磁场的基本物理量.ppt

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1、第二篇　电机与控制本篇主要介绍了磁路、变压器、异步电动机和控制电机等。从应用的角度出发，讲解异步电机的工作原理和基本使用控制方法，重点放在电机的外特性上。最后借助经典的继电接触器控制概念，介绍了PLC（可编程序控制器）控制技术。第7章磁路一、磁感应强度（磁通密度）与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通（磁力线）。单位：韦伯1Tesla=104高斯B的单位：特斯拉（Tesla）7.1磁场的基本物理量二、磁通单位：韦伯（Wb）B单位：特斯拉（T）磁感应强度B与垂直与磁场方向的面积S的乘积，称为通过该面积的磁通。单位：伏秒

2、三、磁场强度H磁场强度是计算磁场所用的物理量，其大小为磁感应强度和导磁率之比。单位：B：特斯拉：亨/米：安/米四、磁导率：表征各种材料导磁能力的物理量（亨/米）真空中的磁导率()为常数一般材料的磁导率和真空中的磁导率之比，称为这种材料的相对磁导率，则称为磁性材料，则称为非磁性材料7.2磁性材料7.2.1磁性材料的主要特性1.非线性大小BH(I)2.磁饱和性HBBH3.磁滞性7.2.2磁性材料的分类根据磁性能，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

3、磁材料（滞回线接近矩形。可用做记忆元件）。图a软磁和硬磁材料的磁滞回线图b矩磁材料的磁滞回线7.3磁路的概念及磁路的基本定律7.3.1磁路的概念典型磁路示意图磁路：主磁通所经过的闭合路径。i线圈通入电流后，产生磁通，分主磁通和漏磁通。：主磁通：漏磁通铁心（导磁性能好的磁性材料）线圈7.3.2磁路的基本定律一.安培环路定律（全电流律）：磁场中任何闭合回路磁场强度的线积分,等于通过这个闭合路径内电流的代数和。I1I2I3电流方向和磁场强度的方向符合右手定则的，电流取正；否则取负。在无分支的均匀磁路（磁路的材料和截面积相同

4、，各处的磁场强度相等）中，安培环路定律可写成：磁路长度L线圈匝数NIHL：称为磁压降。NI：称为磁动势。一般用F表示。F=NI总磁动势在非均匀磁路（磁路的材料或截面积不同，或磁场强度不等）中，总磁动势等于各段磁压降之和。例：IN对于均匀磁路磁路中的欧姆定律二.磁路的欧姆定律：则：INSL注：由于磁性材料是非线性的，磁路欧姆定律多用作定性分析，不做定量计算。令：Rm称为磁阻7.4直流磁路直流磁路的励磁线圈中通入的是直流电流，磁路的磁通势和磁通都是恒定的。下面就通过两道例题，介绍简单直流磁路的计算方法。例1一个环形线圈如

5、图所示，其外径D1＝86mm，内径D2＝74mm，线圈匝数N＝100，励磁电流I＝1.25A。若环形线圈的心子分别采用铸钢、电工钢片和非磁性材料塑料制成，试分别计算磁路中的磁通和它们的磁导率。图例1的图解这是一个没有分支的均匀磁路，已知磁通势NI，要求计算磁通。无分支磁路是指只有一个回路的磁路，均匀磁路是指磁路中各处材料相同且质地均匀、截面积相等。这个问题不能直接用磁路的欧姆定律求解。因为对于磁性材料来说，其磁导率µ不是常数，它是随激励电流的大小不同而变化的，现为未知数，所以磁阻Rm为未知。但是可以应用磁路的有关定律

6、和公式，按如下顺序求解：，最后再计算出磁导率µ。磁路的平均长度(A/m)查阅图7-4可得，当H＝500A/m时，铸钢的磁感应强度B＝0.64T，电工硅钢片的磁感应强度B＝1.25T。环形铁心的截面积当材料是铸钢时(Wb)(H/m)当材料是电工硅钢片时(Wb)(H/m)塑料是非磁性树料，它的其磁导率是已知的，H/m，所以其磁感应强度（T）(Wb)如果上述环形线圈的铁心由磁性材料做成，且在铁心上开一个很小的空气隙，如图所示（图中励磁线圈略去未画)，这时铁心中的磁通如何改变?图包含气隙的环形铁心例题2一线圈,匝数,绕在铸钢

7、制成的铁心上,铁心截面积S=20铁心平均长度,该磁路如图所示。欲在铁心中产生磁通（2）若在贴心中加入一个0.2cm的空气隙,欲保持磁通不变,通入绕组的直流励磁电流I=?Wb,应在绕组中通入多大的直流励磁电流?图例2的图解本例题是已知磁路中的磁通,求励磁电流(磁通势）。（1）当磁路完全由铸钢制成时，是均匀磁路。（T）查图知铸钢材料在B=1T时,=1000A/m(A)(2)如果磁路由不同材料或者不同截面积的几段组成,则成为不均匀磁路。现磁路中加入了空气隙是不均匀磁路。这时可根据安培环路定律，进行分段积分，可得计算磁路的基

8、本公式计算步骤：第一，对于不同截面积的磁路，分别计算各段的磁感应强度。无分支磁路磁通处处相等。第二，根据材料的磁化曲线查出与值对应的值。第三,分别计算各段的值。第四，最后可得7.5交流磁路与交流铁心线圈7.5.1磁通与电压的关系：主磁通：漏磁通ui1.电磁关系电路方程：一般情况下很小交流激励线圈中产生感应电势：主磁通：漏磁通ui的感应电势和产生