第6章 磁路與鐵心線圈電路

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1、第七章磁路與鐵心線圈電路-113-第六章磁路與鐵心線圈電路★主要內(nèi)容1、磁場(chǎng)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、交流鐵心線圈電路5、變壓器★教學(xué)目的和要求1、理解描述磁場(chǎng)性質(zhì)的四個(gè)有關(guān)物理量（磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通、磁導(dǎo)率和磁場(chǎng)強(qiáng)度）的意義，并熟記它們的單位和符號(hào)，了解鐵磁材料的磁化、磁滯的物理意義，掌握鐵磁材料磁滯回線的概念，了解兩類鐵磁質(zhì)的磁性能（磁滯回線的不同特點(diǎn)）和用途。2、了解磁路的基本概念；了解交流鐵心線圈電路的基本電磁關(guān)系，掌握交流鐵芯線圈端電壓與線圈磁通的關(guān)系（U≈E=4.44NfΦm）。3、了解變壓器的基本構(gòu)造、工作原理、繞組的同極性端，

2、掌握理想變壓器的三種變換特性，并能利用這些特性對(duì)含有變壓器的電路進(jìn)行熟練地計(jì)算?！飳W(xué)時(shí)數(shù)：6學(xué)時(shí)★重難點(diǎn)重點(diǎn)：①磁路基本定律、交流鐵心線圈；②變壓器的三個(gè)主要作用難點(diǎn)：①交流鐵心線圈電路分析；②變壓器與負(fù)載的關(guān)系★本章作業(yè)布置：課本習(xí)題P197—199頁，6.1.4，6.3.2，6.3.4，6.3.5，6.3.6電工學(xué)教案第七章磁路與鐵心線圈電路-113-第六章磁路與鐵心線圈電路本章學(xué)習(xí)變壓器的工作原理。變壓器是一種利用磁路傳送電能，實(shí)現(xiàn)電壓、電流和阻抗變換的重要設(shè)備?！?.1磁路及其分析方法在電機(jī)、變壓器及各種鐵磁元件中常用鐵磁材料做成一定形狀的鐵心，鐵心的磁導(dǎo)率比周

3、圍空氣或其他物質(zhì)高得多，因此鐵心線圈中電流產(chǎn)生的磁通絕大部分經(jīng)過鐵心而閉合，這種人為造成的磁通閉合路徑，稱為磁路。如圖7.3-1和圖6.1-1分別表示四極直流電機(jī)和交流接觸器的磁路。圖6.1-1一、磁場(chǎng)的基本物理量這部分內(nèi)容在普物中已基本講過，這里簡單復(fù)習(xí)一下。電磁學(xué)中已講過了，電流會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，通有電流的線圈內(nèi)部及周圍都有磁場(chǎng)存在。在變壓器、電動(dòng)機(jī)等電工設(shè)備中，為了用較小的電流產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場(chǎng)，通常把線圈繞在鐵磁材料制成的鐵心上。由于鐵磁性材料的導(dǎo)磁性能比非磁性材料好的多，因此，當(dāng)線圈中有電流流過時(shí)，產(chǎn)生的磁通，絕大部分集中在鐵心中，沿鐵心面閉合，這部分鐵心中的磁通稱為主

4、磁通，用表示。沿鐵心以外空間閉合的磁通，稱為漏磁通，用表示。這一部分磁通很小，在工程上常將它忽略不計(jì)。1、磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B是表示磁場(chǎng)大小和方向的物理量，是一個(gè)矢量。2、磁通定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場(chǎng)方向的面積S的乘積。即，均勻磁場(chǎng)時(shí)，(6.1-1)３、磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度H是進(jìn)行磁場(chǎng)計(jì)算時(shí)引入的一個(gè)物理量，，H與產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流成正比，與磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率無關(guān)。由安培環(huán)路定理，　　(6.1-2)４、磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率，是表示物質(zhì)導(dǎo)磁性能的物理量?！　　　　　　?6.1-3)電工學(xué)教案第七章磁路與鐵心線圈電路-113-在工程上，根據(jù)磁導(dǎo)率的大小，常把物質(zhì)分為磁性物質(zhì)和非磁性物質(zhì)

5、兩類。非磁性材料：空氣、鋁、銅、木材等，。磁性材料：硅鋼、鑄鐵、合金等，導(dǎo)磁能力很強(qiáng)，，不是常數(shù)，廣泛應(yīng)用于變壓器、電機(jī)和各種電磁器件的線圈鐵心。二、磁性材料的磁性能１、高導(dǎo)磁性，可達(dá)到數(shù)百、數(shù)千乃至數(shù)萬，容易被磁化。２、磁飽和性鐵磁物質(zhì)由于磁化所產(chǎn)生的磁化磁場(chǎng)()不會(huì)隨著外磁場(chǎng)H的增強(qiáng)而無限地增強(qiáng)。當(dāng)外磁場(chǎng)(勵(lì)磁電流)增大到一定數(shù)值時(shí)，全部磁疇的方向都轉(zhuǎn)向與外磁場(chǎng)方向一致，這時(shí)磁化磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到飽和，如圖6.1-2為B-H磁化曲線。圖6.1-2圖6.1-3３、磁滯性表現(xiàn)為鐵磁材料在交變磁場(chǎng)H中反復(fù)磁化時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化滯后于磁場(chǎng)H的變化。當(dāng)，(剩磁)。若要使，

6、則應(yīng)使鐵磁材料反向磁化，即施加一個(gè)()，稱為矯頑磁力，如圖6.1-3磁滯回線。鐵磁物質(zhì)的分類：根據(jù)鐵磁物質(zhì)的磁滯回線不同，分為軟磁材料和硬磁材料。軟磁材料：Br、Hc小，磁滯回線細(xì)窄、容易磁化，去掉外磁勵(lì)磁場(chǎng)，剩磁很小、適合制作變壓器、交流電機(jī)、電磁鐵的鐵心。硬磁材料（永磁材料）：Br、Hc大，磁滯回線寬，它需要有較強(qiáng)的外磁場(chǎng)才能磁化，去掉外磁場(chǎng)后，磁性不易消失。適合用于制造永久磁鐵、電工儀表、揚(yáng)聲器及小型直流電機(jī)中的永久磁鐵鐵心等三、磁路的分析方法如圖變壓器磁路，下面引入分析和計(jì)算磁路的基本定律：磁路歐姆定律。根據(jù)安培換路定律描述了磁場(chǎng)強(qiáng)度H與勵(lì)磁電流的關(guān)系，其中電流

7、與閉合回路繞引方向一致取“+”，否則取“-”。電工學(xué)教案第七章磁路與鐵心線圈電路-113-圖6.1-4由圖可得令，為磁阻；為磁動(dòng)勢(shì)，則(6.1-4)其中磁阻Rm大小表示了磁路對(duì)磁通的阻礙作用，由于μ不是常數(shù)，Rm也不是常數(shù)。因此，磁路歐姆定律一般用作定性分析，不直接用來作定量計(jì)算。串聯(lián)磁路：如下圖所示，由不同材料或不同截面的幾段磁路串聯(lián)而成的磁路。Rm=Rm1+Rm2+Rm3圖6.1-5對(duì)于空氣隙這段磁路，其l0雖小，但因μ0很小，故Rm很大，從而使整個(gè)磁路的磁阻大大增加。當(dāng)Fm不變時(shí)，間隙越大、φ愈小。若要保持φ不變、則所需的勵(lì)磁電流I