势的单位是安培（A）。联立上面几个