工程电磁场基础及应用教学课件作者刘淑琴第4章课件.ppt

由上面的例题可知，在实际工程问题中，材料的磁导率对工程结构设计有很大的影响。而材料的磁导率是材料磁性能的表现，是由材料的磁化曲线（图4.28）描述的。可以发现，最初B增加缓慢，继而快速增长，然后越来越慢，直至最后变成平坦的。磁化曲线实际上描绘了磁性材料外加的磁场强度与磁通密度的关系，即B-H的关系，故磁化特性曲线简称为B-H曲线。 图4.28 磁性材料的磁化特性曲线 当磁导率随磁通密度而变化时，磁路为非线性的，所有用到铁磁材料的器件都形成非线性磁路，μ随H值的不同而异。知道B要求μ（或者H）需查B-H曲线或表格。 在实际工程问题中，因为铁磁材料的非线性使得无法在确定其工作状态（H或B）之前确定其μ值，解决这类非线性磁路问题可以用迭代法来确定其磁通量。 线性磁路的计算（无分支、均匀分支、不均匀 分支磁路） 思路: 求 磁势 电流 磁压 磁阻 解: ，问电流I＝？并求气隙的磁压Um0。 ,若在磁路中产生 例 已知磁路 L=20cm ，截面积 ， 下 页 上 页 返 回 磁压计算 侧柱 对称性 解法一: 中间柱 例 有一对称磁路，中间柱截面积为 , 试求侧柱的磁通。 两侧柱截面积 侧柱磁通 Wb 下 页 上 页 返 回 磁通计算 解法二 : 磁路是对称的，取其一半，则 磁阻 磁势 侧柱磁通 Wb 下 页 上 页 返 回 对称磁路的磁通计算 解: 设磁通方向,求各磁路磁阻 例 已知气隙中的磁通为 ，线圈匝数为N，铁心材料磁导率为m, 截面积分别为S2 和S1 ,试求电流I。 各磁路磁压 下 页 上 页 返 回 磁路计算 4.10.1 三相输电线的每相等效电感 当三相输电线之间位置不对称时，如图4.29所示，每相参数不等。为使三相输电线三相的参数接近相等，工程中常采用循环换位的方法，如图4.30所示。 图4.29 不对称三相输电线 图4.30 三相输电线循环换位 4.10 工程应用实例 4.10.2 电力电缆路径的探测 本节对电力电缆的磁场进行简单的分析，并介绍探测电缆路径的方法。 （1）相地连接时电力电缆的磁场 图4.31 相地连接电力电缆 图4.32 相地连接电力电缆地面磁场分布 （2）相相连接时电缆的磁场 图4.33 相相连接时的电力电缆 4.34 平行导体地面上方的磁场分布 4.10.3 电磁炮 电磁炮是借助电磁力推进射弹的电磁发射器。电磁炮可作为战术武器使用，它可使弹丸产生极大的动能用来摧毁目标。一般弹丸的速度只能达到2km/s，这是受火药燃烧后分子膨胀速度的限制。20世纪70年代初澳大利亚试验的电磁炮，成功地将10g重的弹丸加速到5.9km/s，20世纪80年代美国使50g重的弹丸速度达到4.2km/s，并利用它击穿了坦克的装甲。 电磁炮一般有三种类型：导轨炮、线圈炮和重接炮。本节主要介绍线圈炮。 图4.35 同轴排列驱动线圈和弹丸线圈 4.10.4 磁力矿物分选 磁力选矿在矿山工业中用于分离磁性矿物和非磁性矿物。其原理是磁性矿物在磁场中被磁化后等效于一个磁偶极子，该磁偶极子在不均匀的磁场中除受到力矩的作用发生自旋外，还受到磁场力的作用产生吸附运动。 如图4.36所示，给出了一台磁力选矿机的示意图，图中M为矿料，D为电磁铁，A中为非铁矿石，B中为铁矿石。 图4.36 磁力选矿机示意图 4.10.5 磁流体发电机 磁流体发电机的工作原理简单的说就是利用霍尔效应，其工作原理示意图如图4.37所示。 图4.37 磁流体发电机工作原理示意图 虽然磁流体发电机是新兴的、很有前途的发电工具，但在现在磁流体发电机制造中的主要问题是：发电通道效率低，目前只有10%；通道和电极的材料都要求耐高温、耐碱腐蚀、耐化学烧蚀等，目前所用材料的寿命都比较短，因而使磁流体发电机不能长时间运行。 无感电阻 下 页 返 回 无感电阻 上 页 返 回 下 页 磁悬浮实验 上 页 返 回 下 页 超导技术的应用 超导： 指金属、合金或其它材料的电阻在 4－20K 温度下变为零的性质。 高温超导： 指温度在 77K以上，材料的电阻变为零 的性质。目前的Bi系，TI系等材料在液氮温度下超导。 超导体内部没有电场。载流能力强（约6000A/cm2）， 损耗小。 下 页 上 页 返 回 虽然磁流体发电机是新兴的、很有前途的发电工具，但在现在磁流体发电机制造中的主要问题是：发电通道效率低，目前只有10%；通道和电极的材料都要求耐高温、耐碱腐蚀