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类型磁路与磁路欧姆定律课件.ppt

  • 上传人(卖家):晟晟文业
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  • 上传时间:2023-02-07
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    关 键  词:
    磁路 欧姆定律 课件
    资源描述:

    1、 章 磁场与电磁感应 4-8磁路欧姆定律磁路欧姆定律 一、铁磁材料 1、磁化:使原来没有磁性的物质具有磁性的过程。2、铁磁材料:磁化后,外部磁场消失,依然能保持其磁化的状态 而具有磁性的物质。(只有铁磁材料才能被磁化)3、铁磁材料的磁化过程:先让学生观看动画.解释:铁磁物质可以看做是由许多被称为磁畴的小磁体所组成 的。无外磁场作用时,磁畴排列杂乱无章,磁性互相抵 消,对外不显磁性;在外磁场作用下,磁畴就会沿着外 磁场方向变成整齐有序的排列,所以整体就有了磁性。4、铁磁材料分类:硬磁材料:不易磁化,不易退磁。软磁材料:易磁化,易退磁。矩磁材料:很易磁化,很难退磁。知识回顾 1、什么是电路?2、电

    2、路欧姆定律、电阻定律?3、磁感应强度的公式?电流流通的路径 二、磁路二、磁路 1、概念:磁通所通过的路径称为磁路。2、磁路组成:线圈、铁芯物质做 成的芯子。演示 有分支磁路 无分支磁路 磁动势Fm 三、磁路的欧姆定律 说明:与电路类似,磁路也有欧姆定律 平均长 l 线圈N 匝 I N 磁 通 磁导率 截面积 S 磁阻 Rm 电压U 电阻R 电流I 磁通 =BS mmRF?NIFm?SlRm?通过线圈的电流I和线圈匝数N的乘积 磁阻就是磁通通过磁路时受到的阻碍作用 RUI?电路的欧姆定律 磁动势 磁阻 磁通=BS 例题:铸钢圆环上绕有线圈 800匝,通有2A电流,环 平均周长为0.5m,截面积3

    3、.2510-4m2,求线 圈磁动势、磁阻和磁通。(硅钢片的磁导率 为7500H/m)mmRF?NIFm?SlRm?几点说明:1.磁阻Rm 的大小取决于磁路的尺寸和材料的磁导率。SlRm?2.很大,但不是常数,因此 也不是常数。所以磁 路欧姆定律不能用来进行定量计算,只用做定性分析。?mR3.磁路和电路有相似之处,但却有本质的区别。四、磁路与电路的区别和联系四、磁路与电路的区别和联系 电磁电阻 R=(L/S)磁阻 Rm=L/s电阻率 磁导率 电动势 E磁动势 Em=N电路欧姆定律:=E/R磁路欧姆定律:=Em/Rm电流 磁通 路路Fm Fm 第二节 五、电磁铁五、电磁铁 1、电磁铁构造 铁心 铁

    4、心 线圈 线圈 衔铁 衔铁 2.工作原理:通电的铁心线圈对衔铁会产生吸力 请看通电演示请看通电演示 3.吸力 电磁铁应用?4.电磁铁的分类 直流电磁铁 交流电磁铁 线圈中通入直流电 i N 线圈中通入交流电 注意:即使是额定电压相同的交、直流电磁铁,也决不能互换使用 电磁铁的特点电磁铁的特点 1.励磁电流是由励磁线圈的外加电压U 和线圈电阻R 决定的 RUI?2.无磁滞和涡流损耗,铁心可以使用整块的铸钢、软铁。电流是恒定的,无感应电动势产生。3.吸合后电磁力比吸合前大得多,但励磁电流不变。(因磁动势 NI 不变,磁阻Rm B ,所以吸力F)1.电流恒定,无感应电动势产生。2.无磁滞和涡流损耗,

    5、可使用整块铁心 3.3.吸合后,励磁电流不变,F 铁心 线圈 衔铁 直流电磁铁通电演示 衔铁的吸合应是瞬间完成 通电演示 铁心 线圈 衔铁 返回返回 以下备用以下备用 4-8 交流电磁铁 铁心 线圈 衔铁 交流电磁铁也是一种电磁器件,结构形式与直流电磁铁类似。在工业部门应用极为广泛。如冶金工业中用于提放钢材的电磁吊车;夹持工件的电磁工作台;传递动力的电磁离合器;液压传动中的电磁阀;交流接触器及接触器等。#交流电磁 铁特点 1.吸力是交变的,铁心需加分磁环。2.励磁电流吸合前大,吸合后减小。前后吸力不变 3.铁心和衔铁均由硅钢片叠成,为减小铁损。交、直流电磁铁的特点 4-8#交流电磁 铁特点 1

    6、.吸力是交变的,铁心需加分磁环。2.励磁电流吸合前大,吸合后减小。前后吸力不变 3.铁心和衔铁均由硅钢片叠成,为减小铁损。1.电流恒定,无感应电动势产生。2.无磁滞和涡流损耗,可使用整块铁心 3.吸合后,励磁电流不变,F 直流电磁 铁特点 返回返回 磁路基础知识磁路基础知识 磁路基础知识磁路基础知识 磁路基础知识磁路基础知识 磁路基础知识磁路基础知识 磁路基础知识磁路基础知识 磁路基础知识磁路基础知识 磁路基础知识磁路基础知识 磁路基础知识磁路基础知识 磁路欧姆定律磁路欧姆定律 磁通所通过的路径称为磁路。磁通所通过的路径称为磁路。磁路欧姆定律磁路欧姆定律 磁路欧姆定律磁路欧姆定律 磁路欧姆定律

    7、磁路欧姆定律 磁路欧姆定律磁路欧姆定律 磁路欧姆定律磁路欧姆定律 磁路欧姆定律磁路欧姆定律 磁路与电路的比较磁路与电路的比较 电磁铁电磁铁 电磁铁电磁铁 电磁铁电磁铁 电磁铁的实际应用电磁铁的实际应用 第八章 铁心线圈与变压器 作者:作者:GSQ 第八章 铁心线圈与变压器 第一节 磁路的基本概念和定律 第二节 直流铁心线圈与直流电磁铁 第三节 交流铁心线圈与交流电磁铁 第四节 单相变压器#第八章 铁心线圈与变压器 本章介绍的基本物理量、基本定律以及磁性材料的磁性能。在此基础上重点讨论铁心线圈电路和变压器。第一节 磁路的基本概念和定律 电动机、继电器、电磁铁及变压器等电器都是基于电磁耦合的原理工

    8、作的,我们已经学过了电路,现在再来研究磁路。一、磁场的基本物理量 1.磁通 2.磁感应强度B 3.磁场强度H 4.导磁系数#8-1 一、磁场的基本物理量 垂直穿过某一面积S 的磁力线的总根数。韦伯wb 穿过单位面积的磁力线根数。特斯拉T wb/m2 磁场中某点的B 与该点的磁导率的比值。BSBS?或?HBHB?或1.磁通 2.磁感应强度B 3.磁场强度H 4.导磁系数 0?r0?描述导磁能力大小的物理量。通常使用相对导磁系数 r?无量纲 真空导磁系数 第一节 磁路的基本概念和定律 安/米,A/m,A/cm#8-1 磁动势 第一节 磁路的基本概念和定律 二、磁路的基本定律 安培环路定律 磁路欧姆

    9、定律 与电路类似,磁路也有各种定律 安培环路定律 安培环路定律 安培环路定律 安培环路定律 安培环路定律?IHdl沿任一闭合路径,H 的线积分等于包围在这闭合路径内各电流的代数和 若磁场均匀则有 NIHl?磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 无分支磁路 平均长 l 线圈N 匝 I N 磁通 导磁系 数 截面积S 根据 SBBHNIHl/?得 SlNI?磁路欧姆定律 磁阻Rm 基尔霍夫定律#8-1 二、磁路的基本定律二、磁路的基本定律 安培环路定律 磁

    10、路欧姆定律 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律 有分支磁路 I1 N1 I2 N2 1 2 3 1.磁路的基尔霍夫磁通定律 在节点A 处 A 1+2-3=0 2.磁路的基尔霍夫磁压降定律 任一闭合回路中均有:?NIRm?或?NIHl磁压降的代数和等于磁动势的代数和#8-1 I N H(I)B()a b c B 铁磁材料 B-H,-H 曲线 从曲线上能明显看出,不是常数 导磁性 工程上利用它来使 磁通尽量地约束在有限的范围 内,提高电磁设备的利用率,一般使用B-H 曲线的ab 段。磁滞 B的变化滞后于H 的

    11、变化 如曲线的oa 段 o 磁饱和 当H 达到一定程度,B 不再随H 而增加,此为磁饱和。如曲线的cs 段。s 若对铁心线圈而言,磁饱和意为 当电流I 增加到一定程度,不再随之增加。关于磁滞 祥看请点击#三、磁性材料的磁性能 8-1 8-1 几点说明:1.磁阻Rm 的大小取决于磁路的尺寸和材料的磁导率。SlRm?2.很大,但不是常数,因此 也不是常数。所以磁 路欧姆定律不能用来进行定量计算,只用做定性分析。通常磁路计算应用磁路基尔霍夫定律。?mR3.磁路和电路有相似之处,但却有本质的区别。4.祥见教材P149#第二节 直流铁心线圈与直流电磁铁 一、直流铁心线圈(磁路计算略)二、直流电磁铁 1.

    12、构成 铁心 铁心 线圈 线圈 衔铁 衔铁 8-2 2.工作原理 通电的铁心线圈对衔铁会产生吸力 请看通电演示 3.吸力 NIILIWIN?21221221?磁动势主要降在空气隙上?021002102102000SSBHBB?)(?dSdWFdB021020?NSBSBF50200208101047?磁动势#电磁铁应用?直流电磁铁的特点 8-2 1.励磁电流是由励磁线圈的外加电压U 和线圈电阻R 决定的 RUI?2.无磁滞和涡流损耗,铁心可以使用整块的铸钢、软铁。电流是恒定的,无感应电动势产生。3.吸合后电磁力比吸合前大得多,但励磁电流不变。(因磁动势 NI 不变,磁阻Rm B ,所以吸力F)1

    13、.电流恒定,无感应电动势产生。2.无磁滞和涡流损耗,可使用整块铁心 3.3.吸合后,励磁电流不变,F#第三节 交流铁心线圈与交流电磁铁 8-3 一、交流铁心线圈的损耗 P=PCU+Ph +Pe 总损耗 铜损 涡流损耗 铁损 磁滞损耗 铜损PCU 线圈电阻上的损耗 PCU=I 2R 磁滞损耗 其大小与铁心材料反复磁化后的磁滞回线面积成正比 涡流损耗 交变磁通穿过铁心时,铁心既导磁又导电,因铁心在交变磁通作用下产生感应电动势,从而在垂直于磁通方向的铁心平面内产生旋涡状的感应电流,叫涡流。涡流在铁心内电阻上产生的损耗称涡流损耗。减小涡流损耗的办法 增大涡流通路的电阻即用薄的材料叠成铁心 减小磁滞损耗

    14、的办法 铁心尽量采用软磁材料#8-3 二、电压平衡方程式 i N L 交流铁心线圈 大部分经铁心闭合 线圈中 磁通 产生e e 主磁通 少部分经空气闭合 产生eL 漏磁通 eL u 线圈电阻上压降为 iR 根据KVL得:iReeuL?或 RIEEUL?电压平衡方程式 tm?sin?dtdNe?mE#)90sin(?tNm?)90sin(2?tNfm?iReeuL?)90sin(2?tfNem?mE#8-3 二、电压平衡方程式 有效值 mmfNfNE?44.42/2?忽略了漏磁感应电动势 和线圈内阻压降 后,方程变为:LeiReu?或 mfNEU?44.4?mfNU?44.4?重要结论 外加电压

    15、不变时,交流铁心线圈的铁心内主磁通最大值几 乎是不变的。这是分析变压器和交流电动机时的重要概念。8-3 三、交流电磁铁 铁心 线圈 衔铁 交流电磁铁也是一种电磁器件,结构形式与直流电磁铁类似。在工业部门应用极为广泛。如冶金工业中用于提放钢材的电磁吊车;夹持工件的电磁工作台;传递动力的电磁离合器;液压传动中的电磁阀;交流接触器及接触器等。铁心中的磁通是交变的,空气隙处的磁感应强度为:tBBm?si n0?吸力 502252010sin4104?tSBSBfm?)2cos1(21tFm?50021102?SBfdtFTmT#8-3 三、交流电磁铁 50021102?SBfdtFTmT)2cos1(

    16、21tFfm?瞬时值 有效值 显然 f 是交变的,存在过零值。会出现吸合不牢的现象。通常在尾端留一切口,套上铜环(或称磁环),铜环产生的感应电流阻碍的变化,致使穿过铜环的与其它存在一相位差,结果产生两个相位不同的电磁吸力,平均后,不再有过零点。见教材P156 交流电磁 铁特点 1.吸力是交变的,铁心需加分磁环。2.励磁电流吸合前大,吸合后减小。前后吸力不变 3.铁心和衔铁均由硅钢片叠成,为减小铁损。#交、直流电磁铁的特点 8-3 1.电流恒定,无感应电动势产生。2.无磁滞和涡流损耗,可使用整块铁心 3.3.吸合后,励磁电流不变,F#交流电磁 铁特点 1.吸力是交变的,铁心需加分磁环。2.励磁电

    17、流吸合前大,吸合后减小。前后吸力不变 3.铁心和衔铁均由硅钢片叠成,为减小铁损。直流电磁 铁特点 8-4 一、变压器的用途、构造和分类 变压器是基于电磁感应原理而制成的静止的电器设备 用途 变电压,变电流,变阻抗 构造 心式和壳式两种 心式变压器 壳式变压器 分类 单相,三相,多相;升压,降压;仪用电压、电流互感器;焊接变压器,自藕变压器。#有两个绕组 也有两个绕组 第四节 单相变压器 8-4 二、变压器的工作原理 原边绕组N1 名词介绍 幅边绕组N2 一次绕组N1 二次绕组N2 一次侧 二次侧 均指电源侧 均指 负载侧 什么是变压器任载运行?什么是变压器空载运行?u u Z2 Z2 s 一次

    18、侧接电源 二次侧负载开路 一次侧接电源 二次侧接负载 8-4 二、变压器的工作原理 变压器空载运行 u Z2 s I0 空载电流 U1 U20 此时的变压器相当 于交流铁心线圈 mLmNfIRIjXNfU?101011144.444.4?mNfU?22044.4?21201NNUU?k?变比?20U二次侧额定电压 空载运行的结论:kNNUU?21201原幅边之比等于原幅边匝数之比,等于常数 k 这就是变压器的变电压作用 u Z2 变压器任载运行 U1 I1 U2 I2?两边绕组中通过的磁通是相同的 8-4 只要U1不变,主磁通就不应该变,所以有:01221INININ?磁动势平衡方程式 有载时

    19、原边磁动势 分为两部分 1.产生主磁通 (励磁分量)I0?2.用来补偿I2N2(负载分量I2),又称去磁 一般 I0 很小,小型变压器只有2 3%,大的不过10%,当略去I0N1 后有:kNNII11221?变电流作用 任载运行结论:kNNII11221?变电流作用 任载后,电压比是否还等于变比 k?mNfUU?220244.4?mNfU?1144.4?kNNUU?2121kNNUU?2121变电压作用 还有一个作用是变阻抗 幅边 Z2 原边Z1 111IUZ?222IUZ?221121/IUIUZZ?2k?变阻抗作用 221kZZ?或 221ZkZ?8-4 二、变压器的工作原理 空载运行结论

    20、:kNNUU?21201任载运行结论:kNNII11221?变电流作用 kNNUU?2121变电压作用 变阻抗作用 221kZZ?或 221ZkZ?总结 变压器的外特性和额定值变压器的外特性和额定值 2.额定值 一般变压器的额定值在其名牌上给出。额定 电压 额定电流 额定容量 额定频率 一次额定电压U1N 正常时一次绕组所加电压的有效值。二次额定电压U2N 一次电压为U1N时,变压器空载时对应二次侧的空载电压有效值,即U20=U2N 一次额定电流I1N 一次绕组加额定电压,正常工作时一次绕组允许长期通过的最大电流有效值。二次额定电流I2N 一次绕组加额定电压,正常工作时二次绕组允许长期通过的最

    21、大电流有效值。指二次侧的输出额定视在功率 即:NNNIUS22?额定频率50HZ 8-4 三、变压器的外特性和额定值 1.外特性 电压保持不变,变压器任载后,由于一、二次侧均有电流通过,必然在一次侧、二次侧内阻抗上产生电压降,从而使二次电压随负载电流增加变小。称)(22IfU?曲线 为变压器的外特性。2I2U1cos2?1cos2?变压器外特性 电压调整率%100%20220?UUUU满载时电压 空载电压 一般在5%以内 8-4 四、变压器的损耗和效率四、变压器的损耗和效率 8-4 变压器损耗 p 分铁损 pFe 和铜损 pCu 1.铁损铁损 是交变的主磁通在铁心中产生磁滞损耗ph和涡流损耗p

    22、e之和 又称为固定损耗 2.铜损铜损 又称为可变损耗 变压器一次侧、二次侧均有电阻,当有电流通过时,产生损耗 3.效率效率 一次侧输入功率p1,二次侧输出功率p2,效率为 p=pFe+pCu%1002212?ppppp?小型变压器的效率为7085%,大型变压器效率可达98%第八章结束第八章结束 课后练习 第八章习题解答第八章习题解答 铁心 线圈 衔铁 直流电磁铁通电演示 返回 衔铁的吸合应是瞬间完成#通电演示 铁心 线圈 衔铁 关于磁滞关于磁滞 当外电场H 值作正负变化使铁磁材料反复磁化过程中,B 的变化总是落后于H 的变化。铁磁材料反复磁化后,得到近 似对称原点的闭合曲线,叫磁滞回线。不同的磁性材料,其磁滞回线形状不同 H B H B 软磁材料 H B 硬磁材料#返回 返回返回 返回返回 返回返回 箱式变压器-简称:箱变

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