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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 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=3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=HAx安米,Am,A/cm 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也基尔霍夫定律 安恼环宁磁败防烟 律 与电路类似磁空拉环破 律 环趵 定律 定律 安培环路定律路定笮败姆定律台路径,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 碰路欧量定律 碰胺欧壢定律 N 若磁场均匀则有 院一 平均长l 磁路欧姆定律 线圈N匝 磁动势 HI= NI 磁通Φ 根{H=B/得 N 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
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角 8-1 磁路的基本定律安培环路定磁路欧姆定 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∑m=∑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BH,pH曲线 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。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.p很大,但不是常数,因此Rn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 N小H0D=1B058()=!505 气隙上 Fds=dW=l Do sods 2 Ho 电磁铁应用? F BaS=4BaSa×103N 8丌
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 8-2 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。 R 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↑↑ #