电工学磁路及其基本定律.pptVIP

磁路及其基本定律 * 磁路的概念 为了使较小的励磁电流产生足够大的磁通（或磁感应强度），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它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。如四极直流电机、交流接触器等， 的磁路如图。 磁路的欧姆定律 磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律 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 l，则有 一、引例 S x ? Hx I N匝 式中：F=NI 为磁通势，由其产生磁通； Rm 称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用； l 为磁路的平均长度； S 为磁路的截面积。 二、磁路的欧姆定律 若某磁路的磁通为?，磁通势为F ，磁阻为Rm，则 即有： 此即磁路的欧姆定律。 三、 磁路与电路的比较 1、形式比较 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 ? N I + _ E I R 2、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，它只能用于定性分析； （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）磁路的基本物理量单位较复杂，学习时应注意。 磁路的分析计算 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： 即 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 ( H i) ,求B1， B2 ，……相对应的 H1， H2 ，……。 （3）计算各段磁路的磁压降 （Hi li ） （4）根据下式求出磁通势（ NI ） 【例1】一个具有闭合的均匀的铁心线圈，其匝数为300， 铁心中的磁感应强度为 0.9T，磁路的平均长度为45cm，试求： (1)铁心材料为铸铁时线圈中的电流； (2)铁心材料为硅钢片时线圈中的电流。 【解】 （1）用铸铁材料，B=0.9 T 时，据磁化曲线， 查出磁场强度 H=9000 A/m，则 （2）用硅钢片材料，B=0.9 T 时，据磁化曲线， 查出磁场强度 H=260 A/m，则 分析本例： （1）由于所用铁心材料的不同，要得到同样的磁感应强度，则所需要的磁通势或励磁电流的大小相差较大。因此，采用磁导率高的铁心材料，可使线圈的用铜量大为降低。 （2）在上面两种情况下，如线圈中通有同样大小的电流0.39A ，则铁心中的磁场强度是相等的,都是260 A/m。 从磁化曲线可查出，铸铁时 B=0.05T, 硅钢片时 B=0.9T, 两者相差17倍,磁通也相差17倍，如要得到相同的磁通，则铸铁铁心的截面积必须增加17倍，因此，采用磁导率高的铁心材料，可使铁心的用铁量大为降低。 【例2】有一环形铁心线圈，其内径为10cm，外径为15cm，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】 磁路的平均总长度为 （1）对空气隙 磁场强度 平均长度 （2）对铸钢材料 磁场强度 查铸钢的磁化曲线，B=0.9 T 时, 查出磁场强度 H1=500 A/m 平均长度 对各段有 总磁通势为 线圈匝数为 ?磁路中含有空气隙时，由于其磁阻较大，磁通势几乎都降在空气隙上面。 *