磁路与铁芯线圈(12)
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磁路与铁芯线圈电路(共14张PPT)
Φ=BS 磁通Φ又表示穿过某一截面S的磁力线根数，磁感应强度 B在数值上可以看成与磁场方向相垂直的单位面积所通过的 磁通，故又称磁通密度。磁通的国际单位为韦伯（Wb）.
第3页，共14页。
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
第3页，共14页。
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
压力传感器
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
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
谭久刚电工电子技术基础电子教案_电工电子技术课件_第4章___磁路和变压器
Z1 k 2 ZL 202 16 6400
把变压比和变流比公式代入可得：
Z1
U1 I1
kU 2 I2
k
k2
U2 I2
k2ZL
改接成 ZL 4扬声器后
k
'2
6400 4
1600，则k
'
40
所以： N 2
N1
k'
600 40
15匝
第2页
例：设交流信号源电压U 100 V ，内阻Ro 800 Ω，负载RL 8 Ω。 （1）将负载直接接至信号源，负载获得多大功率？
（2）变压器的负载运行与变换电流作用
i1 A X u1
Φ
N1N2
i2 S a
u2
x
|ZL|
变压器在能量传递的 过程中损耗甚小，因此：
P1 P2 或：U1I1 U 2 I 2
变压器的一次侧接电源，二次侧与 负载接通，这种运行状态称为负载运行。
变压器负载运行时由于副边电流存 在的去磁作用，因此原边电流由 i10增 大至i1。原边磁动势增加的数值恰好等 于二次侧负载所需要的磁动势。即：
第2页
B
bc段是磁化曲线的膝部
c
b
C点以后是饱和段
ab段是上升段
a H
0 起始磁化曲线
起始磁化 曲线反映 了什么？
oa段是线性段
起始磁化曲线的ab段反映了铁磁材料的 高导磁性；c点以后说明铁磁材料具有 磁饱和性。
铁磁性材料具有高导磁性、磁饱和性、磁滞性和剩磁性。
高导磁性 磁导率可达102~104，由铁磁材料组成的 磁路磁阻很小，在线圈中通入较小的电流即可获得较 大的磁通。
2．变压器的工作原理
（1）变压器的空载运行与变换电压作用
把变压比和变流比公式代入可得：
Z1
U1 I1
kU 2 I2
k
k2
U2 I2
k2ZL
改接成 ZL 4扬声器后
k
'2
6400 4
1600，则k
'
40
所以： N 2
N1
k'
600 40
15匝
第2页
例：设交流信号源电压U 100 V ，内阻Ro 800 Ω，负载RL 8 Ω。 （1）将负载直接接至信号源，负载获得多大功率？
（2）变压器的负载运行与变换电流作用
i1 A X u1
Φ
N1N2
i2 S a
u2
x
|ZL|
变压器在能量传递的 过程中损耗甚小，因此：
P1 P2 或：U1I1 U 2 I 2
变压器的一次侧接电源，二次侧与 负载接通，这种运行状态称为负载运行。
变压器负载运行时由于副边电流存 在的去磁作用，因此原边电流由 i10增 大至i1。原边磁动势增加的数值恰好等 于二次侧负载所需要的磁动势。即：
第2页
B
bc段是磁化曲线的膝部
c
b
C点以后是饱和段
ab段是上升段
a H
0 起始磁化曲线
起始磁化 曲线反映 了什么？
oa段是线性段
起始磁化曲线的ab段反映了铁磁材料的 高导磁性；c点以后说明铁磁材料具有 磁饱和性。
铁磁性材料具有高导磁性、磁饱和性、磁滞性和剩磁性。
高导磁性 磁导率可达102~104，由铁磁材料组成的 磁路磁阻很小，在线圈中通入较小的电流即可获得较 大的磁通。
2．变压器的工作原理
（1）变压器的空载运行与变换电压作用
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
第十三章 磁路和铁芯线圈
《电路分析基础》
P37-8 第13章 磁路和铁心线圈
1.磁通连续性原理
磁通连续性原理是磁场的一个基本性质，其内容是： 在磁场中，磁感应强度对任意闭合面的面积分恒等于零。
由于磁感应强度线总是闭合的空间曲线，显然，穿进 任一闭合面的磁通恒等于穿出此面的磁通。上式成立与磁 场中的介质的分布无关。
2.安培环路定律 安培环路定律(Ampere’s circuital law)是磁场又一基本 性质。其内容是：在磁场中，磁场强度沿任意闭合路径的 线积分等于穿过该路径所包围的全部电流的代数和。 同样应该指出，上式成立与磁场中的介质的分布无关。
铁磁物质铁、镍、钴以及铁氧体(又称铁淦氧)等都是构 成磁路的主要材料，它们的磁导率都比较大，且与所在磁场 的强弱以及该物质的磁状态的历史有关，其磁导率不是常量。 本节讨论铁磁物质的磁化过程。
铁磁物质的磁化性质一般由磁化曲线。磁路中的磁场是 由电流产生的。电流愈大，磁场强度就愈大。感应强度相当 于电流在真空中所产生的磁场和物质磁化后的附加磁场的叠 加，所以，曲线表明了物质的磁化效应。
《电路分析基础》
P37-7 第13章 磁路和铁心线圈
在国际单位制(SI)中，由后面介绍的安培环路定律可 知，磁场强度的单位是安/米，符号为A/m。
磁导率(permeability)是反映物质导磁能力或物质被磁 化能力的物理量。定义为
B H
它的单位在国际单位制中是亨/米，符号为H/m。为了 比较物质的导磁率，选用真空作为比较的基准。实验指出， 真空的导磁率是常数。把其它物质的磁导率与真空磁导率 的比称作该物质的相对磁导率。 大多数铁磁材料的磁导率不是常数，所以，在磁路中 磁场强度和磁感应强度的关系为非线性关系。 二、磁场的基本性质
Um Hl
P37-8 第13章 磁路和铁心线圈
1.磁通连续性原理
磁通连续性原理是磁场的一个基本性质，其内容是： 在磁场中，磁感应强度对任意闭合面的面积分恒等于零。
由于磁感应强度线总是闭合的空间曲线，显然，穿进 任一闭合面的磁通恒等于穿出此面的磁通。上式成立与磁 场中的介质的分布无关。
2.安培环路定律 安培环路定律(Ampere’s circuital law)是磁场又一基本 性质。其内容是：在磁场中，磁场强度沿任意闭合路径的 线积分等于穿过该路径所包围的全部电流的代数和。 同样应该指出，上式成立与磁场中的介质的分布无关。
铁磁物质铁、镍、钴以及铁氧体(又称铁淦氧)等都是构 成磁路的主要材料，它们的磁导率都比较大，且与所在磁场 的强弱以及该物质的磁状态的历史有关，其磁导率不是常量。 本节讨论铁磁物质的磁化过程。
铁磁物质的磁化性质一般由磁化曲线。磁路中的磁场是 由电流产生的。电流愈大，磁场强度就愈大。感应强度相当 于电流在真空中所产生的磁场和物质磁化后的附加磁场的叠 加，所以，曲线表明了物质的磁化效应。
《电路分析基础》
P37-7 第13章 磁路和铁心线圈
在国际单位制(SI)中，由后面介绍的安培环路定律可 知，磁场强度的单位是安/米，符号为A/m。
磁导率(permeability)是反映物质导磁能力或物质被磁 化能力的物理量。定义为
B H
它的单位在国际单位制中是亨/米，符号为H/m。为了 比较物质的导磁率，选用真空作为比较的基准。实验指出， 真空的导磁率是常数。把其它物质的磁导率与真空磁导率 的比称作该物质的相对磁导率。 大多数铁磁材料的磁导率不是常数，所以，在磁路中 磁场强度和磁感应强度的关系为非线性关系。 二、磁场的基本性质
Um Hl
电工与电子技术第五章-磁路与铁芯线圈电路
B
要使剩磁消失，通常需进 行反向磁化。将 B=0时的 H 值称为 矫顽磁力 Hc， （见图中3和6所对应的 点。）
1
2 3 O 4 6
H 5
磁性物质的分类
根据滞回曲线和磁化曲线的不同，大致分成三类： (1)软磁材料 其矫顽磁力较 小，磁滞回线 较窄。(铁心)
B
(2)永磁材料 其矫顽磁力较 大，磁滞回线 较宽。(磁铁)
磁感应强度 B 的大小及方向：
电流强度为 I 长度为 l 的电流元，在磁场中将受 到磁力的作用。实验发现，力的大小不仅与电流 元 I· l 的大小有关，还与其方向有关。 当 l 的方向与 B 的方向垂直时电流元受力为最大 F = F max ，此时规定，磁场的大小
Fmax B 的单位为特斯拉(T) B I l 磁场的方向，由 I l 、B 和 F 三个矢量成右旋系的
一、电磁关系
铁心如图所示， 磁动势 F = iN 产生 的磁通绝大多数通过铁 心而闭合，这部分磁通 称为工作磁通Φ。 u
i e eσ
N
Φ
Φσ
此外还有一少部分通过空气等非磁性材料而 闭合，这部分磁通称为漏磁通，用Φσ 表示。 这两个磁通在线圈中产生感应电动势e和eσ 。 e为主磁电动势，eσ 为漏磁电动势。
d di e N L dt dt
二、线圈两端的电压与电流之间的函数关系
据KVL有：
u iR e e
N i u
Φ Φσ
di iR e (L ) dt di iR L (e) dt
e eσ
u R u u 当 u U m sin t伏 为正弦量时，
H B/
工程上常根据安培环路定律来确定磁场与电流 的关系
要使剩磁消失，通常需进 行反向磁化。将 B=0时的 H 值称为 矫顽磁力 Hc， （见图中3和6所对应的 点。）
1
2 3 O 4 6
H 5
磁性物质的分类
根据滞回曲线和磁化曲线的不同，大致分成三类： (1)软磁材料 其矫顽磁力较 小，磁滞回线 较窄。(铁心)
B
(2)永磁材料 其矫顽磁力较 大，磁滞回线 较宽。(磁铁)
磁感应强度 B 的大小及方向：
电流强度为 I 长度为 l 的电流元，在磁场中将受 到磁力的作用。实验发现，力的大小不仅与电流 元 I· l 的大小有关，还与其方向有关。 当 l 的方向与 B 的方向垂直时电流元受力为最大 F = F max ，此时规定，磁场的大小
Fmax B 的单位为特斯拉(T) B I l 磁场的方向，由 I l 、B 和 F 三个矢量成右旋系的
一、电磁关系
铁心如图所示， 磁动势 F = iN 产生 的磁通绝大多数通过铁 心而闭合，这部分磁通 称为工作磁通Φ。 u
i e eσ
N
Φ
Φσ
此外还有一少部分通过空气等非磁性材料而 闭合，这部分磁通称为漏磁通，用Φσ 表示。 这两个磁通在线圈中产生感应电动势e和eσ 。 e为主磁电动势，eσ 为漏磁电动势。
d di e N L dt dt
二、线圈两端的电压与电流之间的函数关系
据KVL有：
u iR e e
N i u
Φ Φσ
di iR e (L ) dt di iR L (e) dt
e eσ
u R u u 当 u U m sin t伏 为正弦量时，
H B/
工程上常根据安培环路定律来确定磁场与电流 的关系
磁路及交流铁心线圈
1．磁路的欧姆定律
式中
为磁阻,
2．磁路基尔霍夫第一定律
3．磁路基尔霍夫第二定律
为磁导。
二、交流铁芯线圈
励磁电流为直流时，称为直流铁心线圈（如直流电磁铁、 直流继电器的线圈），当励磁电流为交流时，称为交流铁心线 圈（如交流电机、变压器的线圈）。
i
+
– e
u –
e+–+
N
主磁通 ：通过铁心闭合的 磁通。 与i不是线性关系。
O
到饱和值，这种现象称为磁 饱和性。从图中还可看出B 和H不成正比，所以磁性材 料的μ不是常数。
H
磁性材料的磁化曲线
（3）磁滞特性 若将磁性材料进行周期性磁化，磁感应强度 B随磁场强
度H 变化的曲线称为磁滞回线，如图所示。
从图中可见，当 H 已减到零 时， B 并未回到零值，而等于 Br 。这种磁感应强度滞后于磁场
磁路及交流铁心线圈
一、磁路及其基本定律
（一）磁路的概念 磁力线所通过的路径称为磁路。磁路主要由具有良好导 磁性能的磁性材料构成，如：硅钢片，铸铁等。
i1
u1 e1Βιβλιοθήκη N1N2e2
当线圈（通常被称为励磁线圈或励磁绕组）中通入电 流（通常被称为励磁电流）时，在线圈周围会形成磁场， 由于铁心的导磁性能比空气要好得多，所以绝大部分的磁 通将在铁心内通过，我们称它为主磁通或工作磁通；同时 有少量磁通会通过空气交链，我们称它为漏磁通，工程中 通常忽略不计。主磁通和漏磁通所通过的路径分别称为主 磁路和漏磁路。
或
3. 磁场强度H 磁场强度是计算磁场时所用的一个物理量，它也是个 矢量，根据安培环环路定理，沿任意闭合路径，磁场强度 的线积分等于该回路所包围的导体电流的代数和。
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例9.1 已知磁路如图9.12所示, 上段材料为硅钢片, 下段材 料是铸钢, 求在该磁路中获得磁通Φ=2.0×10-3 Wb时, 所需要 的磁动势？ 若线圈的匝数为1000匝, 求激磁电流应为多大？
解 (1) 按照截面和材料不同, 将磁路分为三段l1, l2, l3。
(2)l1按已2知75磁 路22尺0 寸2求75出: 770mm 77cm S1 50 60 3000mm2 30cm2 l2 35 220 35 290mm 29cm S2 60 70 4200mm2 42cm2 l3 2 2 4mm 0.4cm S3 60 50 (60 50) 2 3220mm2 32.2cm2 18
（5） 每段的磁位差为
H1l1 1.4 77 107.8A H2l2 1.5 29 43.5A H3l3 4942 0.4 1976.8A
（6） 所需的磁通势为
NI H1l1 H2l2 H3l3 107 .8 43.5 1976 .8 2128 .1A
激磁电流为 I NI 2128.1 2.1A N 1000
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0×10 3 H / A·m －1
图 9.6 几种常用铁磁材料的基本磁化曲线
8
第9章 磁路与铁芯线圈
9.2
9.2.1 磁路
N
I
S
S
U
N
(a)
(b)
9
图9.7 直流电机和单相变压器磁路
第9章 磁路与铁芯线圈
边 缘 效应
6
第9章 磁路与铁芯线圈
9.1.3 铁磁性物质的分类
B
软磁 硬磁
O
H
图9.5 软磁和硬磁材料的磁滞回线
7
第9章 磁路与铁芯线圈
H / A·m －1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10×10 3
B /T
1.8
1.6
1.4 c
1.2 b
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
a
c 硅钢片 b 铸钢
a 铸铁
(a)
(b)
(c)
2
图 9.1 铁磁性物质的磁化
第9章 磁路与铁芯线圈
9.1.2
磁化曲线是铁磁性物质的磁感应强度B与外磁场的磁场 强度H之间的关系曲线, 所以又叫B-H曲线。
N
I＋
－
A
1
2
Us
1′ S
2′
L
S
Rw
图 9.2 B-H 曲线测量电路
3
第9章 磁路与铁芯线圈
B R
Q
P 0
(a)
max
F
F
F
F
衔铁
(a)
(b)
(c)
图9.24
(a) 马蹄式； (b) 拍合式； (c) 螺管式
39
第9章 磁路与铁芯线圈
9.5.1 直流电磁铁
F
B02
20
S
2
B02
4 107
S
4B02S
105
40
第9章 磁路与铁芯线圈
例9.4 如图9.25所示的直流电磁铁, 已知线圈匝数为4000 匝, 铁芯和衔铁的材料均为铸钢, 由于存在漏磁, 衔铁中的磁 通只有铁芯中磁通的90%, 如果衔铁处在图示位置时铁芯中 的磁感应强度为1.6T, 试求线圈中电流和电磁吸力。
Im
. m
E 图9.17 电压、 电流相量图
m m 0
U E j4.44 fNm
•
I m Im 0
28
第9章 磁路与铁芯线圈
2.
设线圈电流为 i(t) Im sint
0
i
0
0 i
图 9.18 i为正弦量时Φ的波形 29
t
第9章 磁路与铁芯线圈
9.4.2 磁滞和涡流的影响
铁芯的磁滞损耗PZ和涡流损耗PW可分别由下式计算:
2. 磁路的基尔霍夫第二定律
(Hl) (IN)
对于如图9.9所示的ABCDA回路, 可以得出
H1l1 H1'l1' H1"l1" H2l2 I1N1 I2N2
Um Fm
13
第9章 磁路与铁芯线圈
9.2.3 磁路的欧姆定律
HS
Hl l
Um l
Um Rmቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
S S
14
第9章 磁路与铁芯线圈
第9章 磁路与铁芯线圈
50
170
50
70
l1
I 硅钢
1
2 l3
l2
铸钢
2
图9.12 例9.1图
60
19
70
310
第9章 磁路与铁芯线圈
(3) 各段磁感应强度为
B1
S1
2.0 103 30
0.667Wb / cm2
0.667T
B2
S2
2.0 103 42
0.476 104Wb / cm2
0.476T
22
第9章 磁路与铁芯线圈
9.4 交流铁芯线圈及等效电路
9.4.1 电压、电流和磁通
1. 电压为正弦量
i
uE
N
图9.14 交流铁芯线圈各电磁量参考方向 23
第9章 磁路与铁芯线圈
么么么么方面
• Sds绝对是假的
第9章 磁路与铁芯线圈
u(t) e(t) d (t) N d(t)
dt
dt
设Φ(t)=Φmsinωt, 则有
将B0' 18.81代入Im B0' E,得 Im 18.81103 211.6 3.98A
37
第9章 磁路与铁芯线圈
9.4.4 伏安特性和等效电感
Le U
UN
U( I )
Le( I )
0
IN
I
图 9.23 交流铁芯线圈的伏安关系
Le
U
L
38
第9章 磁路与铁芯线圈
9.5 电 磁 铁
铁芯 线圈
对于空气隙可用以下公式:
H0
B0
0
4
B0 10 7
0.8 106 B0( A / m)
8 103 B0( A / cm)
(5) 根据每一段的磁场强度和平均长度求出H1l1 , H2l2……。 (6) 根据基尔霍夫磁路第二定律, 求出所需的磁通势。
NI H1l1 H2l2
17
第9章 磁路与铁芯线圈
u(t)
e(t)
N
d(t) dt
N
1 dt
(m
s in t )
N
m
s
in(t
2
)
U
E
N m
2
2f N m
2
4.44 fNm
25
第9章 磁路与铁芯线圈
B
S
O
H Ni
l
O
i
图 9.15 B-H曲线与Φ-i曲线
26
第9章 磁路与铁芯线圈
0
t
0
i
0 i
t
图 9.16 电流i的波形的求法
27
第9章 磁路与铁芯线圈 U E
图 9.20 图 9.19的相量图
图9.21 串联等效模型
•
••
•• • •
I a G0 U , I m jB0 U , I I 0 I m
32
第9章 磁路与铁芯线圈
例9.2 将一个匝数N=100的铁芯线圈接到电压Us=220V的 工频正弦电源上, 测得线圈的电流I=4A, 功率P=100W。 不计 线圈电阻及漏磁通, 试求铁芯线圈的主磁通Φm, 串联电路模 型的Z0, 并联电路模型的Y0。
第9章 磁路与铁芯线圈
第9章 磁路与铁芯线圈
9.1 铁磁性物质 9.2 磁路与磁路定律 9.3 简单直流磁路的计算 9.4 交流铁芯线圈及等效电路 9.5 电磁铁
1
第9章 磁路与铁芯线圈
9.1 铁 磁 性 物
9.1.1 铁磁性物质的磁化
铁磁物质会在外加磁场的作用下, 产生一个与外磁场同 方向的附加磁场, 这种现象叫做磁化。
第9章 磁路与铁芯线圈
9.5.2 交流电磁铁
交流电磁铁由交流电励磁, 设气隙中的磁感应强度为
B0(t) Bm sint
电磁铁吸力为
f (t) B02(t) S Bm2 S sin2 t Bm2 S (1 cos2t)
20
20
9.3 简单直流磁路的计算
第一种是先给定磁通, 再按照给定的磁通及磁路尺寸、 材料求出磁通势, 即已知Φ求NI; 另一种是给定NI, 求各处磁 通, 即已知NI 求Φ。 本节只讨论第一种情况。
在计算时一般应按下列步骤进行: (1) 按照磁路的材料和截面不同进行分段, 把材料和截面 相同的算作一段。 (2) 根据磁路尺寸计算出各段截面积S和平均长度l。
解 由Us=4.44fNΦm得
m
Us 4.44 fN
220 4.44 50 100
9.91103Wb
Z0
R0
jX 0
U I
arccos P 220 UI 4
arccos 100 220 4
55 83.48 6.245 j54.64
Y0
G0
jB0
1 Z0
1 0.01818 55 83.48
B3
S3
2.0 103 32.2
0.621104Wb / cm2
0.621T
20
第9章 磁路与铁芯线圈
(4) 由图9.6 所示硅钢片和铸钢的基本磁化曲线得
H1 1.4 A / cm H2 1.5A / cm
空气中的磁场强度为
解 (1) 按照截面和材料不同, 将磁路分为三段l1, l2, l3。
(2)l1按已2知75磁 路22尺0 寸2求75出: 770mm 77cm S1 50 60 3000mm2 30cm2 l2 35 220 35 290mm 29cm S2 60 70 4200mm2 42cm2 l3 2 2 4mm 0.4cm S3 60 50 (60 50) 2 3220mm2 32.2cm2 18
（5） 每段的磁位差为
H1l1 1.4 77 107.8A H2l2 1.5 29 43.5A H3l3 4942 0.4 1976.8A
（6） 所需的磁通势为
NI H1l1 H2l2 H3l3 107 .8 43.5 1976 .8 2128 .1A
激磁电流为 I NI 2128.1 2.1A N 1000
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0×10 3 H / A·m －1
图 9.6 几种常用铁磁材料的基本磁化曲线
8
第9章 磁路与铁芯线圈
9.2
9.2.1 磁路
N
I
S
S
U
N
(a)
(b)
9
图9.7 直流电机和单相变压器磁路
第9章 磁路与铁芯线圈
边 缘 效应
6
第9章 磁路与铁芯线圈
9.1.3 铁磁性物质的分类
B
软磁 硬磁
O
H
图9.5 软磁和硬磁材料的磁滞回线
7
第9章 磁路与铁芯线圈
H / A·m －1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10×10 3
B /T
1.8
1.6
1.4 c
1.2 b
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
a
c 硅钢片 b 铸钢
a 铸铁
(a)
(b)
(c)
2
图 9.1 铁磁性物质的磁化
第9章 磁路与铁芯线圈
9.1.2
磁化曲线是铁磁性物质的磁感应强度B与外磁场的磁场 强度H之间的关系曲线, 所以又叫B-H曲线。
N
I＋
－
A
1
2
Us
1′ S
2′
L
S
Rw
图 9.2 B-H 曲线测量电路
3
第9章 磁路与铁芯线圈
B R
Q
P 0
(a)
max
F
F
F
F
衔铁
(a)
(b)
(c)
图9.24
(a) 马蹄式； (b) 拍合式； (c) 螺管式
39
第9章 磁路与铁芯线圈
9.5.1 直流电磁铁
F
B02
20
S
2
B02
4 107
S
4B02S
105
40
第9章 磁路与铁芯线圈
例9.4 如图9.25所示的直流电磁铁, 已知线圈匝数为4000 匝, 铁芯和衔铁的材料均为铸钢, 由于存在漏磁, 衔铁中的磁 通只有铁芯中磁通的90%, 如果衔铁处在图示位置时铁芯中 的磁感应强度为1.6T, 试求线圈中电流和电磁吸力。
Im
. m
E 图9.17 电压、 电流相量图
m m 0
U E j4.44 fNm
•
I m Im 0
28
第9章 磁路与铁芯线圈
2.
设线圈电流为 i(t) Im sint
0
i
0
0 i
图 9.18 i为正弦量时Φ的波形 29
t
第9章 磁路与铁芯线圈
9.4.2 磁滞和涡流的影响
铁芯的磁滞损耗PZ和涡流损耗PW可分别由下式计算:
2. 磁路的基尔霍夫第二定律
(Hl) (IN)
对于如图9.9所示的ABCDA回路, 可以得出
H1l1 H1'l1' H1"l1" H2l2 I1N1 I2N2
Um Fm
13
第9章 磁路与铁芯线圈
9.2.3 磁路的欧姆定律
HS
Hl l
Um l
Um Rmቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
S S
14
第9章 磁路与铁芯线圈
第9章 磁路与铁芯线圈
50
170
50
70
l1
I 硅钢
1
2 l3
l2
铸钢
2
图9.12 例9.1图
60
19
70
310
第9章 磁路与铁芯线圈
(3) 各段磁感应强度为
B1
S1
2.0 103 30
0.667Wb / cm2
0.667T
B2
S2
2.0 103 42
0.476 104Wb / cm2
0.476T
22
第9章 磁路与铁芯线圈
9.4 交流铁芯线圈及等效电路
9.4.1 电压、电流和磁通
1. 电压为正弦量
i
uE
N
图9.14 交流铁芯线圈各电磁量参考方向 23
第9章 磁路与铁芯线圈
么么么么方面
• Sds绝对是假的
第9章 磁路与铁芯线圈
u(t) e(t) d (t) N d(t)
dt
dt
设Φ(t)=Φmsinωt, 则有
将B0' 18.81代入Im B0' E,得 Im 18.81103 211.6 3.98A
37
第9章 磁路与铁芯线圈
9.4.4 伏安特性和等效电感
Le U
UN
U( I )
Le( I )
0
IN
I
图 9.23 交流铁芯线圈的伏安关系
Le
U
L
38
第9章 磁路与铁芯线圈
9.5 电 磁 铁
铁芯 线圈
对于空气隙可用以下公式:
H0
B0
0
4
B0 10 7
0.8 106 B0( A / m)
8 103 B0( A / cm)
(5) 根据每一段的磁场强度和平均长度求出H1l1 , H2l2……。 (6) 根据基尔霍夫磁路第二定律, 求出所需的磁通势。
NI H1l1 H2l2
17
第9章 磁路与铁芯线圈
u(t)
e(t)
N
d(t) dt
N
1 dt
(m
s in t )
N
m
s
in(t
2
)
U
E
N m
2
2f N m
2
4.44 fNm
25
第9章 磁路与铁芯线圈
B
S
O
H Ni
l
O
i
图 9.15 B-H曲线与Φ-i曲线
26
第9章 磁路与铁芯线圈
0
t
0
i
0 i
t
图 9.16 电流i的波形的求法
27
第9章 磁路与铁芯线圈 U E
图 9.20 图 9.19的相量图
图9.21 串联等效模型
•
••
•• • •
I a G0 U , I m jB0 U , I I 0 I m
32
第9章 磁路与铁芯线圈
例9.2 将一个匝数N=100的铁芯线圈接到电压Us=220V的 工频正弦电源上, 测得线圈的电流I=4A, 功率P=100W。 不计 线圈电阻及漏磁通, 试求铁芯线圈的主磁通Φm, 串联电路模 型的Z0, 并联电路模型的Y0。
第9章 磁路与铁芯线圈
第9章 磁路与铁芯线圈
9.1 铁磁性物质 9.2 磁路与磁路定律 9.3 简单直流磁路的计算 9.4 交流铁芯线圈及等效电路 9.5 电磁铁
1
第9章 磁路与铁芯线圈
9.1 铁 磁 性 物
9.1.1 铁磁性物质的磁化
铁磁物质会在外加磁场的作用下, 产生一个与外磁场同 方向的附加磁场, 这种现象叫做磁化。
第9章 磁路与铁芯线圈
9.5.2 交流电磁铁
交流电磁铁由交流电励磁, 设气隙中的磁感应强度为
B0(t) Bm sint
电磁铁吸力为
f (t) B02(t) S Bm2 S sin2 t Bm2 S (1 cos2t)
20
20
9.3 简单直流磁路的计算
第一种是先给定磁通, 再按照给定的磁通及磁路尺寸、 材料求出磁通势, 即已知Φ求NI; 另一种是给定NI, 求各处磁 通, 即已知NI 求Φ。 本节只讨论第一种情况。
在计算时一般应按下列步骤进行: (1) 按照磁路的材料和截面不同进行分段, 把材料和截面 相同的算作一段。 (2) 根据磁路尺寸计算出各段截面积S和平均长度l。
解 由Us=4.44fNΦm得
m
Us 4.44 fN
220 4.44 50 100
9.91103Wb
Z0
R0
jX 0
U I
arccos P 220 UI 4
arccos 100 220 4
55 83.48 6.245 j54.64
Y0
G0
jB0
1 Z0
1 0.01818 55 83.48
B3
S3
2.0 103 32.2
0.621104Wb / cm2
0.621T
20
第9章 磁路与铁芯线圈
(4) 由图9.6 所示硅钢片和铸钢的基本磁化曲线得
H1 1.4 A / cm H2 1.5A / cm
空气中的磁场强度为