电工电子学磁路与铁心线圈电路.PPT

3.1.2 磁性材料的磁性能 * 第3章 磁路与变压器 3.1 磁路及其分析方法 *3.2 交流铁心线圈电路 *3.3 变压器 3.4 电磁铁 i 磁路：磁通所经过的闭合路径。 1、磁感应强度 B （磁通密度） 单位：韦伯 1 Tesla = 104 高斯 B 的单位：特斯拉（Tesla） 3.1.1磁场的基本物理量 表示磁场内某点的磁场强弱和方向 磁通? : 磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积 3.1 磁路及其分析方法 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。 I1 I2 I3 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。 2、磁场强度 H 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，如环形线圈，安培环路定律可写成： 3、磁导率 ：表征各种材料导磁能力的物理量 （亨/米） 真空的磁导率( )为常数 一般材料的磁导率 和真空的磁导率之比 相对磁导率 ，则称为磁性材料 ，则称为非磁性材料 单位： B ：特斯拉 ：亨/米 ：安/米 4.磁场强度 H与磁感应强度B 的关系 讨论 磁场内某一点的磁场强度H与?有关吗？ 由上两式可知，磁场内某一点的H只与电流大小、线圈匝数及该点的几何位置有关，而与? 无关 磁性材料的磁性能 一、高导磁性 指磁性材料的磁导率很高， ?r1，使其具有 被强烈磁化的特性。 高导磁性、磁饱和性、磁滞性、非线性 磁性物质的磁化 二、磁饱和性 当外磁场（或励磁电流）增大到一定值时，磁性 材料的全部磁畴的磁场方向都转向与磁场的方向一致， 磁化磁场的磁感应强度BJ达到饱和值。 B和?与H的关系 注 当有磁性物质存在时 B与H不成比例，?与I也不成比例。 三、磁滞性 当铁心线圈中通有交变电流（大小和方向都变化） 时，铁心就受到交变磁化，电流变化时，B随H而变化， 当H已减到零值时，但B未回到零，这种磁感应强度滞 后于磁场强度变化的性质称磁性物质的磁滞性。 磁滞回线 剩磁：当线圈中电流减到零 （H＝0），铁心在磁化时所 获的磁性还未完全消失，这 时铁心中所保留的磁感应强 度称为剩磁感应强度Br Br Hc H（I） B(φ) 0 Br Hc H（I） B(φ) 0 Br Hc H（I） B(φ) 0 铁磁材料分类： 软磁材料（磁滞回线窄长。常用做磁头、磁心等） 永磁材料（磁滞回线宽。常用做永久磁铁） 矩磁材料（磁滞回线接近矩形。可用做记忆元件）。 总磁动势等于各段磁压降之和 I N NI：磁动势。用 F 表示 HL：磁压降。 用 Um 表示 3.1.3 磁路的分析方法 目的：分析磁动势与磁通的关系 原理：安培环路定理 I N S L 磁性材料 是非线性的 Rm ：磁阻 磁路的欧姆定律 磁路的 欧姆定律 磁路和电路的比较 磁 路 电 路 磁通 I N R + _ E I 磁压降 磁动势 电动势 电流 电压降 U 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 3.1.4 磁路的分析 i u I U 一、直流磁路的分析 直流磁路的特点: 直流磁路和电路中的恒压源类似 直流电路中 E 固定 I 随 R 变化 随 变化 直流磁路中 F 固定 一定 一定 磁动势 F=IN 一定 磁通和磁阻成反比 （线圈中没有反电动势） （R 为线圈的电阻） ? 0A Rm0= —— l0 解： l1 ?r ?0A Rm1= ——– 铁心： 气隙： = —————– 4??10-7?10-4 2?10-4 ? 5 = — ?106 1/H 103?4??10-7?10-4 0.2 = ——–————– ? 5 = — ?106 1/H Um=Um0+Um1= (Rm0+Rm1)? ? 5 = —?106?2?0.4??10-4A Fm= 400 A I = Fm/N= 0.4 A Um0 =Um1 = 200 A l0 l1 + l0 —— = —— = 0.1 % 1 1000 结论 : 气隙的长度很小, 但 磁阻很大, 故磁压降很大。 N I ? ?0 , l0 l1, ?r, A 例 已知: l1=0.2m, A=10 -4m2, N=10 3, ? =0.4?? 10-4Wb, l0=0.2mm , N ?r=10 3, 求：Fm和 I ?