汽车电工电子 第3章 磁路与变压器课件.ppt

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1、第3章磁路与变压器3.1磁路和磁路的基本物理量3.2铁磁材料的性质和用途3.3磁路的欧姆定律3.4直流和交流电磁铁3.5电磁感应现象及自感和互感3.6变压器3.1磁路和磁路的基本物理量3.1.1磁路在电器、电机中采用铁磁材料，不但可以用较小的励磁电流获得较大的磁通，而且可使磁通集中地通过一定的闭合路径。所谓磁路，是指主要由铁磁材料构成而为磁通集中通过的闭合回路，磁路中的铁磁材料称为铁心。3.1.2磁路的基本物理量1．磁感应强度B2．磁通Φ磁感应强度B是表示磁场内某点磁场强弱及方向的物理量。B的大小等于通过垂直于磁场方向单位面积的磁力线数目，

2、B的方向用右手螺旋定则确定。单位是特斯拉(T)。均匀磁场中磁通Φ等于磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，单位是韦伯(Wb)。3．磁场强度H磁场强度只与产生磁场的电流以及这些电流分布有关，而与磁介质的磁导率无关，单位是安／米（A／m）。是为了简化计算而引入的辅助物理量。4．磁导率μ磁导率μ表示物质的导磁性能，单位是亨/米(H/m)。真空的磁导率3.2铁磁材料的性质和用途3.2.1铁磁材料的性质1．高导磁性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。在外磁场作用

3、下，磁畴方向发生变化，使之与外磁场方向趋于一致，物质整体显示出磁性来，称为磁化。即磁性物质能被磁化。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。铁磁材料能够在外磁场作用下磁化，使得磁场大为增强，因此其磁导率高。非磁性物质内部没有磁畴结构，在外磁场作用下不会产生磁化，故磁导率低。工程上利用铁磁性材料的高导磁性，在电机、变压器及其他许多电工设备的线圈中放入铁心，于是在线圈中送入不大的励磁电流，便可产生足够的磁场。2.磁饱和性BJ磁场内磁性物质的磁化磁场的磁感应强度曲线；B0磁场内不存在磁性物质时的磁感

4、应强度直线；BBJ曲线和B0直线的纵坐标相加即磁场的B-H磁化曲线。OHBB0BJB•a•b磁化曲线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将趋向某一定值。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；bc段：H很强，B增加很少，达到饱和。OHBB0BJB•a•b有磁性物质存在时，B与H不成正比，磁性物质的磁导率不是常数，随H而变。有磁性物质存在时，与I不成正比。磁性物质的

5、磁化曲线在磁路计算上极为重要，其为非线性曲线，实际中通过实验得出。OHB,B磁化曲线B和与H的关系c•磁性材料在交变磁场中反复磁化，其B-H关系曲线是一条回形闭合曲线，称为磁滞回线。磁滞性：磁性材料中磁感应强度B的变化总是滞后于外磁场H变化的性质。磁滞回线OHB••••BrHc剩磁感应强度Br(剩磁)：当线圈中电流减小到零(H=0)时，铁心中的磁感应强度。矫顽磁力Hc：使B=0反向磁场强度。磁性物质不同，其磁滞回线和磁化曲线也不同。3.磁滞性3.2.2铁磁材料的分类和用途按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型：（1）硬磁材料硬磁材料

6、的特点是需要较强的外磁场的作用，才能使其磁化，而且不易退磁，剩磁较强。其典型材料有钴钢、碳钢等。因其剩磁强，不易退磁，常用于制造各种形状的永久磁铁。(2)软磁材料软磁材料的特点是磁导率很大，而剩磁很小，易被磁化也易去磁。典型的软磁材料有硅钢片、铸铁、坡莫合金等。一般用来制造电机、电器及变压器等的铁心。(3)矩磁材料矩磁材料的特点是在很弱的外磁场作用下就能被磁化，并达到磁饱和。当撤掉外磁场后，磁性仍然保持与磁饱和状态相同。矩磁材料主要用于制造计算机中存储元件的环形磁心。3.3磁路的欧姆定律若某磁路的磁通为，磁通势为IN，磁阻为Rm，则此即磁

7、路的欧姆定律。假设磁路是由均匀的铁磁材料构成，它的平均长度为L，横截面积为S，磁导率为；可以证明，该磁路的磁阻为如果磁路中有一段长为的空气隙，其横截面积也是S，那么这段空气隙的磁阻为则无分支磁路的总磁阻为这时磁路的欧姆定律具有下列形式：式中，IN——磁动势；——空气隙的磁阻；——磁路磁阻3.4直流和交流电磁铁电磁铁由三部分组成：线圈、铁心和衔铁，如图所示。电磁铁的主要技术数据有：（1）额定行程：指刚起动时衔铁和铁心之间的距离。（2）额定吸引力：指衔铁处在额定行程时衔铁受到的吸力。（3）额定电压：指电磁铁线圈上规定应施加的电压值。3.4.1

8、直流电磁铁电磁铁的吸力F与空气隙的关系，即电磁铁的励磁电流I与空气隙的关系，即称为电磁铁的工作特性，它可由实验得出，如图所示。由图可知，直流电磁铁线圈励磁电流I的大小与衔铁的运动