磁路欧姆定律
磁路欧姆定律
带负载后磁动势的平衡关系为:
铁芯中主磁通的最大值 在变压器空载或有负载
i1 N1 i2 N 2 i10 N
时基本不变 。
(3-31)
变压器工作原理
(变换电流作用)
由于变压器铁芯材料的导磁率高 、空载励磁电流 i10 很小,可忽略
i10 u1 e1
i2
e2
u20
原、2
(3-34)
阻抗变换举例:扬声器上如何得到最大输出功率?
(2)将负载通过变压器接到信号源上,使其阻抗匹配。 设变比 则:
RL 3.5 8 98
2
2
N1 K 3.5 : 1 N2
Rs U1
i1
N1 N 2
i2
u2 RL
输出功率为:
U 50 pL R R RL 100 98 98 6.25W L S (3-35)
(3-5)
二、铁磁材料的磁性能:
1、磁导率高
r
》1
磁畴结构
在物质内部电子绕原子核 旋转及电子本身自转形成 了分子电流,这个电流会 产生磁场。同时铁磁材料 内部的分子之间有一种相 互作用力,使得每个区域 内的分子磁场具有相同的 方向,组成许多小磁体, 具有磁性,这些小磁体称 为“磁畴”。
(3-6)
流一直很大,将会导致过热,把线圈烧坏。
磁路小结
直流磁路
U I R
(U不变,I不变)
IN Φ Rm
(Φ随Rm变化)
交流磁路
U Φm 4.44fN
( U不变时,
IN ΦRm
( I 随 Rm 变化)
(3-22)
Φ m基本不变)
§7-2 变压器
铁磁材料的磁导率不是常数
例1: 有一台电压为220/36V的降压变压器,若变压器的一次侧绕组,
N1=1100匝,试确定二次侧绕组匝数应是多少?
解
由公式
U1 N1 k U2 N2
得
N2U U 1 2N12 32 601100180匝
39
二、变压器的工作原理
2. 电流变换作用
+
u1
–
i1 + –e 1
交流电源
N1 N2
磁滞回线
B
Br
-Hc 0
Hc H
13
任务一 磁路与铁磁材料的认识
三、磁性物质的分类
根据磁性材料的磁滞回线,可将磁性材料分为三种类型:
1.软磁材料
磁滞回线较窄,矫顽磁力较小,磁 滞损耗较小。
常用的材料有铸铁、硅钢、坡莫 合金和软磁铁氧体等。
一般用来制造电机、变压器及电 器等的铁心等。
14
任务一 磁路与铁磁材料的认识
铁磁材料的磁导率不是常数,它随励磁电流而变,所以
铁磁材料的磁阻是非线性的,但磁阻很小(很多情况可以忽 略)。
21
任务一 磁路与铁磁材料的认识
六、交流铁心线圈
线圈
由硅钢片叠压制成的铁心磁路。
线圈又叫绕组,是由 导线缠绕而成,缠绕一圈 称为一匝。
线圈的匝与匝之间彼 此绝缘。
变压器、交流电动机及各种交流电器的铁芯线圈都通入 交流电来励磁。
当电流从两个线圈的某一对端子流入时,若两线圈中产生
的磁通是相互增强的,则这对端子就称为同名端。
1
•
增加 1
•
同极性端 2
和绕组的绕 向有关。 1’
•
2’
2
1’
2’
•
磁路与磁路的欧姆定律
1、什么是电路
知识回顾
电流流通的路径
2、电路欧姆定律、电阻定律?
3、磁感应强度的公式?
二、磁路
1、概念:磁通所通过的路径称为磁路。 有分支磁路
无分支磁路
2、磁路组成:线圈、铁芯物质做 成的芯子。
4.导磁 系数μ
描述导磁能力大小的物理量。通常使用相对导磁系数 r
r
0
无量纲
0
真空导磁系数
#
8-1
第一节 磁路的基本概念和定律
二、磁路的基本定律 安培环路定律 磁磁路欧路姆欧定姆律定律基尔霍夫定律 安培环路定律 磁路欧姆定律
安培环磁路与 安路定电培欧路律环姆类H磁路定似d路定,安律磁l欧律路培磁姆安也环I路定有培路欧各律环磁定种沿在姆路路律定任这定定欧律磁一闭律律姆路闭合磁定欧合路路律姆路径欧定径内姆律各,H定电的律流线的积代分数等和于包围 磁路欧姆定律
例题:铸钢圆环上绕有线圈800匝,通有2A电流,环
平均周长为0.5m,截面积3.25×10-4m2,求线
圈磁动势、磁阻和磁通。(硅钢片的磁导率 为7500H/m
Fm NI
Rm
l S
Fm Rm
几点说明:
1. 磁阻Rm 的大小取决于磁路的尺寸和材料的磁导率。
l Rm S
2. 很大,但不是常数,因此 Rm 也不是常数。所以磁
#
8-3 三、交流电磁铁
铁心
交流电磁铁也是一种电磁器件,结构 形式与直流电磁铁类似。在工业部 门应用极为广泛。如冶金工业中用 于提放钢材的电磁吊车;夹持工件 的电磁工作台;传递动力的电磁离 合器;液压传动中的电磁阀;交流 接触器及接触器等。
第一章--磁--路
i2
l2
3
l3
4
l1
RmFe
5
F
Rm
1
6
A)串联磁路
简单串联磁路 B)模拟电路图
例1-1 有一闭合铁心磁路 ,开一个长度 51的04气m隙,问铁心中 激励1T的磁通密度时,所需的励磁磁动势为多少?已知铁心截面
积 AFe 3, 3104 m。2 考虑Fe 到 5气00隙0磁0 场的边缘效应,在计算气 隙的有效面积时,通常在长、宽方向务增加δ值。
二.简单并联磁路
定义:指考虑漏磁影响,或磁回路有两个以上分支的磁路。
1
2
1 N1
2
N2
A
l
l
1F1
l
Rm1
Rm3 2 Rm2
Rm
F2
简单并联磁路
A)并联磁路
B)模拟电路图
例1-3 上页 图 a)所 示 并 联 磁路,铁心所用材料为 DR530硅钢片,铁心柱和铁轭的截面积为A 2 2104 m,2
1 2 21 22
根据磁路基尔霍夫第二定律
Hklk H1l1 H3l3 2H N1i1 N2i2
由 图 A)可知、中间铁心段的磁路长度为
l3 l 2 4.5 102 A 左、右两边铁心段的磁路长度均为
l1 l2 3l 15102 m
(1)气隙磁位降
2H
2 B
0
4818A
(2)中间铁心段的磁位降 磁通密度为B3
B3
A
1.533T
中间铁心段的磁位降H3l3为
H3l3 = 87.75A
(3)左、右两边铁2
A
2
0.766T
左、右两边铁心段的磁位降为
H1l1 = H2l2 = 32.25A
电机学 第1章 磁路基础知识
1.1
1.2
磁路和磁路基本定律 铁磁材料及其特性
南通大学《电机学》
磁路基础知识
1.1磁路和磁路基本定律 1.1.1描述磁场的基本物理量
1、磁感应强度B(磁密) 2、磁通 3、磁导率:表示物质导磁能力强弱的物理量 真空磁导率0=4×10-7H/m 铁磁材料磁导率 >>0 4、磁场强度H=B/
南通大学《电机学》
dΨ dt
为负,而e为正,将企图增加磁链。
磁路基础知识
1.1.2电磁感应定律
线圈磁链的变化,可以有以下两种不同的方式: 若磁场由交流电流产生,则磁通随时间变化,所产 生的电动势称为变压器电动势。
若通过线圈的磁通不随时间变化,但线圈与磁场之 间有相对运动,也会引起线圈磁链的变化,所产生 的电动势称为运动电动势。
南通大学《电机学》
磁路基础知识
1.1.2电磁感应定律
若电动势、电流和磁通的正方向如图所示,则感应电 动势可表示为
e dΨ dt
或
e N
dΦ dt
必须指出:在建立上式时,各电、磁 量的正方向十分重要,其物理概念是: 线圈中的感应电动势倾向于阻止线圈 中磁链的变化。
dΨ
1、磁链正向增加, d t 为正,而e为负值,将企图减少磁链; 2、磁链正向减少,
南通大学《电机学》 磁路基础知识
1.1.5磁路的基尔霍夫定律
1、磁路的基尔霍夫第一定律 闭合面A显然有:
- Φ1+ Φ 2+ Φ 3= 0
A
i
N
即:
Φ= 0
2
1
3
图1-4 磁路的基尔霍夫第一定律
穿出(或进入)任一闭合面的总磁通量恒等于零(或 者说,进入任一闭合面的磁通量恒等于穿出该闭 合面的磁通量)
磁路欧姆定律
若磁路不均匀,由不同材料构成, 若磁路不均匀,由不同材料构成,则磁 路的磁阻应由不同的几段串联而成, 路的磁阻应由不同的几段串联而成,即
IN = ΦRm1 + ΦRm2 +路欧姆定律
为了使励磁电流产生尽可能大的磁通,在电磁设备中 要放置一定形状的铁心。绝大部分磁通将通过铁心形 成闭合路径——磁路。 I v v Φ Q ∫ Hdl = ∑ I
∴
磁路欧 姆定律
Φ IN = Hl = l = l S B
l
IN F Φ= = l / S Rm F=IN 称为磁动势,此为产生磁通的激励 称为磁动势, Rm 称为磁阻是磁路对磁通具有阻碍作用的物理量; 称为磁阻是磁路对磁通具有阻碍作用的物理量; l 为磁路的平均长度; 为磁路的平均长度; S 为磁路的截面积。 为磁路的截面积。
l S
电路欧姆定律与磁路欧姆定律比较如下: 电路欧姆定律与磁路欧姆定律比较如下:
磁 路 磁动势 F 磁通 Φ 磁感应强度B 磁感应强度 磁阻 R= l / S 电 路 电动势E 电动势 电流 I 电流密度 J 电阻 R= l / γS I
+ –
I N
Φ
E
R
F Φ= Rm
E I= R
δ I 0 S0 ≈S1 1 l1 S1
磁路及交流铁心线圈
1.磁路的欧姆定律
式中
为磁阻,
2.磁路基尔霍夫第一定律
3.磁路基尔霍夫第二定律
为磁导。
二、交流铁芯线圈
励磁电流为直流时,称为直流铁心线圈(如直流电磁铁、 直流继电器的线圈),当励磁电流为交流时,称为交流铁心线 圈(如交流电机、变压器的线圈)。
i
+
– e
u –
e+–+
N
主磁通 :通过铁心闭合的 磁通。 与i不是线性关系。
O
到饱和值,这种现象称为磁 饱和性。从图中还可看出B 和H不成正比,所以磁性材 料的μ不是常数。
H
磁性材料的磁化曲线
(3)磁滞特性 若将磁性材料进行周期性磁化,磁感应强度 B随磁场强
度H 变化的曲线称为磁滞回线,如图所示。
从图中可见,当 H 已减到零 时, B 并未回到零值,而等于 Br 。这种磁感应强度滞后于磁场
磁路及交流铁心线圈
一、磁路及其基本定律
(一)磁路的概念 磁力线所通过的路径称为磁路。磁路主要由具有良好导 磁性能的磁性材料构成,如:硅钢片,铸铁等。
i1
u1 e1Βιβλιοθήκη N1N2e2
当线圈(通常被称为励磁线圈或励磁绕组)中通入电 流(通常被称为励磁电流)时,在线圈周围会形成磁场, 由于铁心的导磁性能比空气要好得多,所以绝大部分的磁 通将在铁心内通过,我们称它为主磁通或工作磁通;同时 有少量磁通会通过空气交链,我们称它为漏磁通,工程中 通常忽略不计。主磁通和漏磁通所通过的路径分别称为主 磁路和漏磁路。
或
3. 磁场强度H 磁场强度是计算磁场时所用的一个物理量,它也是个 矢量,根据安培环环路定理,沿任意闭合路径,磁场强度 的线积分等于该回路所包围的导体电流的代数和。
磁路的欧姆定律公式
磁路的欧姆定律公式
磁路的欧姆定律公式是V=I×R,其中V代表磁通量,I代表电流,R代表磁阻。
这个公式是用来描述磁路中电流电势和磁通量之间的关系的。
当电流通过磁路时,会产生磁通量,而这个磁通量的大小和磁路中的电阻成正比。
因此,磁路的欧姆定律公式可以用来计算磁路中的电势和电流之间的关系,从而帮助我们更好地理解磁路的性质和特点。
在磁路中,电势和电流的关系与电路中的关系有很多相似之处。
例如,当电流通过磁路时,会产生磁通量,就像电路中的电流通过电阻时会产生电势降。
此外,磁路中的电势和电流也遵循欧姆定律,即电势和电流成正比,而电势和电阻成反比。
因此,我们可以把磁路看作是一个类似于电路的系统,通过欧姆定律公式来描述其性质和特点。
磁路的欧姆定律公式在电气工程中有着广泛的应用。
例如,在设计变压器时,我们需要计算磁路中的电势和电流之间的关系,以确定变压器的性能和效率。
此外,在电磁铁、电动机等设备中,磁路的欧姆定律公式也可以用来描述其工作原理和性能。
因此,磁路的欧姆定律公式是电气工程中非常重要的一个公式,对于我们理解和设计电气设备有着重要的意义。
中职电工基础(高教版)课件:第4章 磁与电磁感应02
4.3磁路的欧姆定律 一、磁路磁通所经过的路径叫做磁路。
如图1所示为几种常见磁路形式。
利用铁磁材料可以尽可能地将磁通集中在磁路中,与电路相比,漏磁现象比漏电现象严重的多。
全部在磁路内部闭合的磁通叫做主磁通。
部分经过磁路,部分经过磁路周围物质的闭合磁通叫做漏磁通。
为了计算简便,在漏磁不严重的情况下可将其忽略,只计算主磁通即可。
二、磁路的欧姆定律如果磁路的平均长度为L ,横截面积为S ,通电线圈的匝数为N ,磁路的平均长度为L ,线圈中的电流为I ,螺线管内的磁场可看作匀强磁场时,磁路内部磁通为 S L NI S LNI HS μμμ===Φ 一般将上式写成欧姆定律得形式,即磁路欧姆定律m m R F =Φ(式中 F m ——磁通势,单位是安培,符号为A ;R m ——磁阻,单位是][1利亨,符号为H -1; 图1 磁路Ф——磁通,单位是韦[伯],符号为Wb 。
其中,NI F m =,它与电路中的电动势相似, S L R m μ=,它与电阻定律S L R ρ=相似。
小结表1 磁路与电路的比较磁 路电 路 磁通势NI F m =电动势E 磁通Ф电流I 磁阻S L R m μ=电阻S L R ρ= 磁导率μ 电阻率ρ磁路欧姆定律mm R F =Φ 电路欧姆定律R E I =4.4 电磁感应现象& 4.5 电磁感应定律一、电磁感应现象1、引言:英国物理学家法拉第坚信,电与磁决不孤立,有着密切的联系。
为此,他做了许多实验,把导线放在各种磁场中想得到电流需要一定的条件,他以坚韧不拔的意志历时10年,终于找到了这个条件,从而开辟了物理学又一崭新天地。
2、产生感应电流的条件观察提问:A、研究对象:由导体AB,电流表构成的闭合回路,磁场提供:蹄形磁铁。
B、AB做切割磁感线运动,可见电流表指针偏转,结论:1、像这样利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象,用电磁感应的方法产生的电流,叫感应电流。
2、闭合回路中的一部分道理在磁场中作切割磁感线运动时,回路中有感应电流。
磁路的欧姆定律详解
磁路优化方法
拓扑结构优化
通过改进磁路拓扑结构,如采用更合 理的磁极布局、增加磁屏蔽等措施, 提高磁路性能。
材料选择优化
选用高性能磁性材料,如稀土永磁材 料、纳米晶磁材料等,以提高磁路的 磁导率和饱和磁感应强度。
参数调整优化
根据实际需求调整磁路参数,如气隙 大小、线圈匝数等,以实现磁路性能 的最优化。
应用欧姆定律计算磁通量
磁通量等于磁动势除以磁路的磁阻,其中磁阻与磁路的几何尺寸和材料属性有关。
交流磁路计算方法
考虑交流电的集肤效应和涡流损耗
01
交流电在导体中会产生集肤效应,使得电流主要集中在导体表
面,同时还会产生涡流损耗。
计算交流磁路的阻抗
02
交流磁路的阻抗包括电阻性分量和电抗性分量,其中电抗性分
关系
在磁性材料中,磁场强度 H和磁感应强度B之间存在 非线性关系,通常通过磁 化曲线来描述。
磁性材料分类及特点
软磁材料
易于磁化且易于退磁的材料,如 硅钢片、坡莫合金等。常用于变
压器、电机等电磁设备中。
硬磁材料
难以磁化且难以退磁的材料,如永 磁体(如钕铁硼)、磁记录材料等。 常用于制造永磁器件和磁记录设备。
3
在实际应用中,需要注意磁路中欧姆定律的适用 范围和限制条件,以确保计算和分析的准确性。
PART 04
磁路中欧姆定律具体应用 举例
REPORTING
直流磁路计算方法
确定磁路的几何尺寸和材料属性
包括磁路的长度、截面积、磁导率等。
根据磁路的励磁电流和线圈匝数计算磁动势
磁动势等于励磁电流与线圈匝数的乘积。
和或磁通泄漏现象。
最小化磁阻
为降低磁路中的磁阻,应选择合 适的磁性材料、优化磁路结构, 以减少磁通在传播过程中的损耗。
磁路及动力学基础知识
矫顽力
磁滞现象是铁磁材料的另一个特性。
第1章
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说明1:基本磁化曲线
B
不同的铁磁物 质其磁滞回线 宽窄是不同的, 当铁磁材料的 磁滞回线较窄 时,可用它的 平均磁化曲线, 即基本磁化曲 线进行计算
基 本 磁 化 曲 线
H
基本磁化曲线
定义:对同一铁磁材料,选择 不同的磁场强度进行反复磁 化,可得一系列大小不同的 磁滞回线,再将各磁滞回线的 顶点联接起来,所得的曲线。 第1章
第1章
返 回 上 页 下 页
■磁场强度 磁场强度是计算磁场所用的物理量,其大小等 于磁场中某点的磁感应强度与该点上的磁导率之比。 H的单位:安/米 B 矢量 H B的单位: 特斯拉 的单位:亨/米
讨论 磁场内某一点的磁场强度H与有关吗?
NI Hx lx
磁场内某一点的H只与电流大小、线圈匝数及该点的几何 位臵有关,而与(磁介质的磁性)无关。
问 磁场内某一点的磁感应强度B与有关吗?
第1章
返 回 上 页 下 页
1.1.2 本课程中常用的基本电磁定律
复习电路定律
1.电路欧姆定律 I U ,直流电路
R U I ,交流电路 Z
2.基尔霍夫定律
I 0,直流电路 基尔霍夫第一定律 I 0,交流电路
x Hx
I
Hdl H l I NI
其中
x x
H x 2 x
NI Hx lx
l x=2 x是半径为x的圆周长 Hx是半径 x 处的磁场强度 NI = F即线圈匝数与电流的乘积,称磁动势或磁势 单位为安匝(A)
第1章
返 回 上 页 下 页
磁与磁路感应
Φ Blvt e Blv t t
如果导体和磁感线之间有相对运动时,用右 手定则判断感应电流方向较为方便; 如果导线与磁感线之间无相对运动,只是穿 过闭合回路的磁通发生了变化,则用楞次定律来 判断感应电流的方向。
§4-6
自感
一、自感现象
合上开关,HL2比HL1 亮的慢
断开开关,灯泡闪亮一 下才熄灭
三、自感电动势
由Nφ=LI,有
N Φ = LI
Φ 代入 eL N ,可得 t
I eL L t
四、RL电路过渡过程
电感线圈与电容器相似,都是电路中的储能 元件。
开关SA刚刚闭合时,电流不可能一下子由零 变到稳定值,而是逐渐地增大;而当切断电源时, 电流也不是立即消失,而是逐渐减小而消失。
NΦ L I
L的单位是亨利,用H表示。常采用较小的 单位有毫亨(mH)和微亨(μH)。
线圈的电感是由线圈本身的特性决定的。线 圈越长,单位长度上的匝数越多,截面积越大, 电感就越大。有铁心的线圈,其电感要比空心线 圈的电感大得多。 有铁心的线圈,其电感也不是一个常数,称 为非线性电感。电感为常数的线圈称为线性电感。 空心线圈当其结构一定时,可近似地看成线性电 感。
各种电器的线圈中,一般都装有铁心以获得 较强的磁场。而且在设计时,常常是将其工作磁 通取在磁化曲线的膝部,还常将铁心制成闭合的 形状,使磁感线沿铁心构成回路。
三、磁滞回线
理想状态下的磁滞回线:
实际的磁滞回线:
磁感应强度B的变化落后于磁场强度H 的变化,这一现象称为磁滞。 铁心在反复磁化的过程中,由于要不 断克服磁畴惯性将损耗一定的能量,称为 磁滞损耗,这将使铁心发热。
用ΔΦ表示时间间隔Δt内一个单匝线圈 中的磁通变化量,则一个单匝线圈产生的 感应电动势的大小为
第三章磁路与电磁感应1
质的磁性有关。
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物质的磁性
1. 非磁性物质 非磁性物质分子电流的磁场方向杂乱无章,几乎
不受外磁场的影响而互相抵消,不具有磁化特性。
非磁性材料的磁导率都是常数,有:
0 r1 当磁场媒质是非磁性材料时,有: B( )
B=0H
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安培环路定律(全电流定律)
Hdl I
I1 H
式中: H d l 是磁场强度矢量沿任意闭合
I2
线(常取磁通作为闭合回线)的线积分;
I 是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。
安培环路定律电流正负的规定: 任意选定一个闭合回线的围绕方向,凡是电流方
向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流
即有: Φ
NI l
F
Rm
S
式中:F=NI 为磁通势,由其产生磁通;
Rm 称为磁阻,表示磁路对磁通的阻碍作用; l 为磁路的平均长度;
S 为磁路的截面积。
2. 磁路的欧姆定律
若某磁路的磁通为,磁通势为F ,磁阻为Rm,则
F
Rm
此即磁路的欧姆定律。
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3. 磁路与电路的比较 磁路
磁通势F
磁通
磁感应强度B
磁阻 R m l
S
I
N
F NI
Rm
l
S
电路
电动势 E 电流 I 电流密度 J 电阻 R l
S
I
+
_E
R
I E R
E l
S
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电路基础(第3版_王慧玲)电子教案 电路基础第3版电子教案 3第10章 磁路与变压器
磁阻
l
Rm S
电动势 E
电压降 U
电流 I
电阻 R l S
附:磁路和电路的基本定律比较 磁路
欧姆定律 基尔霍夫第1定律
F
Rm
Φ 0
电路
IE R
I 0
基尔霍夫第2定律 US IR NI Hl
例10-1 一空心线圈,形成环形闭合回路,其横截
面积为10 cm2,长度为20cm,线圈匝数为660,线
变压器结构
二、变压器的工作原理 变压器利用电磁感应的作用进行绕组间的能量
耦合,实现交流电能的传送与转换。
变压器的原理图
u1 i1(i1N1) i2(i2N2)
1 e1
e1 e2
2 e 2
电磁感应过程
考虑线圈损耗r1、r2,根据KVL列出一、二次回路的
电压方程
u1 r1i1 (e1 ) (e1 ) (10-13)
I2 N1 n
例10-5 解:
3.变压器的变换阻抗作用
由图可得 推出
Z1
U1 I1
,
Z2
U2 I2
Z1 n2 Z2
(10-22)
例10-6
解: 由图(a),电流为
I U S 36 A 0.18 A 180 mA RS RL 192 8
电压源输出的功率 PUS U S I 36 0.18W 6.48W 扬声器获得的功率 PL I 2RL 0.182 8W 0.2592W
3. 磁路的基尔霍夫定律 (1)磁路的基尔霍夫第一定律 穿过闭合面S的所有磁通的代数和等于零。 ∑Φ=0 (2)磁路的基尔霍夫第二定律 磁通势等于各段磁路的磁位差之和
∑(Hl)=∑(IN) 或 ∑Um=∑Fm
电路与磁路
电工学中作业学生:杨川教师:刘晓芳学号:1101800327班号:1018203一电路与磁路电路是电流可以在其中流通的由导体连接的电路元件的组合,而磁路主要由磁性材料构成,在给定区域内形成闭合磁通通道的媒质组合。
相似之处:(1)磁路的欧姆定律与电路的欧姆定律相似,公式可相同的理解。
它们有如下的对照关系。
表格 1 磁路与电路对照()U R I jX I E σ=++-sin cos 90)m t N t E ωωω=-Φ= 直流励磁铁心线圈中只有铜损耗,即线圈电阻R 上的功率损耗2I R 。
而在交流铁心线圈中,除了铜损耗外还有处于交变磁化下的功率损耗,即铁损耗。
铁损耗包括有磁滞所产生的磁滞损耗和由涡流所产生的涡流损耗。
三 交流铁心线圈电路与交流空心线圈电路相同之处:(1) 两线圈中都将产生周期性变化的磁通,磁通势相同。
并且都将有磁通经过空气或其它非导磁介质而闭合。
不同之处:(1) 磁导率与电感:交流空心线圈中磁导率为0μ,为一恒定值,而交流铁心线圈中磁导率0r μμμ=,大小与电流大小及介质材料有关,故是一不确定量。
由线圈电感公式:2SN L lμ=可得,空心线圈中磁导率恒定,故空心线圈电感是恒定值。
而铁心线圈中磁导率不确定,故电感也不确定。
(2) 电磁关系:交流铁心线圈中的磁通分为主磁通和漏磁通,因此,将感应电动势分为主磁电动势e 和漏磁电动势e σ。
直流铁心线圈中不存在漏磁通。
(3) 电压电流关系:在交流空心线圈中,通过线圈的电流为a I ,则a I =在交流铁心线圈中由于铁心发生涡流和磁滞损失,使得电路电流降低,此时'a I =式中00,R X 分别为因铁损而存在的等效电阻和等效电感。
(4) 功率关系:在交流空心线圈中,功率2a aP I R =。
在铁心线圈中由于铁损的存在,功率将降低2Fe P RI P =+∆。
四 直流铁心线圈电路与直流空心线圈电路相同之处:(1) 直流铁心线圈和交流空心线圈中的电流在一定电压U 下只和线圈本身的电阻有关。
电机学:第一章 磁路2
主要内容:磁路基本定律,铁磁材料及交、直流磁路。
1-1磁路的基本定理
一、磁路的概念 同电流流过的路径称为电路一样,磁通经过的路径为磁路。 利用导磁性能良好的铁磁物质构成磁路。例如在电机、变压
器等设备中,应用铁磁物质制成一定的形状的磁路,使磁场主要 在这部分空间内分布。如图分别为变压器和直流电机的磁路。
用直流励磁 用交流励磁
磁路中磁通恒定 磁路中磁通交变
直流磁路 直流电机 交流磁路 变压器、感应电机
二、磁路的基本定律
磁路的基本定律有 安培环路定律,磁路的欧姆定律,磁路的基尔霍 夫第一定律,磁路的基尔霍夫第二定律。 1、安培环路定理(或称全电流定理)
在磁路中沿任一闭合路径L,磁场H的线积分等于该闭合回路所包围 的总电流,即:
基尔霍夫第二定律
Ni Hl Rm
电动势 E=IR 电流 I 电阻 R=L/σA =ρL/A 电导 G=1/R
电导率
欧姆定律 I= E R
基尔霍夫第一定律 i 0
基尔霍夫第二定律
e iR
电路与磁路的不同点:
1、电路中有电流就有功率损耗。磁路中恒定磁通下没有功率损耗。 2、电流全部在导体中流动,而在磁路中没有绝对的磁绝缘体,除
范围内。所以电机和变压器的铁心用导磁率较高的铁磁材料组成。
一、铁磁物质的磁化
1 、铁磁物质
铁磁物质的磁导率都很大,一般是
的几千倍。
0
铁磁物质
金属
铁、钴、镍: B高,居里温度高。缺点是电阻率 低,涡流耗严重。
非金属 铁氧体: 电阻率高,涡流损耗小,抗锈防腐。
2、铁磁物质的磁化
缺点是B低,温度稳定性差。
I
Rm R F E
注:由于铁磁材料的磁导率不是常数,所以Rm一般不是常数。 3、磁路的基尔霍夫第一定律
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当 F=0 时, 不为零;
计算磁路问题时,可以应用上面介绍的磁路欧姆
定律,但由于磁路的磁导率μ不是常数(随励磁电 流而变),往往要借助于磁场强度H这个物理量。
H IN 或 IN H l
l
若磁路不均匀,由不同材料构成,则磁路的磁阻
应由不同的几段串联而成,即
H 1 l1 5 0 3 0 1 9 2 0 19 A5
总磁通势为 N H 0 I H 1 l1 1 4 1 4 1 90 6 5 A 3
线圈匝数为 NNI16351635 I1
磁路中含有空气隙时,由于其磁阻较大,磁通 势几乎都降在空气隙上面。
结论:当磁路中含有空气隙时,由于其磁阻较大, 要得到相等的磁感应强度,必须增大励磁电流(设 线圈匝数一定)。
磁路分析的特点
(1)在处理电路时不涉及电场问题,在处理磁路时离不开磁 场的概念;例如在讨论电机时,常常要分析电机磁路的气隙 中磁感应强度的分布情况。
(2)在处理电路时一般可以不考虑漏电流,在处理磁路时一般 都要考虑漏磁通;
(3)磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。由于
不是常数,其随励磁电流而变,磁路欧姆定律不能直接用来 计算,只能用于定性分析;
磁路欧姆定律
复习
❖ 1.磁路的基本概念 ❖ 2.磁路的作用
磁路的分析方法 ❖ 为了使励磁电流产生尽可能大的磁通,在电磁设
备或电磁元件中要放置一定形状的铁心。绝大部 分磁通将通过铁心形成闭合路径——磁路。 图示为交流接触器的磁 路,磁通经过铁心和空
气得隙出而 闭合lH 。d l I
INHl Bll S
I
I N H 1 l 1 H 2 l 2 ( H l)
右图所示继电器的磁路就是由三段 2
串联
l2
0
1
S0 S1
l1
B1 /S1
B2 /S2 S2
S1
例1: 有一环形铁心线圈,其内径为10cm,外径为 5cm,铁心材料为铸钢。磁路中含有一空气隙, 其长度等于 0.2cm。 设线圈中通有 1A 的电流, 如要得到 0.9T 的磁感应强度,试求线圈匝数。
解: 空气隙的磁场强度
H0B 0 040 .1 9 07 7.2150A/m
铸钢铁心的磁场强度,查铸钢的磁化曲线, B=0.9 T 时,磁场强度 H1=500 A/m
磁路的平均总长度为 l101539.2cm
2
铁心的平均长度 l1 l 3 .2 - 9 0 .3 2 c 9m
对各段有 H 0 7 .2 15 0 0 .2 1 20 14 A 40
或 IN F
l / S Rm
l
IN
/ S
F Rm
此即磁路的欧姆定律
式中:F=IN 称为磁动势,此为产生磁通的激励;
Rm 为磁阻,是磁路对磁通具有阻碍作用的物量;
l 为磁路的平均长度;
S 为磁路的截面积。
❖ 为磁了路使的励分磁析电方流法产生尽可能大的磁通,在电磁设 备或电磁元件中要放置一定形状的铁心。绝大部 分磁通将通过铁心形成闭合路径——磁路。 图示为交流接触器的磁 路,磁通经过铁心和空
❖ 磁路欧姆定律 ❖ 与电路的异同
小结
气得隙出而 闭合lH 。d l I
INHl Bll S
或 IN F
l / S Rm
上式与电路中的欧姆定律在形式上相似,与 磁路对照如下:
磁路
电路
I
磁动势 F 磁通 Φ
电动势 E 电流 I
I
N
磁感应强度B 电流密度 J 磁阻 R= l / S 电m
I E R