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磁場(chǎng)的基本物理量☆
磁性材料的磁性能磁路及其基本定律☆交流鐵心線圈電路☆☆
變壓器☆☆☆電磁鐵§7-4交流鐵芯線圈電路一、直流鐵芯線圈(勵(lì)磁電流為直流)電磁關(guān)系ΦIΦ由于是鐵芯線圈,大部分磁通集中于鐵芯線圈,通過鐵芯而閉合,該部分磁通稱為主磁通Φ少部分磁通經(jīng)過鐵芯和空氣而閉合稱為漏磁通Φ二、交流鐵芯線圈Φi+uΦ同樣磁通勢(shì)Ni也產(chǎn)生兩部分磁通Φi+uΦΦi+u++eeΦ由電磁感應(yīng)電磁關(guān)系由于漏磁通主要不經(jīng)過鐵芯,所以Φ
與i成正比,為線性關(guān)系。
漏電感Φi+u++eeΦ但主磁通是位于鐵芯中,所以Φ
與i不成正比,為非線性關(guān)系0iΦL,ΦL鐵心線圈的主磁電感L不是一個(gè)常數(shù),L隨i變化的關(guān)系和磁導(dǎo)率μ隨H而變化的關(guān)系相似。Φi+u++eeΦ因此鐵心線圈是一個(gè)非線性電感元件三、電壓電流關(guān)系Φi+u++eeΦiuRuR++++增加電感的由來當(dāng)u是正弦電壓時(shí),上式可用相量表示:iuRuR++++Φi+u++eeΦ主磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由于主磁感抗不是常數(shù),應(yīng)這樣計(jì)算:Φi+u++eeΦ由于線圈電阻R和感抗Xδ
(或漏磁通Φδ)較小,因此:Φi+u++eeΦ三、功率損耗問題交流鐵芯線圈中的功率損耗包括兩部分:銅損△Pcu1)銅損:線圈電阻R上的功率損△Pcu=I2R鐵損△PFeΦi+u++eeΦ
措施:選用磁滯回線狹小的磁性材料來制造鐵芯2)鐵損:鐵心在交變電流磁場(chǎng)的磁化下,也有功率損耗,它由兩部分組成:A.磁滯損耗△Ph:磁疇在交變磁化時(shí)相互摩擦產(chǎn)生熱量Φi+u++eeΦ可以證明,交變磁化一周在鐵心上的單位體積內(nèi)所產(chǎn)生的磁滯損耗能量與磁滯回線所包圍的面積成正比;由于磁滯損耗要發(fā)熱(使鐵芯),應(yīng)盡量減小這損耗B.渦流損耗△Pe
渦流損耗也要引起鐵心發(fā)熱.交變磁通不僅要在線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),而且在鐵心內(nèi)也要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。這種感應(yīng)電流稱為渦流,它在垂直于磁通方向的平面內(nèi)環(huán)流著。Ф
措施:鐵芯可由彼此絕緣的鋼片疊成iiΦΦ(a)(b)渦流也有有利的一面,例如:渦流檢測(cè),電度表的計(jì)數(shù)器就是用渦流和磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生電磁力的原理來制成的。利用渦流的熱效應(yīng)來冶煉金屬等。Ф注意:鐵損只存在于交流鐵心線圈中,直流鐵心線圈不存在PFe
鐵心線圈交流電流的有功功率:四、等效電路(*)鐵心線圈交流電路也可用等效電路來進(jìn)行分析,即用一個(gè)不含鐵心的交流電路來等效代替之。等效條件:在同樣電壓作用下,功率、電流及各量之間的相位關(guān)系保持不變,使磁路計(jì)算的問題簡(jiǎn)化為電路計(jì)算問題。理想鐵心線圈中仍有能量的損耗和儲(chǔ)放。Φi+u+u’=-euΦuRΦi+u+u’=-euΦuRiu’=-euR0uRRX0++用一個(gè)具有電阻R0和感抗X0的一段電路來等效代替其中,R0
與鐵損相對(duì)應(yīng)的等效電阻,其值為:X0與鐵心中能量儲(chǔ)放(與電源發(fā)生能量互換)相對(duì)應(yīng)的等效感抗iu’=-euR0uRRX0++是理想鐵心線圈中的無功功率等效電路的阻抗模為:iu’=-euR0uRRX0++例7.4.1U=220V,I=4A,P=100W,f=50Hz,忽略線圈電阻與漏磁通,求(1)c
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