磁路和铁心线圈电路
磁路与铁芯线圈电路(共14张PPT)
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3.磁场强度 磁场强度沿任一闭合路径l的线积分等于此闭合路径所包围的
电流的代数和。磁场强度 H的国际单位是安培/米（ A/m）。 它的方向与磁感应强度B的方向相同。 4.磁导率
解 :（1）由变压比的公式，可以求出副边的匝数为 N2U U1 2N1232601100180
（2）由有功功率公式P2=U2I2cosφ，灯泡是纯电阻负载， cosφ=1，可求得副边电流.11A 36
由变流公式，可求得原边电流为
I1 I2N N1 2 1.1111180000.18
【例4-1】 有一台电压为220/36 V的降压变压器，副边接一盏36 V、40 W的灯泡，试求:（1）若变压器的原边绕组N1=1100匝，副边绕组匝
的，线圈总是装 在铁芯上。开关电器中 数应是多少?（2）灯泡点亮后，原、副边的电流各为多少?
F=NI =Σ I
电磁铁的衔铁上还装有弹簧 铁芯线圈可以通入直流电来励磁（如电磁铁），产生的磁通是恒定的，在线圈和铁芯中不会感应出电动势来，在一定的电压下，线圈中的电流
上式中线圈匝数与电流乘积称为磁通势，用字母F表示，即
F=NI 磁通势的单位是安培（A）。联立上面几个式子，则有
铁损主要由两部分组成 （1）涡流损耗 （2）磁滞损耗
HS NI L/ S
如果线圈中的铁芯换上导磁性能差的非磁性材料，而磁通势 c时，减小电流使H由Hm逐渐减小，B将
磁感应强度B与垂直于磁力线方向的面积S的乘积称为穿过该面的磁通Φ，即
第4章 磁路与铁芯线圈电路
磁路与铁芯线圈(电磁铁)课件
利用磁路与铁芯线圈检测压力，实现物理量 的测量。
05
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的未来发展
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的发展趋势
技术创新
随着科技的不断进步，磁路与铁 芯线圈(电磁铁)的设计和制造将 更加精密和高效，以满足不断变
化的应用需求。
环保与节能
随着环保意识的提高，磁路与铁 芯线圈(电磁铁)将更加注重节能 和环保，采用更高效的材料和设
计，降低能耗和资源消耗。
智能化与自动化
磁路与铁芯线圈(电磁铁)将与物 联网、人工智能等先进技术结合 ，实现智能化控制和自动化生产
，提高生产效率和产品质量。
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的未来挑战
技术瓶颈
随着应用领域的不断拓展，磁路与铁芯线圈(电磁铁)面临的技术瓶 颈也日益突出，需要不断突破和创新。
市场竞争
隔离变压器
利用磁路与铁芯线圈产生磁场 ，实现电路的隔离。
自耦变压器
利用磁路与铁芯线圈产生磁场 ，实现电路的自动控制。
在传感器中的应用
磁性传感器
利用磁路与铁芯线圈检测磁场，实现物理量 的测量。
位置传感器
利用磁路与铁芯线圈检测位置，实现物理量 的测量。
电流传感器
利用磁路与铁芯线圈检测电流，实现物理量 的测量。
磁场通过铁芯得到增 强。
铁芯线圈的应用
01
02
03
04
直流电机
利用铁芯线圈产生磁场，驱动 转子旋转。
变压器
通过改变铁芯线圈的匝数实现 电压变换。
继电器
利用铁芯线圈控制电路的通断 。
传感器
检测磁场变化，实现非电量到 电量的Байду номын сангаас换。
03
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的设计
变压器铁芯线圈电路的功率损耗
变压器铁芯线圈电路的功率损耗
1 变压器的功率损耗
变压器是一种用于改变电力电压的设备，它通过将高电压输入转
换为低电压输出来提供能量的传递，以满足特定的应用要求。
在变压
器中，铁心线圈电路用于将高压电流转换为低压电流。
然而，在变压
器中使用铁芯线圈电路也会产生功率损耗。
2 功率损耗的原因
铁芯线圈电路的功率损耗主要由两部分组成：磁损耗和电损耗。
磁损耗是通过磁饱和和铁芯损耗产生的，是指截止电感铁芯在开路情
况下物理损失的部分。
铁芯损耗是指在准饱和磁路中，由于磁铁变形
而引起的铁芯内的热损失。
电损耗是由于铁芯铁氧体引入电路中而产
生的损耗。
3 功率损耗的减少
可以采取一些措施来减少铁芯线圈电路的功率损耗，如使用低损
耗线圈、晶体管密封及采用对称结构来改善电器的绝缘特性等。
另外，应当尽量减少铁芯的损耗，它是减轻线圈的磁损耗的有效手段，因为
它的电路阻抗会减少。
此外，应采取措施减少芯片温升，如选择高效
变压器，采用良好的散热装置和结构以改善变压器的散热特性，同时
对变压器进行定期维护也可以减少功率损耗。
4 结论
变压器铁芯线圈电路的功率损耗主要由磁损耗和电损耗组成，可
以采取一些措施来减少功率损耗，例如使用低损耗线圈、晶体管密封
以及采用对称结构来改善电器的绝缘特性。
它也可以减少铁芯的损耗，选择高效变压器，采用良好的散热装置和结构以改善变压器的散热特性，同时对变压器进行定期维护也可以减少功率损耗。
交流磁路中电压、磁通及电流间的关系
本教材理论推导从简，计算思路交待详细，概念述 明来龙去脉，增加例题数量和难度档次，章节分 “重计 算”及“重概念”两类区别对待，编排讲究逐步引深的 递进关系，联系工程实际，训练动手能力，尽力为后续 课程铺垫。借助类比及对偶手法，语言朴实简练，图文 印刷结合紧密，便于自学与记忆，便于节省理论教学时 数。适用于应用型本科及高职高专电力类、自动化类、 机电类、电器类、仪器仪表类、电子类及测控技术类专 业。
磁滞、涡流损耗统称为铁损PFe 。
为了减小涡流损耗，铁心由绝缘漆浸润过的硅钢薄片 叠装而成，浸漆可阻断涡流的流通路径，硅钢片的叠装方 向使硅钢片平面与磁感线平行，硅钢片是导电率较低而μ 值较大的软磁材料。
p66 [例8—5]
U =4.44 fNm 4.44 fNBmS
U
220
m 4.44 fN 4.44 50 733 0.00135Wb
交流磁路中，电流和磁通都是交变的，线圈及 铁心中均存在感应电动势，电路中的电流、电压要受磁路 影响，铁心中有磁滞损耗、涡流损耗，比直流磁路复杂。
8.4.1 交流铁心线圈电压与磁通的关系
电压超前 磁通90度
图示铁心线圈由交流电压源供电，忽略漏磁通、忽略
磁损耗，设线圈中主磁通为 msin
线圈的感应电动势总是要阻碍磁通随时间变化，则
第8章 磁路和铁芯线圈电路的概念
第一节、磁路的主要物理量和基本性质 第二节、铁磁材料的磁化曲线及其分类 第三节、磁路定律及磁路、电路的比较 第四节、交流磁路中电压、磁通及电流间的关系 第五节、 交流铁心线圈的电路模型
8.4 交流磁路中电压、磁通及电流间的关系
直流磁路中，电流不发生变化，磁通是恒定不变的，线 圈及铁心中无感应电动势，当线圈电压给定时，其电流仅 决定于线圈的电阻，与磁路的状态无关，磁通在铁心中无 功率损耗。
第六章磁路及铁芯线圈电路-文档资料
0
H 0H
B B0
6-1 磁路和磁路的基本知识
例：环形线圈如图，其中媒质是均匀的，
磁导率为，试计算线圈内部各点的磁感
应强度。
解：半径为x处各点的磁场强度为
NI Hx
lx
故相应点磁感应强度为
I
Bx Hx NI
lx
N匝
x Hx
S
由上例可见,磁场内某点的磁场强度 H 只与电流大小、线
磁性物质的磁导率不是常数，随H 而变。
磁化曲线
H
B,
有磁性物质存在时，与 I 不成正比。
B
磁性物质的磁化曲线在磁路计算上极
为重要，其为非线性曲线，实际中通过
实验得出。
O
B 和 与H的关系
H
6-2 铁磁性物质及其磁化
3. 磁滞性
磁滞性：磁性材料中磁感应强度B的变化总是滞后于
外磁场变化的性质。
磁通由磁通势产生，磁通势的单位是安[培]。
6-1 磁路和磁路的基本知识
五、磁导率
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。
r
(4) 根据下式求出磁通势（ NI ）
n
NI Hili i1
6-3 磁路的基本定律
例1:一个具有闭合的均匀的铁心线圈，其匝数为300， 铁心中的磁感应强度为 0.9T，磁路的平均长度为 45cm，试求： (1)铁心材料为铸铁时线圈中的电 流; (2)铁心材料为硅钢片时线圈中的电流。
通所需要的磁通势F=NI ， 确定线圈匝数和励磁电流。
磁路与铁芯线圈(电磁铁)课件
稀土永磁材料
如钕铁硼、钐钴等，具有高剩磁 、高磁能积和稳定的化学性质， 广泛应用于电机、发电机和变压
器等领域。
铁氧体磁性材料
成本低、稳定性好，主要用于制 作电磁铁、磁力离合器等。
纳米磁性材料
具有超顺磁性、高矫顽力等特点 ，在磁记录、磁流体等领域有广
阔的应用前景。
新型电磁铁的设计与应用
微型化设计
随着微电子技术的发展，电磁铁的尺寸越来越小，性能更加优异，可应用于微型电机、传感器等领域 。
2023 WORK SUMMARY
磁路与铁芯线圈(电磁 铁)课件
REPORTING
目录
• 磁路的基本概念 • 铁芯线圈的工作原理 • 电磁铁的应用 • 磁路与铁芯线圈的设计 • 磁路与铁芯线圈的实验研究 • 磁路与铁芯线圈的发展趋势
PART 01
磁路的基本概念
磁场与磁力线
磁场
磁力作用的空间，由磁体或电流 产生。
铁芯形成磁路，使磁场得以集中并通过。磁路中的磁阻会影响磁场的强度和分布 。
电磁感应与电动势
法拉第电磁感应定律
当磁场发生变化时，会在导体中产生 电动势，电动势的大小与磁通量变化 碍引起感 应电流的磁通量的变化。
PART 03
电磁铁的应用
直流电磁铁
总结词
利用直流电产生稳定磁场
使用不同材料的铁芯，研究其对磁场的影响。
电磁铁的应用实验
电磁吸力实验
通过电磁铁吸合不同质量的物体 ，观察吸力与电流、匝数的关系
。
电磁继电器实验
利用电磁铁控制电路的通断，实现 自动控制功能。
电磁感应实验
通过电磁感应现象，研究线圈中感 应电动势的产生和变化。
PART 06
磁路与铁芯线圈的发展趋 势
磁保持继电器内部结构
磁保持继电器内部结构
磁保持继电器是一种电磁装置，用于控制电路中的电流流动。
它由
内部结构所组成，这个结构起着关键的作用，实现开关的功能。
磁保持继电器内部结构主要包括以下部分：
1.磁路系统：磁保持继电器的磁路系统包括铁芯、线圈和磁导路径。
铁芯是由软磁材料制成的，通过其内部传导磁场。
线圈通常由导线绕
制而成，当通电时产生磁场。
磁导路径将磁场引导到合适的位置，使
其产生力。
2.触点系统：触点是磁保持继电器中起关键作用的部分。
它通常由
固定触点和可动触点组成。
当线圈通电时，磁场引起可动触点的吸引，使之与固定触点接触，形成电路通断。
这种触点系统能够承受较大的
电流，并具有良好的切换特性。
3.辅助电路：为了进一步增强磁保持继电器的功能，一些辅助电路
也被添加到内部结构中。
例如，过载保护电路、继电器状态指示灯、
电气间隔器等。
辅助电路的添加可以使继电器更安全可靠，并提供额
外的功能。
总体而言，磁保持继电器内部结构的设计旨在实现可靠的开关控制。
通过使用合适的材料和构造，确保其正常工作并承受一定的负荷。
这
样的结构使得磁保持继电器在各种电路中被广泛应用，在电力系统、
自动化控制和电子设备中发挥重要作用。
磁路与电路的异同比较
磁路与电路、直流励磁铁心线圈电路与交流励磁铁心线圈、交流铁心线圈电路与交流空心线圈电路、直流铁心线圈电路与直流空心线圈电路异同比较学号：**********班号：18201班姓名：母剑峰2011/11/17磁路与电路磁路是指在电工设备中，用磁性材料做成一定形状的铁芯，铁芯的磁导率或其他物质的磁导率高得多，因此铁芯线圈中的电流产生的磁通绝大部分经过铁芯闭合，这种人为造成的磁通的闭合路径称为磁路。
电路是由金属导线和电气以及电子部件组成的导电回路，称其为电路，也可以是电路是电流所流经的路径。
相似之外也有不同，比如磁通只是描述磁场的物理量，并不像电流那样表示带电质点的运动，它通过磁阻时，也不像电流通过电阻那样要消耗功率，因而也不存在与电路中的焦耳定律类似的磁，处理电路时一般不涉及电厂问题，而在处理磁路时离不开磁场的概念；处理电路是一般不考虑漏电流，而处理磁路时要考虑漏磁现象；磁路的欧姆定律与电路的欧姆定律只是形式上的相似，由于不是常数，他随励磁电流变化不能直接应用，只用作定性分析。
在电路中E=0时I=0，但在磁路中由于有剩磁，F=0时，0.直流励磁铁心线圈电路与交流励磁铁心线圈直流励磁铁心线圈电路与交流励磁铁心线圈电路均是由电流的变化激发磁场。
直流励磁方式用直流电产生磁场或采用永久磁铁，它能产生一个恒定的均匀磁场，在线圈和铁芯中不会感应出电动势；在一定的电压U下，线圈的电流I只与本身的电阻R有关，功率损耗也只有R2；而交流电是周期性变化的电流来激发磁场，所激发的磁场以及感应电动势，感应电流也是周期性变化的，主磁通最大值m只与U、f和N有关，当铁芯尺寸和材料保持变化值保持不变，感应电动势的计算公式为：E=4.44fN m。
除了电阻R上的损耗外，处于交变磁m化下的铁心中也有功率损耗（铁损耗Fe），是由磁滞和涡流产生的。
有功功率的损耗计算为P=UI=RI2+Fe。
交流铁心线圈电路与交流空心线圈电路交流铁芯线圈电路与交流空心线圈在励磁规律，感应电动势，感应电流，感应磁场遵循相同的规律。
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解：
U
E 4.44 fN m
4.44 fN 4.44 50 1000
9 10 4(Wb)
=5X
6.5+(5+6.5)
2
X 0.1=33.65cm
求所需磁通势
412.72 199.08 1424 2036A
⑹励磁电流
I F
型 2.04A N 1000
10-2设铁心是由 D21硅钢片叠制而成，片厚0.5mm,铁心截面A=6.6cm 2
,磁路平均长度I =66cm,励
磁线圈匝数N=1000匝接，至频率f=50H z , U=220V 的正弦电压。
求励磁电流有效值及 相位角（忽略线圈电阻及漏磁通）。
第十章磁路和铁心线圈电路
10-1图示为一直流电磁铁。
磁路尺寸单位 为cm,铁心由D21硅钢片叠成，叠装因 数K Fe =0.92，衔铁材料为铸钢。
要使电 磁铁空气隙中的磁通为 3X 10 wb 3。
求：⑴所需磁通势；⑵若线圈匝数 N=1000匝，求线圈的励磁电流。
解：⑴ 将磁路分成铁心、衔铁、气隙三段。
⑵求各段长度和截面积 11=( 30-6.5)+2(30-3.25)=77cm
12=30-6.5+4 X 2=31.5cm 210=0.1 X 2=0.2cm
2
A=6.5 X 5X 0.92=30cm
2
A ?=8X 5=40cm A=ab+(a+b) 10 ⑷求各段磁路磁场强度
B 0
3 10 3 A
30 104
3 103
A 2
40 104
3 10 3
求各段磁路磁感应强度
B i
B 2
0.75T
H 1 H 2 H 。
536A/m 632A/m 0.8 106B 0
0.8 1 06 0.89
33.65 10
4 0.89T
6
0.71 10 A/m
NI H 1I 1 H 』2 H °l °
536 0.77 6
632 0.315 0.71 10
0.002
2
90
8.5
81
.5
10-3将一匝数N=100的铁心线圈接到U=200V 勺工频正弦电压源，测得线圈的电流 功率P = 100W,不计线圈电阻及漏磁通，试求铁心线圈(
1)主磁通的最大值①
电路模型的Z 0； ( 3)并联电路模型的丫
.
B m
9 10 6.6 10 4
136T
查磁化曲线数据表得
H m 1500A/m 15A/cm
H m l N
15 66 1000
0.99(A)
查B m
』线，得E =1.25
0.56A
查比磁损耗数据表得
P Feo 4.93W/kg
取硅钢片密度
7.8 10
3
kg / cm 3
3
P Fe P Fe0 V 4.93 6.6 66 7.8 10 16.75W
磁损耗电流
励磁电流为
l a
P Fe E
16.75 200
0.084A
I I a I M I ； I M arctan $
I M
0.0842 0.562
arctan 0.084 0.56
0.56 8.5 A
I = 4A 、
则
M
I m
2 1.25
U
200
3
解: /1)
m
9.91 10 Wb
(1
4.44 fN 4.44 50 100
(2 )励磁阻抗
U P 220
100
Z 0 R 。
jX 0
arccos ——
arccos -
I Ul
4
220 4
55 835
6.25 j54.6
(3)励磁导纳
损耗角
90 83.5 6.5
10- 4铁心线圈电阻为0.1 Q 、漏抗0.8 Q ，将其接在U i =100V 勺电压下，测得电流l=10A,
有功功率P=200W 求：(1)磁损耗;
10-5 将一铁心线圈接在3V 直流电源上，测得电流为
1.5A 。
接50H Z , 160V 交流电源上, 测得电流为2A ,功率表读数为24W 试计算并联电路模型的各参数及电流的有功分量与无功分量。
(铁心漏磁通可忽略)
解 线圈中的电阻
1.5
P Fe P P Cu 24 8 16W
G
jB °
1 Z
1 55 83.5
2.07 10 3
j 18.1 10 3
S
Y 0
P
Fe
P P
Cu
P I 2R
U U 1 U R U S
U 1
R jX s I
2
100 78.5
0.1 j0.8 10 0
200
0.1 10
190W
18.9 j90 92 78.1 V
P 200 *
cos
0.2
UJ
100 10
磁化电流
arccos0.2 78.5
I M I sin 78.1 10si n78.1 9.8A
(2)主磁通产生的感应电压；(3)磁化电流，并作相量图。
解
磁损耗为
感应电压
设 I I 0
10 0 A
U 1 100 78.5 V
铁心线圈接到交流电源时
2 2
P cu RI 2 2 8W
I a p
Fe
0.1A
U 160
2 2 2 2
I M I I a 2
0.1 2A
励磁电导
G o
忽略了漏磁通可设
U U i 160V
励磁电纳
B o I M 2 1 - — -- —S
U 160 80。