磁路基础
这次我们会把磁带到经典电路中,先了解磁路欧姆定律,之后再了解基尔霍夫定律。
图1
磁动势MMF=磁场强度H*磁路长度L。
根据H=B/u. Φ=B*S.
我们可得 F=(L/u*S)* Φ。
人们喜欢把它转换为以下形式:
F=R* Φ
这样磁阻R=L/(u*S)。 这就是磁路的欧姆定律。把磁动势F比作电动势;把磁通Φ比作电流;把磁阻比作电阻。
这样就有了
F=H*L=N*I=R* Φ 。
磁路的基尔霍夫第一定律:
当磁路为分支磁路,如图2,可以总结为:穿过磁路中不同截面结合处的磁通的代数和等于零。(类似于KCL)
图片来自“全屏显示课程章节”
图2
磁路的基尔霍夫第二定律:
当磁路是由不止一种材料组成时,各磁路段的HL(R* Φ)的代数和等于环路交链的磁通势F的代数和。(类似于KVL)
ΣF= Σ HL
饱和电流:
图 3
既然我们知道了 F=R* Φ,不妨找一下他们之间的联系。
由B-H图来看,B正比与磁通量Φ,H正比与磁通势F。所以我们很容易得到图三右图的斜率为R磁阻的倒数。
当磁芯饱和后,磁通量Φ(sat)=B(sat)*S.
我们已经知道
F=H*L=N*I=R*Φ。
所以:
I(sat)=[B(sat)*S*R]/n
下面来一道典例:
已知条件:
这个Ecore的磁导率为2000; 厚度为7cm;如果i=1A,求左侧,中间,右侧的磁通量,并求气隙的B(flux density)。根据边缘效应,气隙的作用面试比实际面积大5%.
思路:F=H*L=N*I=R* Φ 。
R=l/μ0*u*A
难点:1)根据NI=RΦ, 算出总磁通;2)每侧的磁通如何分部;3)计算气隙的磁阻时不加相对磁导率。4)磁通与磁感应强度B的关系。
解:
假设
R1: 左侧磁阻
R2: 左侧气隙磁阻
R3:右侧磁阻
R4:右侧气隙磁阻
R5:中间磁阻
总磁阻:Rtot= 120.8 kA t/Wb
Φtot=NI/Rtot=0.00248Wb. (中间的磁通)
俩侧的磁通,根据磁路基尔霍夫第一定律:
最后计算气隙的B
B=Φ/S
B左=0.00135/(0.07²*1.05)=0.2623T
B右=0.00113/(0.07²*1.05)=0.2196T