第十一章——磁路与有铁心的交流电路.ppt

第十一章 磁路和有铁心的交流电路 ④磁导率 注 意 1、磁路与磁场没有严格的界限，磁通分布较广，就必须作为磁场问题处理。 2、磁路与电路相比有不同之处： （1）电流表示带电质点运动，磁通并不表示某种质点运动； （2）自然界存在有良好的对电流绝缘的材料，铜的电导率约为橡胶电导率的1020倍，铁磁材料的磁导率约为空气的106数量级，目前尚未发现对磁通绝缘的材料； （3）磁路几乎都是非线性的。 3、磁路的基尔霍夫第二定律： 一、无分支磁路的计算 例：无分支磁路的正面问题计算 例 例 二、有分支磁路的计算 ②反面问题的计算： ②反面问题的计算（已知磁通势求各支路磁通）： 第四节 磁饱和与磁滞对电压、电流及磁通波形的影响 （1）磁饱和对电路及磁通波形的影响： ①设线圈外加电压为正弦波： 二、磁滞损耗（hysteresis loss） 带铁心线圈电路的模型： 电路模型 电路模型 t ②设线圈电流为正弦波：绘制的磁通波形为圆钝形,电压波形为尖削形,畸变显著. 铁心中由于交变磁化而产生的功率损耗，称为铁损（iron loss）PFe,铁损由铁心中涡流和磁滞产生。 一、涡流损耗（eddy current liss）:交变磁通在铁心中产生感应电流，此电流垂直磁通呈旋涡状流动，称为涡流（eddy current）涡流存在一方面改变磁通的分布产生磁效应，一方面产生热效应形成功率，即涡流损耗Pe, ,涡流损耗与电源频率的平方及磁通的幅值平方成正比。 第五节 铁心中的功率损耗 减小涡流损耗的措施：1、用电工硅钢片叠装成铁心，片间加绝缘涂料，减小叠片厚度。2、钢片中加硅增大其电阻率，减小涡流。 涡流的应用：制成感应式电炉和金属感应热处理装置；制成实现无损检测传感器。 铁心在交变磁化下，内部磁踌不断改变排列方向和发生畴壁位移造成能量的损耗形成磁滞损耗。单位体积的铁磁物质反复磁化一周的磁滞损耗等于磁滞回线包围的面积乘以纵横坐标的比例尺。 实际运行的电机和变压器，磁滞损耗往往是涡流损耗的两三倍，要使磁滞损耗小电磁设备的铁心普遍采用软磁材料。 o f a 三、磁损耗（铁损耗） 利用磁滞损耗和涡流损耗对频率的不同依赖关系，在保持不变的条件下，用改变电源频率的方法，可以用图解法将两种损耗分解开。 在两种不同频率下（如f=f1及f=f2）测出PFe便可决定常数A和B，从而将两种损耗分开。 为了更精确，可用功率表测出对应于几种频率的铁损，并在图上以PFe/f为纵坐标以f为横坐标，画出不同频率下的点，可作出一条直线。延长此直线与纵轴相交于a点，则a点纵坐标就是常数A。将A乘以某一个频率，便得到该频率下的磁滞损耗，从同一频率下的铁损减去磁滞损耗，即可求得涡流损耗。 第六节 有铁心线圈的交流电路 带铁心线圈电路的电流、电压和磁通的波形有畸变不是严格的正弦波，为了运用相量法的分析手段，工程上常用等值正弦波来代替非正弦波，等值正弦波的条件： （1）等值正弦波与它所代替的非正弦波有相同的频率。 （2）等值正弦波与它所代替的非正弦波有相同的有效值。 （3）用等值正弦波代替后，各部分的功率与代替前相同。 如图所示带铁心线圈中各物理量为各自的等值正弦波，漏磁及线圈中的电阻损耗计入，磁滞与涡流考虑： 据KVL列出电路电压平衡方程式： 上式相量形式： 电路模型 电路模型各参数的意义如下： * 在工程实践中，广泛应用着机电能量转换器件和信号转换的器件如：电机、变压器、互感器、贮存器等，其工作原理和特性分析都是以磁路和带铁心电路分析为基础的，为了正确理解、运用这些器件来设计制造出新的器件，掌握有关知识是有必要的。 第一节、磁场和磁路的基本概念 一、磁场的基本概念： 磁场是一种能量的储存方式。可以形象地用一簇磁力线表示。 ②磁通量（flux）：是 磁感应强度的通量，可用穿越磁场中某一面积的磁力线根数来表示。 ①磁感应强度（magnetic induction strength ） B表示某点磁场性质的基本物理量，它反映了磁力线分布的疏密程度，其方向与各点的切线方向一致，是单位面积的磁通量。也称为磁通密度（flux density） ③磁场强度（magnetic field strength）H：是磁场中另一个重要的物理量，它沿场中任意闭合路径的线积分只与产生磁场的宏观传导电流有关，与场中的介质无关： ：是表征磁场中介质磁性质的物理量，也就是衡量磁介质导磁能力的物理量。其变化就是所谓的磁化曲线。非铁磁物质为直线，铁磁物质为一条曲线。 二、磁路的基本概念： 机电能量转换的器件中，为了提高效率，缩小体积，常需要以较小的电流获得较大的磁通，这就要求设法将磁场（磁力线）集中在较小的区域内。 如利用铁磁物质组成一定