第6章 磁路与铁心线圈电路

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1、第七章磁路与铁心线圈电路-113-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，

2、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电工学教案第七章磁路与铁心线圈电路-113-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

3、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。图6.1-1一、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

4、磁通，用表示。沿铁心以外空间闭合的磁通，称为漏磁通，用表示。这一部分磁通很小，在工程上常将它忽略不计。1、磁感应强度磁感应强度B是表示磁场大小和方向的物理量，是一个矢量。2、磁通定义：磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积。即，均匀磁场时，(6.1-1)３、磁场强度磁场强度H是进行磁场计算时引入的一个物理量，，H与产生磁场的电流成正比，与磁介质的磁导率无关。由安培环路定理，　　(6.1-2)４、磁导率磁导率，是表示物质导磁性能的物理量。　　　　　　　(6.1-3)电工学教案第七章磁路与铁心线圈电路-113-在工程上，根据磁导率的大小，常把物质分为磁性物质和非磁性物质

5、两类。非磁性材料：空气、铝、铜、木材等，。磁性材料：硅钢、铸铁、合金等，导磁能力很强，，不是常数，广泛应用于变压器、电机和各种电磁器件的线圈铁心。二、磁性材料的磁性能１、高导磁性，可达到数百、数千乃至数万，容易被磁化。２、磁饱和性铁磁物质由于磁化所产生的磁化磁场()不会随着外磁场H的增强而无限地增强。当外磁场(励磁电流)增大到一定数值时，全部磁畴的方向都转向与外磁场方向一致，这时磁化磁场的磁感应强度达到饱和，如图6.1-2为B-H磁化曲线。图6.1-2图6.1-3３、磁滞性表现为铁磁材料在交变磁场H中反复磁化时，磁感应强度的变化滞后于磁场H的变化。当，(剩磁)。若要使，

6、则应使铁磁材料反向磁化，即施加一个()，称为矫顽磁力，如图6.1-3磁滞回线。铁磁物质的分类：根据铁磁物质的磁滞回线不同，分为软磁材料和硬磁材料。软磁材料：Br、Hc小，磁滞回线细窄、容易磁化，去掉外磁励磁场，剩磁很小、适合制作变压器、交流电机、电磁铁的铁心。硬磁材料（永磁材料）：Br、Hc大，磁滞回线宽，它需要有较强的外磁场才能磁化，去掉外磁场后，磁性不易消失。适合用于制造永久磁铁、电工仪表、扬声器及小型直流电机中的永久磁铁铁心等三、磁路的分析方法如图变压器磁路，下面引入分析和计算磁路的基本定律：磁路欧姆定律。根据安培换路定律描述了磁场强度H与励磁电流的关系，其中电流

7、与闭合回路绕引方向一致取“+”，否则取“-”。电工学教案第七章磁路与铁心线圈电路-113-图6.1-4由图可得令，为磁阻；为磁动势，则(6.1-4)其中磁阻Rm大小表示了磁路对磁通的阻碍作用，由于μ不是常数，Rm也不是常数。因此，磁路欧姆定律一般用作定性分析，不直接用来作定量计算。串联磁路：如下图所示，由不同材料或不同截面的几段磁路串联而成的磁路。Rm=Rm1+Rm2+Rm3图6.1-5对于空气隙这段磁路，其l0虽小，但因μ0很小，故Rm很大，从而使整个磁路的磁阻大大增加。当Fm不变时，间隙越大、φ愈小。若要保持φ不变、则所需的励磁电流I