磁场基本概念简介

变压器工作原理

1.磁路的概念

变压器的铁芯是采用导磁性能良好的铁磁材料制成的，如给绕在铁芯上的线圈通以一定的励磁电流，在铁芯中就将产生很强的磁场，把铁芯中磁场通过的路径称为磁路。如图5-1中虚线所示即为磁路。

图5-1　变压器的磁路

磁路中的磁通可以由励磁线圈中的励磁电流产生，也可以由永久磁铁产生。为增大磁阻，磁路中可以留有空隙，也可以没有空隙。

2.磁场的基本物理量

磁场的特性可用磁导率、磁通、磁感应强度、磁场强度等几个物理量表示。

1）磁导率

磁导率μ是一个用来表示磁场介质磁性和衡量物质导磁能力的物理量。真空中的磁导率为常数μ0＝4π×10-7 H/m，一般磁性材料的磁导率μ和真空磁导率μ0的比值，称为该物质的相对磁导率μr。

当相对磁导率μr≈1时为非磁性材料，当相对磁导率μr＞1时为磁性材料。

2）磁通

磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，称为通过该面积的磁通φ（φ＝BS），它的单位：伏·秒，统称为韦伯（Wb）。

3）磁感应强度

与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁力线数量，可用来表示磁场某点的磁场强弱和方向。磁感应强度B是一个矢量，既有大小也有方向，其单位为特斯拉（T）或高斯（GS），1T＝104 GS。(www.xing528.com)

4）磁场强度

磁场强度是计算磁场所用的物理量，其大小为磁感应强度B和磁导率μ之比。磁导率μ的单位为亨/米，H的单位为安/米。

H＝B/μ

3.磁路与电路的对比

（1）直流磁路和电路中的恒压源类似。

（2）直流磁路中：Φ＝，F固定，Φ随Rm变化。直流电路中：I＝，E固定，I随R变化。

（3）磁路与电路的参数比较如表5-1所示。

表5-1　磁路与电路的参数比较表

注：表中1是磁路的平均长度，S是磁路的截面积。

4.磁性物质的分类

根据磁化曲线的不同，磁性物质大致分为三类。

（1）软磁材料：其矫顽力较小，磁滞回线较窄。如坡莫合金等，常用作磁头、磁芯等。

（2）硬磁材料：其矫顽力较大，磁滞回线较宽。硬磁材料包括碳钢等，常用作永久磁铁。

（3）矩磁材料：其剩磁大，而矫顽力较小，磁滞回线近似为矩形。矩磁材料如铁镍合金等，常用作记忆元件，如磁鼓等。