5章-磁路与铁心线圈23页.ppt

1、教育部高职高专规划教材,电工电子技术,陈小虎主编,（多学时）,电工基础知识,电工电子技术,磁路与电路是相互联系的，如变压器、电动机以及测量仪表等电工设备的内部都有铁心和线圈，都是利用电磁相互作用的原理工作的。,磁 路 与 铁 心 线 圈 电 路,第 5 章,第一部分 电工基础知识,5.1 磁场的基本物理量 5.2 磁性材料的磁性能 5.3 磁路及其基本定律 5.4 交流铁心线圈 5.5 电磁铁,第一部分 电工基础知识,第5章 磁路与铁心线圈电路,主要内容： 重点内容： 难点内容：,磁路概念、磁路的欧姆定律、交流铁心线圈的分析。,交流铁心线圈的分析。,第5章 磁路与铁心线圈电路,磁场基本物理量、

2、磁性材料的磁性能、磁路及其基本定律、交流铁心线圈和电磁铁。,第一部分 电工基础知识,5.1 磁场的基本物理量,磁感应强度表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量，是个矢量。,5.1.1 磁感应强度B,其大小为：,其方向由右手螺旋定律确定，单位是特斯拉（T）。,5.1 磁场的基本物理量,5.1.2 磁通,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。,磁通反映了磁导体某个范围内磁力线的多少，其单位为韦伯(Wb)。,5.1 磁场的基本物理量,5.1.3 磁导率,磁导率是描述磁场介质导磁能力的物理量，单位是亨/米（H/m）。,图1.5.1 通电的线圈,线圈通电后在其周围产生磁场，内

3、部x处各点的磁感应强度为：,可见，磁导率的大小将影响磁感应强度的大小。,5.1 磁场的基本物理量,5.1.4 磁场强度H,磁场强度是磁感应强度的辅助物理量，也是一个矢量，单位是安/米（A/m）。,磁场强度与磁感应强度的关系是：,将式 代入上式得：,可见，磁场强度与磁导率无关。,5.2 磁性材料的磁性能,5.2.1 导磁性,常用的有铁、钴、镍及其合金等材料。磁性材料有强导磁性、磁饱和性和磁滞性。,磁性材料有极高的磁导率，其值可达几百甚至几万。,可见，当磁感应强度一定时，磁导率越高，所需的励磁电流越小。,图1.5.2 B与H曲线,图1.5.3 磁材料的 与H的关系,5.2 磁性材料的磁性能,5.2

4、.2 磁饱和性,B与H不成正比关系，随着H的增加，B增加得有限，趋于饱和。,由于磁饱和性，磁性材料的磁导率不是常数。,图1.5.4 磁滞回线,5.2 磁性材料的磁性能,5.2.3 磁滞性,在交流励磁电流作用下，B的变化滞后于H的变化，故名磁滞特性 。,剩磁：当铁心中外磁 场为零时，仍保留部分磁性.,矫顽力：若使B=0，则应继续加反向电流（反向磁场）到达3点，此时的H值，称为矫顽力。,图1.5.5 闭环线圈的磁路,图1.5.7 交流接触器的磁路,5.3 磁路及其基本定律,在变压器等电气设备中，常采用磁导率高的磁性材料做成一定形状的铁心，使较小的励磁电流产生较大的磁场。由这些磁性材料构成的磁通的路

5、径是一个闭合通路，称为磁路。,图1.5.6 直流电机的磁路,5.3 磁路及其基本定律,磁路欧姆定律：与电路的欧姆定律相似，是分析磁路的基础。,磁通势F： F=NI，单位为安匝。 磁阻Rm ：表示磁路对磁通的阻碍作用。,推导：,图1.5.8 继电器的磁路,5.3 磁路及其基本定律,磁路计算：求磁通势。,1.求各段的磁感应强度。,2.求各段的磁场强度。,3.求磁通势。,例5.3.1已知有一铁心线圈，线圈的匝数为1000，磁路的平均长度为60cm，其中含有0.2cm的空气隙，若要使铁心中的磁感应强度为1.0T，问需要多大的励磁电流？（假定该铁心材料，磁感应强度为1.0T时，对应的磁场强度为600A/

6、m）,解,5.3 磁路及其基本定律,图1.5.9 交流铁心线圈电路,5.4 交流铁心线圈,5.4.1 电磁关系,为主磁通，为漏磁通（其路径为经部分铁心、空气而闭合，因其数值与主磁通相比很小，称为漏磁通）。,5.4 交流铁心线圈,5.4.2 电压电流关系,图1.5.9 交流铁心线圈电路,图1.5.9 交流铁心线圈电路,为漏磁感抗。,5.4.2 电压电流关系,5.4.2 电压电流关系,图1.5.9 交流铁心线圈电路,上式和电压电流关系式结合在一起，才能发挥其重要价值。,该式建立了电磁物理量之间的关系。当外施电压、频率、匝数不变时，主磁通最大值将保持不变。,5.4 交流铁心线圈,5.4.3 功率损耗,图1.5.9 交流铁心线圈电路,铜损：为线圈电阻上的发热损耗。,铁损：为铁心带来的损耗，包括磁滞损耗（铁心具有磁滞性能，以热量形式耗散掉）和涡流损耗（由铁心涡流产生的发热损耗）。,图1.5.10 几种电磁铁的构造,5.5 电磁铁,电磁铁主要由励磁线圈、铁心、及衔