電工技術(shù)8磁路課件

實(shí)際電路中有大量電感元件的線圈中有鐵心。線圈通電后鐵心就構(gòu)成磁路，磁路又影響電路。因此電工技術(shù)不僅有電路問題，同時(shí)也有磁路問題。

磁路一、磁感應(yīng)強(qiáng)度（磁通密度fluxdensity）與磁場方向相垂直的單位面積上通過的磁通（磁力線）。單位：韋伯1Tesla=104高斯B

的單位：特斯拉（Tesla）

6.1磁場的基本物理量

磁場的特性可用磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通、磁場強(qiáng)度、磁

磁導(dǎo)率等幾個(gè)物理量表示。

矢量

三、磁場強(qiáng)度H(magnetizingforce)磁場強(qiáng)度是計(jì)算磁場所用的物理量，其大小為磁感應(yīng)強(qiáng)度和導(dǎo)磁率之比。單位：B

：特斯拉：亨/米：安/米（亨/米）

真空中的磁導(dǎo)率()為常數(shù)一般材料的磁導(dǎo)率和真空中的磁導(dǎo)率之比，稱為這種材料的相對磁導(dǎo)率，則稱為磁性材料，則稱為非磁性材料四、磁導(dǎo)率（Permeability）磁性材料主要是指由過渡元素鐵、鈷、鎳極其合金等材料。分子電流和磁疇理論：分子中電子的繞核運(yùn)動(dòng)和自轉(zhuǎn)將形成分子電流，分子電流將產(chǎn)生磁場，每個(gè)分子都相當(dāng)于一個(gè)小磁鐵。由于磁性物質(zhì)分子的相互作用，使分子電流在局部形成有序排列而顯示出磁性，這些小區(qū)域稱為磁疇。6.2磁性材料的磁性能

磁性物質(zhì)的磁化示意圖(a)無外場，磁疇排列雜亂無章。(b)在外場作用下，磁疇排列逐漸進(jìn)入有序化。磁性材料的磁性能

一、高導(dǎo)磁性

指磁性材料的磁導(dǎo)率很高，

r>>1，使其具有被強(qiáng)烈磁化的特性。二、磁飽和性

當(dāng)外磁場（或勵(lì)磁電流）增大到一定值時(shí)，磁性材料的全部磁疇的磁場方向都轉(zhuǎn)向與磁場的方向一致，磁化磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度BJ達(dá)到飽和值。高導(dǎo)磁性、磁飽和性、磁滯性、非線性磁化曲線

B和與H的關(guān)系注

當(dāng)有磁性物質(zhì)存在時(shí)B與H不成比例，與I也不成比例。

三、磁滯性characteristicsofhysteresis

當(dāng)鐵心線圈中通有交變電流（大小和方向都變化）時(shí)，鐵心就受到交變磁化，電流變化時(shí)，B隨H而變化，當(dāng)H已減到零值時(shí)，但B未回到零，這種磁感應(yīng)強(qiáng)度滯后于磁場強(qiáng)度變化的性質(zhì)稱磁性物質(zhì)的磁滯性。磁性物質(zhì)的分類根據(jù)滯回曲線和磁化曲線的不同，大致分成三類：(1)軟磁材料其矯頑磁力較小，磁滯回線較窄。(鐵心)(2)永磁材料其矯頑磁力較大，磁滯回線較寬。(磁鐵)(3)矩磁材料其剩磁大而矯頑磁力小，磁滯回線為矩形。(記憶元件)HBHBHB鑄鐵、鑄鋼及硅鋼片的磁化曲線鑄鐵鑄鋼硅鋼片鑄鐵鑄鋼硅鋼片磁路：主磁通所經(jīng)過的閉合路徑。i

線圈通入電流后，產(chǎn)生磁通，分主磁通和漏磁通。：主磁通

：漏磁通

鐵心

（導(dǎo)磁性能好的磁性材料）線圈6.3磁路及其基本定律磁路的基本概念

在無分支的均勻磁路（磁路的材料和截面積相同，各處的磁場強(qiáng)度相等）中，安培環(huán)路定律可寫成：磁路長度L

線圈匝數(shù)N

I

HL：稱為磁壓降。

NI：稱為磁動(dòng)勢。一般用F表示。F=NI

總磁動(dòng)勢

在非均勻磁路（磁路的材料或截面積不同，或磁場強(qiáng)度不等）中，總磁動(dòng)勢等于各段磁壓降之和。

例：I

N

對于均勻磁路磁路中的歐姆定律二.磁路的歐姆定律：則：INSL注：由于磁性材料是非線性的，磁路歐姆定律多用作定性分析，不做定量計(jì)算。令：Rm稱為磁阻磁路的計(jì)算

在計(jì)算電機(jī)、電器等的磁路時(shí)，要預(yù)先給定鐵心中的磁通（或磁感應(yīng)強(qiáng)度），而后按照所給的磁通及磁路各段的尺寸和材料去求產(chǎn)生預(yù)定磁通所需的磁通勢F＝NI。

計(jì)算均勻磁路要用磁場強(qiáng)度H，即NI＝Hl，

如磁路由不同的材料、長度和截面積的幾段組成，則磁路由磁阻不同的幾段串聯(lián)而成。

NI＝H1l1＋H2l2＋＝（Hl）

解

磁路的平均長度為

l＝（（10＋15）／2）

＝39.2cm查鑄鋼的磁化曲線，當(dāng)B＝0.9T時(shí)，

H1＝500A／m于是

H1l1＝195A空氣隙中的磁場強(qiáng)度為

H0＝B0／0＝0.9／（4*10－7）＝7.2*105A/m有一環(huán)形鐵心線圈，其內(nèi)徑為10cm，外徑為15cm，鐵心材料為鑄鋼。磁路中含有一空氣氣隙，其長度等于0.2cm。設(shè)線圈中通有1A電流，如要得到0.9T的磁感應(yīng)強(qiáng)度，試求線圈匝數(shù)。例題6.1勵(lì)磁電流：在磁路中用來產(chǎn)生磁通的電流勵(lì)磁電流直流-------直流磁路

交流-------交流磁路磁路分析直流磁路交流磁路6.4交流鐵心線圈電路

IU直流磁路的特點(diǎn):直流磁路和電路中的恒壓源類似直流電路中

E

固定

I

隨R變化隨變化

直流磁路中

F固定

一定一定磁動(dòng)勢F=IN

一定

磁通和磁阻成反比（線圈中沒有反電動(dòng)勢）（R為線圈的電阻）一.直流磁路的分析

二.交流磁路的分析(交流鐵心線圈電路)

：主磁通：漏磁通ui1.電磁關(guān)系假設(shè)

則

最大值有效值ui一定時(shí)磁動(dòng)勢IN隨磁阻的變化而變化。當(dāng)外加電壓U、頻率f

與線圈匝數(shù)N一定時(shí)，便基本不變。根據(jù)磁路歐姆定律，當(dāng)交流磁路的特點(diǎn):

交流磁路和電路中的恒流源類似交流磁路中：

固定

F隨變化直流電路中：

IS固定

U

隨R變化uiF

線圈

鐵心

銜鐵電磁鐵是利用通電的鐵心線圈吸引銜鐵或保持某種機(jī)械零件、工件于固定位置的一種電器。電磁鐵吸合過程的分析：在吸合過程中若外加電壓不變，則基本不變

電磁鐵吸合前(氣隙大）

大

起動(dòng)電流大

電磁鐵吸合后(氣隙小）

小

電流小

電磁鐵

如果氣隙中有異物卡住，電磁鐵長時(shí)間吸不上，線圈中的電流一直很大，將會(huì)導(dǎo)致過熱，把線圈燒壞。

注意：

電磁鐵的吸力氣隙截面積

氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度交流電磁鐵中磁場是交變的，設(shè)交流電磁鐵：鐵心由硅鋼片疊成，可減小鐵損；其在吸合過程中，隨著氣隙的減小，磁阻減小，線圈的電感和感抗增大，因而電流逐漸減小。直流電磁鐵：鐵心用整塊軟鋼制成；勵(lì)磁電流僅與線圈電阻有關(guān)，不因氣隙大小而變。則吸力為：平均值為：返回

交流磁路中磁阻對電流的影響

電磁鐵吸合過程的分析：在吸合過程中若外加電壓不變,則基本不變。i

u

電磁鐵吸合前(氣隙大）

大起動(dòng)電流大電磁鐵吸合后(氣隙?。┬‰娏餍?/p>

如果氣隙中有異物卡住，電磁鐵長時(shí)間吸不上，線圈中的電流一直很大，將會(huì)導(dǎo)致過熱，把線圈燒壞。

注意：(U不變，I不變）(I隨Rm

變化）（

U不變時(shí)，基本不變）直流磁路交流磁路磁路小結(jié)