第六章 磁路和变压器

第六章

磁路和变压器

概述 ：i

磁场的物理量1.磁感应强度 B

=∫sB dS方向：沿磁力线切线的方向 F F 大小：B= 或 B= lI Qv 均匀磁场：B = ——或 = BS

S

2. 磁场强度 H方向：同 B B ,μ — 磁导率 大小：H = μ —

3. 磁导率

μ

B

真空的导磁率μ0 = 4π×10- 7(H/m)

μ 相对导磁率 μr = μ — 0

H

非导磁材料： μ≈μ0 ,μr ≈1导磁材料： μ>>μ0 μr >>1

B = μH

6.1.1 铁磁材料的磁性能磁 性 物 质 的 磁 化

(b) (a)

Hc= 0

磁化曲线 B =B(φ)

f( H )B(φ)

ca

BBr

Hc0 H(I)

0

H(I)

由上可知： (1)磁性材料的 B ~ H 呈非线性关系，μ≠常数

(2) 铁磁物质的磁性能B(φ) B B(φ)

BrHc 0

μ0 H(I)

H(I)

* 高导磁性

* 磁饱性

* 磁滞性

涡流ф

涡流损耗 磁滞损耗

铁 损 耗

B(φ)

(3) 铁磁材料分类： 软磁材料 硬磁材料 矩形磁材料B(φ) Br Hc

Br Hc 0 H(I)

B(φ) Br Hc

0

H(I)

0

H(I)

6.1.2 简单磁路分析1. 磁路 —— 磁通集中通过的路径i φ I

N

+ _

SN(a) (b) ( c)

S

变压器的磁路 交流接触器的磁路

直流电机的磁路

2. 基本定律▲ 安培环路定律：在磁场中，磁场强度 H 沿任一 闭合路径 l 的线积分，等于穿过该闭合路径所围面 积的电流 I 的代数和。

∮H d l =∑ I▲ 电流的方向与积分的循行方向符合右螺旋定则 的电流为正，反之为负。

例: 环形线圈的磁路 φ x ∮H d l =∮Hd l =H∮d l = Hl ∴ Hl = NI B N I = Hl = —— l = —— l μ

s Hx i

=

NI l μs

μs

▲

安培环路定律： ∮H d l= NI , Hl= NI NI = l μs

磁路欧姆定律:

=

FRm

NI = l μs

l R = F = NI — 磁动势， m μs

— 磁阻

说 (1)公式的意义： 明：

▲ 磁动势 F = NI 主要用来产生磁通 l ▲ 磁阻 Rm = —— 表示磁路对磁通有阻碍作用

μs

2)由于铁磁材料的磁导率μ不等于常数，所 以磁阻 Rm 也不是一个常数。因此不能用磁 路欧姆定律进行定量计算， 但应用该定律对磁 路作定性分析是很重要的。

IN F = ——=

Rm

l μs

▲

若磁动势一定，则磁通的大小取决于磁阻 Rm ; Rm 愈大，所需的励磁电 流 I 愈大。

▲ 若磁通一定，则磁阻

如图所示磁路，有一段气隙 б0 , 与同一磁路无气隙时比较所需电流的大小(设磁通 不变)

思考题 一：

i1б0

i2 励磁电 流增大

▲ 说明分析依据，分析步骤和分析结论

思考题二：如图为一气隙变化的磁路(电磁铁磁路)试分析在气隙变化(衔铁吸合前后)过程中磁阻及励 磁电 流的变化情况(设 不变)。 分析： ▲ 未吸合时：有气隙， 磁阻大，依磁路欧姆定律 NI ),电流 i 增大 ( = —— RmФ Ф

▲ 吸合时：气隙减小， 磁阻减小 , NI ),

电流 i 减小 ( = —— Rm

3. 直流磁路Ф

IN 匝Ф'

在励磁 线圈中通入 直流电流， 磁路中会产 生一个恒定 磁通，这种 具有恒定磁 通的磁路称 为直流磁路。