第5章磁路与变压器详解.ppt

第5章 磁路与变压器 5.1 磁路的基本概念 5.2 磁路欧姆定律 5.3 交流铁心线圈 5.4 变压器 5.5 其他变压器 本章小结 ;5.1 磁路的基本概念 5.1.1 磁路的基本物理量 磁路的特性可用下列几个基本物理量来表示。 1. 磁通Φ 通过物理课程的学习， 我们已了解到用磁力线来描述磁场。磁通就是指垂直于磁场的某一面积S上所穿过的磁力线的数目，如图5.1 所示。磁通用Φ表示。;2. 磁感应强度B   磁感应强度B是一个表示磁场中各点的磁场强弱和方向的物理量。在均匀磁场中，磁感应强度等于垂直穿过单位面积的磁力线数目，即 (5.1) 由上式可见，磁感应强度在数值上可以看成与磁场方向相垂直的单位面积所通过的磁通，故又称为磁通密度。 磁感应强度是一个矢量。它与电流（???流产生磁场）之间的方向关系可用右手螺旋定则来确定，其大小可用磁力线的疏密来表示。 如果磁场内各点的磁感应强度的大小相等，方向相同，这样的磁场则称为均匀磁场。 定义磁感应强度后，磁通又可以定义为：磁感应强度B（如果不是均匀磁场，则取B的平均值）与垂直于磁场方向的面积S的乘积，称为通过该面积的磁通Ф，即;根据电磁感应定律的公式 可知，在国际单位制（SI）中，磁通的单位是伏?秒，通常称为韦伯（Wb）。以前在工程上有时用电磁制单位麦克斯韦（Mx）。两者的关系是: 1Mx=10-8Wb。 在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉（T），特斯拉也就是韦伯每平方米（Wb/m2）。以前也常用电磁制单位高斯（Gs）。两者的关系是: 1T=104 Gs。 3. 磁场强度 磁场强度H是计算磁场时所引用的一个物理量，也是矢量，通过它来确定磁场与电流之间的关系，即 (5.2) 式（5.2）是安培环路定律（或称为全电流定律）的数学表达式。它是计算磁路的基本公式。 ;式中的 是磁场强度矢量H沿任意闭合回线l（常取磁力线作为闭合回线）的线积分；∑I是穿过该闭合回线所围面积的电流的代数和。电流的正负是这样规定的：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手螺旋定则的电流作为正，反之为负。 今以环形线圈（见图5.2）为例，其中媒质是均匀的，应用式（5.2）来计算线圈内部各点的磁场强度。取磁力线作为闭合回线，且以其方向作为回线的围绕方向。于是有 ;而 所以 即 ( 5.3) 上式中，N是线圈的匝数； 是半径为R的圆周长；H是半径R处的磁场强度。 式（5.3）中电流与线圈匝数的乘积IN称为磁动势，用字母F代表，即 F=IN （5.4） 磁通就是由它产生的。它的单位是安培（A）。 4. 磁导率 磁导率μ是一个用来表示磁场媒质磁性的物理量，也就是用来衡量物质导磁能力的物理量。它与磁场强度的乘积就等于磁感应强度，即 B=μH （5.5） 自然界的所有物质按磁导率的大小，或者说按磁化的特性，大体上可分为磁性材料和非磁性材料两大类。;5.1.2 磁路的组成 为了使较小的励磁电流产生足够大的磁通（或磁感应强度），在电 机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做成一定形状的铁心。铁心 的磁导率比周围空气或其他物质的磁导率高得多，因此磁通的绝大部分 经过铁心而形成一个闭合通路。主磁通经过的路径，称为磁路，由铁心 和气隙组成。图5.3和图5.4分别表示四极直流电机和交流接触器的磁路。 磁通经过铁心（磁路的主要部分）和空气隙（有的磁路中没有空气隙） 而闭合。 ;5.1.3 磁性材料的磁性能 磁性材料