铁心线圈与变压器1

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1、第八章铁心线圈与变压器作者：GSQ第八章铁心线圈与变压器第一节磁路的基本概念和定律第二节直流铁心线圈与直流电磁铁第三节交流铁心线圈与交流电磁铁第四节单相变压器#第八章铁心线圈与变压器本章介绍的基本物理量、基本定律以及磁性材料的磁性能。在此基础上重点讨论铁心线圈电路和变压器。第一节磁路的基本概念和定律电动机、继电器、电磁铁及变压器等电器都是基于电磁耦合的原理工作的，我们已经学过了电路，现在再来研究磁路。一、磁场的基本物理量1.磁通φ2.磁感应强度B3.磁场强度H4.导磁系数μ#8-1一、磁场的基本物理量垂直穿过某一

2、面积S的磁力线的总根数。韦伯wb穿过单位面积的磁力线根数。特斯拉Twb/m2磁场中某点的B与该点的磁导率μ的比值。1.磁通φ2.磁感应强度B3.磁场强度H4.导磁系数μ描述导磁能力大小的物理量。通常使用相对导磁系数无量纲真空导磁系数第一节磁路的基本概念和定律安/米，A/m,A/cm#8-1磁动势第一节磁路的基本概念和定律二、磁路的基本定律安培环路定律磁路欧姆定律与电路类似，磁路也有各种定律安培环路定律安培环路定律安培环路定律安培环路定律安培环路定律沿任一闭合路径，H的线积分等于包围在这闭合路径内各电流的代数和若磁

3、场均匀则有磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律无分支磁路平均长l线圈N匝IN磁通Φ导磁系数μ截面积S根据得磁路欧姆定律磁阻Rm基尔霍夫定律#8-1二、磁路的基本定律安培环路定律磁路欧姆定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律有分支磁路I1N1I2N2φ1φ2φ31.磁路的基尔霍夫磁通定律在节点A处Aφ1+φ2-φ3=02.磁

4、路的基尔霍夫磁压降定律任一闭合回路中均有：或磁压降的代数和等于磁动势的代数和#8-1INH（I）B（φ）μμabcB铁磁材料B-H，μ-H曲线从曲线上能明显看出，μ不是常数导磁性工程上利用它来使磁通尽量地约束在有限的范围内，提高电磁设备的利用率，一般使用B-H曲线的ab段。磁滞B的变化滞后于H的变化如曲线的oa段o磁饱和当H达到一定程度，B不再随H而增加，此为磁饱和。如曲线的cs段。s若对铁心线圈而言，磁饱和意为当电流I增加到一定程度，φ不再随之增加。关于磁滞祥看请点击#三、磁性材料的磁性能8-18-1几点说明：

5、磁阻Rm的大小取决于磁路的尺寸和材料的磁导率。很大，但不是常数，因此也不是常数。所以磁路欧姆定律不能用来进行定量计算，只用做定性分析。通常磁路计算应用磁路基尔霍夫定律。磁路和电路有相似之处，但却有本质的区别。祥见教材P149#第二节第二节直流铁心线圈与直流电磁铁一、直流铁心线圈（磁路计算略）二、直流电磁铁1.构成铁心铁心线圈线圈衔铁衔铁8-22.工作原理通电的铁心线圈对衔铁会产生吸力请看通电演示3.吸力磁动势主要降在空气隙上磁动势#电磁铁应用？直流电磁铁的特点8-2励磁电流是由励磁线圈的外加电压U和线圈电阻R决定

6、的2.无磁滞和涡流损耗，铁心可以使用整块的铸钢、软铁。电流是恒定的，无感应电动势产生。3.吸合后电磁力比吸合前大得多，但励磁电流不变。（因磁动势NI不变，磁阻Rm↓→B↑，所以吸力F↑）电流恒定，无感应电动势产生。无磁滞和涡流损耗，可使用整块铁心3.吸合后，励磁电流不变，F↑↑#第三节交流铁心线圈与交流电磁铁8-3一、交流铁心线圈的损耗P=△PCU+△Ph+△Pe总损耗铜损涡流损耗铁损磁滞损耗铜损△PCU线圈电阻上的损耗△PCU=I2R磁滞损耗其大小与铁心材料反复磁化后的磁滞回线面积成正比涡流损耗交变磁通穿过铁心

7、时，铁心既导磁又导电，因铁心在交变磁通作用下产生感应电动势，从而在垂直于磁通方向的铁心平面内产生旋涡状的感应电流，叫涡流。涡流在铁心内电阻上产生的损耗称涡流损耗。减小涡流损耗的办法增大涡流通路的电阻即用薄的材料叠成铁心减小磁滞损耗的办法铁心尽量采用软磁材料#8-3二、电压平衡方程式iNφφL交流铁心线圈大部分经铁心闭合线圈中磁通产生ee主磁通少部分经空气闭合产生eL漏磁通eLu线圈电阻上压降为iR根据KVL得：或电压平衡方程式##8-3二、电压平衡方程式有效值忽略了漏磁感应电动势和线圈内阻压降后，方程变为：或重要

8、结论外加电压不变时，交流铁心线圈的铁心内主磁通最大值几乎是不变的。这是分析变压器和交流电动机时的重要概念。注意8-3三、交流电磁铁铁心线圈衔铁交流电磁铁也是一种电磁器件，结构形式与直流电磁铁类似。在工业部门应用极为广泛。如冶金工业中用于提放钢材的电磁吊车；夹持工件的电磁工作台；传递动力的电磁离合器；液压传动中的电磁阀；交流接触器及接触器等。铁心中的磁通是交变的，空气隙处的