电路基础 姚年春 侯玉杰 第8章磁路和变压器

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1、第8章磁路和变压器8.1磁路的基本物理量和基本性质8.2磁性材料的磁性能8.3磁路和磁路欧姆定律8.4变压器§8-1磁路的基本物理量和基本性质磁路：主磁通所经过的闭合路径。磁路的基本概念线圈通入电流后，产生磁通，分主磁通和漏磁通。：主磁通：漏磁通i铁心（导磁性能好的磁性材料）一、磁路计算中的基本物理量1、磁感应强度B（磁通密度）1Tesla=104高斯B的单位：特斯拉（Tesla）单位：韦伯磁通与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通（磁力线）均匀磁场是各点B的大小相等，方向相同的磁场2、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

2、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称为磁性材料称为非磁性材料3、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/米二、铁磁材料的磁性能：1、磁导率高》1磁化前磁化后外磁场铁磁材料的磁化磁畴磁畴结构在物质内部电子绕原子核旋转及电子本身自转形成了分子电流，这个电流会产生磁场。同时铁磁材料内部的分子之间有一种相互作用力，使得每个区域内的分子磁场具有相同的方向，组成许多小磁体，具有磁性，这些小磁体称为“磁畴”。2、磁饱和性线性区oa段：B随H线性增长；进入饱和区ab段：B增大缓慢；饱和区b点以后：B基

3、本不变。B—磁感应强度H—磁场强度B=μHoH∝INBabB–Hμ—HB0–H3、磁滞性交变磁化时，B的变化滞后于H的变化的特性称为磁滞性。磁滞回线根据磁性能，磁性材料又可分为三种：软磁材料（磁滞回线窄长，常用做交流电机、变压器的铁心等）、永磁材料（磁滞回线宽，常用做永久磁铁）、矩磁材料（滞回线接近矩形，可用做记忆元件）。BH+Hm-Hm三、铁损耗1、磁滞损耗：磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。磁畴反复转向使铁心发热损耗，称为磁滞损耗。2、涡流损耗：交变磁场使铁心产生感应电动势和涡电流使铁心发热损耗，称为涡流损耗。iBBi为了减少涡流损耗，采用表面绝缘的硅钢片叠制铁

4、心。1.安培环路定律（全电流定律）：四、磁路的基本定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螺旋定则，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，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2、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

5、用作定性分析，不做定量计算。令：Rm称为磁阻磁路和电路的比较（一）磁路电路INR+_EI磁通磁压降磁动势电压降电动势电流U欧姆定律磁阻磁感应强度安培环路定律磁路IN欧姆定律电阻电流强度KVLKCL磁路与电路的比较(二)电路R+_EI励磁电流：在磁路中用来产生磁通的电流励磁电流直流-------直流磁路交流-------交流磁路磁路分析直流磁路交流磁路五、磁路的分析如：直流电磁铁如：交流电磁铁IU1、直流磁路特点:一定一定（线圈中没有反电动势）（R为线圈的电阻）1）磁动势F=IN一定（恒磁动势）2）IN一定时，磁通和磁阻成反比3）4）功率损耗无铁损耗线圈铁心衔铁电路方

6、程：一般情况下很小交流激励线圈中产生感应电势2、交流磁路：主磁通：漏磁通ui的感应电势和产生ui假设则最大值有效值当外加电压U、频率f与线圈匝数N一定时，便确定下来。根据磁路欧姆定律，当一定时磁动势IN随磁阻的变化而变化。交流磁路的特点:交流磁路中磁阻对电流的影响交流电磁铁吸合过程的分析：在吸合过程中若外加电压不变,则基本不变。iu电磁铁吸合前(气隙大）大起动电流大电磁铁吸合后(气隙小）小电流小如果气隙中有异物卡住，电磁铁长时间吸不上，线圈中的电流一直很大，将会导致过热，把线圈烧坏。注意：(U不变，I不变）(I随Rm变化）（U不变时，基本不变）直流磁路交流磁路磁

7、路小结（随Rm变化）（1）高导磁性指磁性材料的磁导率很高，μ>>μ0，r>>1，使其具有被强烈磁化的特性。（2）磁饱和性将磁性材料放入磁场强度为H的磁场内，会受到强烈的磁化。开始时，B与H近于成正比的增加，而后，随着H的增加，B的增加趋于缓慢，最后趋于磁饱和。8.2磁性材料的磁性能高导磁性、磁饱和性、磁滞性、非线性B和与H的关系注意当有磁性物质存在时：B与H不成比例；与I也不成比例。即：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制的增强。（3）磁滞性当铁心线圈中通有交变电流（大小和方向都变化）时，铁心就受到交变磁化，电流变化时，B随H而变化