电工第六章磁路与铁心线圈电路精选PPT.ppt
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1、电工第六章磁路与铁心线圈电路第1页,此课件共55页哦第第6章章 磁路与铁心线圈电路磁路与铁心线圈电路6.2 6.2 交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路6.3 变压器变压器变压器变压器6.4 6.4 电磁铁电磁铁 6.1 磁路及其分析方法磁路及其分析方法磁路及其分析方法磁路及其分析方法第2页,此课件共55页哦2.了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和绕了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和绕组的同极性端,理解变压器额定值的意义;组的同极性端,理解变压器额定值的意义;3.掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用;掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用;掌握变压器电压、电
2、流和阻抗变换作用;掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用;4 4.了解三相电压的变换方法;了解三相电压的变换方法;了解三相电压的变换方法;了解三相电压的变换方法;本章要求:本章要求:第第6章章 磁路与铁心线圈电路磁路与铁心线圈电路5.5.了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识。了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识。了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识。了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识。1.理解磁场的基本物理量的意义,了解磁性材料的基本理解磁场的基本物理量的意义,了解磁性材料的基本理解磁场的基本物理量的意义,了解磁性材料的基本理解磁场的基本物理量的意义,了解磁性材料的基本知识及磁路的基本定律,会分
3、析计算交流铁心线圈电知识及磁路的基本定律,会分析计算交流铁心线圈电知识及磁路的基本定律,会分析计算交流铁心线圈电知识及磁路的基本定律,会分析计算交流铁心线圈电路;路;路;路;第3页,此课件共55页哦 在很多电工设备(像变压器、电机、电磁铁电工测量在很多电工设备(像变压器、电机、电磁铁电工测量仪器等)中,不仅有电路的问题,同时还有磁路的问题。仪器等)中,不仅有电路的问题,同时还有磁路的问题。只有同时掌握了电路和磁路的基本理论,才能对以上电工只有同时掌握了电路和磁路的基本理论,才能对以上电工设备进行全面分析。设备进行全面分析。本章结合磁路和铁心线圈电路的分析,讨论变压器和本章结合磁路和铁心线圈电路
4、的分析,讨论变压器和电磁铁的工作原理,作为应用实例。电磁铁的工作原理,作为应用实例。磁路和电路往往是相关的,因此在这里要研究磁路和磁路和电路往往是相关的,因此在这里要研究磁路和电路的关系以及磁和电的关系。电路的关系以及磁和电的关系。在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做在电机、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它物成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其它物成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其它物成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其它物
5、质的磁导率高的多,质的磁导率高的多,质的磁导率高的多,质的磁导率高的多,磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路,磁通的闭合路径称为磁路。路,磁通的闭合路径称为磁路。路,磁通的闭合路径称为磁路。路,磁通的闭合路径称为磁路。第4页,此课件共55页哦直流电机的磁路直流电机的磁路直流电机的磁路直流电机的磁路交流接触器的磁路交流接触器的磁路交流接触器的磁路交流接触器的磁路_ _+N NS SN NS SI If f四极直流电机和交流接触器的磁路四极直流电机和交流接触器的磁路四极直流电机和交流接触器的磁路四极直流电
6、机和交流接触器的磁路6.1 磁路及其分析方法磁路及其分析方法第5页,此课件共55页哦6.1.1 磁场的基本物理量磁场的基本物理量1 1.磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B:表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。磁感应强度磁感应强度B B的大小的大小:磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B的方向的方向的方向的方向:与电流的方向之间符合右手螺旋定则。与电流的方向之间符合右手螺旋定则。与电流的方向之间符合右手螺旋定则。与电流的方向之间符合右手螺旋定则。磁感应强度磁感应强度磁感
7、应强度磁感应强度B B的单位的单位的单位的单位:特斯拉特斯拉(T T),1 1 1 1T=1Wb/mT=1Wb/m2 均匀磁场均匀磁场:各点磁感应强度大小相等,方向相同的各点磁感应强度大小相等,方向相同的各点磁感应强度大小相等,方向相同的各点磁感应强度大小相等,方向相同的 磁场,也称磁场,也称磁场,也称磁场,也称匀强磁场匀强磁场。第6页,此课件共55页哦2.2.磁通磁通磁通磁通磁通磁通磁通磁通 :穿过垂直于穿过垂直于穿过垂直于穿过垂直于B B方向的面积方向的面积方向的面积方向的面积S S中的磁力线总数。中的磁力线总数。中的磁力线总数。中的磁力线总数。说明说明:如果不是均匀如果不是均匀如果不是均
8、匀如果不是均匀磁场,则取磁场,则取B B的平均值。的平均值。的平均值。的平均值。在在在在均匀磁场中均匀磁场中均匀磁场中均匀磁场中 =B S =B S 或或或或 B=B=/S 磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B在数值上可以看成为与磁场方向垂直在数值上可以看成为与磁场方向垂直在数值上可以看成为与磁场方向垂直在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位面积所通过的磁通的单位面积所通过的磁通的单位面积所通过的磁通的单位面积所通过的磁通,故又称故又称磁通密度磁通密度。磁通磁通 的单位的单位的单位的单位:韦韦韦韦 伯伯伯伯(WbWb)1Wb=1V 1Wb=1Vs s3.磁场强度磁场强度磁场强度磁场强
9、度H :是计算磁场时所引用的一个物理量,也是矢是计算磁场时所引用的一个物理量,也是矢是计算磁场时所引用的一个物理量,也是矢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。量,通过它来确定磁场与电流之间的关系。量,通过它来确定磁场与电流之间的关系。量,通过它来确定磁场与电流之间的关系。磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度HH的单位的单位的单位的单位 :安培安培安培安培/米(米(米(米(A/mA/m)第7页,此课件共55页哦 任意选定一个闭合回线的围绕方向,凡是电流方向与任意选定一个闭合回线的围绕方向,凡是电流方向与任意选定一个闭合回线的围绕方向,凡是电流方向与任意选定一个
10、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作为正、反闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流作为正、反闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流作为正、反闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流作为正、反之为负。之为负。之为负。之为负。式中:式中:是磁场强度矢量沿任意闭合是磁场强度矢量沿任意闭合 线线(常取磁通作为闭合回线常取磁通作为闭合回线)的线积分;的线积分;I I I I 是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。安培环路定律安培环路定律安培环路定律
11、安培环路定律电流正负的规定电流正负的规定电流正负的规定电流正负的规定:即:即:即:即:安培环路定律(全电流定律)安培环路定律(全电流定律)I1HI2所以安培环路定律将所以安培环路定律将所以安培环路定律将所以安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。电流与磁场强度联系起来。电流与磁场强度联系起来。电流与磁场强度联系起来。在在在在均匀磁场中均匀磁场中均匀磁场中均匀磁场中 Hl=IN Hl=IN 第8页,此课件共55页哦由实验可测得:真空的磁导率为:由实验可测得:真空的磁导率为:由实验可测得:真空的磁导率为:由实验可测得:真空的磁导率为:4.4.磁导率磁导率磁导率磁导率 磁导率磁导率磁导率磁导率 :表示
12、磁场媒质磁性的物理量,衡量物质表示磁场媒质磁性的物理量,衡量物质表示磁场媒质磁性的物理量,衡量物质表示磁场媒质磁性的物理量,衡量物质 的导磁能力的导磁能力。它与磁场强度的乘积就等于磁。它与磁场强度的乘积就等于磁。它与磁场强度的乘积就等于磁。它与磁场强度的乘积就等于磁感应强度,即:感应强度,即:感应强度,即:感应强度,即:磁导率磁导率磁导率磁导率 的单位:的单位:亨亨亨亨/米(米(米(米(H/mH/m)因为它是一个常数,将其它物质的磁导率和它比较因为它是一个常数,将其它物质的磁导率和它比较因为它是一个常数,将其它物质的磁导率和它比较因为它是一个常数,将其它物质的磁导率和它比较是很方便的。是很方便
13、的。是很方便的。是很方便的。第9页,此课件共55页哦4 4.磁导率磁导率磁导率磁导率相对磁导率相对磁导率 r r:任一种物质的磁导率任一种物质的磁导率任一种物质的磁导率任一种物质的磁导率 和真空的磁导率和真空的磁导率和真空的磁导率和真空的磁导率 0 0的比值的比值的比值的比值。也即当磁场媒质是某种物质时某点的磁感应强度也即当磁场媒质是某种物质时某点的磁感应强度也即当磁场媒质是某种物质时某点的磁感应强度也即当磁场媒质是某种物质时某点的磁感应强度B B与在与在与在与在同样电流下真空时该点的磁感应强度同样电流下真空时该点的磁感应强度同样电流下真空时该点的磁感应强度同样电流下真空时该点的磁感应强度B
14、B0 0之比的倍数。之比的倍数。之比的倍数。之比的倍数。自然界的所有物质按磁导率的大小,大体上可分为磁性自然界的所有物质按磁导率的大小,大体上可分为磁性自然界的所有物质按磁导率的大小,大体上可分为磁性自然界的所有物质按磁导率的大小,大体上可分为磁性材料和非磁性材料。材料和非磁性材料。材料和非磁性材料。材料和非磁性材料。第10页,此课件共55页哦6.1.2 磁性材料的磁性能磁性材料的磁性能1.1.高导磁性高导磁性高导磁性高导磁性 磁性材料的磁导率通常都很高,即磁性材料的磁导率通常都很高,即 r r 1 1(如坡如坡如坡如坡莫合金,其莫合金,其莫合金,其莫合金,其 r r 可达可达可达可达 2 2
15、 10105 5)。磁性材料磁性材料磁性材料磁性材料能被强烈的磁化,能被强烈的磁化,能被强烈的磁化,能被强烈的磁化,具有很高的导磁性能。具有很高的导磁性能。磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中,磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中,磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中,磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中,如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。在这
16、种在这种在这种在这种具有铁心的线圈中通入不太大的励磁电流,具有铁心的线圈中通入不太大的励磁电流,便可以产生较大的磁通和磁感应强度。便可以产生较大的磁通和磁感应强度。第11页,此课件共55页哦磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁场的增强而无限的增强。磁场的增强而无限的增强。2 2.磁饱和性磁饱和性磁饱和性磁饱和性B BJ 磁场内磁性物质的磁化磁场磁场内磁性物质的磁化磁场磁场内磁性物质的磁化磁场磁场内磁性物质的磁化磁场 的磁感应强度曲线;的磁感应强度曲线;B B0 0 磁场内不存在磁性物质时的磁场内不存在磁性物质时的磁场内不存在磁性物质时的磁场内不
17、存在磁性物质时的 磁感应强度直线;磁感应强度直线;磁感应强度直线;磁感应强度直线;B BJ曲线和曲线和曲线和曲线和B0直线的纵坐标相直线的纵坐标相 加即磁场的加即磁场的 B B-HH 磁化曲线。磁化曲线。O OHHB BB B0 0B BJ JB B a a b b磁化曲线磁化曲线磁化曲线磁化曲线磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定程度磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定程度时,磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与外部磁时,磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与外部磁场方向一致,磁化磁场的磁感应强度将
18、趋向某一定值。场方向一致,磁化磁场的磁感应强度将趋向某一定值。如图。如图。第12页,此课件共55页哦 B-HH 磁化曲线的特征:磁化曲线的特征:O Oa a段:段:段:段:B B 与与与与HH几乎成正比地增加;几乎成正比地增加;几乎成正比地增加;几乎成正比地增加;ab段:段:段:段:B 的增加缓慢下来;的增加缓慢下来;的增加缓慢下来;的增加缓慢下来;b b点以后:点以后:点以后:点以后:B B增加很少,达到饱和。增加很少,达到饱和。增加很少,达到饱和。增加很少,达到饱和。O OHHB BB B0 0B BJ JB B a a b b 有磁性物质存在时,有磁性物质存在时,有磁性物质存在时,有磁性
19、物质存在时,B B 与与与与 H不成正不成正比,磁性物质的磁导率比,磁性物质的磁导率 不是常数,随不是常数,随不是常数,随不是常数,随HH而变。而变。有磁性物质存在时,有磁性物质存在时,与与与与 I 不不不不成正比。成正比。成正比。成正比。磁性物质的磁化曲线在磁路计磁性物质的磁化曲线在磁路计磁性物质的磁化曲线在磁路计磁性物质的磁化曲线在磁路计算上极为重要,其为非线性曲线,算上极为重要,其为非线性曲线,算上极为重要,其为非线性曲线,算上极为重要,其为非线性曲线,实际中通过实验得出实际中通过实验得出实际中通过实验得出实际中通过实验得出。O OHHB,B,B B 磁化曲线磁化曲线磁化曲线磁化曲线B
20、B和和和和 与与与与HH的关系的关系的关系的关系第13页,此课件共55页哦3 3.磁滞性磁滞性磁滞性磁滞性 磁性材料在交变磁场中反复磁化,其磁性材料在交变磁场中反复磁化,其磁性材料在交变磁场中反复磁化,其磁性材料在交变磁场中反复磁化,其B B-H关系曲线是一关系曲线是一关系曲线是一关系曲线是一条回形闭合曲线,称为条回形闭合曲线,称为条回形闭合曲线,称为条回形闭合曲线,称为磁滞回线磁滞回线。磁滞性:磁滞性:磁滞性:磁滞性:磁性材料中磁性材料中磁性材料中磁性材料中磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B的变化总是滞后于的变化总是滞后于的变化总是滞后于的变化总是滞后于 外磁场变化的性质。外磁场
21、变化的性质。外磁场变化的性质。外磁场变化的性质。磁滞回线磁滞回线磁滞回线磁滞回线O OHBB Br rHHc c剩磁感应强度剩磁感应强度剩磁感应强度剩磁感应强度Br r(剩磁剩磁剩磁剩磁):当线圈中电流减小到零当线圈中电流减小到零当线圈中电流减小到零当线圈中电流减小到零(HH=0)=0)时,铁心中的磁感应强度。时,铁心中的磁感应强度。时,铁心中的磁感应强度。时,铁心中的磁感应强度。例如例如:永久磁铁的磁性就是由剩磁永久磁铁的磁性就是由剩磁永久磁铁的磁性就是由剩磁永久磁铁的磁性就是由剩磁产生的;自励直流发电机的磁极,产生的;自励直流发电机的磁极,产生的;自励直流发电机的磁极,产生的;自励直流发电
22、机的磁极,为了使电压能建立,也必须具有剩为了使电压能建立,也必须具有剩为了使电压能建立,也必须具有剩为了使电压能建立,也必须具有剩磁。磁。磁。磁。第14页,此课件共55页哦3.3.磁滞性磁滞性磁滞性磁滞性磁滞回线磁滞回线磁滞回线磁滞回线O OHBB Br rHHc c但剩磁也存在着有害的一面,例如,但剩磁也存在着有害的一面,例如,但剩磁也存在着有害的一面,例如,但剩磁也存在着有害的一面,例如,当工件在平面磨床上加工完毕后,当工件在平面磨床上加工完毕后,当工件在平面磨床上加工完毕后,当工件在平面磨床上加工完毕后,由于电磁吸盘有剩磁,还将工件吸由于电磁吸盘有剩磁,还将工件吸由于电磁吸盘有剩磁,还将
23、工件吸由于电磁吸盘有剩磁,还将工件吸住。为此要通入反向去磁电流,去住。为此要通入反向去磁电流,去住。为此要通入反向去磁电流,去住。为此要通入反向去磁电流,去掉剩磁,才能取下工件。掉剩磁,才能取下工件。掉剩磁,才能取下工件。掉剩磁,才能取下工件。矫顽磁力矫顽磁力HHc:使使使使 B=0 所需的所需的所需的所需的 H H 值。值。值。值。磁性物质不同,其磁滞回磁性物质不同,其磁滞回线和磁化曲线也不同。线和磁化曲线也不同。第15页,此课件共55页哦 几种常见磁性物质的磁化曲线几种常见磁性物质的磁化曲线几种常见磁性物质的磁化曲线几种常见磁性物质的磁化曲线a 铸铁铸铁 b 铸钢铸钢 c 硅钢片硅钢片O0
24、.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.00.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 10103 3HH/(A/m)/(A/m)HH/(A/m)/(A/m)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10103 3B B/T/T1.81.81.61.61.41.41.21.21.01.00.80.80.60.60.40.40.20.2a ab ba ab bc cc c第16页,此课件共55页哦按磁性物质的磁性能,磁性材料分为三种类型:按磁性物质的磁性能,磁性材料分为三种类型:按磁性物
25、质的磁性能,磁性材料分为三种类型:按磁性物质的磁性能,磁性材料分为三种类型:(1)软磁材料软磁材料软磁材料软磁材料 具有较小的矫顽磁力,磁滞回线较窄。具有较小的矫顽磁力,磁滞回线较窄。具有较小的矫顽磁力,磁滞回线较窄。具有较小的矫顽磁力,磁滞回线较窄。一般用来制一般用来制一般用来制一般用来制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢、造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢、造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢、造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢、坡莫合金即铁氧体等。坡莫合金即铁氧体等。坡莫合金即铁氧体等。坡莫合金即铁氧体等。(2)永磁材料永磁材料永磁材
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