电工与电子技术基础：第五章 磁路与变压器

a
μ= f(H)
入饱和； b点以后，B基本不变，为饱
B0=f(H)
和状态。
O
H
Fra Baidu bibliotek
可见：铁磁性材料的μ(μ=B/H)不是常数，其B和H
的关系是非线性的。
非磁性材料的磁化曲线是通过坐标原点的直线。
3.磁滞性
铁磁性材料在交变磁场中反复磁化时，磁感应强度B 的变化滞后于磁场强度H的变化，这种性质称为铁磁 性材料的磁滞性。
2.磁饱和性
铁磁性材料中由于磁化所产生的附加磁场不会随着
外磁场的增强而无限地增强。当外磁场(或励磁电 流)增大到一定值时，其内部所有的磁畴已基本上 均转向与外磁场方向一致的方向，这时铁磁性材
料内部的磁感应强度达到饱和值。
磁化曲线 B=f(H)：
Bμ
B=f(H)
用来表示材料的磁化特性。
b
oa段，B随H线性增大； ab段，B增大缓慢，开始进
通过它来确定磁场和电流之间的关系。
根据全电流定律： Hd I
如图理想磁路，励磁线圈匝数为N
则 I NI
Hdl Hl NI
或
H NI l
(1)
式中乘积NI称为磁动势，用F表示，即F=NI [单位：安培(A)]
BA ，B H ，则 HA
代入(1)式得： Φ NI A
l
NI l
被磁化后，随 H 由 0 上升到某
一个值(H= +Hm时， B饱和)；
减少H，B并不沿着原来的曲线返
回，而沿着位于其上部的另一条
-HC
+Hm
曲线减弱；
当 称H为=剩0时磁，强B度并，未简回称到剩零磁值；，而是Br
，
铁磁性材料磁滞回线
要让其内部B=0，则应使铁磁材料反向磁化，即外部 磁场强度为－HC ，称之为矫顽磁力。
2) 硬磁材料：矫顽磁力Hc大，磁滞回线较宽，磁滞 损耗大，用做永久磁铁。有钴钢、铝镍钴合金等。
3) 矩磁材料：具有较小的矫顽磁力Hc和较大的剩磁
Br，磁滞回线接近矩形，稳定性良好。用做计算机
内部存储器的记忆元件和开关元件等。
三、磁路 的欧姆定律
磁场强度H 是计算磁场时所引用的一个物理量，是矢量，
F l
A A
NI A
l
NI l
F l
A A
令
l
Rm A
则 Φ F (2) —— 磁路的欧姆定律
Rm
磁路中的磁通对应于电路中的电流；磁动势反映通电线圈励磁
对本应领于的电大路小中，的它电对阻应于(R电路l中)，的是电表动示势磁；路Rm材料l对A 磁称通为起磁阻阻碍，
作用的物理量，反映磁路导rA磁性能的强弱。
单位：韦伯(Wb)，简称韦。
1Wb=108Mx
磁通具有连续性，磁力线是闭合的空间曲线。
3．磁导率μ
表示物质导磁性能的物理量。 单位：亨/米(H/m)
真空的磁导率： o 4 10 7 H/m
相对磁导率： r
o
非磁性材料：r 1 ( 0 ) ；铁磁性材料：r 1
4．磁场强度H
磁场强度H是进行磁场计算时引用的一个物理量， 是矢量，通过它来确定磁场和电流之间的关系。 与磁感应强度的关系： B H 或 H B 磁场强度只与产生磁场的电流以及这些电流 的分布 情况有关，而与磁介质的磁导率无关。
Rm不是常数，式(2)主要被用来定性分析磁路，一般不能 用于磁路计算。
分析与思考： P.132
磁路与电路的对照
磁路
磁动势F
磁通Φ
磁阻
Rm
l
A
电路
电动势E 电流 I 电阻 R l
rA
Φ F NI Rm l
A
IE R
E l
rA
将线圈绕制在铁心上便构成了铁心线圈。根据线
圈所接电源的不同，铁心线圈分为两类：直流
一、磁路的基本物理量
1．磁感应强度B
用来表示磁场内某点的磁场强弱及方向的物理量。 它是一个矢量，其方向与该点磁力线的切线方向一致。 大小：磁场内某一点的磁感应强度可用该点磁场作用 于长1米，通有1A电流的导体上的F来衡量。
B F 单位：特斯拉（T）
Il
电磁制单位： 高斯（Gs） 1T = 104 Gs
较强的磁场，通常把线
圈绕在由铁磁性材料制
成的铁心上。
当线圈中有电流流过时， 一次
二次
产生的磁通绝大部分将 绕组
绕组
集中在铁心中，沿铁心
而闭合，这部分磁通称为主磁通，用字母 表示。
只有很少一部分磁通沿铁心以外的空间而闭合，这称
为漏磁通，用 表示。由于 很小，在工程上常将它 忽略不计。
磁路分类磁：路电：路主有磁直通流所和通交过流的之闭分合，路磁径路。也可分为直 流磁路和交流磁路。
B=f(H)回线表现了铁磁材料的磁滞性，故称为磁滞 回线。
磁滞现象的原因： 铁磁性材料的磁滞性是由于其分子热运动所产生的。 铁磁性材料的分类： 根据铁磁性材料磁滞性的不同（磁滞回线的不同）， 它又分为软磁材料、硬磁材料和矩磁材料三种。
1) 软磁材料：具有较小的矫顽磁力Hc，磁滞回线较 窄，磁滞损耗小。电机、电器及变压器等铁心都用 这种材料。有坡莫合金、硅钢、铁氧体等。
第五章 磁路与变压器
许多电工设备中(电动机、变压器、 电磁铁等)，不仅有电路问题，同时 还有磁路问题。只有同时掌握了电路 和磁路的基本理论，才能对各种电工 设备作全面的分析。
磁路和电路往往是相关联的，因此 我们要研究磁路和电路的关系以及 磁和电的关系。
主磁通：电流产生磁场。
铁心
为了用较小的电流产生
二、磁性材料的磁性能 单位：安/米(A/m)
（铁）磁性材料包括铁、镍、钴及其合金以及铁氧 体等，具有下列性能：
1.高导磁性
磁性材料的磁导率很高，μr>>1 因此它们具有被强烈磁化（呈现磁性）的特性。
为什么铁磁性材料具有被磁化的特性？ 铁磁性材料具有磁畴结构。
利用磁性物质的磁化特性，可解决电工设备中既 要磁通大，又要励磁电流小的矛盾。即：只要在 铁心线圈中通入较小的励磁电流，便可产生足够 大的磁通和磁感应强度。 非磁性材料没有磁畴结构，所以不具有磁化特性。
铁心线圈和交流铁心线圈。介绍电磁铁！
一、直流电磁铁 1、直流铁心线圈
特点：
直流铁心线圈接直流 U
电源，线圈中通直流
电流，在铁心及空气
中分别产生主磁通Φ
和漏磁通 。
方向：它与电流之间符合右手螺旋法则。
磁感应强度的大小，习惯上用磁力线的疏密来描述。
若磁场内各点的磁感应强度大小相等、方向相同， 则为均匀磁场。
2．磁通
在均匀磁场中，磁感应强度B与垂直于磁场方向的面
积A的乘积，称为通过该面积的磁通 。
如果不是均匀B磁A场，或B取B平 均A 值。麦电克磁斯制韦单（位M：x）