电工基础第5章-磁路和交流铁心线圈电路B.pptVIP

* 第 5 章 磁路和交流铁心线圈电路 5.1 磁路及其主要物理量 5.3 交流铁心线圈电路 5.4 电磁铁 5.2 铁磁材料和磁路欧姆定律 磁路是研究局限于一定范围内的磁场问题。磁路与电路一样，也是电工学课程所研究的基本对象。 I ?主磁通 ??漏磁通 铁心 线圈 磁路：磁通相对集中通过的路径。 5.1 磁路及其主要物理量 磁路问题也是局限于一定路径内的磁场问题。 如果磁场内各点的磁感应强度的大小相等，方向 相同，这样的磁场称为均匀磁场。 单位：特斯拉 T， 高斯 Gs，1T=104Gs 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。它是一个矢量。它与电流（电流产生磁场） 之间的方向关系可用右螺旋定则来确定。其大小可用下 式确定。 B = F l I 5.1.1 磁场的基本物理量 1.磁感应强度 B 即，在均匀磁场内，在1m长的导线中流过1A的电流，若该导线受到的磁场力为1N，则此处的磁感应强度为1T。 5.1 磁路及其主要物理量 2.磁通 F 磁感应强度 B（如果不是均匀磁场，则取B的平均值） 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 F （ F是一个标量），即 F = BS 或 B = F ? S 由上式可见，磁感应强度在数值上可以看成为与磁场方 向相垂直的单位面积所通过的磁通，故又称为磁通密度。 根据电磁感应定律的公式 e = ? N dF d t 可知，在国际单位制（SI）中，磁通的单位是伏 ? 秒，通 常称为韦伯（Wb）。以前在工程上有时用电磁制单位麦 克斯韦（Mx）。两者的关系是 1 Wb = 108 Mx 在国际单位制中, 磁感应强度 B的单位是特斯拉（T）， 1 T = Wb ? m2 3.磁场强度 H 磁场强度 H是计算磁场时所引用的一个物理量， 也是矢量，H的方向与B的方向相同，即是磁场的方向。 H与B的主要区别是：H代表电流本身所产生的磁 场的强弱，它反映了电流的励磁能力，其大小只与产生 该磁场的电流大小成正比，与介质的性质无关；B代表 电流所产生的以及介质被磁化后所产生的总磁场的强弱， 其大小不仅与电流的大小有关，而且还与介质的性质有 关。 B与H之比反映了介质的导磁性质，用?表示，即 ? =B/H ?称为介质的磁导率。 H的单位为：安培/ 米（ A/m ） 真空的磁导率 ?0 =4??10?7 H ? m （亨利 ? 米） 4.磁导率? 自然界的物质按磁导率的不同，可分为两大类：磁性 物质和非磁性物质。 非磁性物质或称非铁磁物质，其磁导率 ? 近似等于 真空的磁导率 ? 0 =4??10?7 H ? m （亨利 ? 米） 。 磁性物质或称铁磁物质，主要是指铁、钴、镍及其 合金而言。它们具有下列磁性能。 （1） 高导磁性 （2） 磁饱和性 （3） 磁滞性 5.2 铁磁材料和磁路欧姆定律 1. 高导磁性 磁性物质的磁导率? ?? ? 0 ，两者之比可达数百至 数万。 磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中， 例如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁 心。这样通入不大的励磁电流，便可产生足够大的磁 通和磁感应强度。 铁心的磁导率比周围空气或其它物质的磁导率高得 多，因此磁通的绝大部分经过铁心而形成一个闭合通路。 这种大量磁通集中通过的路径，既主磁通通过的路径称 为磁路。 由于电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都有铁 心所构成的磁路，这样一来，研究电流与它所产生磁场 的问题便可简化为磁路的分析与计算了。 2. 磁饱和性 磁性物质的磁导率? ?? ? 0 ，并且? 不是常数，由? =B/H 可知，磁感应强度B 和磁场强度H 不成正比关系。B 与 H 的关系一般用实验得到的曲线来表示，称为 B—H曲线或 磁化曲线。 当磁场强度 H由零逐渐上升时，磁感应强度 B 从零增加 的过程如图所示。这条B—H曲线称为初始磁化曲线。 B H O 如图所示，在 H 比较小时，B 差不多与 H 成正比地增加；当 H 增加到一定值后， B 的增加缓慢下来， 到后来随着 H 的继续增加，B 却增加得很少。这种现象称为磁饱和现象。 初始磁化曲线 3. 磁滞性 磁性物质都具有保留其磁性的倾向，因而 B 的变化 总是滞后于 H 的变化，这种现象称为磁滞现象。 当铁心线圈中通有交变电流时，铁心就受到交变磁 化。在电流变化一个周期时，磁感应强度 B 随磁场强度 H 而变化的关系如下图