电工基础038.第38课时.磁路及磁路基本定律.ppt

10.3磁路和磁路定律1磁路,用铁磁性材料制成一个导磁路径，常称为铁心。将通电线圈绕在铁心上，这样由铁磁性材料所构成的（包括必须有的气隙在内）通过磁通的路径即为磁路。,（a）磁电式仪表的磁路（b）心式变压器的磁路,主磁通、漏磁通和边缘效应,主磁通,全部在磁路中闭合的磁通,漏磁通,不是全部在磁路中闭合的磁通,二、磁路的欧姆定律,1磁动势,通电线圈产生的磁通与线圈的匝数N和线圈中所通过的电流I的乘积成正比。,把通过线圈的电流I与线圈匝数N的乘积，称为磁动势，也叫磁通势，即Em=NI,磁动势Em的单位是安培(A)。,2磁阻,磁阻就是磁通通过磁路时所受到的阻碍作用，用Rm表示。磁路中磁阻的大小与磁路的长度l成正比，与磁路的横截面积S成反比，并与组成磁路的材料性质有关。因此有,式中，为磁导率，单位H/m；长度l和截面积S的单位分别为m和m2。因此，磁阻Rm的单位为1/亨(H1)。由于磁导率不是常数，所以Rm也不是常数。,一.安培环路定律（全电流律）：,7.1.3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.,电流方向和磁场强度的方向符合右手定则，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（一）,磁路,电路,磁通,I,N,R,+,_,E,I,磁压降,磁动势,U,基本定律,磁阻,磁感应强度,安培环路定律,磁路,I,N,欧姆定律,电阻,电流强度,克氏电压定律,克氏电流定律,磁路与电路的比较(二),电路,R,+,_,E,I,1.基尔霍夫磁通定律,2.基尔霍夫磁压定律,图1016铁磁性物质和气隙构成的磁路,10.4恒定磁通磁路的计算,一类是已知磁通求磁动势；另一类是已知磁动势求磁通1已知磁通求磁动势(1)按照磁路的材料和截面不同进行分段,把材料和截面相同的算作一段。(2)根据磁路尺寸计算出各段截面积S和平均长度l。,空气隙有效面积计算(a)矩形截面；(b)圆形截面,(3)由已知磁通,算出各段磁路的磁感应强度B=/S。(4)根据每一段的磁感应强度求磁场强度,对于铁磁材料可查基本磁化曲线。对于空气隙可用以下公式:,(5)计算各段磁路的磁压Um（=HL）。(6)根据基尔霍夫磁压定律,求出所需的磁通势。,例10-1图10-18为一无分支磁路，铁心线圈有200匝。磁路尺寸如图所示。磁路用0.35mm厚D-41硅钢片叠成，叠装系数k为0.91。若要在此磁路内建立=3010-4Wb的磁通，求所需线圈电流值。,图10-18无分支磁路,180,40,50,解：将该无分支磁路按材料和截面不同分为三段，其各段平均磁路长度为L0、L1、L2。则：L0=5mm=0.5cmL1=(240-40/2-40/2-5)mm=19.5cmL2=（240-40/2-40/2)+2（180-40/2-50/2)=47cm磁路的叠装厚度为：b=55mm=5.5cm,各段截面的有效面积S计算如下：S0=(5+0.5)(5.5+0.5)cm2=33cm2S1=0.9155.5cm2=25cm2S2=0.9145.5cm2=20cm2各段截面中磁通密度B计算如下：B0=/S0=3010-4/(3310-4)T=0.909TB1=/S1=3010-4/(2510-4)T=1.2TB2=/S2=3010-4/(2010-4)T=1.5T,根据D-41电工硅钢片磁化数据表，铁心中各段对应的磁场强度为：H1=2.85A/cm,H2=9.96A/cm空气隙中磁场强度H0按（10-13）式计算H00.8106B0=0.81060.909=727000A/m即H0=727000A/m=7270A/cm。,总的磁动势等于各段磁压之和，即：NI=H0L0+H1L1+H2L2=(72700.5+2.8519.5+9.9647)A=4160A所以线圈电流I为I=HL/N=4160/200A=20.8A,2已知磁动势求磁通,（1）先设定一磁通值，然后按照已知磁通求磁动势的计算步骤求出所需的磁动势。对于含有气隙的磁路，在计算时可先用给定的磁动势除以气隙磁阻得出磁通的上限值。NIS0/(0.8L010-6)A/m并估出一个比此上限值小一些的磁通值进行第一次试算,（2）把计算所得磁动势与已知磁动势加以比较，如果二者不符合，再将值进行修正，直到所算得的磁动势与给定磁动势相近。也可根据计算结果作出F曲线，根据这一曲线便可由给定的磁动势找出相应的磁通。,例102上例101中如线圈中的电流I=16.5A，求磁路中的磁通。解：应用试算法，先利用气隙磁阻作一估算，得：NIS0/(0.8L010-6)A/m=20016.53310-40.80.5/(0.80.510-2)10-6A/m=27.210-4A/m,考虑铁心磁阻的影响，实际磁通初选为=2710-4Wb,在第三次计算后，误差已很小，可以认为当I=16.5A时，=25.610-4Wb,二、对称分支磁路的计算,把中间的铁心柱剖成两半，取其中一半来计算即可。应当注意，剖开后中间心柱的面积缩小一半，磁通也减为原来的一半，但磁通密度和磁动势却保持不变,例10-2由铸钢制成的对称分支磁路示于图例10-19（a）中，具体磁路尺寸如图所示。当已知左边铁心中的磁通1=7.510-4Wb时，求产生此磁通所需要的磁动势。,图1019a铸钢对称分支磁路,解：这是一个由已知磁通求磁动势的磁路计算，由于两个分支磁路是对称的，可把中间的铁心柱剖开，并取其中一半当作无分支磁路来计算，示于图10-19b中,图1019b无分支磁路,剖开后磁路的截面积变为处处相同，其值为：S=（33cm2