电工基础041第41课时交流铁心线圈

电磁设备中经常用到交流铁心线圈。比如交流电动机、变压器以及各种继电器，因此交流铁心线圈的电路性质和磁路性质非常重要。图3-3-1为交流铁心线圈。图3—3—1交流铁心线圈

导入新课：3-3-1交流铁芯线圈电路的主磁通原理UIΦuiΦ一、励磁电流通常在线圈中通入电流，产生磁路中的磁通，该电流称为励磁电流。若通入的是直流电流，产生的磁通是恒定的，无感应电动势产生。若通入的是交流电流，产生的磁通是交变的，有感应电动势产生。励磁电流与匝数的乘积为磁动势Fm。二、铁芯线圈分类按励磁电流的不同，分为直流铁芯线圈和交流铁芯线圈。

主磁通原理告诉我们:只要外加电压有效值及电源频率不变，铁芯中工作主磁通最大值Φm也将维持不变。三、交流铁芯线圈电路的主磁通原理uiΦ

对交流铁芯线圈而言，设工作主磁通为：

可得：

交变磁通穿过线圈时，在线圈中感应电压，其值为：主磁通原理

设Φ(t)=Φmsinωt,则有

式中，U的单位为伏（V），f的单位为赫兹（Hz），Φm的单位为韦伯（Wb）。上式表明，在忽略线圈电阻及漏磁通的条件下，当线圈匝数N、电源频率f及电源电压U一定时，主磁通的最大值Φm基本保持不变。3-3-2交流铁芯线圈的功率损耗(1)磁滞损耗

铁磁材料反复磁化时，内部磁畴的极性取向随着外磁场的交变来回翻转，在翻转的过程中，由于磁畴间相互摩擦，使铁芯发热，从而引起能量损耗，故称为磁滞损耗。

磁滞损耗与磁滞回线包围面积成正比。为了减小磁滞损耗，铁芯应选用软磁材料制造，硅钢就是变压器、电动机常用的铁芯材料。

在交流铁芯线圈中，除了在线圈电阻上有功率损耗（称为铜损）外，处于交变磁化下的铁芯也有功率损耗（称为铁损），它又分为磁滞损耗和涡流损耗。φ根据电流的热效应原理，涡流通过铁芯时将使铁芯发热，引起的功率损耗称为涡流损耗。为减小涡流损耗，常用硅钢片叠压制成电机电器的铁芯。(2)涡流损耗

磁性材料不仅有导磁性能，同时又具有导电性能。

下图在交变磁通的作用下，铁芯内将产生感应电动势e和感应电流i,i在垂直于磁通方向的平面内环流着，形成的磁力线呈旋涡状，故称为涡流。有啥好处？显然涡流增加设备绝缘设计的难度，涡流严重时会造成设备的烧损。涡流对电气设备有何影响？常用硅钢片叠压制成电机电器的铁芯。

硅不仅有较高的磁导率，还有较大的电阻率，可以使铁心电阻增大，同时硅钢片的表面涂有绝缘漆，片与片之间相互绝缘，把涡流限制在许多狭小的截面内，减少了涡流损耗。

涡流有有害的一面（抑制），又有有利的一面（利用）。例如，利用涡流的热效应来冶炼金属，电磁炉做饭（下图）。利用涡流和磁场相互作用而产生电磁力的原理来制造感应式的仪器、滑差电动机。电磁炉原理涡流加热原理

电磁炉是应用电磁感应原理对食品进行加热的。电磁炉的炉面是耐热陶瓷板，交变电流通过陶瓷板下方的线圈产生磁场，磁场内的磁力线穿过铁锅、不锈钢锅等底部时，产生涡流，令锅底迅速发热，达到加热食品的目的。其工作过程如下：交流电压经过整流器转换为直流电，又经高频电力转换装置使直流电变为超过音频的高频交流电，将高频交流电加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈上，由此产生高频交变磁场。其磁力线穿透灶台的陶瓷台板而作用于金属锅。在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产生。涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的转换，所产生的焦耳热就是烹调的热源因为电磁炉是锅底自行发热，比传导发热效率高了近一倍，所以发热速度极快。不过任何电器都会产生电磁辐射，电磁炉就是利用电磁感应的原理，在其工作过程中会产生极低频电场与磁场，对一定范围内的环境会构成电磁污染，所以电磁炉是有危害的。

有观点说电磁波辐射频率比手机低很多，这是没有争议的。但是决定电磁波辐射大小的输出功率比手机信号就要强大的多。其二：电磁炉产生的磁场是不可能100%的被锅具吸收，这也意味着有不明数量的电磁辐射泄漏出去。不同的电磁炉泄漏值不同，泄漏得越多，对人体的伤害也就越大，这也是短时间我们无法感受出来的，所以电磁辐射也称之为隐形杀手。

电磁炉的磁泄漏程度由电场强度与磁场强度来衡量。而我国的电磁炉却存在着两种不同的标准。如果是出口到欧美的外销电磁炉，那么企业对电磁泄漏值掌控的很到位，因为欧美国家对电磁辐射有着严格的标准，如果超标，企业会受到严厉的惩罚。而我国虽然也有类似的标准，但是并没有督促企业强制执行，所以内销的电磁炉企业为了节约成本对电磁炉的危害的泄漏值没有特殊处理，这就导致了出口的商品合格，而内销的商品严重超标，这不得不说是国人的悲哀。国家技术监督局调查与测量了几个品牌的电磁炉电磁场强度，结果表明，其近区电场强度可达上千伏/米，近区磁场强度达到几微T至上百微T。如果按欧美等国的国标0.2微T来看，我国市面上近半数的电磁炉都严重超标。

对于电磁辐射国家是有标准的，只要超过标准就肯定对人有危害，只是暂时没有发现危害而已。在国家标准GB4706.29-92《家用和类似用途电器的安全电磁灶的特殊要求》的32项中介绍：电磁辐射是一些疾病如心血管、癌症等病变的诱发因素之一；电磁辐射会对人体生殖、神经和免疫系统造成损