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当前位置:电子发烧友网 > 图书频道 > 电气 > 《电工基础入门》 > 第8章 磁路与铁心线圈

第3节 交流铁心线圈

我们知道,铁磁性物质在交变磁化时,不仅有磁饱和现象,还有磁滞现象。此外,交变磁通还会在铁心中引起涡流,而磁饱和、磁滞和涡流对交变磁通磁路和铁心线圈电路都会产生影响。

交流电工设备,如铁心变压器、异步电动机等,通常是在正弦电压作用下工作。其中的电流和磁通都是交变的。

1.交流铁心线圈中电压与磁通的关系

铁心线圈电路在带铁心的线圈上加正弦交流电压u,线圈中的电流便在铁心中产生磁通Φ

电压u与磁通Φ之间的关系为:

由此可知:当铁心线圈上加以正弦交流电压时,铁心线圈中的磁通也是按正弦规律变化,在相位上,电压超前于磁通90°,在数值上,端电压有效值

2.交流铁心线圈中磁通与电流的关系

当铁心线圈加正弦电压,铁心中的磁通也按正弦规律变化,线圈中的电流i怎样变化呢?

由于ΦB成正比,iH成正比,故得Φi曲线也为非线性关系。

时,由于Φi为非线性关系,故电流i不是正弦规律。电流波形可由Φi曲线通过作图法得到。

3.交流铁心线圈中的铁心损耗

在交变磁通作用下,铁心中有能量损耗,称为铁损。铁损主要由两部分组成:

(1)涡流损耗  铁心中的交变磁通Φ(t),在铁心中感应出电压,由于铁心也是导体,便产生一圈圈的电流,称之为涡流。涡流在铁心内流动时,在所经回路的导体电阻上产生的能量损耗,称为涡流损耗。涡流损耗与感应电压(或感应电流)的平方成正比,由式(8—16)可知,感应电压u与交变磁通的频率f和磁感应强度的最大值的平方成正比。

减少涡流损耗的途径有两种:一是减小铁片厚度,通常采用表面有绝缘层的薄钢片叠装成铁心;二是提高铁心材料的电阻率,通常采用掺杂的方法来提高材料的电阻率,如在铁中加入少量的硅能使其电阻率大大提高。因此大部分交流电气设备(如电机、变压器电器等)的铁心均用硅钢片叠成。

(2)磁滞损耗  铁磁性物质在反复磁化时,磁畴反复变化,磁滞损耗是在克服各种阻滞作用而消耗的那部分能量。磁滞损耗的能量转换为热能而使铁磁材料发热。如同摩擦生热一样。磁滞损耗的大小取决于材料性质、材料体积、最大磁感应强度和磁化场的变化频率。

减少磁滞损耗有两条途径:一是提高材料的起始磁导率;二是减小剩磁Bb

    通常把磁滞损耗和涡流损耗的总和称为铁损。铁损可以由实验测定,也可以按经验公式计算,本书从略。