磁路的基本原理PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1磁路的基本原理磁路的基本原理1. 磁通磁通 單位：?jiǎn)挝唬篧b2. 磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 單位：?jiǎn)挝唬篢 在均勻磁場(chǎng)中：在均勻磁場(chǎng)中：3. 磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度 H 單位：?jiǎn)挝唬篈/mB = A Wb/m2 磁通密度磁通密度電流電流用磁感線描述用磁感線描述磁場(chǎng)磁場(chǎng)第第 1 章章 磁磁 路路第1頁/共25頁0 = 4107 H / m BH = H 與與 B 的區(qū)別的區(qū)別 H I，與介質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。，與介質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。 B 與電流的大小和介質(zhì)的性質(zhì)均有關(guān)。與電流的大小和介質(zhì)的性質(zhì)均有關(guān)。4. 磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率 單位：?jiǎn)挝唬篐 / m真空中的磁導(dǎo)率真空中的磁導(dǎo)率:1.1 磁場(chǎng)的基本物理量磁場(chǎng)的基

2、本物理量第2頁/共25頁 按磁導(dǎo)率分類：非磁性物質(zhì)、磁性物質(zhì)。按磁導(dǎo)率分類：非磁性物質(zhì)、磁性物質(zhì)。 非磁性物質(zhì)非磁性物質(zhì) 0 (1) 順磁物質(zhì)（如空氣）：順磁物質(zhì)（如空氣）： 略大于略大于 0 。(2) 反磁物質(zhì)（如銅）：反磁物質(zhì)（如銅）： 略小于略小于 0 。1. 高導(dǎo)磁性高導(dǎo)磁性 第第 1 章章 磁磁 路路 鑄鋼：鑄鋼： 1 000 0 硅鋼片：硅鋼片： ( 6 000 7 000) 0 玻莫合金：玻莫合金： 比比 0 大幾萬倍。大幾萬倍。 0 第3頁/共25頁 磁性物質(zhì)內(nèi)部存在著很多很小的磁性物質(zhì)內(nèi)部存在著很多很小的“磁疇磁疇”。磁疇（磁化前磁疇（磁化前）磁疇（磁化后磁疇（磁化后） 磁性

3、物質(zhì)的高導(dǎo)磁性被廣泛應(yīng)用于變壓器磁性物質(zhì)的高導(dǎo)磁性被廣泛應(yīng)用于變壓器 和電機(jī)中。和電機(jī)中。1.2 物質(zhì)的磁性能物質(zhì)的磁性能第4頁/共25頁起始磁化曲線起始磁化曲線BHO2. 磁飽和性磁飽和性 B = H （ 常數(shù)）常數(shù)） 磁化曲線磁化曲線磁化曲磁化曲線線 abcdB = f (H)B = 0H1.2 物質(zhì)的磁性能物質(zhì)的磁性能第5頁/共25頁3. 磁滯性磁滯性BHOHm Bm 剩磁剩磁 Hm 矯頑磁力矯頑磁力 Br Hc BmHcBr磁滯回線磁滯回線BHO基本磁化曲線基本磁化曲線1.2 物質(zhì)的磁性能物質(zhì)的磁性能第6頁/共25頁(1) 硬磁物質(zhì)硬磁物質(zhì) BH 曲線寬，曲線寬，Br 大、大、Hc 大

4、。大。 用于制造永磁鐵。用于制造永磁鐵。(2) 軟磁物質(zhì)軟磁物質(zhì) BH 曲線窄，曲線窄， Br 小、小、Hc 小。小。 用于制造變壓器、電機(jī)等電器的鐵心。用于制造變壓器、電機(jī)等電器的鐵心。(3) 矩磁物質(zhì)矩磁物質(zhì) BH 曲線形狀接近矩形，曲線形狀接近矩形， Br 大、大、Hc 小。小。 用于計(jì)算機(jī)中，作記憶單元。用于計(jì)算機(jī)中，作記憶單元。 按磁滯回線的不同，磁性物質(zhì)可分為按磁滯回線的不同，磁性物質(zhì)可分為 1.2 物質(zhì)的磁性能物質(zhì)的磁性能第7頁/共25頁u 主磁通主磁通漏磁通漏磁通磁路磁路i第第 1 章章 磁磁 路路第8頁/共25頁1. 磁路歐姆定律磁路歐姆定律c Ac lc0A0l0+ui全電

5、流定律全電流定律:Bc = AcHc = Bc c HH dl l = I 鐵心中：鐵心中：氣隙中：氣隙中：左邊左邊= = HH d =H dl = Hc lcH 0 l01.3 磁路的基本定律磁路的基本定律= c Ac B0 = A0Hc = B0 0 = 0 A0 第9頁/共25頁磁阻磁阻:= (RmcRm0) = Rm Rm = Rmc+ Rm0lc c Ac= ()l0 0 A0lc c Ac=l0 0 A0右邊右邊 = I = NI = F 因此因此 Rm = F = FRm 磁路歐姆定律磁路歐姆定律 磁通勢(shì)磁通勢(shì) 1.3 磁路的基本定律磁路的基本定律 N I 一定時(shí)，一定時(shí)， 因因

6、 Rm0 的存在，使的存在，使 大大減?。淮蟠鬁p??； 若要保持若要保持 一定，則需增大磁通勢(shì)一定，則需增大磁通勢(shì) F。 由于由于 c 0 ，因此因此 Rm0 Rmc 。 第10頁/共25頁2. 磁路基爾霍夫第一定律磁路基爾霍夫第一定律閉合面閉合面i1i2123l1 l3 l2312 = 0 任一閉合面：任一閉合面： = 03. 磁路基爾霍夫第二定律磁路基爾霍夫第二定律 F1F2 =HH d = H d = H1l1H2 l2 磁位差磁位差Um Um = Hl Um = F 1.3 磁路的基本定律磁路的基本定律第11頁/共25頁 【例例 】 圖示磁路是由兩塊鑄鋼鐵心及它們之間的一段空氣隙構(gòu)成。各

7、部分尺寸為：圖示磁路是由兩塊鑄鋼鐵心及它們之間的一段空氣隙構(gòu)成。各部分尺寸為：l0/2 = 0.5 cm ， l1 = 30 cm ，l2 = 12 cm ，A0 = A1 = 10 cm2 ， A2 = 8 cm2 。線圈中的電流為直流電流。今要求在空氣隙處的磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到。線圈中的電流為直流電流。今要求在空氣隙處的磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到 B0 = 1 T，問需要多大的磁通勢(shì)？，問需要多大的磁通勢(shì)？A1A2l1l2l0/2I I 解：解：(1) 磁路中的磁通磁路中的磁通 = B0A0 = 10.001 Wb = 0.001 Wb(2) 各段磁路的磁感應(yīng)強(qiáng)度各段磁路的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B0 = 1 TB1

8、= = T = 1 T A10.0010.0011.3 磁路的基本定律磁路的基本定律第12頁/共25頁B2 = = T = 1.25 T A20.001 0.000 8 A1A2l1l2l0/2I I(3) 各段磁路的磁場(chǎng)強(qiáng)度各段磁路的磁場(chǎng)強(qiáng)度由磁化曲線查得：由磁化曲線查得： H1 = 9.2 A/cm H2 = 14 A/cmH0 = = A/m B0 01 4 107 = 796 000 A/m = 7 960 A/cm1.3 磁路的基本定律磁路的基本定律第13頁/共25頁A1A2l1l2l0/2I I(4) 各段磁路的磁位差各段磁路的磁位差 Um0 = H0 l0 = 7 9601 A

9、= 7 960 A Um1 = H1 l1 = 9.230 A = 276 A Um2 = H2 l2 = 1412 A = 168 A(5) 磁通勢(shì)磁通勢(shì) F = Um0Um2Um2 = ( 7 960276168 ) A = 8 404 A1.3 磁路的基本定律磁路的基本定律第14頁/共25頁 【例例 】 圖示磁路由硅鋼制成。磁通勢(shì)圖示磁路由硅鋼制成。磁通勢(shì) F1 = N1 I1 = F2 = N2 I2 ，線圈的繞向及各量的方向如圖所示。，線圈的繞向及各量的方向如圖所示。磁路左右對(duì)稱，具體尺寸為：磁路左右對(duì)稱，具體尺寸為： A1 = A2 = 8 cm2 ，l1 = l2 = 30 cm

10、，A3 = 20 cm2，l3 = 10 cm。若已知。若已知 3 = 0.002 Wb，問兩個(gè)線圈的磁通勢(shì)各是多少？，問兩個(gè)線圈的磁通勢(shì)各是多少？I23N2I1N112 解：解：由磁路基爾霍夫由磁路基爾霍夫定律可得定律可得 3 2 1 = 0 Um1Um3 = F1 Um2Um3 = F2已知：已知： F1 = F2 ，l1 = l2 可得：可得： Um1 = Um2l2l3N1l1N2A1 A2 A31.3 磁路的基本定律磁路的基本定律第15頁/共25頁即即 H1 l1 = H2 l2 H1 = H2因此因此 B1 = B2 1 = 2 由于由于 1 = 2 = 3 20.0022= Wb

11、 = 0.001 Wb 所以所以B1 = = T = 1.25 T 1A10.0018104A1A2A3l2l3N1l1N2I23N2I1N112A1 A3A2 1.3 磁路的基本定律磁路的基本定律第16頁/共25頁B3 = = T = 1 T 3A30.002 20104 由磁化曲線查得：由磁化曲線查得： H1 = 6.5 A/m H3 = 3 A/m最后求得最后求得 F1 = F2 = Um1Um3 = H1l1H3l3 = (6.530310) A = 225 A1.3 磁路的基本定律磁路的基本定律第17頁/共25頁1. 直流直流鐵心線圈電路鐵心線圈電路 勵(lì)磁勵(lì)磁 UUI I N I U

12、RI = 線圈的功率：線圈的功率： P = R I2 電壓與電流的關(guān)系電壓與電流的關(guān)系: :第第 1 章章 磁磁 路路第18頁/共25頁2. 交流交流鐵心線圈電路鐵心線圈電路(1) 電磁關(guān)系電磁關(guān)系勵(lì)磁：勵(lì)磁：uui e e i N i e e d dt=N didt=L d dt=N u = Riee 的磁路為非線性磁路。的磁路為非線性磁路。 設(shè)設(shè) = m sint則則 e =N m cost = Em sin( t 90o)1.4 鐵心線圈電路鐵心線圈電路第19頁/共25頁E = 4.44 f Nm 的磁路為線性磁路。的磁路為線性磁路。 漏電感：漏電感：N iL = 漏電抗：漏電抗： X

13、= L = 2 f L E =j4.44 f Nm 漏磁電動(dòng)勢(shì)：漏磁電動(dòng)勢(shì)： E =j XIu = uRee U = UREE =Ej L IRI =E + ( Rj L ) I =E + Z I 漏阻抗漏阻抗ui e e 1.4 鐵心線圈電路鐵心線圈電路第20頁/共25頁U =E 忽略漏阻抗，有忽略漏阻抗，有 U 4.44 f N m = 則則 當(dāng)當(dāng) U 、f 一定時(shí)，一定時(shí)， m 基本不變?；静蛔?。 (2) 功率關(guān)系功率關(guān)系 有功功率有功功率: P = UI cos = PCu + PFe 銅損耗銅損耗 鐵損耗鐵損耗 = RI2 + ( Ph + Pe ) 磁滯損耗磁滯損耗 渦流損耗渦流

14、損耗 1.4 鐵心線圈電路鐵心線圈電路第21頁/共25頁(1) 磁滯損耗磁滯損耗 Ph (2) 渦流損耗渦流損耗 Pe 銅損耗使線圈發(fā)熱，銅損耗使線圈發(fā)熱， 鐵損耗使鐵心發(fā)熱。鐵損耗使鐵心發(fā)熱。 減小鐵損耗的方法：減小鐵損耗的方法： 使用軟磁材料減小使用軟磁材料減小Ph 。 增大鐵心的電阻率，增大鐵心的電阻率， 減小渦流及其損耗減小渦流及其損耗 。用很薄的硅鋼片疊成鐵心用很薄的硅鋼片疊成鐵心， 減小渦流及其損耗減小渦流及其損耗 。渦流損耗渦流損耗 (a) (b) 1.4 鐵心線圈電路鐵心線圈電路第22頁/共25頁P(yáng)h = V f H dB 磁滯損耗系數(shù)磁滯損耗系數(shù)磁場(chǎng)交變的頻率磁場(chǎng)交變的頻率磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值 鐵心的體積鐵心的體積磁滯回線的面積磁滯回線的面積 電工鋼片電工鋼片: 渦流損耗渦流損耗 Pe 鐵損耗鐵損耗 PFe 磁滯損耗磁滯損耗 Ph 渦流損耗系數(shù)渦流損耗系數(shù)材料的厚度材料的厚度PFe = PhPe 鐵損耗系數(shù)鐵損耗系數(shù)鐵心的重量鐵心的重量1.4 鐵心線圈