(1):均勻恒定磁場中,與磁場同方向的兩點之間的磁動勢為:
F = Hl
其中,H :為磁場強度;
l :為兩點間的距離。
(2):均勻恒定磁場中,垂直穿過某一面積的總磁通為:
其中,B :為磁通強度;
Ac:包圍所穿過磁通的面積。
(3):鐵芯中的磁通密度與磁場強度之間的關系:
B = μH
其中, μ = μr μo:為鐵芯材料的導磁率, μo 為真空的導磁率, μr 為鐵芯材料的相對導磁率, μo = 4Π ×10-7 H /m, μ r= 103 ~ 106
(4):法拉第電磁感應定律:
變化的磁通會在線圈中感應電壓,大小滿足上述公式,其中n 為線圈的匝數,方向由棱次定律判斷。
(5):棱次定律:
由磁通感應的電壓,企圖産生一個電流,此電流産生的磁通将使穿過線圈的總磁通減小。具體是伸出左手,用拇指對準磁通的方向,則四指所指的方向即為感應電流的方向。
(6):安培定律:
鐵芯内的磁場是由外加線圈中的電流所産生的,其大小滿足上述公式。
磁學與電學的相似性磁學與電學的相似性總結成下表:
磁學的基本單位
磁學的基本單位總結成下表:
磁芯材料的BH 曲線
典型磁芯材料的 BH 曲線為:
磁路的基本元件—磁阻
(1):物理結構:
(2):數學關系:
F = ΦR 或磁路歐姆定律:Φ=F/R
其中:R=l/ μAc為上述磁路的磁阻。
(3):磁路模型:
磁路的KCL定律
磁路的 KCL 定律:
進入節點的磁通和離開節點的磁通相等。
封閉磁路的磁動勢之和為零
複雜磁路的分析步驟
第一步:将實際的磁路畫成等效的集中磁路;
第二步:計算各磁路元件的磁阻;
第三步:用磁路 KCL,KVL 定律計算磁通,磁密和磁場強度;
第四步:計算其它的變量。
鐵芯的磁滞損耗
(1): 鐵芯結構:
(2): 鐵芯的磁滞損耗:
當磁芯材料一定時:
-- 鐵芯的磁滞損耗與鐵芯的體積成正比;
-- 鐵芯的磁滞損耗與激勵的頻率成正比;
-- 在不同拓撲中,B-H 面積不同,由上式可知:一周期中,因激磁,去磁包圍的面積愈大,則磁滞損耗也愈大,故各拓撲(如雙正激和半橋)都有最佳工作頻率。
鐵芯的渦流損耗(1): 鐵芯結構:
(2): 鐵芯的渦流損耗:
原因:鐵芯截面的感應電壓,如鐵芯是電導體,則此感應電壓将産生圖中所示方向的感應電流。 進而在鐵芯中産生功耗。
鐵芯的渦流,與激勵頻率成正比,與鐵芯的電阻成反比。
-- 與激勵頻率的平方成正比,與鐵芯的電阻成反比;
-- 高飽和磁密的鐵芯,如矽鋼片,因渦流損耗,一般隻能用作 DC 濾波電感和低頻變壓器;
-- 高頻變壓器需要用高電阻率的鐵芯,如鐵氧體。
實際鐵芯損耗的經驗公式經驗公式:
其中:公式中的系數可從鐵芯制造商的手冊中查得。對于鐵氧體:β 在2.6~2.8 之間。
單繞組鐵芯元件-電感(1):物理結構:
(2):電感量計算公式:
(3):作為直流濾波電感不飽和的條件:
繞組的低頻損耗
(1):繞組的低頻等效電路:
(2):繞組的低頻損耗:
其中: Irms為流過電流的有效值; R 為繞組的低頻電阻。
繞組的高頻集膚效應(1):集膚效應示意圖:
(2):繞組的穿透深度(集膚深度)
其中: ρ為繞組的電阻率, μo 為真空的導磁率。
(3):100°的銅導體,集膚深度為:
-- 頻率愈高,集膚深度愈小;
-- 當導體載有高頻電流時,其真正導電的僅僅是表面,故單根導線的線經應小于或等于集膚深
度,否則将浪費材料;
-- 高頻時,導體的損耗更大。因電流集中在表面,内部的導體沒有導電。
繞組的高頻鄰近效應(1):鄰近效應示意圖:
(2):多層繞組總的銅耗
(3):多層繞組的低頻損耗:
(4):多層繞組的總損耗/低頻損耗:
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