铁磁材料的磁特性与磁路知识ppt(共19页)

三、交流磁路
交流磁路：在由交流电流励磁的磁路中，磁通随时间不 断交变，这样的磁路称为交流磁路。
交流铁心线圈：交流磁路的励磁线圈称为交流铁心线圈 两种损耗：磁滞、涡流
1、涡流
当磁路中的磁通交变时，会在铁心中感应出旋涡状的电流 。
涡流损失：涡流使铁心发热并消耗能量，称为涡流损失。 铁损：铁心中的磁滞损失与涡流损失总称铁心损失
二、磁化曲线
起始磁化曲线
铁心线圈 空心线圈
0A段: φ 近似正比的增加。（线性段） 由于大量磁畴转向
AB段： φ 增加缓慢。(膝部) 剩余少量磁畴转向 B点以后： φ 几乎不增加。（饱和段） 没有磁畴可转向
为了用较小的励磁电流获得尽可能大的非饱和磁通，磁 路设计的最大工作磁通，一般都取在靠近膝部的A点附 近。
磁阻：截面S、长度l，材料相同的均匀磁路段引进的类 似于电阻的量
Rm的单位是1/H
μ称磁介质的磁导率，单位是H/m
真空的磁导率μ0=4π×10-7H/m，其他非铁磁材料的磁导 率μ≈μ0，且为常数；铁磁材料的μ很大，但不是常数。
二、直流磁路 直流磁路：由直流电流励磁的磁路中，磁通的方向不变， 这样的磁路称为直流磁路，又称为恒定磁通的磁路。
磁特性的根源在于铁磁材料内部存在着磁畴。
、铸铁、铁镍合金）
软磁材料的磁滞现象不明显，剩磁及磁滞损失小，磁滞回线“瘦” 细狭长，适宜制作交流电气设备中的铁心。
硬磁物质：磁滞损失大（铬钢、钴钢、钨钢及铝镍钴合金）
硬磁材料的磁滞现象显著，剩磁及磁滞损失大，磁滞回线“肥胖”， 适宜制作永久磁铁。
但不知绕向的两个互感线圈。试判断当i1减小时，在第二个线圈中产生互感电动 势e2的方向。（图中的M表示两线圈间具有互感关系）
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小结
（1）铁磁材料因内部存在磁畴而具有磁特性。
（2）均匀磁路段的磁阻Rm=l/μS。闭合直流磁路的磁 Φ=NI/∑Rm=F/∑Rm， 常利用该式定性分析直
流磁路。
直流磁路没有磁滞损失和涡流损失；
交流磁路存在磁滞损失和涡流损失；
交流铁心线圈外加的正弦交流电压与磁通最大值的 关系是U=4.44fNΦm。。
• （3）同名端又叫同极性端
返
回
习题四
4-1铁磁材料的磁特性有哪些？它具有磁特性的根源是 什么？
4-2什么是铁磁材料的磁滞现象？
4-3软磁材料和硬磁材料各自的特点是什么？
一、铁磁物质的磁化
天然磁化区——磁畴:磁畴内部的分子电流排列整齐，每个 磁畴相当于一个小磁体，对外显示着很强的磁性。
用金相显微镜观察到的磁畴： (磁畴的体积约为10-9cm3）
铁磁材料的磁化：若将铁磁材 料放入通电线圈中（线圈称为 励磁线圈，电流称为励磁电 流），在励磁电流产生的外磁 场的作用下，各磁畴的磁场方 向趋向于外磁场的方向，产生 一个很强的附加磁场，使合成 的总磁场大大增强，这种现象 称为铁磁材料的磁化。
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第二节磁路的基本知识 一、磁路的概念
变压器、电机、电磁铁等电气设备的工作需要强磁场， 且要求绝大部分磁通集中在主要由铁磁材料构成的路径上， 这一路径称为磁路
（a）、（b）称为无分支磁路，（c）称为有分支磁路
主磁通：在磁路中穿过的磁通称为主磁通，又称为工作 磁通。
漏磁通：在线圈周围的空气及其他非铁磁材料中穿过的 磁通称为漏磁通。 漏磁通相对主磁通很小，计算不予考虑。
同名端是由两个线圈的绕向决定
判断已知绕向的两个线圈的同名端方法： 若在同名端的两个端钮分别各自通进电流，
则它们产生的磁通方向一致，若在异名端分别各 自通进电流，则它们产生的磁通方向相反。
【例4-1】判断图4-9所示两线圈的同名端。
【例4-2】利用同名端的定义可以判断互感电动势的方向。图4-10是已知同名端
无分支磁路的欧姆定律式
F=NI称为磁动势，单位与电流单位相同；∑Rm为闭合磁路的总磁阻 铁磁材料的μ不是常数，不能用式进行计算，只能对磁路进行定性分析。
直流磁路中的磁通不变，励磁线圈中没有感应电动势，励磁电流I仅 由励磁线圈的外加电压U和线圈电阻R决定（I=U/R）。励磁线圈的电 阻是不变的，当外加电压一定时，若磁路状况（中心长度、截面、材 料）不同，则总磁阻和磁通也不同
三、磁滞回线
当铁磁材料的励磁电流交变 时，如图：
(1) i 减小为零时，铁磁材料中仍保留一部分剩余磁通， 称为剩磁； (2)磁滞现象： 的变化落后于 的变i 化，
使材料完全退磁需要反向i达到一定数值的现象称为磁滞现象。 (3)磁滞损失：磁畴反复转向引起的能量损失。磁滞损失：使铁芯发热。
铁磁材料的磁特性是：导磁能力强，磁通与励磁 电流为非线性关系，具有磁滞性和磁饱和性。
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第四章 铁磁材料与磁路
4.1 铁磁材料的磁特性 4.2磁路的基本知识
4.3同名端的概念
小结 习题四
第一节铁磁材料的磁特性
磁介质:磁场中的物质称为磁介质。 导磁性－物质对磁场的影响能力 非铁磁材料:空气、木材、瓷、胶木、铜、铝之类的磁介
质，其导磁能力（即对磁场的增强程度）很弱且接近， 这类磁介质统称为非铁磁材料（又称为非铁磁物质） 铁磁材料:铁、钴、镍和它们的合金及氧化物之类的磁介 质，其导磁能力很强，这类磁介质统称为铁磁材料 （又称为铁磁物质）。
减小涡流损失：绝缘层的硅钢片叠成交流磁
路铁心（交流电机、变压器、交流接触器等） 高频交流铁心则一般采用铁淦氧磁体等
涡流应用：电磁炉、高频感应电炉、电工仪表中
利用涡流产生的阻尼力矩，使仪表指针尽快停摆。
2、交流铁心线圈的电磁关系
励磁线圈外加的正弦交流电压与磁通的关系
法拉第定律
交流铁心线圈的特点： 电源的频率及线圈的匝数一定时， 如线圈电压有效值不变，Φm不变； 电压的有效值改变时，Φm与U成 正比改变，而与磁路情况无关。
若不计铁心损失、线圈电阻和漏磁通的影响
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第三节同名端的概念 同名端：一般地说：在具有互感关系的两个线圈中的任意一个线圈
的任意一端，通入任意变化（增大或减小）的电流，由于自感电动势 和互感电动势的作用，在两上线圈中，总有一对端钮（它们分属两个 线圈）相对于另一对端钮，同时为高电位或低电位。这样的一对端钮 称为同名端，又称为同极性端。其标记符号是“·”或“*”