《电工技术8磁路》PPT课件.ppt

第六章磁路 实际电路中有大量电感元件的线圈中有铁心 线圈通电后铁心就构成磁路 磁路又影响电路 因此电工技术不仅有电路问题 同时也有磁路问题 磁路 与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通 磁力线 6 1磁场的基本物理量 磁场的特性可用磁感应强度 磁通 磁场强度 磁磁导率等几个物理量表示 矢量 二 磁通 flux 磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积 称为通过该面积的磁通 三 磁场强度H magnetizingforce 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 磁性材料主要是指由过渡元素铁 钴 镍极其合金等材料 分子电流和磁畴理论 分子中电子的绕核运动和自转将形成分子电流 分子电流将产生磁场 每个分子都相当于一个小磁铁 由于磁性物质分子的相互作用 使分子电流在局部形成有序排列而显示出磁性 这些小区域称为磁畴 6 2磁性材料的磁性能 高磁导率的成因 磁性物质没有外场时 各磁畴是混乱排列的 磁场互相抵消 当在外磁场作用下 磁畴就逐渐转到与外场一致的方向上 即产生了一个与外场方向一致的磁化磁场 从而磁性物质内的磁感应强度大大增加 物质被强烈的磁化了 磁性物质被广泛地应用于电工设备中 电动机 电磁铁 变压器等设备中线圈中都含有的铁心 就是利用其磁导率大的特性 使得在较小的电流情况下得到尽可能大的磁感应强度和磁通 非磁性材料没有磁畴的结构 所以不具有磁化特性 磁性物质的磁化示意图 a 无外场 磁畴排列杂乱无章 b 在外场作用下 磁畴排列逐渐进入有序化 磁性材料的磁性能 一 高导磁性指磁性材料的磁导率很高 r 1 使其具有被强烈磁化的特性 二 磁饱和性当外磁场 或励磁电流 增大到一定值时 磁性材料的全部磁畴的磁场方向都转向与磁场的方向一致 磁化磁场的磁感应强度BJ达到饱和值 高导磁性 磁饱和性 磁滞性 非线性 磁化曲线 B和 与H的关系 注 当有磁性物质存在时B与H不成比例 与I也不成比例 三 磁滞性characteristicsofhysteresis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 当H已减到零值时 但B未回到零 这种磁感应强度滞后于磁场强度变化的性质称磁性物质的磁滞性 磁滞回线 剩磁 当线圈中电流减到零 H 0 铁心在磁化时所获的磁性还未完全消失 这时铁心中所保留的磁感应强度称为剩磁感应强度Br 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 常用做磁头 磁心等 永磁材料 磁滞回线宽 常用做永久磁铁 矩磁材料 磁滞回线接近矩形 可用做记忆元件 返回 磁性物质的分类 根据滞回曲线和磁化曲线的不同 大致分成三类 1 软磁材料 其矫顽磁力较小 磁滞回线较窄 铁心 2 永磁材料 其矫顽磁力较大 磁滞回线较宽 磁铁 3 矩磁材料 其剩磁大而矫顽磁力小 磁滞回线为矩形 记忆元件 铸铁 铸钢及硅钢片的磁化曲线 磁路 主磁通所经过的闭合路径 线圈通入电流后 产生磁通 分主磁通和漏磁通 6 3磁路及其基本定律 磁路的基本概念 一 安培环路定律 全电流律 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 电流方向和磁场强度的方向符合右手定则的 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N HL 称为磁压降 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 对于均匀磁路 二 磁路的欧姆定律 磁路和电路的比较 磁路 电路 磁通 I N R E I 磁压降 磁动势 U 磁路的计算 在计算电机 电器等的磁路时 要预先给定铁心中的磁通 或磁感应强度 而后按照所给的磁通及磁路各段的尺寸和材料去求产生预定磁通所需的磁通势F NI 计算均匀磁路要用磁场强度H 即NI Hl 如磁路由不同的材料 长度和截面积的几段组成 则磁路由磁阻不同的几段串联而成 NI H1l1 H2l2 Hl 解 磁路的平均长度为l 10 15 2 39 2cm查铸钢的磁化曲线 当B 0 9T时 H1 500A m于是H1l1 195A空气隙中的磁场强度为H0 B0 0 0 9 4 10 7 7 2 105A m H0 7 2 105 0 2 10 2 1440A总磁通势为NI Hl H1l1 H0 195 1440 1635线圈匝数为N NI I 1635 若要得到相等的磁感应强度 采用磁导率高的铁心材料 可使线圈的用铜量大为降低 若线圈中通有同样大小的励磁电流 要得到相等的磁通 采用磁导率高的铁心材料 可使铁心的用铁量大为降低当磁路中含有空气隙时 由于其磁阻较大 要得到相等的磁感应强度 必须增大励磁电流 线圈匝数一定 结论 返回 励磁电流 在磁路中用来产生磁通的电流 6 4交流铁心线圈电路 I U 直流磁路的特点 直流磁路和电路中的恒压源类似 R为线圈的电阻 一 直流磁路的分析 二 交流磁路的分析 交流铁心线圈电路 1 电磁关系 电路方程 一般情况下很小 主磁通 漏磁通 2 电压电流关系 假设 则 最大值 有效值 交流磁路的特点 线圈 铁心 衔铁 电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或保持某种机械零件 工件于固定位置的一种电器 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 电磁铁 电磁铁的吸力 气隙截面积 气隙磁感应强度 交流电磁铁中磁场是交变的 设 交流电磁铁 铁心由硅钢片叠成 可减小铁损 其在吸合过程中 随着气隙的减小 磁阻减小 线圈的电感和感抗增大 因而电流逐渐减小 直流电磁铁 铁心用整块软钢制成 励磁电流仅与线圈电阻有关 不因气隙大小而变 则吸力为 平均值为 返回 交流磁路中磁阻对电流的影响 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 i u 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 磁路小结 随R