电工基础 第2版 教学课件 作者 陈菊红 主编 第13章 磁路和铁心线圈电路.ppt

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1、第十三章磁路和铁心线圈电路主要内容：第一节磁场的基本物理量及基本性质第二节铁磁物质的磁化第三节磁路及磁路定律第四节恒定磁通磁路的计算第五节交变磁通下的铁心损耗第六节交流铁心线圈中的电压、电流及磁通第七节交流铁心线圈的等效电路第八节电磁铁第一节磁路的基本物理量及基本性质一.磁感应强度是用来表示磁场中某点磁场的强弱和方向的物理量，它是一个矢量，用B表示。单位是特斯拉，简称为特（T），方向就是磁场的方向.如果磁场内各点的磁感应强度大小相等，方向相同，就称为均匀磁场。可以用磁力线的疏密来表示磁场的强弱。第一节磁路的基本物理量及基本性质二.磁通及磁通的

2、连续性原理1.磁通某一面积S的磁感应强度B矢量的通量称为磁通用符号Ф来表示，表达式为如果是均匀磁场，且磁感应强度B垂直于S面，则在国际单位制(SI)中，磁通的单位是韦［伯］(WB)第一节磁路的基本物理量及基本性质2.磁通连续性原理在磁场中，任何封闭曲面的磁通恒等于零，即第一节磁路的基本物理量及基本性质三.磁导率1.磁导率:磁导率是反映物质导磁性能的物理量。的单位是亨/米（H/m）。真空的磁导率是一个常数，用0表示。物质按导磁性能可分为非磁性材料和磁性材料两大类。第一节磁路的基本物理量及基本性质2.相对磁导率：物质的磁导率与真空磁导率

3、0的比值称为相对磁导率。用r表示。记作：r没有单位。非磁性材料r约为1，磁性材料的r远远大于1，而且不是常数。第一节磁路的基本物理量及基本性质四.磁场强度及全电流定律1.磁场强度磁场强度也是用来表示磁场中某点磁场的强弱和方向的物理量，用H表示，定义为磁场强度H也是一个矢量，它的方向即为该点磁感应强度的方向。磁感应强度B的大小与磁场媒质的磁导率μ有关，而磁场强度H的大小与磁场媒质的磁导率μ无关.磁场强度H的单位是安/米，(A/m)。第一节磁路的基本物理量及基本性质2.全电流定理(安培环路定律)磁场强度矢量沿任一闭合回线的线积分等于该闭合

4、回线所包围的全部电流的代数和，表达式为式中，当电流的方向与闭合回线方向符合右手螺旋定则时取正，反之则取负。本节讨论铁磁物质的磁化过程.一.起始磁化曲线铁心原来没被磁化过，B和H均从零开始，这样的B-H关系曲线称起始磁化曲线，如图13-4中的曲线１．曲线２是μ－Ｈ关系曲线，可见μ不是常数．第二节铁磁物质的磁化图１３－４起始磁化曲线二、磁滞回线铁磁物质在交变磁化时的B-H曲线是磁滞回线，如图13-5示。根据磁滞回线的形状，铁磁物质分为软磁材料、硬磁材料两大类．第二节铁磁物质的磁化图１３－5磁滞回线三．基本磁化曲线用不同幅度的交变磁场对铁磁物质反复

5、磁化，将得到一系列磁滞回线，连接这些磁滞回线的顶点就得到基本磁化曲线，如图13-7中的oa曲线.基本磁化曲线也可用Ｂ－Ｈ数据表给出．第二节铁磁物质的磁化图１３－７基本磁化曲线一.磁路由铁心所限定的磁场称为磁路.集中在铁心所限定的范围内的磁通称主磁通Φ,也称工作磁通；穿出铁心在周围非磁性材料中的磁通称漏磁通Φs.图13-8示出了几种常见的磁路结构，图(a)是单相变压器的磁路；图(b)是继电器的磁路；图(c)是直流电机的磁路；图(d)是接触器的磁路。图(a)、图(b)是无分支磁路；图(c)、图(d)是有分支磁路．第三节磁路及磁路定律图13-8几种

6、电器设备的磁路第三节磁路及磁路定律第三节磁路及磁路定律二．磁路的基尔霍夫第一定律根据磁通连续性原理，图13-9中对于节点a有方程即磁路的任一节点所连接的各分支磁通的代数和等于零．图13-9有分支磁路第三节磁路及磁路定律三．磁路的基尔霍夫第二定律应用全电流定律时应将磁路中的回路分段，使各段都是均匀磁路，都有相同的Ｈ值，选定回路的绕行方向后即可列写全电流定律方程．对于图13-9中的右边回路有方程：左边回路有方程写成一般形式为:即式中Um－－磁压；Fm－－磁动势．第三节磁路及磁路定律四.磁路的欧姆定律设一段磁路的长度为l，横截面为S，由磁导率为的

7、材料制成，则该段磁路的磁压为式中称为该段磁路的磁阻，单位为１／亨（１／Ｈ）．式形式上与电路中的欧姆定律相似，称为磁路的欧姆定律．线圈中的励磁电流为直流时，磁路中的磁通不随时间变化，这样的磁路叫做恒定磁通磁路。一．已知磁通求磁动势一般可按下列步骤计算。（１）将磁路分段，使材料和截面积相同的磁路作为一段；（２）按磁路的尺寸分别计算各段的截面积S、平均长度l；（３）计算各磁路段的磁感应强度B（=Φ/S）；（４）计算相应各段磁路的磁场强度H；（５）按磁路的基尔霍夫第二定律计算所需磁通势Fm。归纳为：Φ－Ｂ－Ｈ－Ｈl－IN=∑(Ｈl)第四节恒定磁通磁路

8、的计算第四节恒定磁通磁路的计算例１３－２　图示磁路中铁心（１）由Ｄ２１硅钢片叠成，填充系数为０．９２，衔铁（２）为铸钢材料，图中尺寸单位为mm，求在磁路中获得４×１