第6章磁路与铁心线圈电路-PPT精品文档

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磁路与铁芯线圈(电磁铁)课件

总结词
需要定期维护
详细描述
直流电磁铁具有稳定的磁场特性，常用于需要恒定磁场的应用场合，如继电器、接触器等。
详细描述
由于直流电磁铁的线圈中电流是恒定的，长时间工作会导致线圈发热，需要定期检查和维护，以确保其正常工作。
交流电磁铁
总结词
利用交流电产生交变磁场
详细描述
交流电磁铁的磁场特性随着电流的交变而变化，常用于交流电机、变压器等设备中。
高温超导电磁铁
利用超导材料的零电阻特性，实现电流传输效率高、能耗低的特点，在高速列车、核聚变等领域有广泛应用。
磁路与铁芯线圈在新能源领域的应用
风力发电
利用电磁铁技术制造的发电机可提高风能利用率，降低噪音，提高发电效率。
VS
太阳能逆变器
利用磁性材料和线圈技术实现太阳能的高效逆变，为太阳能发电系统的普及和应用提供技术支持。
PART 05
磁路与铁芯线圈的实验研究
磁场的测量与实验设备
磁场测量方法
高斯计、磁通计等仪器用于测量磁场的大小和方向。
实验设备
电磁铁、线圈、绝缘材料、测量外表等。
铁芯线圈的特性实验
线圈匝数对磁场的影响
通过改变线圈匝数，视察磁场强度的变化。
电流对磁场的影响
改变线圈中的电流，视察磁场的变化。
铁芯材料对磁场的影响
PART 04
磁路与铁芯线圈的设计
磁路设计的基本原则
01
02
03
磁通连续性
确保磁力线在磁路中连续流动，不产生漏磁现象。
最小磁阻
选择低磁阻的磁路设计，以减小磁力线的扩散和损失。
优化磁场散布
根据应用需求，优化磁场散布，提高电磁铁的工作效率和性能。

电工学课件第6章磁路与铁心线圈电路

电工学课件第6章磁路与铁心线圈电路
磁路与铁心线圈电路是电工学的重要内容，深入了解磁场来源、铁磁材料特性和磁路磁阻，能帮助我们理解电磁铁和铁心线圈电路的工作原理和计算方法。
磁场的来源与特性
电流
通过电流可以创建磁场，磁场的特性由其方向和强度决定。
永磁体
永久磁体是通过原子磁偶极子排列达到自发磁化的，其磁场具有持久性。
磁路
磁路是指通过磁介质的路径，它对于指定的磁场强度和磁通量起着重要的影响。
磁路阻抗
磁路阻抗是描述磁路对磁通量产生阻碍程度的物理量。
磁通量
磁通量是指通过某个截面的磁场总量，它和磁场强度、磁路面积以及磁路阻抗之间存在关系。
电磁铁的工作原理和特点
1 电磁激励
电流通过线圈产生磁场，使铁芯具有磁性。
电动势法拉第电磁感应定律
洛伦兹力定义
电路方程
电动势和线圈自感、电流变化率的关系
电动势与线圈长度、磁感应强度、线圈电流和外加磁场的关系
磁场与磁感应强度的计算
安培定理
根据安培定理，通过封闭回路的总磁感应强度等于通过该回路的总电流。
磁场强度
磁场强度是单位长度内的磁通量，与电流和回路形状有关。
磁感应强度
磁感应强度是介质内某点的磁场强度，与磁导率和磁场强度有关。
铁心线圈电路中的电动势和电路方程
现象带电线圈的磁场变化
外加磁场中的线圈
电磁感应
电磁感应是指磁场与导体运动或改变状况相互作用产生的电流和电动势。
铁磁材料的特点及磁滞回线
1
磁导率高
铁磁材料具有较高的磁导率能够达到较高的磁化强度，在磁路中发挥重要作用。
3
磁滞回线
铁磁材料的磁滞回线描述了其磁化和去磁过程中的能量损耗和延迟现象。

chapter磁路与铁心线圈电路-精选文档

磁畴外磁场
磁性物质被磁化。
磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。在这种具有铁心的线圈中通入不太大的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强度。
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2.磁饱和性磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定程度时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与外部磁场方向一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向某一定值。如图。
磁感应强度B的大小:
F B Il
磁感应强度B的单位: 特斯拉(T)，1T = 1Wb/m2 均匀磁场: 各点磁感应强度大小相等，方向相同的磁场，也称匀强磁场。
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2. 磁通磁通：穿过垂直于B方向的面积S中的磁力线总数。
在均匀磁场中 = B S
或 B= /S
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I1 B d l I H d l I H
式中：线(常取磁通作为闭合回线)的线积分； I 是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。安培环路定律电流正负的规定：任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流作为正、反之为负。是磁场强度矢量沿任意闭合曲 H d l
2 W / m bV s Ω s H μ 的单位 A / mA mmm
由实验可测得：真空的磁导率为：
7 4 π 10 H/m 0
因为它是一个常数，将其它物质的磁导率和它比较是很方便的。
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相对磁导率 r：任一种物质的磁导率和真空的磁导率0的比值。

第6章磁路与铁心线圈电路

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，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。

+-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磁通，用Φ表示。

《磁路与铁芯线圈》课件

交通领域
磁路与铁芯线圈在轨道交通、电动汽车等领域也有着广泛的应用前景。
THANKS
THANK YOU FOR YOUR WATCHING
设计步骤
选择合适的铁芯材料和尺寸，确定线圈匝数和线径，计算变比和效率，进行优化和调整。
电感器设计实例
电感器设计原理
利用线圈的自感和互感作用，实现储能和滤波功能。
设计步骤
确定线圈匝数、线径和骨架尺寸，选择合适的磁芯材料和形状，计算电感值和品质因数，进行优
化和调整。
应用场景
电源供应器、信号处理电路、通信设备等领域。
铁芯线圈对磁路的影响
线圈的匝数和排布影响磁通路径
线圈的匝数和排布方式决定了磁通量的路径和分布，从而影响磁路的形状和效率。
线圈的电阻影响磁路的稳定性
线圈的电阻对磁路的稳定性有一定影响，过大的电阻会导致磁路不稳定，影响磁路的正常工作。
磁路与铁芯线圈的优化设计
综合考虑磁路和线圈的相互影响
在优化设计过程中，需要综合考虑磁路和线圈的相互影响，通过调整参数实现最佳性能。
磁性材料的轻量化
为了提高设备的便携性和效率，磁性材料正向着轻量化的方向发展。
磁性材料的环保性
随着环保意识的提高，无污染、低能耗的磁性材料成为研究的热点。
铁芯线圈技术的发展趋势
高效能
01
铁芯线圈技术正向着高效能的方向发展，以提高设备的运行效
率和降低能耗。
智能化
02
随着物联网和人工智能技术的发展，铁芯线圈技术正向着智能
运用现代设计方法和软件进行优化
现代设计方法和软件为磁路与铁芯线圈的优化设计提供了有力支持，可以通过仿真和分析来指导实际设计，实现更高效、精确的设计。

第6章磁路与铁心线圈电路91941 74页PPT文档

B
b
a
0 磁化曲线
B BJ
B0 H
BJ 磁场内磁性物质的磁化磁场的磁感应强度曲线；
B0 磁场内不存在磁性物质时的磁感应强度直线；
B BJ曲线和B0直线的纵坐标相加即磁场的 B-H 磁化曲线。
注
当有磁性物质存在时
B与H不成比例，与I也不成比例。
B-H 磁化曲线的特征：
B
Oa段：B 与H几乎成正比地增加；
三、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磁导率之比。
H B

矢量
H的单位：安／米的单位：亨／米
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,等于通过这个闭合路径内电流的代数和.即
HdlI
电流方向和磁场强度的方向
I2 I1
符合右螺旋定则，电流取正；
第6章磁路与铁心线圈电路
6.1 磁路及其分析方法 6.2 交流铁心线圈电路 6.3 变压器 6.4 电磁铁
返回
本章要求：
1. 理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的基本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁心线圈电路；
2. 了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；
否则取负。
I3
H
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：
x Hx
I
Hdl Hxlx Hx2x I NI
Hx

NI lx
其中
l x＝2 x是半径为x的圆周长 Hx是半径 x 处的磁场强度 F＝NI即线圈匝数与电流的乘积，称磁通势

第6章磁路与铁心线圈电路 92页PPT文档

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故得： Hx NI NI
2πx lx
式中：N 线圈匝数；
lx=2x是半径为x的圆周长； Hx 半径x处的磁场强度； NI 为线圈匝数与电流的乘积。
电工技术
N匝
x
Hx S I
线圈匝数与电流的乘积NI ，称为磁通势，用字母 F 表示，则有 F = NI 磁通由磁通势产生，磁通势的单位是安[培]。
应用
变压器电磁铁电动机
i
+
– e
u+
– N

线圈
铁心
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6.1 磁路及其基本定律
电工技术
6.1.1 磁场的基本物理量
1. 磁感应强度
2. 磁通
3. 磁场强度
4. 磁导率物质的磁性
（1）非磁性物质
（2）磁性物质
6.1.2 磁性材料的磁性能
1. 高导磁性 2. 磁饱和性 3. 磁滞性
2. 了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；
3. 掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用； 4.了解三相电压的变换方法； 5. 了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识。
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铁心线圈电路
漏磁通
主磁通
磁性物质及其性能性质及其规律
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4. 磁导率
电工技术
表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁能力。
磁导率的单位：亨/米（H/m）
真空的磁导率为常数，用 0表示，有：
0 4π107H/m
相对磁导率 r：任一种物质的磁导率和真空的磁导率0的比值。

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NI H 1 l 1 H 2 l 2 H n l n
即
NI Hi li
i 1
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n
H 1 l 1 ,H 2 l 2 , 称为磁路个段的磁压降
基本步骤: （由磁通求磁通势F=NI ） (1) 求各段磁感应强度 Bi 各段磁路截面积不同，通过同一磁通，故有：
(4)在电路中，当 E=0时，I=0；但在磁路中，由于有剩磁，当 F=0 时，不为零；
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4. 磁路的分析计算主要任务: 预先选定磁性材料中的磁通 (或磁感应强度)，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和材料, 求产生预定的磁通所需要的磁通势F=NI ，确定线圈匝数和励磁电流。基本公式: 设磁路由不同材料或不同长度和截面积的 n 段组成，则基本公式为：
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6.1 磁路及其分析方法
四极直流电机和交流接触器的磁路
If N S N S
+ _
直流电机的磁路
交流接触器的磁路
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6.1.1. 磁路的基本概念

线圈通入电流后，产生磁通，分主磁通和漏磁通。
i
u1
线圈
s
u2
：主磁通 s ：漏磁通
E I R
l R S
J
I

E
S
U

0
I
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3. 磁路分析的特点
(1)在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离不开磁场的概念；例如在讨论电机时，常常要分析电机磁路的气隙中磁感应强度的分布情况。
(2)在处理电路时一般可以不考虑漏电流，在处理磁路时一般都要考虑漏磁通； (3)磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。由于不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不能直接用来计算，只能用于定性分析；
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二、磁导率：表征各种材料导磁能力的物理量
真空中的磁导率(
0 )为常数
7
（亨/米） 4 10 0 一般材料的磁导率和真空中的磁导率之比，
称为这种材料的相对磁导率
r
r 0
r 1，则称为磁性材料
r 1，则称为非磁性材料
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磁性材料的磁性能：
B ( )
大小
B
B
H (I) 1. 非线性
H
H
2. 磁饱和性
3. 磁滞性
根据磁性能，磁性材料又可分为三种：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（滞回线接近矩形。可用做记忆元件）。
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在很多电工设备（像变压器、电机、电磁铁电工测量仪器等）中，不仅有电路的问题，同时还有磁路的问题。只有同时掌握了电路和磁路的基本理论，才能对以上电工设备进行全面分析。磁路和电路往往是相关的，因此在这里要研究磁路和电路的关系以及磁和电的关系。本章结合磁路和铁心线圈电路的分析，讨论变压器和电磁铁的工作原理，作为应用实例。在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其它物质的磁导率高的多，磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。
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三、磁场强度 H
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。
B H
单位：
：亨/米
B ：特斯拉
H：安/米
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6.1.3 磁路的分析方法
一. 安培环路定律（全电流律）：
磁场中任何闭合回路磁场强度的线积分,等于通过这个闭合路径内电流的代数和.
d l I H
电流方向和磁场强度的方向
I1
I2
I3
H
符合右手定则，电流取正；
否则取负。
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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，安培环路定律可写成：
NI HL
NI：称为磁动势。一般
用 F 表示。 F=NI
HL：称为磁压降。
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铁心
（导磁性能好的磁性材料）
磁路：主磁通所经过的闭合路径。
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6.1.2 磁路计算中的基本物理量
（磁通密度）一、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）
B S
B 的单位：特斯拉（Tesla）
1 Tesla = 104 高斯单位：韦伯
线圈匝数N
I
磁路长度L
在非均匀磁路（磁路的材料或截面积不同，或磁场强度不等）中，总磁动势等于各段磁压降之和。
NI HL
总磁动势
I

N
例：
l0
NI H I H l 0 0
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l
退出
二. 磁路的欧姆定律：
NI HL L L S
HL
I
电路
电动势
U R
电压降
+
E
_
E
I
U
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磁路与电路的比较 (二)
磁路
基本定律磁阻磁感应强度
安培环路定律
I

N
F Rm
欧姆定律
NI l Φ Rm B S S
电路
I + _E R
电流强度
克氏电压定律
B
令：
对于均匀磁路
I N
S L
Rm
l
s
Rm 称为磁阻磁路中的欧姆定律
则：
FNI L R m φ S
注：由于磁性材料是非线性的，磁路欧姆定律多用作定性分析，不做定量计算。
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磁路和电路的比较（一）

磁动势
磁通
磁压降
磁路
I N
F IN
Φ
电流
电工学（电工技术）
教学课件
第6章磁路与铁心线圈电路
电工电子教研室
第6章磁路与铁心线圈电路
6.1 磁路及其分析方法
6.2 交流铁心线圈电路
6.3 变压器
6.4 电磁铁
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第6章磁路与铁心线圈电路
本章要求：
1. 理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的基本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁心线圈电路； 2. 了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义； 3. 掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用； 4.了解三相电压的变换方法； 5. 了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识。