章 线圈与 密压 A2关 WWWASYPUNEDURC 圃 7 作者:龚淑秋
第八章 铁心线圈与变压器 作者： 龚淑秋
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 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 #
8-1 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p 2磁感应 强度B 3磁场 强度H 4.导磁 系数μ
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φ 2.磁感应 强度B 3.磁场 强度H 4.导磁 系数μ # 8-1
8-1 第一节磁路的基本概念和定律 、磁场的基本物理量 1磁通垂直穿过某一面积S的磁力线的总根数。韦伯wb 2磁感应 穿过单位面积的磁力线根数。特斯拉Twb/m2 强度B B 或Φ=BS 3磁场 磁场中某点的B与该点的磁导率μ的比值。 强度H H=B或B=H安米,Am,Am 4导磁描述导磁能力大小的物理量。通常使用相对导磁系数 系数μ 无量纲 真空导磁系数
一、磁场的基本物理量 垂直穿过某一面积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T wb/m2 磁场中某点的B 与该点的磁导率μ的比值。 B BS S = = 或 H = B 或 B = H 1.磁通φ 2.磁感应 强度B 3.磁场 强度H 4.导磁 系数μ 0 r = 0 描述导磁能力大小的物理量。通常使用相对导磁系数 r 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
8-1 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碟败励基尔霍夫定律 安垶环路宁伟欧机律 与电路类似拉矿败以酰她定律 环趵 定律 安培环路定律路定笮败际姆定律台路径,H的线积分等于包 法WM 姆定律 碰欧定律“围在这闭合路径内各电流的代数和 碰路欧壢定律 磁路欧想定律M 碰胺欧壢定律 若磁场均匀则有 院一 平均长l 磁路欧姆定律 线圈N匝 HI= NI 磁动势 磁通Φ 根{H=B/得 NⅠ N 导磁系 据 数μ B=o/s 无分支磁路截面积S 磁路欧姆定律 磁阻Rm
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 Hdl =I 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 Hl = NI 若磁场均匀则有 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 I N 磁通Φ 导磁系 数μ 截面积S 根 据 B S H B Hl NI / / = = = 得 S l NI = 磁路欧姆定律 磁阻Rm 基尔霍夫定律 # 8-1
81)二、磁路的基本定律安培环路定磁路欧姆完二 基尔霍夫定律定律孓霍夫定律孓霍夫定律冻霍夫定律霍夫定律足角 1.磁路的基尔霍夫磁通定律 在节点A处 N 2 q1+q2-(3=0 2.磁路的基尔霍夫磁压降定律 有分支磁路 任一闭合回路中均有: ∑Rn=∑M或∑H=∑M 磁压降的代数和等于磁动势的代数和 #冈□
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 有分支磁路 I1 N1 I2 N2 φ1 φ2 φ3 1. 磁路的基尔霍夫磁通定律 在节点A 处 A φ 1+φ2 -φ3=0 2. 磁路的基尔霍夫磁压降定律 任一闭合回路中均有： Rm = NI 或 Hl = NI 磁压降的代数和等于磁动势的代数和 # 8-1
8-1 磁性材料的磁性能 N 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8 B 磁通尽量地约束在有限的范围 内,提高电磁设备的利用率, 般使用B-H曲线的ab段。一 磁滞B的变化滞后于H的变化 如曲线的oa段 铁磁材料B-H,HH曲线 磁饱和当H达到一定程度,不再随H而增加,此为磁饱和 如曲线的cs段。若对铁心线圈而言,磁饱和意为 当电流/增加到一定程度,φ不再随之增加。 关于磁滞〈祥看请点击
I N H（I） B（φ） μ μ a b c B 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 # 8-1 三、磁性材料的磁性能
8-1 几点说明: 1.磁阻Rn的大小取决于磁路的尺寸和材料的磁导率 2.很大,但不是常数,因此Rm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。 3.磁路和电路有相似之处,但却有本质的区别。 祥见教材P19
8-1 几点说明： 1. 磁阻Rm 的大小取决于磁路的尺寸和材料的磁导率。 S l Rm = 2. 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。 Rm 3. 磁路和电路有相似之处，但却有本质的区别。 祥见教材P149 #
82第二节直流铁心线圈与直流电磁铁 直流铁心线圈(磁路计算略) 铁心 二、直流电磁铁 线圈 1.构成 2.工作原理 请看通电演示 衔铁 通电的铁心线圈对衔铁会产生吸力 3吸力W=12=1单P2=N(磁动势 磁动势主 要降在空 ≈H0=BS0(B)=1 S 2100 气隙上 Fds=dW=l Do sodS 2 Ho 电磁铁应用? ∴F=1B2S0=4B2S0×103N 8丌
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 8-2 2. 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 W LI I NI I N 2 2 1 2 2 1 2 1 = = = 磁动势主 要降在空 气隙上 2 0 1 2 0 0 1 2 0 1 0 2 0 0 0 H B S S B B = （ ） = Fd dW S d B 2 0 1 0 2 0 = = F B S B S N 5 0 2 0 0 2 8 0 10 4 10 7 = = 磁动势 # 电磁铁应用？
82)直流电磁铁的特点 励磁电流是由励磁线圈的外加电压U和线圈电阻R决定的 电流是恒定的,无感应电动势产生。 2.无磁滯和涡流损耗,铁心可以使用整块的铸钢、软铁。 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N不变,磁阻Rm↓→B↑,所以吸力F) 1.电流恒定,无感应电动势产生。 2.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个↑
8-2 直流电磁铁的特点 1. 励磁电流是由励磁线圈的外加电压U 和线圈电阻R 决定的 R U I = 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↑） 1. 电流恒定，无感应电动势产生。 2. 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↑↑ #
