磁路与变压器2

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1、第6章磁路与变压器6.1磁路的基本物理量和基本性质6.2磁路的概念及磁路的安培环路定律6.3交流励磁下的铁心线圈6.4电磁铁6.5变压器１、了解磁性材料的基本知识及磁路的基本定律；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；了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识；了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识；本章要求：２、理解磁场的基本物理量的意义，理解变压器额定值的意义；3、掌握交流铁心线圈电路的分析方法；掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用。6.1磁路的基本物理量和基本性质磁路：磁通所通过的由铁磁材料构成的路径（包括空气隙在内）铁心线圈主磁通漏磁通6.1.1磁场的基本物理量1

2、.磁感应强度B定义：方向：大小：单位：分类：表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量和电流之间符合右手螺旋法则均匀磁场非均匀磁场特斯拉(T)，1T=2.磁通Φ定义：方向：大小：单位：穿过垂直于B方向的面积S中的磁力线总数，又成为磁通密度与磁感应强度B方向相同韦[伯](Wb)1Wb=1V·s感应电动势与磁通的关系3.磁场强度H定义：介质中某点的磁感应强度B与介质磁导率之比。大小：单位：安培/米（A/m)4.磁导率μ定义：表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁能力。大小：单位：亨/米（H/m）亨/米真空的磁导率为常数，相对磁导率r任一种物质的磁导率和真空的磁导率0的比值。定义：大小：物

3、质的分类：根据相对磁导率r的大小，将物质分为三类（1）顺磁物质：，如空气、氧、锡、铝、铅等物质（2）反磁物质：，如氢、铜、石墨、银和锌等物质（3）铁磁物质：，如铁、钢、铸铁、镍和钴等物质非铁磁物质6.1.2磁性材料的特性、磁导率和磁化曲线非铁磁物质，即B与H成正比OHB铁磁物质，具有下列磁性能：1.高导磁性：铁磁材料的磁导率很高，其相对磁导率μr远大于1，可达数百、数千、直至数万。铁磁材料在磁场中可被强烈磁化（呈现磁性）。磁畴磁畴外磁场应用：变压器、电动机等2.磁饱和性，磁化曲线对于磁性材料，因为磁导率不是常数，所以B与H是非线性关系。磁性材料的磁饱和性用它的磁化曲线来描述。其磁化曲线

4、如图所示。OHB,Ba铸铁b铸钢c硅钢片O0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0103H/(A/m)H/(A/m)12345678910103B/T1.81.61.41.21.00.80.60.40.2ababcc几种常见磁性材料的磁化曲线3.磁滞性，磁滞回线OHBBr••Hc•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所需的H值。软磁材料：永磁材料：矩磁材料：具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。一般用来制造电机、变压器和电器的铁心。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。具有较小的矫顽

5、磁力和较大的剩磁，磁滞回线接近矩形，稳定性也较好。常用于计算机和控制元件。铁磁物质6.2磁路的概念及磁路的安培环路定律6.2.1磁路+–NIfNSS在电机、变压器和各种铁磁元件中常用铁磁材料做成各种形状的铁心，这样，线圈中较小的励磁电流即可产生较大的磁通，从而得到较大的感应电动势或电磁力。铁心的磁导率比周围空气和其它物质的磁导率高得多，因此绝大部分磁通经过铁心形成闭合通路，磁通所通过的由铁磁材料构成的路径称为磁路，沿整个磁路的磁通均匀相同。图6.2.1环形磁路6.2.2磁路的安培环路定律以图6.2.1为例，根据安培环路定律可以得出上式中线圈匝数与电流的乘积NI称为磁通势，用字母F表示，即

6、将Ｈ＝Ｂ／μ和B=Φ/S代入式（6.2.1），得（6.2.1）（6.2.2）磁路欧姆定律磁阻磁通势磁通势Ｆ磁通Φ磁感应强度Ｂ磁阻电动势Ｅ电流Ｉ电流密度Ｊ电阻磁路电路表6.2.1磁路与电路对照表图6.2.2继电器的磁路6.2.3磁路的分析计算对均匀磁路而言如果磁路是由不同的材料或不同长度和截面积的几段组成，即磁路由磁阻不同的几段串联而成。如图6.2.2所示则称为磁路各段的磁压降称为磁路各段的磁压降１.串联磁路（给定Φ，求NI）串联磁路:磁路由多段不同材料组成一个回路，中间无分叉根据磁路的连续性原理，串联磁路中各段的磁通Φ都是相同。步骤:(1)用公式Ｂ＝Φ／Ｓ计算每一段的磁感应强度Ｂ。(2)

7、从Ｂ-Ｈ曲线上，查出每段的Ｂ对应的磁场强度Ｈ，对空气隙的磁场强度H0。应用公式H0=B0/μ0计算。(3)用安培环路定律计算所需磁通势NI。(4)用计算出的磁通势NI再求所需要的线圈电流或线圈匝数。【例6.2.1】一个具有闭合的均匀铁心的线圈，其匝数为380，铁心中的磁感应强度为0.9T，磁路的平均长度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。解：首先从图6.1.5中的磁化曲线查出磁场强