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磁路

/magnetic circuit/
条目作者刘秀成

刘秀成

最后更新 2023-06-02
浏览 142
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约束磁通的区域。

英文名称
magnetic circuit
所属学科
电气工程

许多电气装置的部件由铁磁材料构成(有的包含小段空气隙),其周围绕着通有电流的线圈或其中装着永磁铁,使铁磁部件中建立磁通。由于铁磁材料的磁导率比非铁磁材料的磁导率高很多,磁通几乎全部约束在铁磁材料所限定的空间和空气隙中,磁通的路径区域形成磁路。变压器的铁心、继电器的衔铁和空气隙、电机的铁心部分和空气隙等,都是磁路的实例(图1)。

图1 磁路图1 磁路

磁路计算的任务,是确定各段磁路中的磁通量、磁位差和磁动势之间的定量关系。线圈中的电流是恒定电流,或者是频率较低的交流,因而可以忽略铁磁材料中的涡流作用,磁路计算成为直流磁路计算。直流磁路计算主要依据的规律是磁通连续性原理和安培环路定律。

对于磁路中任一封闭面,穿过该封闭面的、各分支磁路中的磁通量代数和等于零。这个定理也称作磁路的基尔霍夫第一定律。

磁路中任一闭合路径上各段的磁位差的代数和,等于作用于该闭合路径上的磁动势。这个定理也称为磁路的基尔霍夫第二定律。

铁磁材料的磁特性,由材料的磁化曲线表示(图2);非铁磁材料的磁导率可认为等于真空磁导率

图2 两种铁磁材料的磁化曲线1 冷轧硅钢片 2 热轧硅钢片图2 两种铁磁材料的磁化曲线

忽略由铁心侧面进入非铁磁材料中的磁通;认为磁通在铁心截面上均匀分布;忽略铁心截面积急剧变化处的磁场变化,例如不考虑图1(a)中铁心四个角上截面积的不均匀性。

以图1(a)中磁路为例。设磁通量全部集中在铁心内,而且在截面上均匀分布,有:

(1)

式中为铁心截面积;为铁心中的磁通密度。由安培环路定律得:

 (2)

式中为铁心中的磁场强度;为磁路的平均长度;分别为两个线圈匝数;分别为线圈中的电流;即作用于闭合磁路上的磁动势。

①若已知磁通量,由式(1)求磁通密度,由材料的磁化曲线查出对应的磁场强度,由式(2)计算磁动势。

②若已知磁动势,由式(2)求出磁场强度,由磁化曲线查出对应的磁通密度,由式(1)计算磁通量

若磁路形状复杂,不论是第一种情况或第二种情况,一般要反复试算才能得到满意的解答,或者用数值计算方法计算求解。

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