A、磁路与交流铁心电感详解

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,附录,A,磁路与铁芯电感线圈,制作：刘长学,A.1,磁场与磁路,A.2,磁路的基本定律,A.3,恒定磁通磁路的计算,A.4,交流铁芯线圈,主要内容：,A.1,磁场与磁路,一、描述磁场的几个基本物理量,磁路与铁芯电感线圈,01,1,、磁通量与磁感应强度,2,、磁场强度与磁导率,磁通量：,单位：韦伯,(Wb),磁感应强度：,B,单位：特斯拉,(T),两者的关系：,匀强磁场：,=BScos,B,又称为：磁通密度,( =0,时，,B=/S),A.1,磁场与磁路,一、描述磁场的几个基本物理量,磁路与铁芯电感线圈,02,2,、磁场强度与磁导率,磁场强度,H,单位：安培,/,米（,A/m),磁导率,单位：亨,/,米（,H/m),空气（真空）的磁导率,0,=4,10,-7,（,H/m),H,、,B,、,三者的关系：,B=H,相对磁导率,r,=/ ,0,非铁磁材料,r,1,，铁磁材料,r,10,2, 10,6,A.1,磁场与磁路,二、铁磁材料的性能,磁路与铁芯电感线圈,03,起始磁化曲线,非线性，导磁能力，三个不同区域,A.1,磁场与磁路,三、磁滞回线与基本磁化曲线,磁路与铁芯电感线圈,04,1,、磁滞回线,交流磁化、充磁、剩磁、去磁、矫顽力、回线,软磁,硬磁,A.1,磁场与磁路,三、磁滞回线与基本磁化曲线,磁路与铁芯电感线圈,05,2,、基本磁化曲线（,BH,曲线）,交流磁化、,H,m,从小到大、回线顶点连线,A.2,磁路的基本定律,一、磁路第一定律,磁路与铁芯电感线圈,06,对于图示磁路中的闭合面,S,有：,对于磁路的任,何一个闭合面有：,二、磁路第二定律,对于磁路的任,一闭合回路有：,磁压,U,m,磁动势,F,A.2,磁路的基本定律,三、磁路的欧姆定律,磁路与铁芯电感线圈,07,单位：,1/,亨 （,1/H,）,常用于第二类磁路计算中估算磁通量。,A.3,恒定磁通磁路的计算,一、第一类计算 （,F,）,磁路与铁芯电感线圈,08,计算步骤以及使用的公式：,磁路的有效长度 ：,沿磁力线方向上，磁路中心轴线的长度,l,。,A.3,恒定磁通磁路的计算,一、第一类计算 （,F,）,磁路与铁芯电感线圈,09,磁路的有效横截面积,S,：,当铁心由整块铁磁材料构成的时候，,S,=S,。,磁路的有效横截面积,S,：,当铁心由多片硅钢片构成的时候，,S,=kS,。,K=S,/S,填充系数,S=a*b,S=a*b*k,A.3,恒定磁通磁路的计算,一、第一类计算 （,F,）,磁路与铁芯电感线圈,10,空气隙的横截面积,S,：,考虑磁场的边缘效应。,磁路分析的两个假设：,1,、磁路内部为匀强磁场,2,、忽略漏磁,S,0,=(a+l,0,)*(b+l,0,),A.3,恒定磁通磁路的计算,一、第一类计算 （,F,）,磁路与铁芯电感线圈,11,例,A.1,某线圈绕在材质均匀的单回路铁芯上，,S,=50cm,2,，,l,=60cm,，,N=1000,匝。要使得铁芯中具有,=45,10,-4,Wb,的磁通量。求当铁心分别为铸钢、硅钢片时，线圈的励磁电流,I=,？,解：,A.3,恒定磁通磁路的计算,一、第一类计算 （,F,）,磁路与铁芯电感线圈,12,解：,查铸钢,BH,曲线,A.3,恒定磁通磁路的计算,一、第一类计算 （,F,）,磁路与铁芯电感线圈,13,解：,查硅钢片,BH,曲线,A.3,恒定磁通磁路的计算,一、第一类计算 （,F,）,磁路与铁芯电感线圈,14,例,A.2,铁芯的填充系数,k=0.9,，图中数据长度单位为厘米，线圈匝数,N=1000,，求在磁路中获得,15,10,-4,Wb,的磁通量所需要的励磁电流。,A.3,恒定磁通磁路的计算,一、第一类计算 （,F,）,磁路与铁芯电感线圈,15,H(A/m,100,200,400,800,1600,3000,6000,10000,12000,B(T),0.67,0.91,1.10,1.23,1.37,1.45,1.60,1.67,1.70,解：,按材料、横截面 把磁路分为,3,段，各段尺寸：,A.3,恒定磁通磁路的计算,一、第一类计算 （,F,）,磁路与铁芯电感线圈,16,解：,铁磁材料，大截面段的有效长度、有效面积,A.3,恒定磁通磁路的计算,一、第一类计算 （,F,）,磁路与铁芯电感线圈,17,解：,铁磁材料，小截面段的有效长度、有效面积,A.3,恒定磁通磁路的计算,一、第一类计算 （,F,）,磁路与铁芯电感线圈,18,解：,空气隙段的有效长度、有效面积,A.3,恒定磁通磁路的计算,一、第一类计算 （,F,）,磁路与铁芯电感线圈,19,解：,计算各段的,B,和,H,查表,查表,A.3,恒定磁通磁路的计算,一、第一类计算 （,F,）,磁路与铁芯电感线圈,20,解：,计算各段磁压：,励磁电流：,A.3,恒定磁通磁路的计算,二、第二类计算 （,F,）,磁路与铁芯电感线圈,21,A.3,恒定磁通磁路的计算,二、第二类计算 （,F,）,磁路与铁芯电感线圈,22,例,A.4,由有效长度为,50cm,、有效面积为,15cm,2,的铸钢和宽度为,0.2cm,的空气隙构成的单回路磁路，绕线圈,N=1250,匝，线圈中电流强度,I= 0.8A,，不计空气隙的边缘效应，试求磁路中的磁通量。,解：,计算空气隙磁阻,A.3,恒定磁通磁路的计算,二、第二类计算 （,F,）,磁路与铁芯电感线圈,23,例,A.4,由有效长度为,50cm,、有效面积为,15cm,2,的铸钢和宽度为,0.2cm,的空气隙构成的单回路磁路，绕线圈,N=1250,匝，线圈中电流强度,I= 0.8A,，不计空气隙的边缘效应，试求磁路中的磁通量。,解：,给定,F,0,=NI=1250,0.8=1000A,，估算磁通量：,用第一类磁路计算方法推算：在,=,0,时需要的,F,A.3,恒定磁通磁路的计算,二、第二类计算 （,F,）,磁路与铁芯电感线圈,24,解：,显然，,F,(1),F,0,应减小,F,(2),F,0,再略减小,F,(3),F,0,所以：,A.4,交流铁芯线圈,一、电压与磁通的关系,磁路与铁芯电感线圈,25,假设铁芯中的磁通为,A.4,交流铁芯线圈,二、磁饱和与磁滞对电流波形的影响,磁路与铁芯电感线圈,26,1,、磁饱和对电流波形的影响,A.4,交流铁芯线圈,二、磁饱和与磁滞对电流波形的影响,磁路与铁芯电感线圈,27,2,、磁滞对电流波形的影响,A.4,交流铁芯线圈,三、铁芯线圈的等效电路模型,磁路与铁芯电感线圈,28,1,、等效正弦波,有效值相等,2,、不考虑磁滞、损耗,时的等效相量图,A.4,交流铁芯线圈,三、铁芯线圈的等效电路模型,磁路与铁芯电感线圈,29,3,、考虑磁滞损耗,4,、并联等效电路模型,5,、串联等效电路模型,A.4,交流铁芯线圈,三、铁芯线圈的等效电路模型,磁路与铁芯电感线圈,30,6,、考虑线圈内阻、漏磁的等效电路,四、铁芯损耗,1,、铜损,线圈内阻上的损耗,P,Cu,=I,2,R,A.4,交流铁芯线圈,磁路与铁芯电感线圈,31,四、铁芯损耗,1,、铜损,2,、铁损,（,1,）涡流损耗,（,2,）磁滞损耗,A.4,交流铁芯线圈,磁路与铁芯电感线圈,32,例,A.5,用三表法测量交流铁芯线圈参数，已知电源频率为,50Hz,，电压表,220V,、电流表,4A,，功率表,100W,。试求该铁芯线圈的等效电路模型。,解：,计算交流铁心线圈的等效阻抗、导纳,A.4,交流铁芯线圈,磁路与铁芯电感线圈,33,例,A.5,用三表法测量交流铁芯线圈参数，已知电源频率为,50Hz,，电压表,220V,、电流表,4A,，功率表,100W,。试求该铁芯线圈的等效电路模型。,解：,计算串联型等效电路参数,非线性,再计算并联型等效电路参数,A.4,交流铁芯线圈,磁路与铁芯电感线圈,34,例,A.5,用三表法测量交流铁芯线圈参数，已知电源频率为,50Hz,，电压表,220V,、电流表,4A,，功率表,100W,。试求该铁芯线圈的等效电路模型。,解：,非线性,