电工学_之_第七章_磁路.ppt

1、,第七章磁路与铁心线圈电路,4. 交流铁心线圈,5. 变压器,6. 电磁铁,1.磁场的基本物理量,2.磁性材料的磁性能,磁路与铁心线圈电路,3.磁路及其基本定律,一.磁场的基本物理量,1.磁感应强度 B是表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量,2.磁通是磁感应强度与垂直于磁场方向的面积的乘积,=BS,3.磁场强度H是计算磁场时所引用的一个物理量, 通过它来确定磁场与电流之间的关系,安培环路定律,4.磁导率是用来衡量物质导磁能力的物理量,B=H,磁路与铁心线圈电路,二.磁性材料的磁性能,1.高导磁性,磁性材料具有磁畴结构,2.磁饱和性,当全部磁畴的磁场方 向都转向与外磁场一致 后磁化磁场不再增大

2、,外磁场方向,非磁性材料没有磁畴结构,磁路与铁心线圈电路,磁化磁场使B増大,3.磁滞性,H,B,磁化曲线（用实验的方法测） B和与H的关系,B,B磁饱和性和非线性性,0,B,H,磁滞回线,有剩磁,1,2,3,4,5,6,磁路与铁心线圈电路,三.磁路及其基本定律,磁路: 用磁性材料做成一定形状的铁心,其磁导率比周围物质 高的多,磁通的绝大部分经过铁心形成的一个闭合通路,磁路的欧姆定律,全电流定律,在磁路中，沿任一闭合路径，磁场强度矢量的线积分，等于与该闭合路径交链的电流的代数和。,当电流的方向与闭合路径的积分方向符合右手螺旋定则时， 电流前取正号，反之取负号。,如图示环形磁路（均匀磁路）,Hl=

3、IN,磁路与铁心线圈电路,I,磁通势F 磁通 磁阻,电动势E 电流I 电阻R=,E,R,I,磁路与电路的对照,磁路,电路,磁路与铁心线圈电路,电路与磁路在分析时的差异:,1. 电路一般不涉及电场,磁路通常要分析磁感应强度B的分布,2.电路一般不考虑漏电流(导体的电导率比绝缘体 大地多 ),磁路要考虑漏磁通(磁路材料的磁导 率比周围介质大的不太多 ),3.由于不是常数,磁路都是非线性的,磁路的欧姆定律 只能用来定性分析,4.磁路中没有断路情况,磁路与铁心线圈电路,铁磁物质的磁化曲线(B-H曲线),用实验方法获得的,磁路与铁心线圈电路,关于磁路的计算,一般先给定磁路中的磁通或磁感应强度,燃后根据磁

4、路各段的尺寸和材料求磁通势,磁压降,继电器的磁路三段串联,1。各段截面积S不同又通过同一磁通 故磁感应强度B不同,2。根据各段磁路材料的磁化曲线及 磁感应强度B查出相对应的磁场强度H,3。计算各段磁路的磁压降HL,4。用上式求出磁通势IN,磁路与铁心线圈电路,磁路的基尔霍夫定律,磁通势,例,一闭合的均匀铁心线圈，匝数300，磁感应强度0.9T，磁路的平均长度为45厘米，求：铁心材料为（1）铸铁时（2）硅钢片时线圈中的电流,解: 先从磁化曲线中由B查出H，然后根据公式算出I,可见：(1)铁心材料的不同要得到相同的B,励磁电流会有很大的差别 ,(2)如果线圈中通同样大小的电流,H相同，B不同,如要

5、使相等则铁心的截面积相差会很大,降低体积就要使用 高导磁的铁心材料,磁路与铁心线圈电路,=BS,例,一环形铁心线圈，内径10厘米，外经15厘米， 铁心材料为铸钢，磁路中含有一0.2厘米的 空气隙，线圈通1A的电流，如要得到0.9T 的磁感应强度，求线圈匝数,解：磁路的平均长度为,从铸钢的磁化曲线查出，当B=0.9T时，,磁路与铁心线圈电路,空气隙中的磁场强度为,空气隙中的磁压降,总的磁通势为,线圈匝数为,磁路与铁心线圈电路,四.交流铁心线圈电路,电磁关系,i,磁路与铁心线圈电路,电感中电流、电压的关系,电路元件,电压电流关系,设输入为正弦电压，则用相量式表示为,设主磁通为正弦量,磁路与铁心线圈

6、电路,i,式中,是主磁电动势e的幅值,一般R和 较小,相应的压降小,与主磁电动势相比, 可以忽略于是:,磁路与铁心线圈电路,其有效值,功率损耗,1.线圈电阻R上的功率损耗铜损,2.处于交变磁化下的铁心中损耗铁损,磁滞与涡流,磁路与铁心线圈电路,例,要绕制一个铁心线圈,已知电源电压U=220V, f=50Hz,铁心截面积为30.2平方厘米,由硅钢片叠成 其间隙系数为0.91,1.如取 ,线圈匝数应为多少?,2.如磁路平均长度为60cm,励磁电流应多大?,解:铁心的有效面积为,1线圈匝数,2从磁化曲线查出当 时,磁路与铁心线圈电路,磁路与铁心线圈电路,五.变压器,工作原理图,1.变压器的电压变换,

7、根据KVL原边:,同理副边:,在变压器空载时:,原,副边的 电压之比:,变比,磁路与铁心线圈电路,空载与满载副边电压只相差10%以内,三相变压器联接,磁路与铁心线圈电路,2.变压器的电流变换,磁路与铁心线圈电路,不变,不变,衡定,衡定,铁心中主磁通的最大值在变压器空栽或有负载时基本衡定,有负载时产生主磁通的原,副绕阻的磁通势与空载时基本相等,相量式,空载电流的有效值在原绕阻额定电流的10%以内,变压器原,副边电流之比等于其匝数比的倒数,3.变压器的阻抗变换,磁路与铁心线圈电路,及,由图得:,及,副边阻抗折算到原边的等效阻抗,磁路与铁心线圈电路,例:,已知E=120V,求:1.当负载折算成原边的

8、等效电阻时,变压器的匝数比及信号源 输出的功率 2.当将负载直接与信号源联结时,信号源输出的功率,解:,(1),(2),磁路与铁心线圈电路,变压器的外特性,副边接负载后会产生原，副边 内阻抗压降，下降程度与负载 的功率因数有关,电压变化率,副边额定负 载时的电压,一般变压器的内阻和漏磁感抗甚小，电压变化率只有5%左右,磁路与铁心线圈电路,变压器的损耗与效率,绕阻上的铜损与负载大小有关,铁心中的铁损 与其 有关,变压器的功率损耗很小，效率很高， 通常在95%以上,磁路与铁心线圈电路,特殊变压器,1.自耦变压器,结构特点：副绕阻 是原绕阻的一部分,磁路与铁心线圈电路,2.电流互感器,用来扩大测量交流电流的量程,原边匝数少，串联在 被测电路中副边匝数 多，与电流表相接,磁路与铁心线圈电路,变压器绕阻的极性,原边两个绕阻中的电流在铁心 中产生的磁通方向要一致,否则 相互抵消,线圈中不产生感应电势,衔铁