6-磁路与铁心线圈电路讲义教材.ppt

上海师范大学机电学院;第6章 磁路与铁心线圈电路;2. 了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；;6.1.2 磁通;磁通的单位：; 任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流作为正、反之为负。 ; 【例6.1.1】环形线圈如图，其中媒质是均匀的， 试计算线圈内部各点的磁场强度。;? 线圈匝数与电流的乘积NI ，称为磁通势，用字母  F 表示，则有 F = NI 磁通由磁通势??生，磁通势的单位是安[培]。;?真空的磁导率为常数，用? 0表示，有：; ?根据上述有; ? 由上例可见,磁场内某点的磁场强度 H 只与电流大小、线圈匝数、以及该点的几何位置有关，与磁场媒质的磁性(?) 无关，即在同一电流值下，同一点的磁场强度不因磁场媒质的不同而不同。而磁感应强度与磁场媒质的磁性有关。当媒质不同时，磁导率?不同，在同样电流值下，同一点的磁感应强度的大小不同，线圈内磁通也就不同。; 一、非磁性物质 非磁性物质分子电流的磁场排列杂乱无章，内 部互相抵消，几乎不受外磁场的影响和不具有磁化 特性。每一种非磁性材料的磁导率都是常数，有：; 二、磁性物质 磁性物质内部形成许多小区域，其分子间存在 的一种特殊的作用力使每一区域内的分子磁场排列 整齐，显示磁性，称这些小区域为磁畴。 在没有外磁场作用的普通磁性物质中，各个磁畴 排列杂乱无章，磁场互相抵消，整体对外不显磁性。 ;6.2 磁性材料的磁性能;　　磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定程度时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与外部磁场方向一致，磁化磁场的磁感应强度达到饱和值。如图。;? B-H 磁化曲线的特征 Oa段：B 与H几乎成正比地增加； ab段： B 的增加缓慢下来； b点以后：B增加很少，达到饱和。;6.2.3 磁滞性;剩磁感应强度（剩磁）：当线圈中电流减到零值（即H=0）时铁心在磁化时所获得的磁性还未完全消失。这时铁心中保留的磁感应强度称为剩磁感应强度 Br（剩磁）如图。;? 几种常见磁性物质的磁化曲线;按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型： （1）软磁材料 具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。一般用来制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢、坡莫合金即铁氧体等。 （2）永磁材料 具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。一般用来制造永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。 （3）矩磁材料 具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线接近矩形，稳定性良好。在计算机和控制系统中用作记忆元件、开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰铁氧体等。;6.3 磁路及其基本定律;6.3.2 磁路的欧姆定律;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。;三、 磁路与电路的比较;2、磁路分析的特点;6.3.3 磁路的分析计算;基本步骤: （由磁通? 求磁通势F=NI ）; 【例6.3.1】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。;分析本例：; 【例6.3.2】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。 ;（2）对铸钢材料;综合上述例题，可得如下结论：;6.4 交流铁心线圈电路;?漏磁电感为常数;6.4 .2 电压电流关系;相量形式;主磁感应电动势;分析可知：;6.4 .3 功率损耗;（1）磁滞损耗（?Ph）;（2）涡流损耗（?Pe）;综合上述，铁心线圈交流电路的有功功率为：;等效电路的求取;(2) 理想铁心线圈的等效电路 理想铁心线圈有能量的损耗和储放，用具有电阻R0和感抗X0串联的电路等效。其中：电阻R0是和铁心能量损耗(铁损)相应的等效电阻，感抗X0是和铁心能量储放相应的等效感抗。其参数为：; 【例6.4.1】有一交流铁心线圈，电源电压 U= 220 V电路中电流 I=4 A，功率表读数P=100W，频率f=50Hz，漏磁通和线圈电阻上的电压降可忽略不计，