磁路和铁心线圈电路

1、关于磁路与铁心线圈电路第一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月一、磁路3.1 磁路及其分析方法磁路：主磁通所经过的闭合路径。i 线圈通入电流后，产生磁通，分主磁通和漏磁通。：主磁通：漏磁通铁心（导磁性能好 的磁性材料）线圈第二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月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。1、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。B的单位：特斯拉（T） 1T104Gs的单位：韦伯矢量二、磁场的基本物理量第三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月2、磁通 磁感应强度B与垂直于磁场方向的

2、面积S的乘积，称为通过该面积的磁通。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。BS的单位：伏秒，通称为韦伯 Wb 或麦克斯韦Mx 1Wb108Mx 第四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月3、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。H的单位：安米 的单位：亨米矢量4、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。第五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月真空中的磁导率为常数一般材料的磁导率 和真空磁导率 0 的比值，称为该物质的相对磁导率 r 或第六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月磁性

3、材料的磁性能 一、高导磁性 指磁性材料的磁导率很高， r1，使其具有被强烈磁化的特性。三、磁性材料的磁性能高导磁性、磁饱和性、磁滞性、非线性 磁性物质的磁化第七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月二、磁饱和性 当外磁场（或励磁电流）增大到一定值时，磁性材料的全部磁畴的磁场方向都转向与磁场的方向一致，磁化磁场的磁感应强度BJ达到饱和值。 磁化 曲线： B和与H的关系第八张，PPT共四十七页，创作于2022年6月三、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

4、物质的磁滞性。磁滞回线剩磁：当线圈中电流减到零（H0），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第九张，PPT共四十七页，创作于2022年6月BrHcH（I）B()0BrHcH（I）B()0BrHcH（I）B()0铁磁材料分类：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（磁滞回线接近矩形。可用做记忆元件）。第十张，PPT共四十七页，创作于2022年6月I1I2I3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。1、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

5、合路径内电流的代数和.即四、磁路的分析方法第十一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月其中l x2 x是半径为x的圆周长Hx是半径 x 处的磁场强度FNI即线圈匝数与电流的乘积，称磁通势 单位为安培（A） 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：第十二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月讨论磁场内某一点的磁场强度H与有关吗？ 由上式可知，磁场内某一点的H只与电流大小、线圈匝数及该点的几何位置有关，而与 无关H与B不成比例第十三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月2、磁路的欧姆定律对于环形线圈磁路的欧姆定律说明F=NI为

6、磁通势 Rm为磁阻l为磁路的平均长度 S为磁路的截面积磁路长度L线圈匝数NI第十四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月磁路和电路的比较（一）磁路电路磁通INR+_EI磁压降磁通势电动势电流电压降U第十五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月基本定律 磁阻磁感应强度安培环路定律磁 路IN欧姆定律电阻电流强度基氏电压定律基氏电流定律磁路与电路的比较 (二)电 路R+_EI第十六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月3、磁路的计算 在计算电机、电器等的磁路时，要预先给定铁心中的磁通（或磁感应强度），而后按照所给的磁通及磁路各段的尺寸和材料去求产生预定磁通所需的磁通势FNI。 计算均匀磁

7、路要用磁场强度H，即NIHl， 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。 NIH1 l1H2 l2（H l）第十七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月如：由三段串联而成的继电器磁路NIH1 l1H2 l2 H0（H l）第十八张，PPT共四十七页，创作于2022年6月励磁电流：在磁路中用来产生磁通的电流励磁电流直流 - 直流磁路 交流 - 交流磁路磁路分析直流磁路交流磁路3.2 交流铁心线圈电路铁心线圈分为：直流铁心线圈和交流铁心线圈第十九张，PPT共四十七页，创作于2022年6月IU直流磁路的特点: 一定一定磁动势 F=IN一定磁通和磁阻成反比（线圈

8、中没有反电动势）（R 为线圈的电阻）一. 直流磁路的分析第二十张，PPT共四十七页，创作于2022年6月二.交流磁路的分析 (交流铁心线圈电路)：主磁通：漏磁通ui1. 电磁关系第二十一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月电路方程：一般情况下 交流激励 线圈中产生感应电势：主磁通：漏磁通的感应电势 和 产生2.电压电流关系ui+-+-第二十二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月假设则最大值有效值ui+-+-第二十三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月一定时磁动势IN随磁阻 的变化而变化。当外加电压U、频率 f 与线圈匝数N一定时， 便基本不变。根据磁路欧姆定律 ，当 交流磁路

9、的特点:ui+-+-第二十四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月交流磁路中磁阻 对电流的影响 电磁铁吸合过程的分析： 在吸合过程中若外加电压不变, 则 基本不变。iu电磁铁吸合前(气隙大） 大 起动电流大 电磁铁吸合后(气隙小） 小 电流小 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。 注意：第二十五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月(U不变，I不变）( I 随 Rm 变化）（ U不变时， 基本不变）直流磁路交流磁路磁路小结（随Rm变化）第二十六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月铁损PFe:磁滞损耗: Ph:磁滞现象引起铁芯发

10、热造成的损失。涡流损耗Pe:交变磁通在铁芯中产生 的感应电流（涡流）， 造成的损失。克服方法:1.磁滞损耗: 选用软磁材料.2.涡流损耗:采用硅钢片,叠加而成3. 功率损耗铜损Pcu: 线圈电阻R上的损耗（ ）.铁心线圈交流电路的有功功率为：Ph=UIh =Kh f Bm VPe=UIe =Ke f 2Bm V2=1.62Bm1T 第二十七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月变压器是变换各种交流电压的电器。它是利用电磁感应定律并通过磁路的耦合作用, 把某一个数量级的交流电压，变换成同频率的另一个数量级的交流电压的能量变换装置。3.3 变压器 发电厂1.05万伏输电线22万伏升压变电站1万

11、伏降压 变压器应用举例实验室380 / 220伏降压仪器36伏降压降压第二十八张，PPT共四十七页，创作于2022年6月变压器铁心: 硅钢片叠压而成。变压器绕组: 高强度漆包线绕制而成。其它部件: 油箱、冷却装置、保护装置等。铁心线圈2. 构造壳式变压器心式变压器铁心线圈按用途分: 电力变压器，特种用途变压器。按相数分: 单相、三相和多相变压器。按绕组数分: 双绕组、多绕组及自耦变压器。1. 分类概述第二十九张，PPT共四十七页，创作于2022年6月各式各样的变压器第三十张，PPT共四十七页，创作于2022年6月单相变压器铁芯一次绕组二次绕组结构：3.3.1 变压器的工作原理第三十一张，PPT

12、共四十七页，创作于2022年6月电磁关系：N1N2变压器符号：N1N2第三十二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月空载运行 ：一次绕组接入电源，二次绕组开路。接上交流电源 一次绕组电流 i1等 于励 磁电流 i10 产生感应电动势 i10 产生磁通（交变）1. 电压变换-+-+第三十三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月结论：改变匝数比，就能改变输出电压。K为变比根据交流磁路的分析可得：时第三十四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月负载运行：Z 二次绕组带负载后对磁路的影响：在二次绕组感应电压的作用下，二次绕组线圈中有了电流 i2 。此电流在磁路中也会产生磁通，从而影响一次绕

13、组电流 i1。但当外加电压、频率不变时，铁芯中主磁通的最大值在变压器空载或有负载时基本不变 。所以，带负载后磁动势的平衡式为：2. 电流变换第三十五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月结论：一次、二次绕组电流与匝数成反比 由于变压器铁芯材料的导磁率高、空载励磁电流 很小，可忽略 。即：第三十六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月从一次绕组等效：结论：变压器一次绕组侧的等效负载，为二次绕组所带负载乘以变比的平方。 3. 阻抗变换u1i1RL第三十七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月例：扬声器上如何得到最大输出功率RsRL信号源设：信号电压的有效值:U1= 50V;信号内阻：R

14、s=100 ;负载为扬声器，其等 效电阻：RL=8。求：负载上得到的功率解：（1）将负载直接接到信号源上，得到的输出功 率为： 第三十八张，PPT共四十七页，创作于2022年6月Rs（2）将负载通过变压器接到信号源上。输出功率为：设变比 则：结论：由此例可见加入变压器以后，输出功率提高了 很多。第三十九张，PPT共四十七页，创作于2022年6月二次输出电压和输出电流的关系。即：U2I2U20U20：一次边加额定电压、二次边开路时，二次边的输出电压。一般供电系统希望要硬特性（随I2的变化，U2 变化不多）3.3.2 变压器的外特性第四十张，PPT共四十七页，创作于2022年6月为防止涡流损失，铁

15、芯一般由一片片导磁材料叠成(如硅钢片)。变压器的损耗包括两部分：铜损 (PCU) ：绕组导线电阻所致。磁滞损失：磁滞现象引起铁芯发热， 造成的损失。涡流损失：交变磁通在铁芯中产生 的感应电流（涡流）， 造成的损失。铁损( )：PFE3.3.3 变压器的损耗与效率()第四十一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月一. 自耦变压器ABP 使用时，改变滑动端的位置，便可得到不同的输出电压。实验室中用的调压器就是根据此原理制作的。注意：原、副边千万不能对调使用，以防变压器损坏。因为N变小时，磁通增大，电流会迅速增加。3.3.4 特殊变压器简介（调压器）第四十二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月二.电流互感器：用低量程的电流表测大电流（被测电流）N1（匝数少）N2（匝数多）ARi1i2电流表被测电流=电流表读数 N2/N11. 二次不能开路，以 防产生高电压；2. 铁心、低压绕组的 一端 接地，以防在 绝缘损坏时，在二次出现过压。使用注意事项：第四十三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月 当电流流入两个线圈(或流出）时，若产生的磁通方向相同，则两个流入端称为同极性端（同名端）。或者说，当铁芯中磁通变化（增大或减小）时，在两线圈中产生的感应电动势极性相同的两端为同极性端。同极性端(同名端)AXax*AXax*3.3.5变压器绕组的极性第四十四张，PPT共四十七页，创作