第14章铁心线圈与变压器.ppt

* 14.3 变压器 14.1 磁路的基本概念 14.2 铁心线圈 14.4 电磁铁 第14章 铁心线圈与变压器 磁路：主磁通所经过的闭合路径。 ? F 14.1.1 铁磁性材料的磁性能 线圈通入电流后，产生磁通，分主磁通和漏磁通。 F ：主磁通 ? F ：漏磁通 铁心 （导磁性能好 的铁磁性材料） 线圈 14.1 磁路的基本概念 i 磁路的基本物理量及相互间的关系 S B F = 复习 磁感应强度（磁通密度）： B：单位：特斯拉（T） 磁通： F ：单位：韦伯（Wb） 磁动势： F：单位：安（A） 磁场强度： H：单位：安/米（A/m） 磁导率： ?：单位：亨/米（H/m） F =N I l H N I = 表征各种材料导磁能力的物理量 m B H = 真空中的磁导率( )为常数 0 m 称为这种材料的相对磁导率 一般材料的磁导率m和真空中的磁导率mr之比， ，则称为磁性材料 ，则称为非磁性材料 -7 0 10 4 = p m · 非磁性材料：磁导率低，如真空、空气； 磁性材料：磁导率高，如铁磁物质。 非线性！m不是常数 矫顽力 矫顽力 剩磁 剩磁 磁滞性 磁饱和 非线性 磁性材料的磁性能 非线形；高导磁性；磁饱和性；磁滞性。 基本磁化曲线： B=f（H）或 F =f（I） H（I） B（ F） 0 b a B （ F） H （I） t i 励磁电流 励磁电流 t i 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 1 根据磁性能，磁性材料又可分为三种：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（滞回 线接近矩形。可用做记忆元件）。 B （ F） H （I） B （ F） H （I） B （ F） H （I） 对于均匀磁路 14.1.2 磁路的欧姆定律 则： I N S L 由于磁性材料 的 ? 不常数，磁路欧姆定律只用作定性 分析，不做定量计算。 s l R m m = 令： Rm 称为磁阻 φ m R L S NI F = = m 注意！ 例1 一环型铁心线圈，尺寸如图示，铁心材料为铸钢，磁路中含有长度为两厘米的空气隙。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。 15cm 10cm 0.2cm I 解: 磁路的平均长度为 L=(10+15)*3.14=39.2cm 铸钢磁路的长度为 L1=39.2-0.2=39cm 查磁化曲线,当B=0.9T时，H=500A H1L1=500·39·10-2=195A 气隙磁路长度为 H0L0= B0 / ?0 =1440A NI=H1L1+ H0L0 =1635A ? L0=0.2cm ? 0=4??10-7Hm 励磁电流：在磁路中用来产生磁通的电流。（线圈中的电流） 14.2 铁心线圈 14.2.1 直流铁心线圈 励磁电流为直流： ? R U I = （R 为线圈的电阻） I U U 一定 I 一定，与磁路特性无关； ? 磁动势恒定：F=N I ? 磁通： ) ( m R F Φ = Rm 一定 Φ 一定，恒定磁通，无感应电动势产生； ? 功率损耗：P= I2R 只由线圈中的电流和线圈电阻决定。 直流电磁铁磁路如图示。分在衔铁吸合前后的电流、磁通的变化情况。 I U 1）因电流只与电源电压和线圈电阻有关， 所以，吸合前后电流不变：I=U/R 2）因磁动势一定，F=NI 吸合前，磁路中气隙大，磁阻大， Φ小； 吸合后，磁路中气隙小，磁阻小， Φ大。 ) ( m R F Φ = 例2 ：主磁通 ：漏磁通 u Φ s Φ e s e i 14.2.2 交流铁心线圈 交流励磁： 线圈中上加正弦交流电压，励磁电流为交流电流 产生交变磁通 在线圈中产生感应电动势 u Φ s Φ i （i N） e= -N dΦ d t e s = -N dΦ s d t 电流与磁通方向符合右螺旋法则 电路方程： e e u u R - + - + = ) ( ) ( s Φ? ：漏磁通，很小； R：线圈电阻， 很小， 1.基本电磁关系 u Φ s Φ e s e i 假设 则 t fN Φ m w p cos 2 = 最大值 有效值 m m fN Φ U U 44 . 4 2 ? = t N Φ u m w w cos ? m m fN Φ U p 2 ? 2、功率损耗 ? P=Pcu+ Pfe 铜损：Pcu =I2R 铁损：Pcu = Ph+ Pe Ph：磁滞损耗： ? 铁心材料的磁滞回线面积 采用软磁性材料做铁心可以减少磁滞损耗。 Pe：涡流损耗： 与铁心的截面积、电源频率、磁感应强度有关。 采用