第十三章磁路和鐵心變壓器 ppt課件

1、 第十三章 磁路和鐵心變壓器 第一節(jié) 磁場的根本物理量及根本性質(zhì) 第二節(jié) 鐵磁物質(zhì)的磁化 第三節(jié) 磁路及磁路定理 第四節(jié) 恒定磁通磁路的計算 第五節(jié) 交變磁通下的鐵心損耗 第六節(jié) 交流鐵心線圈中的電壓、電流及磁通 第七節(jié) 交流鐵心線圈的等效電路 第八節(jié) 電磁鐵 一、磁感應(yīng)強(qiáng)度一、磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁通密度磁通密度 假設(shè)在磁場中的一點垂直于磁場方向放置一段假設(shè)在磁場中的一點垂直于磁場方向放置一段長為長為l 、通有電流、通有電流I的導(dǎo)體，其遭到的磁力的導(dǎo)體，其遭到的磁力為為F ，那么該點磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為：，那么該點磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為：lIFB1 Tesla = 104 高斯高斯B 的單位：特斯拉的單位

2、：特斯拉Tesla13.1 13.1 磁場的根本物理量及根本性質(zhì)磁場的根本物理量及根本性質(zhì)二、磁通及磁通的延續(xù)性原理二、磁通及磁通的延續(xù)性原理某一面積某一面積S的磁感應(yīng)強(qiáng)度的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的通量稱為磁通的通量稱為磁通SSdsBdBS假設(shè)磁場均勻且磁場方向垂直于假設(shè)磁場均勻且磁場方向垂直于S面，那么面，那么磁通的延續(xù)性原理：磁通的延續(xù)性原理： 磁場中任何封鎖曲面的磁通恒等于零。磁場中任何封鎖曲面的磁通恒等于零。SdSB0三、磁導(dǎo)率三、磁導(dǎo)率：表征各種資料導(dǎo)磁才干的物理量：表征各種資料導(dǎo)磁才干的物理量亨亨/米米70104 真空中的磁導(dǎo)率真空中的磁導(dǎo)率( )為常數(shù)為常數(shù)0普通資料的磁導(dǎo)率普通資料的磁導(dǎo)

3、率 和真空中的磁導(dǎo)率之比，和真空中的磁導(dǎo)率之比，稱為這種資料的相對磁導(dǎo)率稱為這種資料的相對磁導(dǎo)率r0r1r，那么稱為磁性資料，那么稱為磁性資料1r，那么稱為非磁性資料，那么稱為非磁性資料四、磁場強(qiáng)度四、磁場強(qiáng)度 H 及全電流定律及全電流定律 1、 磁場強(qiáng)度是計算磁場所用的物理量，其大小磁場強(qiáng)度是計算磁場所用的物理量，其大小為磁感應(yīng)強(qiáng)度和導(dǎo)磁率之比。為磁感應(yīng)強(qiáng)度和導(dǎo)磁率之比。單位：單位：B ：特斯拉：特斯拉：亨：亨/米米H：安：安/米米BH 2、全電流定律安培環(huán)路定律、全電流定律安培環(huán)路定律 磁場中任何閉合回路磁場強(qiáng)度的線積分，等于磁場中任何閉合回路磁場強(qiáng)度的線積分，等于經(jīng)過這個閉合途徑內(nèi)電流的

4、代數(shù)和。經(jīng)過這個閉合途徑內(nèi)電流的代數(shù)和。HI1I2I3IlHd電流方向和磁場強(qiáng)度的方向電流方向和磁場強(qiáng)度的方向符合右手定那么，電流取正；符合右手定那么，電流取正；否那么取負(fù)。否那么取負(fù)。 一、起始磁化曲線一、起始磁化曲線 1. 非線性非線性大大小小BH)(I)BH 2. 磁滯性磁滯性13.2 13.2 鐵磁物質(zhì)的磁化鐵磁物質(zhì)的磁化 二、磁滯回線二、磁滯回線 根據(jù)磁性能，磁性資料又可分為三種：軟磁資根據(jù)磁性能，磁性資料又可分為三種：軟磁資料磁滯回線窄長。常用做磁頭、磁心等、永磁資料磁滯回線窄長。常用做磁頭、磁心等、永磁資料磁滯回線寬。常用做永久磁鐵、矩磁資料滯料磁滯回線寬。常用做永久磁鐵、矩磁資

5、料滯回線接近矩形。可用做記憶元件。回線接近矩形?？捎米鲇洃浽?三、根本磁化曲線三、根本磁化曲線磁路：主磁通所經(jīng)過的閉合途徑。磁路：主磁通所經(jīng)過的閉合途徑。1u2uis13.3 13.3 磁路及磁路定律磁路及磁路定律1 1、 磁路磁路 線圈通入電流后，產(chǎn)線圈通入電流后，產(chǎn)生磁通，分主磁通和漏生磁通，分主磁通和漏磁通。磁通。s：主磁通：主磁通：漏磁通：漏磁通鐵心鐵心導(dǎo)磁性能好導(dǎo)磁性能好 的磁性資料的磁性資料線圈線圈2 2、 磁路的基爾霍夫第一定律磁路的基爾霍夫第一定律 對于有分支磁路，其分支聚集處稱為磁路對于有分支磁路，其分支聚集處稱為磁路的節(jié)點，磁路的恣意節(jié)點所銜接的各分支磁路的的節(jié)點，磁路

6、的恣意節(jié)點所銜接的各分支磁路的代數(shù)和等于零。代數(shù)和等于零。01I1I1N1N132N2N2I2I20321即：即：HLNI 在無分支的均勻磁路磁路的資料和截面積一樣，在無分支的均勻磁路磁路的資料和截面積一樣，各處的磁場強(qiáng)度相等中，安培環(huán)路定律可寫成：各處的磁場強(qiáng)度相等中，安培環(huán)路定律可寫成：磁路磁路長度長度L線圈線圈匝數(shù)匝數(shù)NIHL：稱為磁壓降。：稱為磁壓降。NI：稱為磁動勢。普：稱為磁動勢。普通通 用用 F 表示。表示。F=NI3 3、 磁路的基爾霍夫第二定律磁路的基爾霍夫第二定律HLNI總磁動勢總磁動勢 在非均勻磁路磁路的資料或截面積不同，或磁場在非均勻磁路磁路的資料或截面積不同，或磁場強(qiáng)

7、度不等中，總磁動勢等于各段磁壓降之和。強(qiáng)度不等中，總磁動勢等于各段磁壓降之和。00lHIHNI例：例：INl0l對于均勻磁路對于均勻磁路 LSLBHLNI磁路中的磁路中的歐姆定律歐姆定律四、磁路的歐姆定律：四、磁路的歐姆定律：那么：那么： mRLSNIFINSL注：由于磁性資料注：由于磁性資料 是非線性的，磁路歐姆定律多用作定性是非線性的，磁路歐姆定律多用作定性 分析，不做定量計算。分析，不做定量計算。SLRm令：令：Rm 稱為磁阻稱為磁阻磁路和電路的比較一磁路和電路的比較一磁磁路路電電路路磁通磁通INI磁壓降磁壓降HL磁動勢磁動勢INF 電動勢電動勢電流電流電壓降電壓降UEIR+_EU根本定

8、律根本定律mRF 磁阻磁阻SlRm磁感應(yīng)磁感應(yīng)強(qiáng)度強(qiáng)度SB 安培環(huán)路安培環(huán)路定律定律HLNI0磁磁 路路IN歐姆定律歐姆定律電阻電阻電流電流強(qiáng)度強(qiáng)度克氏克氏電壓定律電壓定律克氏克氏電流定律電流定律0IUEREI SlRSIJ磁路與電路的比較磁路與電路的比較 (二二)電電 路路R+_EI勵磁電流：在磁路中用來產(chǎn)生磁通的電流勵磁電流：在磁路中用來產(chǎn)生磁通的電流勵磁電流勵磁電流直流直流 - 直流磁路直流磁路 交流交流 - 交流磁路交流磁路磁路分析磁路分析直流磁路直流磁路交流磁路交流磁路13.4 13.4 恒定磁通磁路的計算恒定磁通磁路的計算 線圈中的勵磁電流為直流時，磁路中的磁線圈中的勵磁電流為直流

9、時，磁路中的磁通不隨時間而變化，這樣的磁路就叫恒定磁通磁通不隨時間而變化，這樣的磁路就叫恒定磁通磁路。路。磁路的計算的目的：磁路的計算的目的： 找出磁通與磁動勢之間的關(guān)系。找出磁通與磁動勢之間的關(guān)系。一、知磁通求磁動勢一、知磁通求磁動勢計算程序為：計算程序為：)(HlINHlHB二、知磁動勢求磁通二、知磁動勢求磁通無分支的均勻磁路，計算不復(fù)雜。無分支的均勻磁路，計算不復(fù)雜。不均勻磁路，采用試探法。不均勻磁路，采用試探法。13.5 13.5 交變磁通下的鐵心損耗交變磁通下的鐵心損耗一、磁滯損耗一、磁滯損耗由于磁滯景象引起的能量損耗稱為磁滯損耗。由于磁滯景象引起的能量損耗稱為磁滯損耗。為了減少磁滯

10、損耗，應(yīng)盡量選用磁滯回線狹窄為了減少磁滯損耗，應(yīng)盡量選用磁滯回線狹窄的鐵磁資料制造鐵心。的鐵磁資料制造鐵心。二、渦流損耗二、渦流損耗處在交變磁場中的鐵心，電磁感應(yīng)會在鐵心處在交變磁場中的鐵心，電磁感應(yīng)會在鐵心內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，稱之為渦流。內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，稱之為渦流。減小渦流損耗采用的兩種措施：減小渦流損耗采用的兩種措施： 一是增大鐵心資料的電阻率一是增大鐵心資料的電阻率 二采用相互絕緣的薄鋼片沿著順磁場方向疊成鐵心。二采用相互絕緣的薄鋼片沿著順磁場方向疊成鐵心。三、鐵損三、鐵損鐵損鐵損磁滯損耗磁滯損耗渦流損耗渦流損耗13.6 13.6 交變鐵心線圈中的電壓、電流及磁通交變鐵心線圈中的電壓、電流及

11、磁通一、電壓與磁通的關(guān)系一、電壓與磁通的關(guān)系交流鼓勵交流鼓勵 線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢tNeuddNiue假設(shè)假設(shè)tmsin那么那么tfNtNummcos2cos最大值最大值mmfNU2有效值有效值mmfNUU44.42mNfU44.4uLeeimRIN m一定時磁動勢一定時磁動勢IN隨磁阻隨磁阻 的變化而變化。的變化而變化。mR當(dāng)外加電壓當(dāng)外加電壓U、頻率、頻率 f 與與線圈匝數(shù)線圈匝數(shù)N一定時，一定時， 便便確定下來。根據(jù)磁路歐姆確定下來。根據(jù)磁路歐姆定律定律 ，當(dāng)，當(dāng) m 交流磁路的特點交流磁路的特點:交流磁路和電路中的恒流源類似交流磁路和電路中的恒流源類似直流磁路中：直流磁

12、路中：mRF 固定固定mRF隨隨 變化變化直流電路中：直流電路中：RIUS IS固定固定U 隨隨 R 變化變化交流磁路中磁阻交流磁路中磁阻 對電流的影響對電流的影響mR電磁鐵吸合過程的分析：電磁鐵吸合過程的分析： 在吸合過程中假設(shè)外加電在吸合過程中假設(shè)外加電壓不變壓不變, 那么那么 根本不變。根本不變。iumRmRIN 電磁鐵吸合前電磁鐵吸合前(氣隙大氣隙大 大大 起動電流大起動電流大 電磁鐵吸合后電磁鐵吸合后(氣隙小氣隙小 小小 電流小電流小mR 假設(shè)氣隙中有異物卡住，電磁鐵長時間吸不上，線假設(shè)氣隙中有異物卡住，電磁鐵長時間吸不上，線圈中的電流不斷很大，將會導(dǎo)致過熱，把線圈燒壞。圈中的電流不

13、斷很大，將會導(dǎo)致過熱，把線圈燒壞。 留意：留意：RUI (U不變，不變，I不變不變mRIN mRIN ( I 隨隨 Rm 變化變化fNUm44. 4m U不變時，不變時， 根本不變根本不變直流磁路直流磁路交流磁路交流磁路磁路小結(jié)磁路小結(jié)隨隨Rm變化變化13.7 13.7 交流鐵心線圈的等效電路交流鐵心線圈的等效電路一、不思索線圈內(nèi)阻和漏磁通時的等效電路模型一、不思索線圈內(nèi)阻和漏磁通時的等效電路模型對應(yīng)的等效電路模型為：對應(yīng)的等效電路模型為：0XU0R202020)(RIUXIPRFe其中其中二、思索線圈內(nèi)阻和漏磁通時的等效電路模型二、思索線圈內(nèi)阻和漏磁通時的等效電路模型U0R0XrXS2022202020)()()(RIUXIPrRrIUXIPRSFe13.8 13.8 電磁鐵電磁鐵電磁鐵：是利用通電鐵心線圈對鐵磁物質(zhì)產(chǎn)電磁鐵：是利用通電鐵心線圈對鐵磁物質(zhì)產(chǎn) 生電磁吸力而任務(wù)的一種電氣設(shè)備。生電磁吸力而任務(wù)的一種電氣設(shè)備。SNF NS電磁鐵電磁鐵線圈線圈鐵心鐵心銜鐵銜鐵電磁吸力是電磁鐵的技術(shù)目的之一。計算吸力電磁吸力是電磁鐵的技術(shù)目的之一。計算吸力的根本公式是：的根本公式是：SBF02021直流電磁鐵中，由于