电工技术基础与技能(中职)第九章

第九章磁路,电子课件,任务一磁路的物理量,一、磁路如图9-1所示，在玻璃板上洒上铁粉，玻璃板下方紧靠玻璃放一马蹄形磁铁，振动玻璃板，我们发现铁粉就会作有规则的排列，即磁感线由N极指向S极。,任务一磁路的物理量,任务一磁路的物理量,总结：磁感线是按一定路径通过的，磁感线所通过的路径是可以人为控制的。磁感线(磁通)所经过的路径叫磁路。,任务一磁路的物理量,二、磁路的欧姆定律1磁动势图9-2是图9-1及“U”形铁芯的磁路示意图。在图9-2(b)中，线圈中的磁通的多少与线圈通过的电流有关，电流越大，磁通越多。线圈中磁通的多少还与线圈的匝数有关，每匝线圈都要产生磁通，只要线圈绕向一致，每一匝线圈的,任务一磁路的物理量,磁通方向就相同，这些磁通就可以相加，可见，线圈的匝数越多，磁通就越多。由此可知，线圈的匝数及通过线圈的电流决定了线圈中磁通的多少。,任务一磁路的物理量,任务一磁路的物理量,通过线圈的电流与线圈匝数的乘积称为磁动势。可表示为式中，I为通过线圈的电流，单位为A；N表示线圈的匝数；Em为磁动势，单位为A。,任务一磁路的物理量,2磁阻在图9-1所示的两次实验中，图9-1(a)所示的磁路是从马蹄形磁铁的N极玻璃铁粉玻璃S极，最后经马蹄形磁铁回到N极。图9-1(b)的磁路是N极扁铁板S极，然后经马蹄形磁铁回到N极(磁感线基本没通过玻璃，所以通过玻璃的磁通被忽略)。,任务一磁路的物理量,磁通通过磁路时所受到的阻碍作用叫磁阻。磁阻用符号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，还与磁路中所用的材料的磁导率有关，可用下面的公式表示：,任务一磁路的物理量,磁路的磁通可以分为主磁通和漏磁通两部分，限定在铁芯内的（含气隙）磁通称为“主磁通”。少量磁通在磁路以外闭合为漏磁通。工程上漏磁通只占总磁通的很小部分，以致可以忽略不计。,任务二铁磁性材料,任务二铁磁性材料,活动一铁磁性物质的磁化1.铁磁性物质的磁化有些物质没有磁性，但把它放入磁场中后，就变得有磁性了，我们把从无磁性到有磁性的这一过程叫磁化。能够被磁化的这一类物质叫铁磁性物质。非铁磁性物质是不能被磁化的。,任务二铁磁性材料,铁磁性物质为什么能够被磁化呢?原来铁磁性物质内存在许多小磁畴，每个小磁畴就是一个小磁体，有N，S极，无外磁场作用时，这些小磁畴自由无规则的排列，磁性相互抵消，如图9-3(a)所示。在外磁场的作用下，磁畴就沿外磁场的方向定向排列，形成附加磁场，使磁场显著加强。被磁化后，磁畴重新排列的分布状况如图9-3(b)所示。,任务二铁磁性材料,任务二铁磁性材料,2.磁化曲线各种铁磁性材料由于内部结构的不同，磁化后的附加磁场与离开磁场后的磁性都各有差异，有的铁磁性材料附加磁场很强，有的较弱；有的铁磁性材料离开磁场后附加磁场随之消失，有的留有较弱的剩磁，有的附加磁场基本没变。,任务二铁磁性材料,铁磁性物质的磁感应强度B随磁场强度H而变化的曲线称为磁化曲线，又称B-H曲线。图9-4是测定磁化曲线的实验电路及实验所记录的磁化曲线。,任务二铁磁性材料,任务二铁磁性材料,3磁滞回线当铁磁材料工作在交流电流中时，对应的B是交变的磁感应强度，只不过变化要更为复杂一些。在图9-4所示的实验中，当达到饱和值时，我们逐渐减小电流到零，再反向增加电流，使B达到反向饱和，这时，我们描绘出的BH曲线是一条封闭曲线，如图9-5所示。,任务二铁磁性材料,任务二铁磁性材料,从整个过程看，B的变化总是滞后于H的变化，这种现象叫磁滞现象，在交变磁场中，磁化过程的曲线就像图9-5一样，是一对称于原点的闭合曲线，我们把它称为磁滞回线，而由原点O到a的这一曲线称为起始磁化曲线。,任务二铁磁性材料,交流电的幅值不同，H的幅值就不同，对应的磁滞回线大小也就不同。铁磁物质在交变磁场中被反复磁化，磁畴要不断地改变方向，会损耗一定的能量，这种损耗叫磁滞损耗。磁滞回线包围的面积越大，磁滞损耗也越大。,任务二铁磁性材料,磁滞回线的形状，还反映了剩磁的多少、矫顽力的大小、铁磁性物质磁化的难易程度等，这些都是我们选用磁性材料的依据。图9-5磁滞回线图9-6基本磁化曲线。,任务二铁磁性材料,任务二铁磁性材料,4基本磁化曲线在磁化曲线的测试、描绘过程中，在同一个HB坐标中，取不同的Hm值，铁磁性物质的磁滞回线是不同的，将各个不同的Hm所对应的顶点连起来所描绘的曲线叫基本磁化曲线，如图9-6所示。基本磁化曲线略低于起始磁化曲线。,任务二铁磁性材料,活动二铁磁性物质的分类与应用1软磁性物质软磁性物质的磁滞回线如图9-7(a)所示，它的形状窄而陡，回线包围的面积比较小，所以磁滞损耗较小，比较容易磁化，撤去外磁场后磁性基本消失，其剩磁与矫顽力都较小。这类材料主要有硅钢、铁镍合金和软磁氧体等。,任务二铁磁性材料,任务二铁磁性材料,2硬磁性物质硬磁性物质的磁滞回线如图9-7(b)所示，它的形状宽而平，回线所包围的面积较大。所以磁滞损耗较大，剩磁、矫顽力也较大，需较强的磁场才能使它磁化，撤去外加磁场仍能保留较大的剩磁。这类材料适用于制造永久磁铁。常用的材料有钨钢、铬钢、钴钢和钡铁氧体等。,任务二铁磁性材料,3矩磁性物质矩磁性物质的磁滞回线如图9-7(c)所示。它的特点是只需很小的外加磁场就能使之达到磁饱和，撤去外磁场时，磁感应强度(剩磁)与饱和时一样。计算机中的存储元件就用到矩磁性材料。常用的材料有锰镁铁氧体和锂锰铁氧体等。,任务二铁磁性材料,活动三涡流和磁屏蔽1.涡流在图9-8(a)中，线圈中放有一铁芯，当通入交变电流后铁芯中就会有变化的磁通，在变化的磁通作用下，铁芯中就会产生感应电流，这种电流叫涡流。,任务二铁磁性材料,由于金属铁芯的电阻很小，涡流会很大。由于涡流的热效应，使铁芯温度升高，造成电气设备的绝缘性能下降。严重时还会损坏电器设备，造成用电事故。,任务二铁磁性材料,任务二铁磁性材料,涡流有其不利的一面，也有其有益的一面，如在工业生产中，可以用涡流的热效应来冶炼金属，高频感应炉就是一种常用的冶炼设备。当高频大功率电流通过感应炉的线圈时，由于涡流的热效应，线圈中的坩埚就会产生大量的热量，使锅中的金属熔化。图9-9是高频感应炉的示意图。,任务二铁磁性材料,任务二铁磁性材料,2.磁屏蔽(1)如图9-10所示，把两线圈垂直安置，可以有效地减少互感。在图9-10(a)中线圈L1的磁通不经过线圈L2的轴线方向，与轴线方向垂直，所以线圈L2不受L1的影响，不产生互感电动势。,任务二铁磁性材料,在图9-10(b)中线圈L2的磁通穿过线圈L1的上半部分与下半部分的磁通方向相反、大小相等，作用相互抵消，线圈L1也不产生互感电动势。,任务二铁磁性材料,任务二铁磁性材料,(2)采用磁屏蔽技术，为了减少互感或磁辐射对元器件的影响，可以把元件放在金属屏蔽罩内，使元件不受其他磁场的影响，或者把线圈放在屏蔽罩内，使其磁场限制在屏蔽罩内。,任务二铁磁性材料,通常用铁磁材料制作屏蔽罩，当外界磁通经过被屏蔽器件时，由于铁磁材料的磁导率比空气要大得多，所以大部分磁通经过屏蔽罩，使被屏蔽器件免受干扰，为了提高屏蔽效率，可采用多层铁壳，使漏磁逐层被屏蔽掉