A、磁路与交流铁心电感详解

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1、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：一、描述磁场的几个基本物理量磁路与铁芯电感线圈011、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：SB dS 匀强磁场：=BScosB又称为：磁通密度 (=0时，B=/S)一、描述磁场的几个基本物理量磁路与铁芯电感线圈022、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=410-7（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

2、磁材料 r 102 106 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，三个不同区域三、磁滞回线与基本磁化曲线磁路与铁芯电感线圈041、磁滞回线交流磁化、充磁、剩磁、去磁、矫顽力、回线软磁硬磁三、磁滞回线与基本磁化曲线磁路与铁芯电感线圈052、基本磁化曲线（BH曲线）交流磁化、Hm从小到大、回线顶点连线一、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：0 对于磁路的任何一个闭合面有：123 二、磁路第二定律 对于磁路的任一闭合回路有：HlNI磁压Um磁动势F三、磁路的欧姆定律磁路与铁芯电感线圈07mmUHlBllSlRS mmURmlRS单位：1/亨

3、（1/H）常用于第二类磁路计算中估算磁通量。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。0BHBFHlSBHFIN 查曲线空气一、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*bS=a*b*k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S0=(a+l0)*(b+l0)一、第一类计算（

4、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=50cm2，l=60cm，N=1000匝。要使得铁芯中具有=4510-4Wb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：4445 1050 100.9BST一、第一类计算（F）磁路与铁芯电感线圈12解：1800/HA m查铸钢BH曲线11800 0.60.481000H lIAN4445 1050 100.9BST一、第一类计算（F）磁路与铁芯电感线圈13解：2190/HA m查硅钢片BH曲线22190 0.60.1141000H lIAN4445 1050 100.9BST一、第一类计算（F）磁路

5、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1510-4 Wb的磁通量所需要的励磁电流。一、第一类计算（F）磁路与铁芯电感线圈15H(A/m 1002004008001600 30006000 10000 12000B(T)0.670.91 1.101.23 1.371.451.601.671.70解：按材料、横截面 把磁路分为3段，各段尺寸：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111(132)2300.3lllcmm24215 5 0.922.522.5 10Scmm 一、第

6、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222(175)20.234.80.348lllcmm 24222 5 0.999 10Scmm 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00.20.002lcmm2420(20.2)(50.2)11.4411.44 10Scmm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H414115 100.6722.5 10BTS424215 101.679 10BTS001.31BTS查表1100/HA m查表4210/HA m60001.04 10/BHA m一、第一类计算

7、（F）磁路与铁芯电感线圈20解：计算各段磁压：1 11000.330H lA2 2100000.3483480H lA60 01.04 100.0022086H lA1 12 20 05596FNIH lH lH lA55965.5961000FIAN励磁电流：二、第二类计算（F）磁路与铁芯电感线圈21二、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15cm2 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00001061571(1/)mlR

8、SH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15cm2 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F0=NI=12500.8=1000A，估算磁通量：40010009.42 10()1061571mFWbR 用第一类磁路计算方法推算：在=0时需要的 F二、第二类计算（F）磁路与铁芯电感线圈24解：显然，F(1)F0,应减小 4(1)9.42 10()Wb(1)1340FA4(2)8 10()Wb(2)1063FAF(2)F0,再略减小 4(

9、3)7.55 10()Wb(3)999.4FAF(3)F0,所以：4(3)7.55 10()Wb 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()sin()mtt()du tNdt()cossin(90)mmu tNtNt2mmmUNf N0.70.474 4mmUUf N二、磁饱和与磁滞对电流波形的影响磁路与铁芯电感线圈261、磁饱和对电流波形的影响二、磁饱和与磁滞对电流波形的影响磁路与铁芯电感线圈272、磁滞对电流波形的影响三、铁芯线圈的等效电路模型磁路与铁芯电感线圈281、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三、铁芯线圈的等效电路模型磁路与铁芯电感线圈2

10、93、考虑磁滞损耗4、并联等效电路模型5、串联等效电路模型三、铁芯线圈的等效电路模型磁路与铁芯电感线圈306、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 PCu=I2R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22eemPk f B V（2）磁滞损耗nhhmPk f B V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100cos0.1136220 4PUI83.48220|554UZI83.8|554

11、/ZZ83.81/0.01824/YZS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83.85546.2554.64/Zj6.25SR 25054.64SSSXLL0.174SLH非线性再计算并联型等效电路参数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383.80.018242.067 100.018/YjS311483.82.067 10PPRG155.60.018PX0.177PLH