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磁路与铁芯线圈(12)

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磁路与铁芯线圈电路(共14张PPT)

磁路与铁芯线圈电路(共14张PPT)

Φ=BS 磁通Φ又表示穿过某一截面S的磁力线根数，磁感应强度 B在数值上可以看成与磁场方向相垂直的单位面积所通过的 磁通，故又称磁通密度。磁通的国际单位为韦伯（Wb）.
第3页，共14页。
3.磁场强度 磁场强度沿任一闭合路径l的线积分等于此闭合路径所包围的
电流的代数和。磁场强度 H的国际单位是安培/米（ A/m）。 它的方向与磁感应强度B的方向相同。 4.磁导率
解 :（1）由变压比的公式，可以求出副边的匝数为 N2U U1 2N1232601100180
（2）由有功功率公式P2=U2I2cosφ，灯泡是纯电阻负载， cosφ=1，可求得副边电流.11A 36
由变流公式，可求得原边电流为
I1 I2N N1 2 1.1111180000.18
【例4-1】 有一台电压为220/36 V的降压变压器，副边接一盏36 V、40 W的灯泡，试求:（1）若变压器的原边绕组N1=1100匝，副边绕组匝
的，线圈总是装 在铁芯上。开关电器中 数应是多少?（2）灯泡点亮后，原、副边的电流各为多少?
F=NI =Σ I
电磁铁的衔铁上还装有弹簧 铁芯线圈可以通入直流电来励磁（如电磁铁），产生的磁通是恒定的，在线圈和铁芯中不会感应出电动势来，在一定的电压下，线圈中的电流
上式中线圈匝数与电流乘积称为磁通势，用字母F表示，即
F=NI 磁通势的单位是安培（A）。联立上面几个式子，则有
铁损主要由两部分组成 （1）涡流损耗 （2）磁滞损耗
HS NI L/ S
如果线圈中的铁芯换上导磁性能差的非磁性材料，而磁通势 c时，减小电流使H由Hm逐渐减小，B将
磁感应强度B与垂直于磁力线方向的面积S的乘积称为穿过该面的磁通Φ，即
第4章 磁路与铁芯线圈电路
磁路与铁芯线圈(电磁铁)课件

磁路与铁芯线圈(电磁铁)课件

压力传感器
利用磁路与铁芯线圈检测压力，实现物理量 的测量。
05
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的未来发展
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的发展趋势
技术创新
随着科技的不断进步，磁路与铁 芯线圈(电磁铁)的设计和制造将 更加精密和高效，以满足不断变
化的应用需求。
环保与节能
随着环保意识的提高，磁路与铁 芯线圈(电磁铁)将更加注重节能 和环保，采用更高效的材料和设
计，降低能耗和资源消耗。
智能化与自动化
磁路与铁芯线圈(电磁铁)将与物 联网、人工智能等先进技术结合 ，实现智能化控制和自动化生产
，提高生产效率和产品质量。
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的未来挑战
技术瓶颈
随着应用领域的不断拓展，磁路与铁芯线圈(电磁铁)面临的技术瓶 颈也日益突出，需要不断突破和创新。
市场竞争
隔离变压器
利用磁路与铁芯线圈产生磁场 ，实现电路的隔离。
自耦变压器
利用磁路与铁芯线圈产生磁场 ，实现电路的自动控制。
在传感器中的应用
磁性传感器
利用磁路与铁芯线圈检测磁场，实现物理量 的测量。
位置传感器
利用磁路与铁芯线圈检测位置，实现物理量 的测量。
电流传感器
利用磁路与铁芯线圈检测电流，实现物理量 的测量。
磁场通过铁芯得到增 强。
铁芯线圈的应用
01
02
03
04
直流电机
利用铁芯线圈产生磁场，驱动 转子旋转。
变压器
通过改变铁芯线圈的匝数实现 电压变换。
继电器
利用铁芯线圈控制电路的通断 。
传感器
检测磁场变化，实现非电量到 电量的Байду номын сангаас换。
03
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的设计
谭久刚电工电子技术基础电子教案_电工电子技术课件_第4章___磁路和变压器

谭久刚电工电子技术基础电子教案_电工电子技术课件_第4章___磁路和变压器

Z1 k 2 ZL 202 16 6400
把变压比和变流比公式代入可得：
Z1
U1 I1
kU 2 I2
k
k2
U2 I2
k2ZL
改接成 ZL 4扬声器后
k
'2
6400 4
1600，则k
'
40
所以： N 2
N1
k'
600 40
15匝
第2页
例：设交流信号源电压U 100 V ，内阻Ro 800 Ω，负载RL 8 Ω。 （1）将负载直接接至信号源，负载获得多大功率？
（2）变压器的负载运行与变换电流作用
i1 A X u1
Φ
N1N2
i2 S a
u2
x
|ZL|
变压器在能量传递的 过程中损耗甚小，因此：
P1 P2 或：U1I1 U 2 I 2
变压器的一次侧接电源，二次侧与 负载接通，这种运行状态称为负载运行。
变压器负载运行时由于副边电流存 在的去磁作用，因此原边电流由 i10增 大至i1。原边磁动势增加的数值恰好等 于二次侧负载所需要的磁动势。即：
第2页
B
bc段是磁化曲线的膝部
c
b
C点以后是饱和段
ab段是上升段
a H
0 起始磁化曲线
起始磁化 曲线反映 了什么？
oa段是线性段
起始磁化曲线的ab段反映了铁磁材料的 高导磁性；c点以后说明铁磁材料具有 磁饱和性。
铁磁性材料具有高导磁性、磁饱和性、磁滞性和剩磁性。
高导磁性 磁导率可达102~104，由铁磁材料组成的 磁路磁阻很小，在线圈中通入较小的电流即可获得较 大的磁通。
2．变压器的工作原理
（1）变压器的空载运行与变换电压作用
第六章磁路及铁芯线圈电路-文档资料

第六章磁路及铁芯线圈电路-文档资料



0
H 0H

B B0
6-1 磁路和磁路的基本知识
例：环形线圈如图，其中媒质是均匀的，
磁导率为，试计算线圈内部各点的磁感
应强度。
解：半径为x处各点的磁场强度为

NI Hx
lx
故相应点磁感应强度为
I
Bx Hx NI
lx
N匝
x Hx
S
由上例可见,磁场内某点的磁场强度 H 只与电流大小、线
磁性物质的磁导率不是常数，随H 而变。
磁化曲线
H
B,
有磁性物质存在时，与 I 不成正比。
B
磁性物质的磁化曲线在磁路计算上极

为重要，其为非线性曲线，实际中通过
实验得出。
O
B 和 与H的关系
H
6-2 铁磁性物质及其磁化
3. 磁滞性
磁滞性：磁性材料中磁感应强度B的变化总是滞后于
外磁场变化的性质。
磁通由磁通势产生，磁通势的单位是安[培]。
6-1 磁路和磁路的基本知识
五、磁导率
表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁能力。
磁导率 的单位：亨/米（H/m）
真空的磁导率为常数，用 0表示，有：
0 4π107H/m
相对磁导率 r： 任一种物质的磁导率 和真空的磁导率0的比值。
r
(4) 根据下式求出磁通势（ NI ）
n
NI Hili i1
6-3 磁路的基本定律
例1:一个具有闭合的均匀的铁心线圈，其匝数为300， 铁心中的磁感应强度为 0.9T，磁路的平均长度为 45cm，试求： (1)铁心材料为铸铁时线圈中的电 流; (2)铁心材料为硅钢片时线圈中的电流。
通所需要的磁通势F=NI ， 确定线圈匝数和励磁电流。
磁路与铁芯线圈(电磁铁)课件

磁路与铁芯线圈(电磁铁)课件


稀土永磁材料
如钕铁硼、钐钴等，具有高剩磁 、高磁能积和稳定的化学性质， 广泛应用于电机、发电机和变压
器等领域。
铁氧体磁性材料
成本低、稳定性好，主要用于制 作电磁铁、磁力离合器等。
纳米磁性材料
具有超顺磁性、高矫顽力等特点 ，在磁记录、磁流体等领域有广
阔的应用前景。
新型电磁铁的设计与应用
微型化设计
随着微电子技术的发展，电磁铁的尺寸越来越小，性能更加优异，可应用于微型电机、传感器等领域 。
2023 WORK SUMMARY
磁路与铁芯线圈(电磁 铁)课件
REPORTING
目录
• 磁路的基本概念 • 铁芯线圈的工作原理 • 电磁铁的应用 • 磁路与铁芯线圈的设计 • 磁路与铁芯线圈的实验研究 • 磁路与铁芯线圈的发展趋势
PART 01
磁路的基本概念
磁场与磁力线
磁场
磁力作用的空间，由磁体或电流 产生。
铁芯形成磁路，使磁场得以集中并通过。磁路中的磁阻会影响磁场的强度和分布 。
电磁感应与电动势
法拉第电磁感应定律
当磁场发生变化时，会在导体中产生 电动势，电动势的大小与磁通量变化 碍引起感 应电流的磁通量的变化。
PART 03
电磁铁的应用
直流电磁铁
总结词
利用直流电产生稳定磁场
使用不同材料的铁芯，研究其对磁场的影响。
电磁铁的应用实验
电磁吸力实验
通过电磁铁吸合不同质量的物体 ，观察吸力与电流、匝数的关系
。
电磁继电器实验
利用电磁铁控制电路的通断，实现 自动控制功能。
电磁感应实验
通过电磁感应现象，研究线圈中感 应电动势的产生和变化。
PART 06
磁路与铁芯线圈的发展趋 势
第十三章 磁路和铁芯线圈

第十三章 磁路和铁芯线圈

《电路分析基础》
P37-8 第13章 磁路和铁心线圈
1.磁通连续性原理
磁通连续性原理是磁场的一个基本性质，其内容是： 在磁场中，磁感应强度对任意闭合面的面积分恒等于零。
由于磁感应强度线总是闭合的空间曲线，显然，穿进 任一闭合面的磁通恒等于穿出此面的磁通。上式成立与磁 场中的介质的分布无关。
2.安培环路定律 安培环路定律(Ampere’s circuital law)是磁场又一基本 性质。其内容是：在磁场中，磁场强度沿任意闭合路径的 线积分等于穿过该路径所包围的全部电流的代数和。 同样应该指出，上式成立与磁场中的介质的分布无关。
铁磁物质铁、镍、钴以及铁氧体(又称铁淦氧)等都是构 成磁路的主要材料，它们的磁导率都比较大，且与所在磁场 的强弱以及该物质的磁状态的历史有关，其磁导率不是常量。 本节讨论铁磁物质的磁化过程。
铁磁物质的磁化性质一般由磁化曲线。磁路中的磁场是 由电流产生的。电流愈大，磁场强度就愈大。感应强度相当 于电流在真空中所产生的磁场和物质磁化后的附加磁场的叠 加，所以，曲线表明了物质的磁化效应。
《电路分析基础》
P37-7 第13章 磁路和铁心线圈
在国际单位制(SI)中，由后面介绍的安培环路定律可 知，磁场强度的单位是安/米，符号为A/m。
磁导率(permeability)是反映物质导磁能力或物质被磁 化能力的物理量。定义为
B H
它的单位在国际单位制中是亨/米，符号为H/m。为了 比较物质的导磁率，选用真空作为比较的基准。实验指出， 真空的导磁率是常数。把其它物质的磁导率与真空磁导率 的比称作该物质的相对磁导率。 大多数铁磁材料的磁导率不是常数，所以，在磁路中 磁场强度和磁感应强度的关系为非线性关系。 二、磁场的基本性质
Um Hl
电工与电子技术第五章-磁路与铁芯线圈电路

电工与电子技术第五章-磁路与铁芯线圈电路

B
要使剩磁消失，通常需进 行反向磁化。将 B=0时的 H 值称为 矫顽磁力 Hc， （见图中3和6所对应的 点。）
1
2 3 O 4 6
H 5
磁性物质的分类
根据滞回曲线和磁化曲线的不同，大致分成三类： (1)软磁材料 其矫顽磁力较 小，磁滞回线 较窄。(铁心)
B
(2)永磁材料 其矫顽磁力较 大，磁滞回线 较宽。(磁铁)
磁感应强度 B 的大小及方向：
电流强度为 I 长度为 l 的电流元，在磁场中将受 到磁力的作用。实验发现，力的大小不仅与电流 元 I· l 的大小有关，还与其方向有关。 当 l 的方向与 B 的方向垂直时电流元受力为最大 F = F max ，此时规定，磁场的大小
Fmax B 的单位为特斯拉(T) B I l 磁场的方向，由 I l 、B 和 F 三个矢量成右旋系的
一、电磁关系
铁心如图所示， 磁动势 F = iN 产生 的磁通绝大多数通过铁 心而闭合，这部分磁通 称为工作磁通Φ。 u
i e eσ
N
Φ
Φσ
此外还有一少部分通过空气等非磁性材料而 闭合，这部分磁通称为漏磁通，用Φσ 表示。 这两个磁通在线圈中产生感应电动势e和eσ 。 e为主磁电动势，eσ 为漏磁电动势。
d di e N L dt dt
二、线圈两端的电压与电流之间的函数关系
据KVL有：
u iR e e
N i u
Φ Φσ
di iR e (L ) dt di iR L (e) dt
e eσ
u R u u 当 u U m sin t伏 为正弦量时，
H B/
工程上常根据安培环路定律来确定磁场与电流 的关系
磁路及交流铁心线圈

磁路及交流铁心线圈


1．磁路的欧姆定律
式中
为磁阻,
2．磁路基尔霍夫第一定律
3．磁路基尔霍夫第二定律
为磁导。
二、交流铁芯线圈
励磁电流为直流时，称为直流铁心线圈（如直流电磁铁、 直流继电器的线圈），当励磁电流为交流时，称为交流铁心线 圈（如交流电机、变压器的线圈）。
i
+
– e
u –
e+–+
N
主磁通 ：通过铁心闭合的 磁通。 与i不是线性关系。
O
到饱和值，这种现象称为磁 饱和性。从图中还可看出B 和H不成正比，所以磁性材 料的μ不是常数。
H
磁性材料的磁化曲线
（3）磁滞特性 若将磁性材料进行周期性磁化，磁感应强度 B随磁场强
度H 变化的曲线称为磁滞回线，如图所示。
从图中可见，当 H 已减到零 时， B 并未回到零值，而等于 Br 。这种磁感应强度滞后于磁场
磁路及交流铁心线圈
一、磁路及其基本定律
（一）磁路的概念 磁力线所通过的路径称为磁路。磁路主要由具有良好导 磁性能的磁性材料构成，如：硅钢片，铸铁等。
i1
u1 e1Βιβλιοθήκη N1N2e2
当线圈（通常被称为励磁线圈或励磁绕组）中通入电 流（通常被称为励磁电流）时，在线圈周围会形成磁场， 由于铁心的导磁性能比空气要好得多，所以绝大部分的磁 通将在铁心内通过，我们称它为主磁通或工作磁通；同时 有少量磁通会通过空气交链，我们称它为漏磁通，工程中 通常忽略不计。主磁通和漏磁通所通过的路径分别称为主 磁路和漏磁路。
或
3. 磁场强度H 磁场强度是计算磁场时所用的一个物理量，它也是个 矢量，根据安培环环路定理，沿任意闭合路径，磁场强度 的线积分等于该回路所包围的导体电流的代数和。
磁路

磁路

基本磁化曲线(B-H curve or hysteresis loop) • 改变H 的幅值大小，可得到多个磁滞回线。这 些线均对称原点，但（Hm,Bm）值不同； B • 将不同的（ Hm,Bm ）点连 接，即得到基本磁化曲线。 a1
-H
0
H
d1
12
-B
铁磁材料的基本特性
基本磁化曲线 • 基本磁化曲线一般只用第一象限。
H H i 1800 3600 i 0 t
随电流的反复变化，外加H方向也变化，小磁畴的方向随H 的方向来回变化，在磁畴之间摩擦生热，消耗功率； 电流越大，损耗越大； 磁滞回线面积越大，Bm幅值也越大，磁滞损耗越大。
19
铁磁材料的铁损耗
• 磁滞损耗计算经验公式
ph Ch fB V
n m
Ch ：为材料的磁滞损耗系数，与材料有关；
（假定铁芯最初未被磁化） 形成一对称原点的 闭合曲线，称为磁 滞回线。
B
Bm
a
Br
Hm
b
c
Hc
f Hm
H
e
d
Bm
9
几个相关的重要概念
剩磁(remanant magnetization):去掉外磁场之后，铁 磁材料内仍然保留的磁通密度。 B 矫顽力:要使B值从最大 值减小到零，必须加上 相应的反向外磁场，此 反向磁场强度称为矫顽 力。
d L d L eL N dt dt

i
32
d L d L eL N dt dt
如果线圈为空心线圈，由于空心线圈组成的磁 路无饱和现象，磁导率为常数，则线圈的自感磁链 与产生它的励磁电流I成正比，有：
BH i
L Li
式中，L为比例常数，称为线圈的自感系数，简 称自感，单位为亨，符号为H，于是自感电动势可 表示为：
知识点：2.铁心线圈电路-教学文稿

知识点：2.铁心线圈电路-教学文稿


采用软磁性材料做铁心可以减少磁滞损耗。
Pe：涡流损耗： 与铁心的截面积、电源频率、磁感应强度有关。
采用顺磁场方向的硅钢片叠成的铁心可以减少涡流损耗。
三、知识深化
1.将交流铁心线圈接到与其额定电压值相等的直流电压上，会产生什么现象？ 感抗XL以及与PFe对应的等效电阻RFe将不存在 线圈电流U/RCu将很大，以至烧坏线圈。
在线圈中产生感应电动势
产生交变磁通
电流与磁通方向符合右手螺旋法则
二、知识准备
（二）交流铁芯线圈电路
1.基本电磁关系
Φ i
根据基尔霍夫电压定律，铁芯线圈的电压平衡方程式为u
Φ
e
u uR (e ) (e )
d u e N
假设
Φm
d
sin
t
t
Φ ：漏磁通，
很小；
R：线圈电阻，
很小，
e
则 u NΦm cos t 2 fNΦm cos t
二、知识准备
（二）交流铁芯线圈电路
1.基本电磁关系
最大值 Um 2 fNΦ m
有效值
Φ i
Φ
ue
e
反映了交流铁芯线圈电路的基本电磁关系，它是分析计算交流磁 路的重要依据。
二、知识准备
（二）交流铁芯线圈电路
2、功率损耗
铜损：Pcu =I2Rcu
P=Pcu+
Pfe
铁损：PFe = Ph+备
（二）交流铁芯线圈电路
将交流铁芯线圈接到交流电源上，即形成交流铁芯线圈电路。由于线圈中通过 交流电流，在线圈和铁芯中将产生感应电动势。为了减小涡流损耗，所以交流铁芯线 圈的铁芯应该是叠片状。
二、知识准备
（二）交流铁芯线圈电路
第6章 磁路与铁心线圈电路

第6章 磁路与铁心线圈电路

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。

电工学第6章磁路和铁芯线圈电路

第6章
磁路和与铁心线圈电路
在很多电工设备中，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，才能对各种电工 设备作出作全面的分析。 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, 作为应用实例。
6· 1 磁路及其分析方法
电工设备中，常用磁性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，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的 闭合路径，称为磁路。
6· 2 交流铁心线圈电路
6· 2· 1 电磁关系

u i (Ni)
e e
图所示交流线圈是具有铁心的， 磁通势Ni产生的磁通绝大部分通过 铁心而闭合，这部分磁通称为主磁 通或工作磁通。此外还有很少的 一部分漏磁通。这两个磁通在线 圈中产生两个感应电动势：主磁电 动势e和漏磁电动势e。
6· 2 交流铁心线圈电路
铁心线圈分为两种：直流铁心线圈和交流铁心线圈。
直流铁心线圈通直流电来励磁，产生的磁通是恒定的，线圈和 铁心中不会感应出电动势来；在一定电压 U 下，线圈中的电流 I 只和线圈本身的电阻R有关；功率损耗也只有RI2；所以分析起来 比较简单。
交流铁心线圈通交流电来励磁，线圈中的电磁关系、电压电流 关系及功率损耗等几个方面都比较复杂，与直流心线圈有所不同。
6· 3 变压器
变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电子线路中应用 广泛。
在输电方面，当输送功率P=UIcos及功率因数cos为一定时， 电压 U 愈高，则线路电流 I 愈小。这不仅可以减小输电线路的截 面积，节省材料，同时还可以减小线路的功率损耗。因此在输电 时必须利用变压器将电压升高。在用电方面，为了保证用电的安 全 和合乎用电设备的电压要求，还要利用变压器将电压降低。 在电子线路中，除电源变压器外，变压器还用来耦合电路，传 递信号，并实现阻抗匹配。 此外，尚有自耦变压器、互感器及各种专用变压器。 变压器的种类很多，但是它们的基本构造和工作原理是相同的。

磁路与铁心线圈PPT课件

I 硅钢
1
2 l3
l2
铸钢
2
图9.12 例9.1图
.
60
24
70
310
(3) 各段磁感应强度为
B1
S1
2.0103 30
0.667Wb/cm2
0.667T
B2
S2
2.0103 42
0.476104Wb/cm2
0.476T
B3
S3
2.0103 32.2
0.621104Wb/cm2
0.621T
.
25
(4) 由图9.6 所示硅钢片和铸钢的基本磁化曲线得
H1 1.4 A / cm H 2 1.5A / cm
空气中的磁场强度为
H3
B3
0
0.621
4 10 7
4942
A / cm
.
26
（5） 每段的磁位差为
H1l1 1.477107.8A H2l2 1.52943.5A H3l3 49420路定律
Ⅰ 目的与要求: 掌握磁路基尔霍夫定律，磁路欧姆定律 Ⅱ 重点: 磁路基尔霍夫定律，磁路欧姆定律
难点: 磁路基尔霍夫定律，磁路欧姆定律 Ⅲ 新知识；
.
11
9.2.1 磁路
N
I
S
S
U
N
(a)
(b)
图9.7 直流电机. 和单相变压器磁路
12
边 缘 效应
主磁通
I 漏磁通
图 9.8 主磁通、 漏磁通和边缘效应
数？铁心线圈在未达到饱和与达到饱和时，哪个电感大？
.
18
9.3 简单直流磁路的计算
Ⅰ 目的与要求: 掌握恒定磁通磁路的计算 Ⅱ 重点: 恒定磁通磁路的计算

第12讲磁路与变压器

U % U20 U2N 100% U 20
电压调整率反映了变压器运行时输出电压的稳定性，是
变压器的主要性能指标之一。
2. 变压器的损耗和效率
变压器的损耗有铁耗和铜耗： P PCu PFe 变压器工作时由于主磁通不变，因此铁损耗也基本维持
不变，通常称铁耗为不变损耗；
铜耗
PCu
I12
R1
I
2 2
R2
用硅钢片叠压制成 的变压器铁芯。
i10 A
u1
X
Φ N1 N2
S
a
u20
x
|ZL|
与电源相接的 与负载相接的 一次侧绕组。 二次侧绕组。
变压器的主体结构是由铁芯和绕组两大部分构成的。变 压器的绕组与绕组之间、绕组与铁芯之间均相互绝缘。
安全气道 油表
储油柜 吸湿计
讯号式温度计
气体继电器 高压套管
电力变压器的结构图
此外，额定值还有额定频率、效率、温升等。
5.4 特种变压器
1.自耦变压器(自耦调压器)
定义：把普通双绕组变压器的高压侧绕组和低压侧绕组相
串联，即可构成一台自耦变压器，如下图所示。
A
A
A
a
a
N1 N2
N1
N2
a
N1
N2
X
x
X
xX
x
普通双绕组变压器 连成自耦变压器 实际自耦变压器
实际应用中，自耦变压器只用一个绕组，原绕组匝数 较多，原绕组的一部分兼作副绕组。两者之间不仅有磁的 耦合，而且还有电的直接联系。
磁动势相平衡。此时的磁动势方程式为：
I0 N1 I1N1 I 2 N2
磁动势平衡方程式告诉我们：变压器二次测电流i2的

电工电子技术基础课程教学大纲

电工电子技术基础课程教学大纲电工电子技术基础课程教学大纲导语：电工电子技术基础课程教学内容应该如何设计?以下是小编为大家整理的文章，欢迎阅读!希望对大家有所帮助!【电工电子技术基础课程教学大纲】一、课程名称：电工电子技术基础二、课程的性质、目的和任务：《电工电子技术基础》是机电类专业的必修课程，机电一体化专业的入门课程。

本课程是一门具有较强实践性的技术基础课程。

学生通过本大纲所规定的全部教学内容的学习，可以获得电工和电子技术的基本理论和基本技能。

为学习后续课程和专业课打好基础，也为今后从事工程技术工作奠定一定的理论基础。

课程的任务在于，培养学生的科学思维能力，树立理论联系实际的工程观点和提高学生分析问题和解决问题的能力。

三、本课程的要求和内容：第一章电路的基本概念与基本定律 (4学时)一、学习要求1、理解电压与电流参考方向的概念。

2、了解电压源和电流源的特点。

3、掌握基尔霍夫定律并能应用基尔霍夫定律分析电路。

4、了解电路的有载工作、开路与短路工作状态，理解额定电功率和电气设备额定值的意义。

5、掌握电路中各点的电位计算。

二、课程内容1.1 电路与电路模型1.2 电路的基本物理量1.3 电压源与电流源1.4 电路的基本定律1.5 电路的状态1.6 电路中电位的概念及计算第二章直流电路的分析方法(4学时)一、学习要求1、掌握电阻的串联、并联、混联。

2、掌握实际电源模型的等效变换。

3、能够用支路电流法、叠加定理、戴维南定理分析电路。

二、课程内容2.1 电阻的串联、并联、混联及等效变换2.2电源模型的连接及等效变换2.3 支路电流法2.4 叠加定理2.5 戴维南定理第三章正弦交流电路 (8学时)一、学习要求1、掌握正弦交流电的三要素：有效值、角频率、相位的概念和相位差的.概念。

2、掌握复阻抗和相量图。

掌握正弦量的向量表示法及电阻、电感、电容的向量模型。

3、掌握向量形式的基尔霍夫定律。

4、熟练计算交流电路。

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例9.1 已知磁路如图9.12所示, 上段材料为硅钢片, 下段材 料是铸钢, 求在该磁路中获得磁通Φ=2.0×10-3 Wb时, 所需要 的磁动势？ 若线圈的匝数为1000匝, 求激磁电流应为多大？
解 (1) 按照截面和材料不同, 将磁路分为三段l1, l2, l3。
(2)l1按已2知75磁 路22尺0 寸2求75出: 770mm 77cm S1 50 60 3000mm2 30cm2 l2 35 220 35 290mm 29cm S2 60 70 4200mm2 42cm2 l3 2 2 4mm 0.4cm S3 60 50 (60 50) 2 3220mm2 32.2cm2 18
（5） 每段的磁位差为
H1l1 1.4 77 107.8A H2l2 1.5 29 43.5A H3l3 4942 0.4 1976.8A
（6） 所需的磁通势为
NI H1l1 H2l2 H3l3 107 .8 43.5 1976 .8 2128 .1A
激磁电流为 I NI 2128.1 2.1A N 1000
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0×10 3 H / A·m －1
图 9.6 几种常用铁磁材料的基本磁化曲线
8
第9章 磁路与铁芯线圈
9.2
9.2.1 磁路
N
I
S
S
U
N
(a)
(b)
9
图9.7 直流电机和单相变压器磁路
第9章 磁路与铁芯线圈
边 缘 效应
6
第9章 磁路与铁芯线圈
9.1.3 铁磁性物质的分类
B
软磁 硬磁
O
H
图9.5 软磁和硬磁材料的磁滞回线
7
第9章 磁路与铁芯线圈
H / A·m －1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10×10 3
B /T
1.8
1.6
1.4 c
1.2 b
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
a
c 硅钢片 b 铸钢
a 铸铁
(a)
(b)
(c)
2
图 9.1 铁磁性物质的磁化
第9章 磁路与铁芯线圈
9.1.2
磁化曲线是铁磁性物质的磁感应强度B与外磁场的磁场 强度H之间的关系曲线, 所以又叫B-H曲线。
N
I＋
－
A
1
2
Us
1′ S
2′
L
S
Rw
图 9.2 B-H 曲线测量电路
3
第9章 磁路与铁芯线圈
B R
Q
P 0
(a)
max
F
F
F
F
衔铁
(a)
(b)
(c)
图9.24
(a) 马蹄式； (b) 拍合式； (c) 螺管式
39
第9章 磁路与铁芯线圈
9.5.1 直流电磁铁
F
B02
20
S
2
B02
4 107
S
4B02S
105
40
第9章 磁路与铁芯线圈
例9.4 如图9.25所示的直流电磁铁, 已知线圈匝数为4000 匝, 铁芯和衔铁的材料均为铸钢, 由于存在漏磁, 衔铁中的磁 通只有铁芯中磁通的90%, 如果衔铁处在图示位置时铁芯中 的磁感应强度为1.6T, 试求线圈中电流和电磁吸力。
Im
. m
E 图9.17 电压、 电流相量图
m m 0
U E j4.44 fNm
•
I m Im 0
28
第9章 磁路与铁芯线圈
2.
设线圈电流为 i(t) Im sint
0
i
0
0 i
图 9.18 i为正弦量时Φ的波形 29
t
第9章 磁路与铁芯线圈
9.4.2 磁滞和涡流的影响
铁芯的磁滞损耗PZ和涡流损耗PW可分别由下式计算:
2. 磁路的基尔霍夫第二定律
(Hl) (IN)
对于如图9.9所示的ABCDA回路, 可以得出
H1l1 H1'l1' H1"l1" H2l2 I1N1 I2N2
Um Fm
13
第9章 磁路与铁芯线圈
9.2.3 磁路的欧姆定律
HS
Hl l
Um l
Um Rmቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
S S
14
第9章 磁路与铁芯线圈
第9章 磁路与铁芯线圈
50
170
50
70
l1
I 硅钢
1
2 l3
l2
铸钢
2
图9.12 例9.1图
60
19
70
310
第9章 磁路与铁芯线圈
(3) 各段磁感应强度为
B1
S1
2.0 103 30
0.667Wb / cm2
0.667T
B2
S2
2.0 103 42
0.476 104Wb / cm2
0.476T
22
第9章 磁路与铁芯线圈
9.4 交流铁芯线圈及等效电路
9.4.1 电压、电流和磁通
1. 电压为正弦量
i
uE
N
图9.14 交流铁芯线圈各电磁量参考方向 23
第9章 磁路与铁芯线圈
么么么么方面
• Sds绝对是假的
第9章 磁路与铁芯线圈
u(t) e(t) d (t) N d(t)
dt
dt
设Φ(t)=Φmsinωt, 则有
将B0' 18.81代入Im B0' E,得 Im 18.81103 211.6 3.98A
37
第9章 磁路与铁芯线圈
9.4.4 伏安特性和等效电感
Le U
UN
U( I )
Le( I )
0
IN
I
图 9.23 交流铁芯线圈的伏安关系
Le
U
L
38
第9章 磁路与铁芯线圈
9.5 电 磁 铁
铁芯 线圈
对于空气隙可用以下公式:
H0
B0
0
4
B0 10 7
0.8 106 B0( A / m)
8 103 B0( A / cm)
(5) 根据每一段的磁场强度和平均长度求出H1l1 , H2l2……。 (6) 根据基尔霍夫磁路第二定律, 求出所需的磁通势。
NI H1l1 H2l2
17
第9章 磁路与铁芯线圈
u(t)
e(t)
N
d(t) dt
N
1 dt
(m
s in t )
N
m
s
in(t
2
)
U
E
N m
2
2f N m
2
4.44 fNm
25
第9章 磁路与铁芯线圈
B
S
O
H Ni
l
O
i
图 9.15 B-H曲线与Φ-i曲线
26
第9章 磁路与铁芯线圈
0
t
0
i
0 i
t
图 9.16 电流i的波形的求法
27
第9章 磁路与铁芯线圈 U E
图 9.20 图 9.19的相量图
图9.21 串联等效模型
•
••
•• • •
I a G0 U , I m jB0 U , I I 0 I m
32
第9章 磁路与铁芯线圈
例9.2 将一个匝数N=100的铁芯线圈接到电压Us=220V的 工频正弦电源上, 测得线圈的电流I=4A, 功率P=100W。 不计 线圈电阻及漏磁通, 试求铁芯线圈的主磁通Φm, 串联电路模 型的Z0, 并联电路模型的Y0。
第9章 磁路与铁芯线圈
第9章 磁路与铁芯线圈
9.1 铁磁性物质 9.2 磁路与磁路定律 9.3 简单直流磁路的计算 9.4 交流铁芯线圈及等效电路 9.5 电磁铁
1
第9章 磁路与铁芯线圈
9.1 铁 磁 性 物
9.1.1 铁磁性物质的磁化
铁磁物质会在外加磁场的作用下, 产生一个与外磁场同 方向的附加磁场, 这种现象叫做磁化。
第9章 磁路与铁芯线圈
9.5.2 交流电磁铁
交流电磁铁由交流电励磁, 设气隙中的磁感应强度为
B0(t) Bm sint
电磁铁吸力为
f (t) B02(t) S Bm2 S sin2 t Bm2 S (1 cos2t)
20
20
9.3 简单直流磁路的计算
第一种是先给定磁通, 再按照给定的磁通及磁路尺寸、 材料求出磁通势, 即已知Φ求NI; 另一种是给定NI, 求各处磁 通, 即已知NI 求Φ。 本节只讨论第一种情况。
在计算时一般应按下列步骤进行: (1) 按照磁路的材料和截面不同进行分段, 把材料和截面 相同的算作一段。 (2) 根据磁路尺寸计算出各段截面积S和平均长度l。
解 由Us=4.44fNΦm得
m
Us 4.44 fN
220 4.44 50 100
9.91103Wb
Z0
R0
jX 0
U I
arccos P 220 UI 4
arccos 100 220 4
55 83.48 6.245 j54.64
Y0
G0
jB0
1 Z0
1 0.01818 55 83.48
B3
S3
2.0 103 32.2
0.621104Wb / cm2
0.621T
20
第9章 磁路与铁芯线圈
(4) 由图9.6 所示硅钢片和铸钢的基本磁化曲线得
H1 1.4 A / cm H2 1.5A / cm
空气中的磁场强度为