电路分析 第8章 磁路和铁芯线圈电路的概念

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1、电路分析主编吴安岚副主编智贵连编写组：吴安岚智贵连姬昌利李博森中国水利水电出版社2009、9、版内容简介本教材理论推导从简，计算思路交待详细，概念述明来龙去脉，增加例题数量和难度档次，章节分“重计算”及“重概念”两类区别对待，编排讲究逐步引深的递进关系，联系工程实际，训练动手能力，尽力为后续课程铺垫。借助类比及对偶手法，语言朴实简练，图文印刷结合紧密，便于自学与记忆，便于节省理论教学时数。适用于应用型本科及高职高专电力类、自动化类、机电类、电器类、仪器仪表类、电子类及测控技术类专业。第8章磁路和铁芯线圈电路的概念第一节、

2、磁路的主要物理量和基本性质第二节、铁磁材料的磁化曲线及其分类第三节、磁路定律及磁路、电路的比较第四节、交流磁路中电压、磁通及电流间的关系第五节、交流铁心线圈的电路模型8.1磁路的主要物理量和基本性质磁和电之间互为依存、互相转化。闭合导体切割磁感线会产生电流，而电流(或运动电荷)将产生磁场，磁场对运动电荷（或载流导线）有力的作用。生产中使用的电机、电器、指示仪表，都存在电与磁的相互作用和转化、电路与磁路并存.磁路是磁场中磁感线通过的路径。将通电线圈绕在铁心上形成磁路的目的是以较小的电流获取较强的磁场，以便得到较大的感应电动势

3、或电磁力。、、8.1.1磁路的主要物理量电流流经线圈产生磁场，磁感线用来描述磁场的状态，磁感线是无始无终的闭合曲线。磁场中任一点小磁针N极受磁场力的方向，就是那一点磁场的方向，即磁感线上任意点的切线方向。磁感线越密的地方磁场越强。一、磁通磁场中与磁感线方向垂直的某一截面内磁感线的条数称为磁通，单位为韦伯(Wb)。线圈中的磁通随流经线圈的电流增大而增大，N匝线圈磁通的总和称为磁通链。铁心线圈的L不是常数二、磁感应强度B——反映某点磁场强弱匀强磁场中，磁感应强度的大小等于该点与磁场方向垂直的单位面积内所通过的磁感线条数，因此又

4、称为磁通密度。单位：特斯拉（T），每平方米磁感线条数为1韦伯就是1特斯拉。磁感应强度越大，该磁场对载流导线有更大的作用力。µ三、真空磁导率、相对磁导率、绝对磁导率载流线圈的磁路长1米，通入电流，骨架为非磁性材料时，磁感应强度B0为B0与电流成正比，曲线①若将线圈绕在铁心上，同一电流下磁感应强度增加许多，增加量为B′，曲线②铁磁性物质主要有铸钢、硅钢片、铁及其钴镍的合金、铁氧体等，它们在电流产生的外磁场作用下被强烈地磁化，这种磁化产生的附加磁场B′使总磁场显著增强，并且把绝大部分磁感线集中在铁心内部。铁磁性物质的相对磁导率很

5、大，等于数千乃至数万，但不是常数。例如硅钢片坡莫合金（铁镍合金）的µr在弱磁场中可达100000。除铁族元素及其化合物以外的全部物质，如空气、铜、木材、橡胶等，都是非铁磁性物质，其绝对磁导率近似为真空磁导率，µ≈µ0，相对磁导率近似为1，µr≈1。四、磁场强度Hµ不是常数，铁芯中B并不与激励电流成正比，不能依据计算出B。需要定义辅助物理量——磁场强度H，单位是安／米（A／m）。H与电流直接成正比。磁场强度H与磁感应强度B的关系注意：铁心线圈中的不是常数。8.1.2磁路的基本性质1、磁通连续性原理假设磁路中有一个封闭的球面，

6、那么穿进它的磁通恒等于穿出它的磁通，磁通在任何地方都是连续的。若穿进的磁通设为正，穿出为负，则磁场中任一闭合面的总磁通恒等于零。2、安培环路定律磁场强度H与闭合路径的乘积等于穿过该闭合路径所包围的全部电流的代数和。可见磁场强度与激励电流成正比，还与电流的分布及线圈的匝数N有关，与磁场中磁介质的磁导率无关，其方向与磁感应强度B的方向相同。H与电流间符合右手螺旋关系时“安匝数”取正号H的单位：安／米安匝数推导磁导率的单位8.2铁磁材料的磁化曲线及其分类双刀双掷开关扳至1、2点，为正值，激起的磁通逆时针方向；双刀双掷开关扳至3、

7、4点，为负值，激起的磁通顺时针方向。励磁电流大小与方向发生变化时，用特制的磁通表测试环形材料中磁通的大小与方向。8.2.1铁磁材料的起始磁化曲线曲线1是非磁性材料的磁化曲线，B随H缓慢线性增长。B-H曲线曲线2称为铁磁材料的起始磁化曲线。oa段B随H缓慢上升，较小。ab段B随H迅速增长，反映铁磁材料的高导磁性，较大。bc段B的增长又趋缓慢，c点称为曲线的磁饱和点，下降。cd段则进入较深磁饱和，这时B随H仅略有增加。更小。韦-安特性曲线“磁饱和”的含义是“磁路进入磁饱和后，增加励磁电流，B（或）不再随电流迅速增长，使磁导率下

8、降”。起始段磁导率较小；ab段µ值迅速增加，b点前达到最大；随后µ值下降。可见磁材料的磁导率µ不是常数，反映了磁化曲线的非线性。磁化曲线还与温度有关，磁导率µ一般随温度的升高而下降。有关铁磁材料的磁畴理论在磁路进入磁饱和以后，绝大部分磁畴已经转向，再增加H（增加），磁畴贡献的附加磁场B′不再增加，此时增