第6章--磁路与铁心线圈电路分解教学内容

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。

单相变压器的磁路6.1磁路及其分析方法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。

¾电流方向与闭合路径的环形方向符合右手螺旋关系。

''123I l l Ηdl H dl I I I ′⋅=⋅==+−∑∫∫G G G K v v ′6.1.2磁性材料的磁性能磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。

1. 高导磁性磁性材料的磁导率通常都很高，即μr >>1 (如硅钢片，其μr 可达8000-10000)。

磁性材料能被强烈的磁化，具有很高的导磁性能。

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。

外磁场的增强而无限的增强。

2.磁饱和性磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁场的增强而无限的增强。

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。

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、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；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。

+ – NI f N SS 直流电机的磁路 交流接触器的磁路6.1 磁路及其分析方法磁通的闭合路径称为磁路。

6.1.1 磁场的基本物理量1、磁感应强度磁感应强度B :表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。

磁感应强度B的方向:与电流的方向之间符合右手螺旋定则。

均匀磁场:各点磁感应强度大小相等，方向相同的磁场，称为匀强磁场。

B的单位:特[斯拉](T)2、磁通磁通Φ：穿过垂直于B方向的面积A中的磁力线总数。

在均匀磁场中Φ = B A 或 B= Φ/A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。

磁通Φ的单位:韦[伯](Wb) 1Wb =1V·s3、磁场强度磁场强度H：是计算磁场所用的物理量。

H—电流本身产生的磁场强弱与介质无关B—电流及介质被磁化后所产生的磁场强弱真空的磁导率为常数，用μ 0表示，有：4、磁导率磁导率μ ：表示磁场媒质磁性的物理量，用来衡量物质的导磁能力。

H/m10π470-⨯=μ相对磁导率μ r ：任一种物质的磁导率μ 和真空的磁导率μ0的比值。

0r μμμ=磁导率μ 的单位：亨/米（H/m ）HB μ=1、高导磁性磁性材料的磁导率通常都很高，即μr >>1 (如坡莫合金，其μr 可达 2⨯105 )。

磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。

6.1.2 磁性材料的磁性能如果在电流的磁场中，放入铁磁性物质，那么，磁场将显著地增强,这时在铁磁质中的磁感应强度B比单纯由电流产生的H增大千倍以上。