电工第6章-磁路与铁心线圈电路

《电工技术》教学大纲课程名称：《电工技术》英文名称：Electrical Engineering Technology课程性质：专业必修课程课程编号：O13143所属学院：机电工程学院周学时：4学时总学时：60学时（其中实验12学时）学分：3.5学分教学对象（本课程适合的专业和年级）：机械设计制造及其自动化（本科）2011级本1、2班学生预备知识：《高等数学》、《大学物理》等课程在教学计划中的地位作用：本课程是为大学工科学生而开设的技术基础课。

教学方式：多媒体课件教学、课堂教授、实验教学的目的与要求：本课程是机械设计专业的一门基础课，是研究基本电路、基本磁路的应用科学，随着科技水平的提高，电工技术日益渗透至其他科学领域并占有日趋重要的地位。

本科程的主要任务是通过讲授电工技术的基本理论，基本分析方法、阐述电工技术的应用与发展，使学生掌握必要的电路理论及分析方法和电工技术。

其目的是为学生从事与其专业有关的电工技术的工作和科学研究打下一定的基础，并为后读课程作好必要的准备。

课程教材：电工技术（第七版），秦增煌主编，高等教育出版社．2009参考书目：1.姚海彬，《电工技术》（电工学Ⅰ），高等教育出版社2.王卫，《电工技术》，哈尔滨工业大学出版社3.韩学政，《电工电子技术基础》，清华大学出版社编写日期：2012年8月制定课程内容及学时分配：第1章电路的基本概念与基本定律（4学时）主要内容：1.1 电路的作用与组成部分；1.2电路模型；1.3电压和电流的参考方向；1.4欧姆定律；1.5电源有载工作、开路与短路；1.6基尔霍夫定律；1.7电路中电位的概念与计算；习题基本要求：1）了解电路、电路模型、电路的组成部分、电位等基本概念2）掌握并会在电路中应用欧姆定律、基尔霍夫定律求解电路中的电压和电流。

3）理解电压和电流的参考方向，并会判断参考方向和实际方向的关系。

4) 掌握电源的三种工作方式：有载工作、开路、短路；掌握判断电源、负载的方法。

磁路与电路、直流励磁铁心线圈电路与交流励磁铁心线圈、交流铁心线圈电路与交流空心线圈电路、直流铁心线圈电路与直流空心线圈电路异同比较学号：**********班号：18201班姓名：母剑峰2011/11/17磁路与电路磁路是指在电工设备中，用磁性材料做成一定形状的铁芯，铁芯的磁导率或其他物质的磁导率高得多，因此铁芯线圈中的电流产生的磁通绝大部分经过铁芯闭合，这种人为造成的磁通的闭合路径称为磁路。

电路是由金属导线和电气以及电子部件组成的导电回路，称其为电路，也可以是电路是电流所流经的路径。

相似之外也有不同，比如磁通只是描述磁场的物理量，并不像电流那样表示带电质点的运动，它通过磁阻时，也不像电流通过电阻那样要消耗功率，因而也不存在与电路中的焦耳定律类似的磁，处理电路时一般不涉及电厂问题，而在处理磁路时离不开磁场的概念；处理电路是一般不考虑漏电流，而处理磁路时要考虑漏磁现象；磁路的欧姆定律与电路的欧姆定律只是形式上的相似，由于不是常数，他随励磁电流变化不能直接应用，只用作定性分析。

在电路中E=0时I=0，但在磁路中由于有剩磁，F=0时，0.直流励磁铁心线圈电路与交流励磁铁心线圈直流励磁铁心线圈电路与交流励磁铁心线圈电路均是由电流的变化激发磁场。

直流励磁方式用直流电产生磁场或采用永久磁铁，它能产生一个恒定的均匀磁场，在线圈和铁芯中不会感应出电动势；在一定的电压U下，线圈的电流I只与本身的电阻R有关，功率损耗也只有R2；而交流电是周期性变化的电流来激发磁场，所激发的磁场以及感应电动势，感应电流也是周期性变化的，主磁通最大值m只与U、f和N有关，当铁芯尺寸和材料保持变化值保持不变，感应电动势的计算公式为：E=4.44fN m。

除了电阻R上的损耗外，处于交变磁m化下的铁心中也有功率损耗（铁损耗Fe），是由磁滞和涡流产生的。

有功功率的损耗计算为P=UI=RI2+Fe。

交流铁心线圈电路与交流空心线圈电路交流铁芯线圈电路与交流空心线圈在励磁规律，感应电动势，感应电流，感应磁场遵循相同的规律。

第6章磁路与铁心线圈电路6.1 磁路及其分析方法6.2 交流铁心线圈电路6.3 变压器第6章磁路与铁心线圈电路本章要求：1. 理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的基本知识及磁路的基本定律；2. 了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；3. 掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；4.了解三相电压的变换方法。

在很多电工设备（像变压器、电机、电磁铁电工测量仪器等）中，不仅有电路的问题，同时还有磁路的问题。

只有同时掌握了电路和磁路的基本理论，才能对以上电工设备进行全面分析。

磁路和电路往往是相关的，因此在这里要研究磁路和电路的关系以及磁和电的关系。

本章结合磁路和铁心线圈电路的分析，讨论变压器和电磁铁的工作原理，作为应用实例。

在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材材料做成一定形状的铁心。

铁心的磁导率比周围空气或其它物质的磁导率高得多，磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。

直流电机的磁路交流接触器的磁路_+NSN S I f四极直流电机和交流接触器的磁路6.1磁路及其分析方法单相变压器的磁路6.1磁路及其分析方法6.1.1磁场的基本物理量1. 磁感应强度B (矢量)表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。

磁感应强度B 的大小:磁感应强度B 的方向:与电流的方向之间符合右手螺旋定则。

B Sφ=磁感应强度B 的单位:特斯拉(T )，1T = 1Wb/m 2均匀磁场:各点磁感应强度大小相等，方向相同的磁场。

2. 磁通磁通Φ：穿过垂直于B 方向的面积S 中的磁力线总数。

说明:如果不是均匀磁场，则取B 的平均值。

在均匀磁场中Φ= B S磁感应强度B 在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位面积所通过的磁通,故又称磁通密度。

3.磁场强度磁场强度H ：是计算磁场时所引用的一个物理量，也是矢量，通过它来确定磁场与电流之间的关系。

磁场强度H 的单位：安培/米（A/m )磁通Φ的单位:韦[伯](Wb )1Wb =1V ·s ()d e N dtφ=−¾全电流定律（安培环路定律）：磁场强度沿任意的闭合路径的线积分等于闭合路径包围的导体电流的代数和。

第六章磁路与铁心线圈电路★主要内容1、磁场的基本物理量2、磁性材料的磁性能3、磁路及其基本定律4、交流铁心线圈电路5、变压器★教学目的和要求1、理解描述磁场性质的四个有关物理量（磁感应强度、磁通、磁导率和磁场强度）的意义，并熟记它们的单位和符号，了解铁磁材料的磁化、磁滞的物理意义，掌握铁磁材料磁滞回线的概念，了解两类铁磁质的磁性能（磁滞回线的不同特点）和用途。

2、了解磁路的基本概念；了解交流铁心线圈电路的基本电磁关系，掌握交流铁芯线圈端电压与线圈磁通的关系（U≈E=4.44NfΦm）。

3、了解变压器的基本构造、工作原理、绕组的同极性端，掌握理想变压器的三种变换特性，并能利用这些特性对含有变压器的电路进行熟练地计算。

★学时数：6学时★重难点重点：①磁路基本定律、交流铁心线圈；②变压器的三个主要作用难点：①交流铁心线圈电路分析；②变压器与负载的关系★本章作业布置：课本习题P197—199页，6.1.4，6.3.2，6.3.4，6.3.5，6.3.6第六章 磁路与铁心线圈电路本章学习变压器的工作原理。

变压器是一种利用磁路传送电能，实现电压、电流和阻抗变换的重要设备。

§6.1 磁路及其分析方法在电机、变压器及各种铁磁元件中常用铁磁材料做成一定形状的铁心，铁心的磁导率比周围空气或其他物质高得多，因此铁心线圈中电流产生的磁通绝大部分经过铁心而闭合，这种人为造成的磁通闭合路径，称为磁路。

如图7.3-1和图6.1-1分别表示四极直流电机和交流接触器的磁路。

+-一、磁场的基本物理量这部分内容在普物中已基本讲过，这里简单复习一下。

电磁学中已讲过了，电流会产生磁场，通有电流的线圈内部及周围都有磁场存在。

在变压器、电动机等电工设备中，为了用较小的电流产生较强的磁场，通常把线圈绕在铁磁材料制成的铁心上。

由于铁磁性材料的导磁性能比非磁性材料好的多，因此，当线圈中有电流流过时，产生的磁通，绝大部分集中在铁心中，沿铁心面闭合，这部分铁心中的磁通称为主磁通，用Φ表示。