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1、10 磁路及铁心线圈,单元小结,10.3 磁路基本原理,10.2 磁路元器件及特性,10.1 磁路形成基础,10.4 磁路应用分析方法与过程,10.5 应用案例-电磁铁,10.1 磁路形成基础,1.磁场中的基本物理量,（1）磁感应强度：表示磁场中某点磁场强弱和方向的物理量,【特（T）】,（2）磁通：某一面积S的磁感应强度B的通量,如果磁场均匀且磁场方向垂直于S面，则,（3）磁导率：表示磁场中介质导磁性能的一个物理量，用表示,相对磁导率：物质的磁导率与 的比值，用 表示,（4）磁场强度：磁感应强度与该处媒质的磁导率的比值,10.1 磁路形成基础,2. 磁场的基本定律,（1）磁通连续性原理：磁力线
2、都是没有起止的闭合曲线，穿入任一封闭曲面的磁力线总数必定等于穿出该曲面的磁力线总数，即穿入磁场中任一封闭曲面的磁通恒等于零。用式子表示为,（2）全电流定律 ：磁场强度矢量沿任一闭合回线的线积分等于该闭合加线所包围的全部电流的代数和。表达式为,电流I当其方向与闭合回线的方向符合右手螺旋定则时取正，反之则取负。,10.1 磁路形成基础,10.2 磁路元器件及特性,1. 铁磁物质的磁化与磁化曲线,（1）铁磁物质的磁化,磁畴理论指出，在铁磁物质中，存在着许多自发磁化的小区域，称之为磁畴，每个磁畴相当于一个小磁铁。无外磁场作用时，这些磁畴的排列是不规则的，磁效应互相抵消，对外不显示磁性。铁磁物质处在外磁
3、场中时，各个磁畴就会顺着外磁场的方向有规则排列，磁效应不再互相抵消而产生与外磁场同向的附加磁场，物质即被磁化。非磁性材料不具备磁畴结构，所以不能被磁化。,（2）磁化曲线：铁磁物质的磁感应强度B与外磁场H的关系曲线，简称B-H曲线,10.2 磁路元器件及特性,1）起始磁化曲线：铁心原来没有磁性，B和H均从零开始增加，这样得至的B-H曲线称起始磁化曲线。,10.2 磁路元器件及特性,不同材料的磁滞回线,2）磁滞回线：,10.2 磁路元器件及特性,3）基本磁化曲线,10.2 磁路元器件及特性,2.磁路基本器件及主要特性,（1）交流铁心线圈：指线圈中加入铁心，并在线圈两端加上正弦电压。 （2）交流电磁
4、铁 内部带有铁心的、利用通有电流的线圈使其像磁铁一样具有磁性的装置叫做电磁铁，通常制成条形或蹄形。铁心要用容易磁化，又容易消失磁性的软铁或硅钢来制作。这样的电磁铁在通电时有磁性，断电后就随之消失。,10.2 磁路元器件及特性,10.3 磁路基本原理,1.磁路的形成,2.磁路定律 （1）磁路的基尔霍夫第一定律 磁路中任一节点所连接的各分支磁通的代数和等于零。,即,10.3 磁路基本原理,（2）磁路的基尔霍夫第二定律,在磁路的任一回路中，各段磁压的代数和等于各磁动势的代数和。,写成一般形式为,Hl称为各段磁路的磁压，用 表示；IN是磁路中产生磁通的激励源，称为磁动势，用 表示。,回路的绕行方向当某
5、段磁路的H方向与绕行方向相同时，该段磁路的磁压取正号，反之则取负号；而磁动势的正负号则取决于各励磁电流的方向与回路的绕行方向是否符合右手螺旋定则，符合的取正，不符合的取负。,10.3 磁路基本原理,（3）磁路的欧姆定律,空气的磁导率是常数，所以一段气隙的磁阻也是常数。,10.3 磁路基本原理,10.4 磁路应用分析方法与过程,1.交流铁心线圈的磁路特性,（1）电压与磁通的关系,设,则,电压互感器电动势有效值与磁通最大值的关系为,（2）磁通与电流的关系,交流铁心线圈的磁化电流,10.4 磁路应用分析方法与过程,不考虑内阻及漏磁通时 的铁心线圈的相量图,其有效值为,励磁电流超前于磁通的相位是,称为
6、铁损耗角。一般情况下，,，,很小，线圈电压比电流超前的相位为,10.4 磁路应用分析方法与过程,2.交流铁心线圈的等效电路 （1）不考虑线圈内阻和漏磁通时的等效电路模型,10.4 磁路应用分析方法与过程,（2）考虑线圈内阻和漏磁通时的等效电路模型,是线圈内阻上的功率损耗，称之为铜损,10.4 磁路应用分析方法与过程,10.5 应用案例 电磁铁,当接通电源时，电磁铁动作而拉开弹簧，把抱闸提起，于是放开了装在电动机轴上的制动轮，这时电动机可以自由转动。当电源断开时，电磁铁的衔铁落下，弹簧便把抱闸压在制动轮上，于是电动机就被制动。,基本结构都是由线圈、铁心和衔铁三个主要部分组成，其中性线圈和铁心是固
7、定不动的，衔铁则可以活动。当线圈中通以电流时，铁心和衔铁都必须被磁化，并在气隙间产生电磁吸力将衔铁吸动，从而可以带动某一机构产生相应的工作，执行特定的任务。线圈断电后，电磁铁的吸引随即消失，衔铁即被释放。,10.5 应用案例 电磁铁,（1）直流电磁铁 直流电磁铁的励磁电流是恒定电流，因此，在一定的空气隙下，电流所产生的磁通也是大小和方向都不随时间变换的恒定磁通。,电磁吸力,10.5 应用案例 电磁铁,额定吸力：指衔铁处于额定行程时的电磁吸力，用 表示；,直流电磁铁的主要参数如下：,额定行程：指衔铁吸合前与铁心之间的距离，用 表示；,额定电压：指额定状态下励磁线圈的供电电压，用 表示。,10.5
8、 应用案例 电磁铁,（2）交流电磁铁,设电磁铁空气隙处的磁感应强度为,吸力的瞬时值表达式为,10.5 应用案例 电磁铁,交流电磁铁的吸力及短路环,10.5 应用案例 电磁铁,单元小结,1.磁场的基本物理量 1）磁感应强度：反映磁场中某点磁场的强弱和方向。 2）磁通：某一面积的磁感应强度的通量。 3）磁导率：表示物质导磁性能的物理量。 4）磁场强度：磁感应强度与磁导率的比值。 2.磁场的基本性质 1）磁通的连续性原理：,2）全电流定律：,3.铁磁物质的磁化 1）磁滞回线是所有铁磁性物质所特有的磁特性。 2）磁滞回线的正顶点连线叫做基本磁化曲线。 3）铁磁材料的B-H曲线是非线性的。 4.磁路定律 1）磁路的基尔霍夫第一定律：,2）磁路的基尔霍夫第二定律：,3）磁路的欧姆定律：,单元小结,5.交流铁心线圈 1）电压互感器与磁通的关系：,2）磁通与电流的关系：磁通为正弦时，电流在磁路非线性作用下畸变为非线性。 6.电磁铁：利用通电铁心线圈对衔铁产生吸力而工作的一种电器设备。,单元小结,
