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磁路与铁心线圈电路(51)

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磁路和电路基础知识

磁路和电路基础知识

第一章 磁路和电路基础知识电路是由电气元件和设备组成的总体。

它提供了电流通过的途径，进行能量的转换、 电能的传输和分配，以及信号的处理等。

例如，发电机将机械能转换为电能：电动机将电 能转换成机械能：变压器和配电线路把电能分配给各用电设备：电子放大器或磁放大器可 把所施加的信号经过处理后输出。

一台大型工程机械的电路是由若干简单电路组成的。

因此，掌握简单电路的规律、特 点和分析方法是学懂整机电路并指导实践的必要基础。

为了满足初学电工者的要求和节省 查阅参考书的时间，本章对大型工程机械电路中必要的磁路和电路基础知识有重点地作了 介绍。

1.1 磁路和磁化电和磁是紧密相关的，电流能产生磁场，而变动的磁场或导体切割磁力线又会产生电 动势。

初学电工者往往只注意电而不重视磁。

其实在很多情况下没有磁路知识是不可能学 懂电路的，例如电机、变压器、互感器、接触器和磁放大器等的工作原理都与磁密切相关。

图1.1是一个均匀密绕的空心环形线圈，匝数为 。

当电流I 通过线圈时，在环形线圈内就产生磁场。

环内磁力线是一些以o 为圆心的同心圆，其方向可用右手螺旋定则确定。

磁力线通过的路径称为磁路，环形线圈的磁路是线圈所包围的圆环。

图1.1 环形线圈(一)磁感应强度描述某点磁场强弱和方向的物理量称为磁感应强度。

它不但有大小而且有方向，是一个矢量。

它的方向与该点的磁力线方向一致。

环形线圈内中心线上P 点的磁感应强度lIw r Iw B μπμ==2 （1.1） 式中 μ --表征磁路介质对磁场影响的 物理量，叫做导磁率： r --P 点到圆心的距离：l --磁路的平均长度。

（二）磁通为了描述磁路某一截面上的磁场情况，把该截面上的磁感应强度平均值与垂直于磁感应强度方向的面积s 的乘积称为通过这块面积的磁通，即Bs =φ （1.2）（三）磁场强度为了排除介质对磁场的影响，使计算更加方便，引入磁场强度这个物理量，其定义是μB H =（1.3）环形线圈中P 点的磁场强度为 lIw BH ==μ （1.4） （四）磁势环形线圈中的磁通是因为在w 匝的线圈中通过电流I 而产生的，所以仿照电路中电势的意义把w 与I 的乘积称为磁势[]Iw F = （1.5）(五)磁阻描述磁路对磁通阻碍作用大小的物理量称为磁阻。

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

交流磁路中电压、磁通及电流间的关系

交流磁路中电压、磁通及电流间的关系
内容简介
本教材理论推导从简，计算思路交待详细，概念述 明来龙去脉，增加例题数量和难度档次，章节分 “重计 算”及“重概念”两类区别对待，编排讲究逐步引深的 递进关系，联系工程实际，训练动手能力，尽力为后续 课程铺垫。借助类比及对偶手法，语言朴实简练，图文 印刷结合紧密，便于自学与记忆，便于节省理论教学时 数。适用于应用型本科及高职高专电力类、自动化类、 机电类、电器类、仪器仪表类、电子类及测控技术类专 业。
磁滞、涡流损耗统称为铁损PFe 。
为了减小涡流损耗，铁心由绝缘漆浸润过的硅钢薄片 叠装而成，浸漆可阻断涡流的流通路径，硅钢片的叠装方 向使硅钢片平面与磁感线平行，硅钢片是导电率较低而μ 值较大的软磁材料。
p66 [例8—5]
U =4.44 fNm 4.44 fNBmS
U
220
m 4.44 fN 4.44 50 733 0.00135Wb
交流磁路中，电流和磁通都是交变的，线圈及 铁心中均存在感应电动势，电路中的电流、电压要受磁路 影响，铁心中有磁滞损耗、涡流损耗，比直流磁路复杂。
8.4.1 交流铁心线圈电压与磁通的关系
电压超前 磁通90度
图示铁心线圈由交流电压源供电，忽略漏磁通、忽略
磁损耗，设线圈中主磁通为 msin
线圈的感应电动势总是要阻碍磁通随时间变化，则
第8章 磁路和铁芯线圈电路的概念
第一节、磁路的主要物理量和基本性质 第二节、铁磁材料的磁化曲线及其分类 第三节、磁路定律及磁路、电路的比较 第四节、交流磁路中电压、磁通及电流间的关系 第五节、 交流铁心线圈的电路模型
8.4 交流磁路中电压、磁通及电流间的关系
直流磁路中，电流不发生变化，磁通是恒定不变的，线 圈及铁心中无感应电动势，当线圈电压给定时，其电流仅 决定于线圈的电阻，与磁路的状态无关，磁通在铁心中无 功率损耗。

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。

交流铁芯线圈电路

交流铁芯线圈电路

维护与保养建议
定期检查
定期检查线圈外观及紧固件，确保无松动。
润滑脂涂抹
在关键部位涂抹适量的润滑脂，以降低摩擦 和磨损。
清洁和除尘
保持线圈和铁芯的清洁，避免灰尘和杂质的 侵入。
预防性维护
根据实际情况制定预防性维护计划，提前发 现并处理潜在故障。
06 交流铁芯线圈电路的未来 发展与展望
新材料的应用
4. 根据设计需求，进行仿真分析和实 验验证，不断调整参数以达到最优性 能。
电路分析方法
解析法
通过建立数学模型来描述电路的物理特性，然后求解数学方程得 到电路的性能参数。
仿真法
利用计算机软件模拟电路的运行过程，通过调整参数观察性能变化， 从而找到最优设计方案。
实验法
通过搭建实际电路进行测试，收集数据并分析其性能表现，验证设 计的有效性。
感谢您的观看
THANKS
连接导线
用于连接电源、线圈和其他元件， 传导电流。
03 交流铁芯线圈电路的工作 特性
磁化曲线
磁化曲线：描述铁芯 磁感应强度B与线圈 电流I之间的关系。
在未饱和段，B随I线 性增加；在磁饱和段， B增加速度减缓；在 反向磁化段，B随I反 向增加。
磁化曲线分为未饱和 段、磁饱和段和反向 磁化段。
磁滞效应
02 交流铁芯线圈电路的组成 与元件
交流电源
交流电源
电源的特性
为电路提供电能，通常为市电 （220V/50Hz或110V/60Hz）。
电压和频率是交流电源的主要参数， 影响线圈的磁通量和感应电动势。
电源的作用
为线圈提供交变电流，使线圈产生交 变磁场。
铁芯
铁芯材料
通常采用硅钢片或铁氧体材料。

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

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职业技能鉴定国家题库《维修电工》高级(700题）题库(附答案)一、单项选择题1、 一含源二端网路，测得开路电压为100V ，短路电流为10A ，当外接10Ω负载电阻时，负载电流为(b )A 。

A.10B.5C.20D.22、 共发射级放大电路中，当负载电阻增大时，其电压放大倍数的值将(c )。

A.不变 B.减小 C.增大 D.迅速下降3、 在多级放大电路的级间耦合中，低频电压放大电路主要采用(A )耦合方式。

A.阻容 B.直接 C.变压器 D.电感4、 多级放大器的总电压放大倍数等于各级放大电路电压放大倍数之(C )。

A.和 B.差 C.积 D.商5、 关于磁场的基本性质下列说法错误的是(d )。

A.磁场具有能的性质B.磁场具有力的性质C.磁场可以相互作用D.磁场也是由分子组成 6、 磁极周围存在着一种特殊物质，这种物质具有力和能的特性，该物质叫(b )。

A.磁性 B.磁场 C.磁力 D.磁体7、 如果一直线电流的方向由北向南，在它的上方放一个可以自由转动的小磁针，则小磁针的N 极偏向(A )。

A.西方B.东方C.南方D.北方 8、 把3块磁体从中间等分成6块可获得(D )个磁极。

A.6 B.8 C.10 D.129、 关于相对磁导率下面说法正确的是(b )。

A.有单位B.无单位C.单位是亨/米D.单位是特 10、 在磁路中与媒介质磁导率无关的物理量是(c )。

A.磁感应强度 B.磁通 C.磁场强度 D.磁阻11、 以下列材料分别组成相同规格的四个磁路，磁阻最大的材料是(c )。

A.铁 B.镍 C.黄铜 D.钴12、 在磁路中下列说法正确的是(c )。

A.有磁阻就一定有磁通B.有磁通就一定有磁通势C.有磁通势就一定有磁通D.磁导率越大磁阻越大13、 磁阻的单位是(b )。

A.亨/米B.1/亨C.米/亨D.亨14、 在铁磁物质组成的磁路中，磁阻是非线性的原因是(A )是非线性的。

A.磁导率 B.磁通 C.电流 D.磁场强度15、 在一个磁导率不变的磁路中，当磁通势为5安匝时，磁通为1韦；当磁通势为10安匝时，磁通为(c )韦。

51霍耳传感器测量铁磁材料的磁滞回线和磁化曲线

51霍耳传感器测量铁磁材料的磁滞回线和磁化曲线

霍耳传感器测量铁磁材料的磁滞回线和磁化曲线一、实验目的：1、测量模具钢的磁化曲线和磁滞回线。

2、掌握磁性材料退磁的方法。

3、学习安培回路定律在磁测量中的应用。

二、实验原理1、铁磁物质的磁滞现象铁磁物质的磁化过程很复杂，这主要是由于它具有磁性的特性。

一般都是通过测量磁化场的磁场强度H 和磁感应强度B 之间的关系来研究其磁化规律的。

如图1所示，当铁磁物质中不存在磁化场时，H 和B 均为零，在B-H 图中则相当于坐标原点O 。

随着磁化场H 的增加，B 也随之增加，但两者之间不是线性关系。

当H 增加到一定值时，B 不再增加或增加的十分缓慢，这说明该物质的磁化已达到饱和状态。

H m 和B m 分别为饱和时的磁场强度和磁感应强度（对应于图中A 点）。

如果再使H 逐步退到零，则与此同时B 也逐渐减小。

然而其轨迹并不沿原曲线Ao ，而是沿另一曲线AR 下降到Br ，这说明当H 下降为零时，铁磁物质中仍保留一定的磁性。

将磁化场反向，再逐渐增加其强度，直到H=-H 。

这时曲线达到A`点(即反向饱和点)，然后，先使磁化场退回到H=0；再使正向磁化场逐渐增大，直到饱和值H 。

为止。

如此就得到一条与ARA `对称的曲线A`R`A ，而自A 点出发又回到A 点的轨迹为一闭合曲线，称为铁磁物质的磁滞回线，此属于饱和磁滞回线。

其中，回线和H 轴的交点HC 和H `C 称为矫顽力，回线与B 轴的交点B r 和B `r ，称为剩余磁感应强度。

2、 磁化曲线和磁滞回线的测量在待测的铁磁材料样品上绕上一组磁化线圈，环形样品的磁路中开一极窄均匀气隙，气隙应尽可能小，磁化线圈中，在对最大值磁化电流I 。

磁锻炼基础上，若对应每个磁化电流I K 值，用数字式特斯拉计，测量气隙均匀磁场区中间部位的磁感应强度B ，即能得到该磁性材料的磁滞回线．如图1中的ARA `R `A ，组成的曲线为磁滞回线，oA 曲线为材料的初始磁化曲线。

1） 测量初始磁化曲线或基本磁化曲线都必须由原始H=0时B=0开始，因此测量前必须对待测量样品进行退磁，以消除剩磁。

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。

汽车电工电子基础 2常用电磁元件的认识

汽车电工电子基础 2常用电磁元件的认识

多电器设备如变压器、电磁铁、继电器、电动机等均
用铁磁材料来构成磁路。磁路的欧姆定律
是分析
磁路的基础。由于铁磁材料的磁阻不是常数，故它常
用于定性分析。
3 含有铁芯线圈的交流电路的主磁通
。这表
明当线圈匝数N 及电源频率f 为一定时，主磁通的幅值
Φｍ由励磁线圈外的电压有效值U 确定，与铁芯的材料
及尺寸无关。
图2-8 单相变压器的负载运行示意图
I1 N2 1 I2 N1 k
U1 E1 N1 k U2 E2 N2
3）阻抗变换
图2-8 变压器的阻抗变换作用
ZL
U1 I1
kU2 I2
k2 U2 I2
k2
ZL
k
2. 变压器的损耗与额定值
1）变压器的损耗和效率
损耗
铜损： 铁损： 主要包括磁滞损耗和涡流损耗
6 电磁铁是利用通电的铁芯线圈产生的电磁力或力矩吸 引衔铁或保持某种工件于固定位置，通过将电磁能转 化为机械能来实现各种控制的一种电器。电磁铁在汽 车上应用广泛，如汽车电喇叭发声、汽油泵进出油阀 的启闭、ABS油阀等都是由电磁铁来控制的。
37 继电器是自动控制电路中常用的一种元件，是用较小 的电流来控制较大电流的一种自动开关，在电路中起 着自动操作、自动调节、安全保护等作用。电磁式继 电器成本较低，便于控制执行部件，因此在汽车电路 中被广泛采用。
1. 开磁路点火线圈
图2-12 传统点火线圈的磁路
磁路的上、下部分从空气中 通过，漏磁较多。
图2-11 点火线圈结构示意图
2. 闭磁路点火线圈
铁芯形成闭合磁路，具有漏磁少、 转换效率高、体积小、质量轻、易 散热等优点。
图2-13 闭磁路点火线圈

磁路定律及磁路、电路的比较

磁路定律及磁路、电路的比较
Hl N i
H1l1 H2l2 H0l0 N i
沿任一闭合磁路，各段磁路上的磁压之和恒等于 磁动势的代数和。
8.3.3 磁路的欧姆定律
这段磁路由磁导率为 的
材料构成，长为 l ，横截面积为
S，穿过的磁通为Φ，其磁压为
Um
Hl
B
l
Sl
l
S
Rm
该段磁路 的磁阻
Rm
l
S
Um
Fm
1/亨利（1/H）
应特别注意：铁磁材料的 值不是常数，导致Rm也
不是常数。所以以下公式仅有定性意义，不便实际计算。
Rm
l
S
Fm Rm
B H
计算时需根据基本磁化曲线，对每一个H 值查对应的B。
8.3.4 交流线圈的电抗
交流线圈的电感系数L为
L N N Fm N N i N 2 N 2 S
i
0
1 2 3 0
1 2 3
进入和穿出任一封闭面磁通的代数和等于零。 进入封闭面的磁通量等于穿出该封闭面的磁通量。
8.3.2 磁路的基尔霍夫第二定律
N i ——磁动势 （磁势 ） Hl ——磁压（磁压降）
磁动势是磁路中有磁场存在的根源。
图示无分支磁路，可按磁路材料不同、横截面积 不同分为三段，每段都为匀强磁场。磁路的基尔霍夫 第二定律表达式为：
内容简介
本教材理论推导从简，计算思路交待详细，概念述 明来龙去脉，增加例题数量和难度档次，章节分 “重计 算”及“重概念”两类区别对待，编排讲究逐步引深的 递进关系，联系工程实际，训练动手能力，尽力为后续 课程铺垫。借助类比及对偶手法，语言朴实简练，图文 印刷结合紧密，便于自学与记忆，便于节省理论教学时 数。适用于应用型本科及高职高专电力类、自动化类、 机电类、电器类、仪器仪表类、电子类及测控技术类专 业。

第5章电路

第5章电路

在接近满载时效率最高。
小型变压器的效率为 80%～90%，大型变压 器的效率可达98%左右。
额定容量SN ：变压器副边额定电压和副边额定电流乘积
SN=U2NI2N
单位：VA或kVA(伏安或千伏安）
额定电压： （单位：V或kV ）
----原边电压是指变压器在额定情况下运行时， 原线圈应加的 电压；副边电压指原线圈加上额定电压时副边的空载电压. 额定电流： （单位：A ） -----指变压器在额定容量和允许温升条件下，长时间通过的电 流。三相变压器的额定电流一律指线电流。
定义：在均匀磁场中，磁感应强度等于垂直穿过单位面积的磁通.
第5章 磁路和变压器
公式： B A
单位：（国际制）T(特［斯拉］）
（电磁制）Gs(高斯）
1 Gs=10-4T
3、磁导率μ
定义：表示物质的导磁能力大小的物理. 单位：H/m(亨/米）.
真空中的磁导率： μ0=4π×10-7H／m 相对磁导率μr-----物质的磁导率μ与真空磁导率μ0的比值.
特点：原边电路与副边电路共用一 部分线圈，原、副边之间除 了有磁的联系外，还有直接 的电的联系. 原、副边电压电流关系：
N1 u1
U1 N1 K U2 N2
N2 1 i i2 i2 N1 k
自耦变压器
1
220 V 110 V a
4
优点：构简单，节省材料，效率高. 应用：实验室常用的调压器
a
b
c
三相变压器
Y,d (Y/Δ)接法： ul1 3 1 3 ul 2 2 D, yn (Δ /Y)接法：（国际上多数国家采用） 额定容量： U2N、I2N分别为副边额 定线电压、额定线电流.

(完整word版)5.5磁路的基本概念

(完整word版)5.5磁路的基本概念

5．5 磁路的基本概念一、选择题:1、两个完全相同的交流铁心线圈，分别工作在电压相同而频率不同(f1>f2）的两电源下，此时线圈的磁通量Φ1和Φ2的关系是（）A．Φ1>Φ2 B．Φ1=Φ2 C．Φ1〈Φ2 D．无法确定2、尺寸相同的环形螺线管，一为铁心,另一个为空心,当通以相同的电流，两线圈中的磁场强度H的关系为（ )A．H铁〉H空 B．H铁<H空 C．H铁=H空 D．无法确定3、有两个材料相同的铁心绕组，匝数N1=N2,磁路平均长度L1=L2,但截面积Sl〈S2，通入相同直流时（ )A。

Φ1〉Φ2,B1〉B2 B．Φl<Φ2,B1〈B2C，Φ1=Φ2，B1=B2 D．Φ1〈Φ2，B1=B24、一铁芯线圈,接在直流电压不变的电源上.当铁芯的横截面积变大而磁路的平均长度不变时，则磁路中的磁通将（）A。

减小 B．增大 C．保持不变 D．不能确定5、如果线圈的匝数和流过它的电流不变,只改变线圈中的媒介质，则线圈内( )A.H不变，B变化 B．H变化,B不变C．H、B均不变化 D．H、B均变化6、相同长度、相同截面积的两段磁路，a段为气隙,磁阻为Rma，b段为铸钢,磁阻为Rmb，则____。

A.Rma= RmbB.Rma<RmbC.Rma〉 RmbD.条件不够，不能比较。

7、某直流继电器,在维修中将吸引线圈匝数减少了一半,导线截面积不变，额定电压不变，其后果是(线圈、电阻不计） ( ）A。

电流增大，磁通增大 B．电流增大，磁通减少C．电流增大,磁通不变 D．电流不变，磁通减少8、若一直流铁芯线圈，工作在磁化曲线的直线段，若保持电源电压不变,铁芯不变,线圈电阻不变，仅使线圈匝数加倍,则( )A。

电流不变,铜损不变，磁感应强度B变小B．电流变小，铜损变小，磁感应强度B变小C．电流变小，铜损变小，磁感应强度B变大D．电流不变，铜损不变，磁感应强度B加倍9、下列与磁导率无关的物理量是 ( ）A．磁感应强度 B．磁场强度 C．磁通 D．磁阻10、一个带气隙的铁心线圈，接到电压一定的交流电源上，而且线圈电阻可以忽略不计，仅改变气隙的大小,则 ( ）A．线圈中的电流变化，磁路的磁通也变化B．线圈中的电流不变，磁路的磁通变化C．线圈中的电流变化，但磁路的磁通不变化D．绒圈中的电流与磁路的磁通均保持不变11、两个铁芯材料相同,线圈匝数相同,磁路的平均长度L1=L2,截面积S1>S2，要使两铁芯磁通Φ1=Φ2，则它们的励磁电流I1和 I2的大小是（ )A．I1〉12 B．I1〈12 C．I1 =12 D．无法确定12、若制造变压器用的硅钢片磁导率不合格，比标准降低很多，当电源电压的有效值和频率不变时，则变压器的空载电流（主要是励磁电流）将（ )A．减小 B．增大 C．不变 D．接近为零13、有一直流励磁的铁心线圈，若线圈的匝数加倍；但线圈的电阻和电源电压保持不变，则线圈中的电流和铁心中磁感应强度的变化是 ( )A．I减半，B不变 B．I不变,B加倍C．I减半，B减半 D。

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。

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的单位：韦伯
4
如 磁场内各点的磁感应强度的大小相等，方向相同，
这样的磁场则称为均匀磁场。
二、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。
＝BS
的单位：伏•秒，通称为韦[伯] Wb 或麦克斯韦Mx 1Wb＝108Mx
5
三、磁场强度
磁场强度是计算磁场所用的物理量，其大小为磁 感应强度和导磁率之比。
a 0.2
O 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 a 铸铁 b 铸钢 c 硅钢片
10 103 H/(A/m)
c b
a H/(A/m) 1.0103
18
根据磁性能，磁性材料又可分为三种：
软磁材料：磁滞回线窄长。常用做磁头、磁心等 永磁材料：磁滞回线宽。常用做永久磁铁 矩磁材料：滞回线接近矩形。可用做记忆元件
13
6.1.2 磁性材料的磁性能
磁性材料的磁性能：
高导磁性、磁饱和性、磁滞性、非线性
一、高导磁性
指磁性材料的磁导率很高， r>>1，使其具有 被强烈磁化的特性。
磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中， 如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁 心。在这种具有铁心的线圈中通入不太大的励磁 电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强度。
I1 ＝ H1 L/N=9000*0.45/300=13.5A （2） H2＝260A/m I2 ＝ H2 L/N=260*0.45/300=0.39A
I 相同 H相同 B1=0.05T, B2=0.9T
若要相同, 则S1是S2的17倍.
26
结论
若线圈中通有同样大小的励磁电流，要 得到相等的磁通，采用磁导率高的铁心 材料，可使铁心的用铁量大为降低
S
NI l
F Rm
S
磁路的 欧姆定律
说明
F=NI为磁通势
Rm为磁阻
l为磁路的平均长度 S为磁路的截面积
21
磁路与电路对照
I
I N
磁路
+
E U R 电路
_

磁通势F 磁通
磁感应强度B 磁阻Rm
电动势E 电流I 电流密度J
电阻R
Rm l
S
R l
S 22
磁路分析的特点
(1)在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离不 开磁场的概念； (2)在处理电路时一般可以不考虑漏电流，在处理磁路 时一般都要考虑漏磁通； (3)磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。
I=U/R 铜损PCu =I2R
31
交流铁心线圈电路
i
一、电磁关系
主磁通 ：通过铁心闭合的 磁通。 与i不是线性关系。
+ u –
– e e–++
漏磁通：经过空气或其它 N
非导磁媒质闭合的磁通。
铁心
dΦ 线圈
eN
u i (Ni)
（磁通势） σ
dt
eσ
N
d Φσ dt
Lσ
di dt
i，
铁心线圈的漏磁电感
有磁性物质存在时，与 I 不成
B
正比。
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，O 实际中通过实验得出。
B和与H的关系
H
16
三、磁滞性
当铁心线圈中通有交变电流（大小和方向都变化） 时，铁心就受到交变磁化，电流变化时，B随H而变化， 当H已减到零值时，但B未回到零，这种磁感应强度滞 后于磁场强度变化的性质称磁性物质的磁滞性。
涡流：交变磁通在铁心内产生感
应电动势和电流，称为涡流。涡流
在垂直于磁通的平面内环流。
涡流损耗: 由涡流所产生的功率损耗。 涡流损耗转化为热能，引起铁心发热。
减少涡流损耗措施：
提高铁心的电阻率。铁心用彼此
绝缘的钢片叠成，把涡流限制在较
小的截面内。
铁心线圈交流电路的有功功率为：
P UI cos RI 2 ΔPFe
返回19
6.1.3 磁路的分析方法 一、磁路的概念
在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做
成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其
它物质的磁导率高的多，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。
N
If + –
S
S
N
直流电机的磁路
交流接触器的磁路
20
二、磁路的欧姆定律
对于环形线圈 NI Hl B l l
L2
d
B0
H0
H1 L1 H2 L2 H0 d
（H L）＝NI
25
例题6.1.1
一个具有闭合的均匀铁心的线圈，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。
解 （1） H1＝9000A/m,
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；
3
6.1.1 磁场的基本物理量
磁场的特性可用磁感应强度、磁通、磁场强度、 磁导率等几个物理量表示。
一、磁感应强度
与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通（磁 力线），可表示磁场内某点的磁场强弱和方向。
BF lI S
矢量
B的单位：特[斯拉]（T） 1T＝104Gs
结论 若要得到相等的磁感应强度，采用磁导率高的铁心 材料，可使线圈的用铜量大为降低
当磁路中含有空气隙时，由于其磁阻较大，要得到 相等的磁感应强度，必须增大励磁电流（线圈匝数 一定）
返29回
6.2 交流铁心线圈电路
直流铁心线圈
一、电磁关系
U---I(NI)--- 恒定 |____ 漏磁
I N
二、功率损耗
计算均匀磁路要用磁场强度H，即NI＝HL，
如磁路由不同的材料、长度和截面积的几段组 成，则磁路由磁阻不同的几段串联而成 NI＝H1 L1＋H2 L2＋＝（H L）
24
0
I
如：由三段串联而成的
d
2
继电器磁路
l21
1
l1
S2
S1
B＝f（H）
L1
S1
B1
S2 B2 S0
B＝f（H） B＝f（H）
H1 H2
B
1 2
3
O
6
H
5 4
磁滞回线
剩磁：当线圈中电流减到零
（H＝0），铁心在磁化时所 获的磁性还未完全消失，这 时铁心中所保留的磁感应强 度称为剩磁感应强度Br。
矫顽磁力：Hc
17
几种常见磁性物质的磁化曲线
B/T 1 2 3 4 5 6 7 8 9
1.8 1.6 1.4 1.2 c
b 1.0 0.8 0.6 0.4
Lσ
NΦσ i
常数
32
L，
注
L
O
i
和 L 与 i 的关系
励磁电流 i 与 之间线性 关系 i 与 之间不存在线性关系
33
i
二、电压电流关系
+
– e
u –
e+–+
u Ri (e ) (e) N
Ri L
di dt
(e)
e
•
•
•
•
•
U R I ( E ) ( E) E
RI jXσ I ( E )
40
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。 变压器的主要功能有：
变电压：电力系统
变电流：电流互感器 变阻抗：电子线路中的阻抗匹配
在能量传输过程中，当输送功率P =UI cos 及负 载功率因数cos 一定时：
U I
P = I²Rl 电能损耗小
I S
节省金属材料（经济）
x Hx
I
Hdl Hxlx Hx 2 x I NI
NI H x lx
其中
l x＝2 x是半径为x的圆周长
Hx是半径 x 处的磁场强度
F＝NI即线圈匝数与电流的乘积，称磁通势
单位为安[培]（A）
8
四、磁导率
磁导率 是一个用来表示磁场媒质磁性和衡量 物质导磁能力的物理量。
•真空中的磁导率为常数
34
设主磁通 m sint则
e N d N dm sint
dt
dt
Nm cost
2fN m sin(t 90 )
Em sin(t 90 ) 35
最大值 Em 2fN m
有效值
E
Em 2
4.44
fN m
U E 4.44 fNm 4.44 fNBmS[V ]
铁心中磁感应 强度的最大值
非磁性材料的磁导率都是常数，有：
0 r1 当磁场媒质是非磁性材料时，有： B( )
B=0H
即 B与 H 成正比，呈线性关系。
由于 B Φ , H NI
O
H( I )
S
l
所以磁通 与产生此磁通的电流 I 成正比，呈
线性关系。
11
2. 磁性物质 磁性物质内部形成许多小区域，其分子间存在的一
种特殊的作用力使每一区域内的分子磁场排列整齐， 显示磁性，称这些小区域为磁畴。
H
B
矢量
H的单位：安／米 的单位：亨／米
6
安培环路定律（全电流定律）：
磁场中任何闭合回路磁场强度的线积分,等于通过 这个闭合路径内电流的代数和.即
Hdl I
电流方向和磁场强度的方向 符合右手定则，电流取正； 否则取负。
I2 I1
I3
H
7
在无分支的均匀磁路（磁
路的材料和截面积相同，各 处的磁场强度相等）中，如 环形线圈，安培环路定律可 写成：