任务二(交流铁心线圈的波形畸变和功率损耗)

1、任务二,交流铁心线圈的波形畸变和功率损耗,直流铁心线圈与交流铁心线圈的区别,恒定,I,+,U,R,s,直流铁心线圈,I,?,U,，,与磁路情况无关,无,磁滞损耗和涡流损耗,R,铁心损耗（铁损）,仅,有铜损,交变,i,+,e,u,s,e,N,?,s,交流铁心线圈,影响交流铁心线圈工作的,因素有：铁心的磁饱和、磁滞,和涡流（,铁损,），漏磁通，线,圈电阻（,铜损,）。其中磁饱和,是最主要的。,交流铁心线圈的电磁关系,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,。,N,i,u,e,e,s,s,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,

2、漏磁通,，用,?,s,表示。这两个磁通,在线圈中产生主磁电动势,e,和漏磁,电动势,e,s,。,u,i,(,Ni,),d,?,d,?,e,?,?,?,?,N,?,?,N,?,dt,dt,d,?,di,s,?,s,e,s,?,?,N,?,?,L,s,dt,dt,一、电压、电流和磁通的关系,1,电压为正弦量的情况,在理想条件下（忽略铁损，铜损，漏磁通，只考虑,磁饱和）：,d,?,u,?,?,e,?,N,dt,+,+,i,设,(,t,)=,m,sin,t,则有,u,e,N,d,?,(,t,),1,u,(,t,),?,?,e,(,t,),?,N,?,N,(,?,m,sin,?,t,),dt,dt,?,

3、?,N,?,m,sin(,?,t,?,),2,?,N,?,m,2,?,fN,?,m,2,?,2,?,U,?,E,?,?,4,.,44,fN,?,m,U,?,E,?,交流磁路的特点,:,+,+,?,N,?,m,2,2,?,fN,?,m,?,?,4,.,44,fN,?,m,2,当外加电压,U,、频率,f,与,线圈匝数,N,一定时，,m,便,确定下来。根据磁路欧姆,定律,IN,i,u,e,N,?,R,m,，当,m,一定时磁动势,IN,随磁阻,R,m,的变化而变化。,交流磁路和电路中的恒流源类似,F,?,R,m,直流电路中：,U,?,I,S,R,直流磁路中：,固定,I,S,固定,F,随,R,m,变化,

4、U,随,R,变化,气隙对交流磁路的影响,交流电磁铁吸合过程的分析,：,在吸合过程中若外加电压,i,不变,则,基本不变。,u,R,m,大,R,m,小,起动电流大,电流小,IN,?,?,R,m,?,电磁铁吸合前,(,气隙大）,电磁铁吸合后,(,气隙小）,注意,如果气隙中有异物卡住，电磁铁长时,间吸不上，线圈中的电流一直很大，将,会导致过热，把线圈烧坏。,磁路小结,直流磁路,U,I,?,R,(,U,不变，,I,不变）,（,随,R,m,变化）,磁路的变化,不,影响电路,IN,?,R,m,交流磁路,U,m,?,4,.,44,fN,（,U,不变时，,IN,m,?,R,m,(,I,随,R,m,变化）,m,基

5、本不变,）,磁路的变化影响电路,d,?,u,?,?,e,?,N,dt,?,设,m,?,?,m,?,0,?,?,?,?,?,E,?,?,j,4,.,44,fN,则,U,?,S,+,+,i,u,e,N,m,可见,u,(,t,),与,?,(,t,),是同频正弦量，,i,(,t,),如何？,B,?,?,O,Ni,H,?,l,O,i,B-H,曲线与,-,i,曲线,已知,：,-i,曲线，,(t)= ,m,sint。,求作,：励磁（磁化）电流,i,M,(,t,),的波形,。,?,?,0,t,0,i,结论,：铁心线圈的电压为正弦量时，,磁通也为正弦量，,由于磁饱和的影,响,，,磁化电流,不是正弦量，其波形,为

6、与磁通同相位的尖顶波,。,工程上近似用等效正弦量代替,磁化电流，等效条件：频率相同，,有效值和功率也相等。,0,i,M,t,正弦电压作用下磁化电流的波形,可得出在理想条件（只考虑磁饱和）,下的相量关系：,+,+,i,u,e,N,&,?,?,E,&,U,?,?,I,?,I,M,.,?,m,&,I,M,?,U,?,E,jX,0,&,E,X,0,是励磁电抗,日光灯的镇流器近似作线性电感就属于此种情况。,2.,电流为正弦量的情况,（例如电流互感器）,设铁心线圈电流为,i,(,t,),?,I,m,sin,?,t,结论,：铁心线圈的电流为正弦量时，由于磁,饱和的影响，,磁通和电压都为非正弦量，,(t)为平

7、顶波，,u(t),为尖顶波。,二、磁滞和涡流的影响,1.,磁滞的影响,磁滞的影响是：,(1),使铁心线圈电流的波形与正弦波形相比畸,变更加严重；,(2),引起能量损耗，即磁滞损耗。,如铁心线圈的电压为正弦量，铁心线圈的磁通也为正弦量，,考虑磁滞现象，磁通与电流的关系，即,i,关系是铁磁材料的,磁滞回线。,n,m,P,h,?,?,h,fB,V,(,w,),考虑磁滞现象时的励磁电流波形,2.,涡流的影响,涡流的影响是：,(1),使铁心线圈的电流又增加一个有,功分量；,(2),引起能量损耗，即涡流损耗。,铁心中的磁通变化时，不仅线圈中产生感应电动势，,铁心中也产生感应电动势（电流），称为,涡流,。相应地在,线圈中又增加了一个正弦波分量，,i,e,(t),，所以线圈电流,（,励磁电流,）波形,i(t),中包括三个分量，即,i,(,t,),?,i,M,(,t,),?,i,h,(,t,),?,i,e,(,t,),?,?,I,?,?,I,?,I,a,h,e,?,是无功分量，产生主磁,I,通。,M,