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不同形狀磁路的計算

圖文 更新时间:2024-04-29 20:17:01

不同形狀磁路的計算(磁路的概念與主要物理量)1

磁路的概念

通有電流的線圈周圍和内部存在着磁場,但空心線圈的磁場較弱,一般難以滿足需要。

為了得到較強的磁場,常采用導磁性能良好的鐵磁材料做成一定形狀的鐵心并纏繞線圈。

當線圈中通過電流時,鐵心被磁化,獲得強大磁場,故通電線圈産生的磁通主要集中在由鐵心構成的閉合路徑内,這種磁通集中通過的路徑便稱為【磁路】

用于産生磁場的電流稱為【勵磁電流】,通過勵磁電流的線圈稱為【勵磁線圈】【勵磁繞組】

下圖讓我們看看幾種磁路:

1.變壓器的磁路

不同形狀磁路的計算(磁路的概念與主要物理量)2

3.電動機的磁路

不同形狀磁路的計算(磁路的概念與主要物理量)3

上面是幾種常見電氣設備的磁路。

現以電磁鐵為例來說明磁路的概念。

不同形狀磁路的計算(磁路的概念與主要物理量)4

電磁鐵包括勵磁繞組、靜鐵心和動鐵心幾個部分。

靜鐵心和動鐵心都用鐵磁材料制成,它們之間存在着空氣隙。

當勵磁繞組通過電流時,繞組産生的磁通絕大部分将沿着導磁性能良好的靜鐵心、動鐵心,并穿過它們之間的空氣隙而閉合(電磁鐵的空氣隙是變化的)。

也就是說,由于鐵心材料的導磁性能比空氣好得多,勵磁繞組産生的磁通絕大部分都集中在鐵心裡,磁通的路徑由鐵心的形狀決定。


在其他電氣設備中,也常有不大的空氣隙,即磁路的大部分由鐵磁材料構成,小部分由空氣隙或其他非磁性材料構成。空氣隙雖然不大,但它對磁路的工作情況卻有很大的影響。


電路有直流和交流之分,磁路也分為直流磁路(如直流電磁鐵和直流電動機)和交流磁路(如變壓器、交流電磁鐵和交流電動機),它們各具有不同的特點。此外,也有用永久磁鐵構成磁路的(如磁電式儀表),它不需要勵磁繞組。

磁路的主要物理量

1.磁感應強度【B】

磁感應強度【B】是表示磁場内某點的磁場強弱及方向的物理量。

它是一個矢量,其方向與該點磁力線切線方向一緻,與産生該磁場的電流之間的方向關系符合右螺旋法則。

若磁場内各點的磁感應強度大小相等、方向相同,則為均勻磁場。在國際單位制中磁感應強度的單位是特斯拉【T】,簡稱特。

2.磁通【Φ】

在均勻磁場中,磁感應強度B與垂直于磁場方向的面積S的乘積,稱為通過該面積的磁通【Φ】,即

不同形狀磁路的計算(磁路的概念與主要物理量)5

磁通量 與 磁通密度 的 互算公式

由此可見,磁感應強度B在數值上等于與磁場方向垂直的單位面積上通過的磁通,故B又稱為磁通密度。在國際單位制中,磁通的單位是韋伯【Wb】,簡稱韋。

3.磁導率【μ】

磁導率【μ】是表示物質導磁性能的物理量,它的單位是亨/米(H/m)。

真空的磁導率μ0=4π×10^(-7) H/m。

任意一種物質的磁導率與真空的磁導率之比稱為相對磁導率,用【μr】表示,即

不同形狀磁路的計算(磁路的概念與主要物理量)6

相對磁導率計算公式

4.磁場強度【H】

磁場強度【H】是進行磁場分析時引用的一個輔助物理量,為了從磁感應強度B中除去磁介質的因素,故定義為

不同形狀磁路的計算(磁路的概念與主要物理量)7

磁場強度計算公式

磁場強度也是矢量,隻與産生磁場的電流以及這些電流的分布情況有關,而與磁介質的磁導率無關,它的單位是安/米(A/m)。


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