第9章磁路与铁心线圈学习教案

1、会计学1第第9章磁路章磁路(c l)与铁心线圈与铁心线圈第一页，共31页。2第1页/共31页第二页，共31页。3第2页/共31页第三页，共31页。4第3页/共31页第四页，共31页。5 真空真空(zhnkng)磁导率磁导率0 任意一种物质的磁导率任意一种物质的磁导率和真空磁导率和真空磁导率0的比值，称为的比值，称为(chn wi)该物质的相对磁导率该物质的相对磁导率r。第4页/共31页第五页，共31页。6 Hdl是磁场强度是磁场强度H沿任意闭合曲线沿任意闭合曲线l的线积分；的线积分；I是穿过该闭合曲线所围面积的电流的代数和。求是穿过该闭合曲线所围面积的电流的代数和。求I时，电流方向与闭合曲线环

2、绕方向之间符合右时，电流方向与闭合曲线环绕方向之间符合右手手(yushu)螺旋定则的电流为正，反之为负。螺旋定则的电流为正，反之为负。第5页/共31页第六页，共31页。7 线圈内部线圈内部(nib)半径为半径为x处各点的磁处各点的磁感应强度为感应强度为 式中线圈匝数与电流的乘积式中线圈匝数与电流的乘积NI称为称为(chn wi)磁通势磁通势，用字母，用字母F代表，单位是安代表，单位是安培培A，则有，则有F=NI则则即即第6页/共31页第七页，共31页。8磁性物质具有被磁化的特性是因为磁性物质其内部的特磁性物质具有被磁化的特性是因为磁性物质其内部的特殊性。在磁性物质内部有许多小区域，由于殊性。在

3、磁性物质内部有许多小区域，由于(yuy)磁磁性物质的分子间的作用力使每一区域显示磁性；这些小性物质的分子间的作用力使每一区域显示磁性；这些小区域称为磁畴。在没有外磁场的作用时，各个磁畴排列区域称为磁畴。在没有外磁场的作用时，各个磁畴排列混乱，磁场互相抵消，对外就不显示磁性，在外磁场作混乱，磁场互相抵消，对外就不显示磁性，在外磁场作用下磁畴顺外磁场方向转向，显示出磁性。用下磁畴顺外磁场方向转向，显示出磁性。第7页/共31页第八页，共31页。91. 起始起始(q sh)磁化曲线磁化曲线磁性物质由于磁化所产生的磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁场的磁化磁场不会随着外磁场的增强而无限地增强。

4、当外磁增强而无限地增强。当外磁场增大到一定场增大到一定(ydng)值时值时，全部磁畴的磁场方向都转，全部磁畴的磁场方向都转向与外磁场的方向一致，这向与外磁场的方向一致，这时磁化磁场的磁感应强度达时磁化磁场的磁感应强度达到饱和值，即到饱和值，即Bm。第8页/共31页第九页，共31页。102. 磁滞回线磁滞回线当铁心当铁心(ti xn)线圈中通有交线圈中通有交变电流时，铁心变电流时，铁心(ti xn)就受就受到交变磁化。在电流反复变到交变磁化。在电流反复变化时，磁感应强度化时，磁感应强度B随磁场强随磁场强度度H而变化的关系所示。当而变化的关系所示。当H已减到零值时，但已减到零值时，但B并未回到并未

5、回到零值，这种磁感应强度滞后零值，这种磁感应强度滞后于磁场强度变化的性质称为于磁场强度变化的性质称为磁性物质的磁滞性。磁性物质的磁滞性。如果要使铁心的剩磁消失，如果要使铁心的剩磁消失，通常改变线圈中励磁电流的通常改变线圈中励磁电流的方向方向(fngxing)，也就是改，也就是改变磁场强度变磁场强度H的方向的方向(fngxing)来进行反向磁化来进行反向磁化，Hc称为矫顽磁力。称为矫顽磁力。第9页/共31页第十页，共31页。113. 基本磁化曲线基本磁化曲线(qxin)对于不同的对于不同的H值，铁磁性物质有不同的磁滞回线，值，铁磁性物质有不同的磁滞回线，将各个不同将各个不同H下的磁滞回线的正顶点

6、连成的曲线下的磁滞回线的正顶点连成的曲线(qxin)称为基本磁化曲线称为基本磁化曲线(qxin)。第10页/共31页第十一页，共31页。12 按磁性物质的磁性能，磁性材料可以分成：按磁性物质的磁性能，磁性材料可以分成： 软磁材料：又称永磁材料，具有较小的矫顽磁软磁材料：又称永磁材料，具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。一般用来制造电机、电器力，磁滞回线较窄。一般用来制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢、坡及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢、坡莫合金及铁氧体等。铁氧体在电子技术中应用莫合金及铁氧体等。铁氧体在电子技术中应用也很广泛，可做计算机的磁心、磁鼓以及也很广泛，可做计算机的磁

7、心、磁鼓以及(yj)录音机的磁带、磁头。录音机的磁带、磁头。第11页/共31页第十二页，共31页。13第12页/共31页第十三页，共31页。149.2.19.2.1磁路磁路(c l)(c l)电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做成一定形状的铁心，铁心的磁导率比周围空气或成一定形状的铁心，铁心的磁导率比周围空气或其他物质的磁导率大得多，因此磁通的绝大部分其他物质的磁导率大得多，因此磁通的绝大部分经过铁心而形成经过铁心而形成(xngchng)一个闭合通路，这部一个闭合通路，这部分磁通称为主磁通。经过铁心而形成分磁通称为主磁通。经过铁心而形成(xngc

8、hng)的闭合通路称为磁路。的闭合通路称为磁路。第13页/共31页第十四页，共31页。15磁通有少量经磁路周围的物质而闭合，有些磁通有少量经磁路周围的物质而闭合，有些(yuxi)磁通不经过磁路而闭合，这些统称为漏磁通。磁通不经过磁路而闭合，这些统称为漏磁通。第14页/共31页第十五页，共31页。16磁路特点铁心中的磁场比周围铁心中的磁场比周围(zhuwi)(zhuwi)空气中的磁场强得多；空气中的磁场强得多； 在限定的区域在限定的区域(qy)(qy)内利用较小的电流获得较内利用较小的电流获得较强的磁场强的磁场; ;主磁通远远大于漏磁通；主磁通远远大于漏磁通； 下 页上 页返 回第15页/共31

9、页第十六页，共31页。17空心线圈空心线圈(xinqun)(xinqun)磁场分磁场分布布铁心线圈磁场铁心线圈磁场(cchng)(cchng)分布分布下 页上 页返 回第16页/共31页第十七页，共31页。18半封闭铁心半封闭铁心(ti xn)(ti xn)线线圈磁场分布圈磁场分布全封闭铁心线圈全封闭铁心线圈(xinqun)(xinqun)磁场分布磁场分布下 页上 页返 回第17页/共31页第十八页，共31页。199.2.29.2.2磁路磁路(c l)(c l)的基尔霍夫第一定的基尔霍夫第一定律律=0磁路的任一节点磁路的任一节点(ji din)(ji din)所连各支路磁通的代数所连各支路磁通

10、的代数和等于零。和等于零。9.2.39.2.3磁路的基尔霍夫第二磁路的基尔霍夫第二(d (d r)r)定律定律FUm在磁路的任一回路中，各段磁位差的代数和等于各磁在磁路的任一回路中，各段磁位差的代数和等于各磁通势的代数和。通势的代数和。第18页/共31页第十九页，共31页。20应用磁路的基尔霍夫第二定律时，要选一环绕方应用磁路的基尔霍夫第二定律时，要选一环绕方向，当某段磁场强度的参考方向与环绕方向一致向，当某段磁场强度的参考方向与环绕方向一致时，该段磁位差取正号，反之取负号；若励磁电时，该段磁位差取正号，反之取负号；若励磁电流的参考方向与环绕方向符合右手螺旋关系时，流的参考方向与环绕方向符合右

11、手螺旋关系时，该磁通势取正号，反之取负号。该磁通势取正号，反之取负号。当选择中心线的方向与铁心中磁场方向一致时，当选择中心线的方向与铁心中磁场方向一致时，每段磁路中心线的磁位差每段磁路中心线的磁位差UmUm等于其磁场强度与长等于其磁场强度与长度的乘积度的乘积(chngj)(chngj)，即，即Um=+Hl Um=+Hl ，如选择中心线，如选择中心线的方向与磁场方向相反，则的方向与磁场方向相反，则Um=-HlUm=-Hl。则则Hl=NIHl=NI第19页/共31页第二十页，共31页。21设一段磁路设一段磁路(c l)的长为的长为l，截面积为，截面积为S，材料的磁导，材料的磁导率为率为，磁通为，磁

12、通为 令令 则则 磁阻的单位磁阻的单位(dnwi)为为1/亨亨（1/H）。）。 第20页/共31页第二十一页，共31页。22第21页/共31页第二十二页，共31页。23（2） 作出磁路的中心线，计算作出磁路的中心线，计算(j sun)各段磁路的截面积和各段磁路的截面积和平均长度。平均长度。 第22页/共31页第二十三页，共31页。24n（5） 由磁路的基尔霍夫第二定律由磁路的基尔霍夫第二定律确定所需要的磁通势，即确定所需要的磁通势，即F=NI=Hl第23页/共31页第二十四页，共31页。25第24页/共31页第二十五页，共31页。26铁心线圈分为直流铁心线圈和交流铁心线圈分为直流铁心线圈和交流

13、(jioli)铁心线圈铁心线圈两种，直流铁心线圈中通过直流电来励磁，因为励磁两种，直流铁心线圈中通过直流电来励磁，因为励磁电流是直流，产生的磁通是恒定的，在线圈中不会感电流是直流，产生的磁通是恒定的，在线圈中不会感应出电动势来。在一定电压下，线圈中的电流，只和应出电动势来。在一定电压下，线圈中的电流，只和线圈本身的电阻线圈本身的电阻r有关，功率损耗也只有有关，功率损耗也只有I2r。交流。交流(jioli)铁心线圈中通入交流铁心线圈中通入交流(jioli)电来励磁，它电来励磁，它在电磁关系、电压电流关系及功率损耗等几个方面和在电磁关系、电压电流关系及功率损耗等几个方面和直流铁心线圈是不同的。直流

14、铁心线圈是不同的。第25页/共31页第二十六页，共31页。27 电源电压电源电压u可分线圈可分线圈(xinqun)电阻上的电压电阻上的电压ur=ri，漏磁通引起的漏磁感应电压，漏磁通引起的漏磁感应电压us与线圈与线圈(xinqun)感应电动势感应电动势 e。前两部分数值小，可。前两部分数值小，可忽略不计。忽略不计。第26页/共31页第二十七页，共31页。28设设则则电压电压(diny)的有效值为的有效值为 当电源频率当电源频率(pnl)(pnl)与线圈匝数一定时，铁心中的主磁与线圈匝数一定时，铁心中的主磁通与线圈电压成正比。通与线圈电压成正比。则则第27页/共31页第二十八页，共31页。29第

15、28页/共31页第二十九页，共31页。30铁损铁损涡流损耗涡流损耗磁滞损耗磁滞损耗由于涡流所产生的铁损称为涡流损耗由于涡流所产生的铁损称为涡流损耗Pe。当线圈中通。当线圈中通有交流有交流(jioli)时，铁心所产生的磁通也是交变的。因时，铁心所产生的磁通也是交变的。因此，不仅要在线圈中产生感应电动势，而且在铁心内此，不仅要在线圈中产生感应电动势，而且在铁心内也要产生感应电动势和感应电流，这种感应电流称为也要产生感应电动势和感应电流，这种感应电流称为涡流。涡流损耗也要引起铁心发热，为了减小涡流损涡流。涡流损耗也要引起铁心发热，为了减小涡流损耗，在顺着磁场方向铁心可由彼此绝缘的钢片叠成。耗，在顺着磁场方向铁心可由彼此绝缘的钢片叠成。由于由于(yuy)磁滞所产生的铁损称为磁滞损耗磁滞所产生的铁损称为磁滞损耗PF。交。交变磁化一周在铁心的单位体积内所产生的磁滞损耗能变磁化一周在铁心的单位体积内所产生的磁滞损耗能量与磁滞回线所包围的面积成正比。磁滞损耗要引起量与磁滞回线所包围的面积成正比。磁滞损耗要引起铁心发热，为了减小磁滞损耗，应选用磁滞回线