湖南現(xiàn)代汽車應(yīng)用技術(shù)職業(yè)培訓(xùn)學(xué)?！峨姽せA(chǔ)》

1、湖南現(xiàn)代汽車應(yīng)用技術(shù)職業(yè)培訓(xùn)學(xué)校電工基礎(chǔ)第四章 磁路與鐵芯線圈電路概述本章教學(xué)目的及基本要求:了解磁路的定義，掌握磁路的基本物理量；了解交流鐵芯線圈電路的組成，掌握其電壓的計(jì)算和鐵損的組成；了解電磁鐵的原理和構(gòu)成，掌握磁路歐姆定律的應(yīng)用；了解變壓器的應(yīng)用，掌握變壓器電壓比、電流比和阻抗比的計(jì)算。本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn):教學(xué)重點(diǎn)：1.磁路的基本物理量；磁路歐姆定律；變壓器電壓比、電流比和阻抗比的計(jì)算。教學(xué)難點(diǎn)：變壓器電壓比、電流比和阻抗比的計(jì)算本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬:磁性材料的類型和特點(diǎn)；左右手定則。本章教學(xué)方法、方式：講授啟發(fā)討論本章主要參考資料: 秦曾煌主編：電工學(xué)簡(jiǎn)明教程（第2版） 高

2、等教育出版社.2007.1趙福堂主編：汽車電工電子技術(shù)基礎(chǔ) 機(jī)械工業(yè)出版社.2005.9高樹(shù)德主編：汽車電工電子技術(shù)基礎(chǔ) 機(jī)械工業(yè)出版社.2005.10湖南現(xiàn)代汽車應(yīng)用技術(shù)職業(yè)培訓(xùn)學(xué)校電工基礎(chǔ)單元教案首頁(yè)課題：第四章磁路與鐵芯線圈電路課次：8教學(xué)方法：講授、討論、啟發(fā)教具：多媒體教學(xué)目的：掌握磁路的基本物理量；了解交流鐵芯線圈電路電壓的計(jì)算和鐵損的組成;掌握磁路歐姆定律的應(yīng)用掌握變壓器電壓比、電流比和阻抗比的計(jì)算教學(xué)重點(diǎn)：磁路的基本物理量磁路歐姆定律變壓器電壓比、電流比和阻抗比的計(jì)算教學(xué)難點(diǎn)：變壓器電壓比、電流比和阻抗比的計(jì)算 教學(xué)過(guò)程時(shí)間分配 新課導(dǎo)入3分鐘 講授新課70分鐘 鞏固練習(xí)15分

3、鐘 作業(yè)布置2分鐘 課后記:教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)【新課導(dǎo)入】磁路和電路往往是相關(guān)聯(lián)的，很多電氣設(shè)備中不僅有電路的問(wèn)題，同時(shí)還有磁路的問(wèn) 題，因此我們?cè)谘芯侩娐返耐瑫r(shí)還要對(duì)磁路以及電路與磁路的關(guān)系進(jìn)行研究?！拘抡n傳授】一、磁路及基本物理量磁路：磁通通過(guò)的閉合路徑。由于鐵磁材料是良導(dǎo)磁物質(zhì)，所以它的磁導(dǎo)率比其他物質(zhì)的磁導(dǎo)率大得多，能把分散 的磁場(chǎng)集中起來(lái)，使磁力線絕大部分經(jīng)過(guò)鐵芯而形成閉合的磁路.磁場(chǎng)的基本物理量（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度B國(guó)際單位為特斯拉，簡(jiǎn)稱特（T）磁感應(yīng)強(qiáng)度B是表示空間某點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，其大小可用通過(guò)垂直于磁場(chǎng) 方向的單位面積內(nèi)磁力線的數(shù)目來(lái)表示。由電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向可用右手螺旋法則

4、確定。（2）磁通中國(guó)際單位為韋伯（Wb）磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁力線方向的面積S的乘積稱為穿過(guò)該面的磁通中，即0=BSo 磁通中又表示穿過(guò)某一截面S的磁力線根數(shù)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B在數(shù)值上可以看成與磁場(chǎng)方向 相垂直的單位面積所通過(guò)的磁通，故又稱磁通密度。（3）磁場(chǎng)強(qiáng)度H國(guó)際單位是安培/米（A/m）。磁場(chǎng)強(qiáng)度沿任一閉合路徑l的線積分等于此閉合路徑所包圍的電流的代數(shù)和。磁場(chǎng)強(qiáng) 度H的它的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向相同。（4）磁導(dǎo)率u 國(guó)際單位為亨/米（H/m）。磁導(dǎo)率u是用來(lái)表示物質(zhì)導(dǎo)磁性能的物理量，某介質(zhì)的磁導(dǎo)率是指該介質(zhì)中磁感應(yīng) 強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度的比值，即u=B/H。自然界的物質(zhì)，就導(dǎo)磁性能而言，可分為鐵

5、磁物質(zhì)和非鐵磁物質(zhì)兩大類。非鐵磁物質(zhì)和空氣的磁導(dǎo)率與真空磁導(dǎo)率* 0很接近，口0 4x10-7H/mo磁性材料與磁滯回線（1）磁性材料的分類物質(zhì)按其導(dǎo)磁性能大體上分為磁性材料和非磁性材料兩大類。磁性材料主要是指鐵、 鎳、鉆及其合金而言，其具有高導(dǎo)磁性、磁飽和性和磁滯性的特點(diǎn)，按磁化特性的不同， 鐵磁性材料可以分成三種類型。1）軟磁材料。具有較小的矯頑力，磁滯回線較窄。一般用來(lái)制造電機(jī)、電器及變壓 器等的鐵心。常用的有鑄鐵、硅鋼、坡莫合金及鐵氧體等。鐵氧體在電子技術(shù)中應(yīng)用也很 廣泛，可做計(jì)算機(jī)的磁心，磁鼓以及錄音機(jī)的磁帶、磁頭。2）硬磁性材料一一永磁材料。具有較大的矯頑力，磁滯回線較寬。一般用來(lái)

6、制造永 久磁鐵。常用的有碳鋼、鉆鋼及鐵鎳鋁鉆合金等。3）矩磁材料。具有較小的矯頑力和較大的剩磁，磁滯回線接近矩形，穩(wěn)定性也良好。 在計(jì)算機(jī)和控制系統(tǒng)中可用作記憶元件、開(kāi)關(guān)元件和邏輯元件。常用的有鎂錳鐵氧體及 1J51型鐵鎳合金。(2)磁滯回線當(dāng)鐵芯線圈中通有大小和方向變化的 電流時(shí)，鐵芯就產(chǎn)生交變磁化，磁感應(yīng)強(qiáng) 度B隨磁場(chǎng)強(qiáng)度H變化的關(guān)系如圖所示。 Oc段B隨H增加而增加，當(dāng)磁化曲線達(dá)到 c時(shí)，減小電流使H由Hm逐漸減小，B將 沿另一條位置較高的曲線b下降。當(dāng)H=0時(shí)， 仍有B=Br，Br為剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱剩磁。 欲使B=0，需通有反向電流加反向磁場(chǎng)-Hc， Hc稱為矯頑力。當(dāng)達(dá)到-Hm時(shí)

7、，磁性材料達(dá)到 反向磁飽和。然后令H反向減小，曲線回升； 到H=0時(shí)相應(yīng)有-Br，為反向剩磁。再使H從 零正向增加到Hm，即又正向磁化到飽和，便 得到一條閉合的對(duì)稱于坐標(biāo)原點(diǎn)的回線，這 就是磁滯回線。二、交流鐵芯線圈與電磁鐵交流鐵芯線圈鐵芯線圈可以通入直流電來(lái)勵(lì)磁(如電磁鐵)，產(chǎn)生的磁通是恒定的，在線圈和鐵芯 中不會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)來(lái)，在一定的電壓下，線圈中的電流和線圈的電阻有關(guān)。設(shè)電壓、電流和磁通及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的參考 方向如左圖所示，由基爾霍夫電壓定律有:u+e+eS-Ri=0 或 u=Ri+(-e)+ (-eS) 式中:e為中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eS為中S產(chǎn) 生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。大多數(shù)情況下，線圈的 電

8、阻R很小，漏磁通中。較小，即u= -e根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有z d中e = - N -得：d t得：由于電源電壓與產(chǎn)生的磁通同頻變化，設(shè)O=Qmsint，則 u=3Nmsin (o t+90) =2nfNmsin (o t+90 )電壓的有效值為 U=4.44fNm 即當(dāng)鐵芯線圈上加以正弦交流電壓時(shí)，鐵芯線圈中的磁通也是按正弦規(guī)律變化。在相位上， 電壓超前于磁通90 ;在數(shù)值上，端電壓有效值為U=4.44fNm。在交流磁通作用下，鐵芯中有能量損耗，稱為鐵損。鐵損主要由兩部分組成：渦流損耗。渦流在鐵芯內(nèi)部流動(dòng)時(shí)，在所經(jīng)回路的導(dǎo)體電阻上產(chǎn)生的能量損耗。 減少途經(jīng)：一是采用較薄的硅鋼片疊成鐵芯，二

9、是提高鐵芯材料電阻率。磁滯損耗?？朔鞣N阻滯作用而消耗的那部分能量。其一般轉(zhuǎn)化為熱能使貼磁對(duì)于磁 路中任一閉合面、任一時(shí)刻穿入的磁通，必定等于 穿出的磁通，在一個(gè)有分支的磁路中的節(jié)點(diǎn)處取一 閉合面，磁通的代數(shù)和為零，這就是磁路基爾霍夫 第一定律。在節(jié)點(diǎn)A處作一閉合面，若設(shè)穿入閉合 面的磁通為正，穿出閉合面的磁通為負(fù)，則有-中 1-2+3=0即N=0考慮到在磁路的任一閉合路徑中，磁場(chǎng)強(qiáng)度與 磁通勢(shì)的關(guān)系應(yīng)符合安培環(huán)路定律，故有SNI=SHL 四、變壓器如右圖所示為單相變壓器的原理 圖，與電源相連的稱為一次繞組（又 稱原邊繞組），與負(fù)載相連的稱為二次 繞組（又稱副邊繞組）。一次繞組、二 次繞組的匝

10、數(shù)分別為對(duì)于磁 路中任一閉合面、任一時(shí)刻穿入的磁通，必定等于 穿出的磁通，在一個(gè)有分支的磁路中的節(jié)點(diǎn)處取一 閉合面，磁通的代數(shù)和為零，這就是磁路基爾霍夫 第一定律。在節(jié)點(diǎn)A處作一閉合面，若設(shè)穿入閉合 面的磁通為正，穿出閉合面的磁通為負(fù)，則有-中 1-2+3=0即N=0考慮到在磁路的任一閉合路徑中，磁場(chǎng)強(qiáng)度與 磁通勢(shì)的關(guān)系應(yīng)符合安培環(huán)路定律，故有SNI=SHL 四、變壓器如右圖所示為單相變壓器的原理 圖，與電源相連的稱為一次繞組（又 稱原邊繞組），與負(fù)載相連的稱為二次 繞組（又稱副邊繞組）。一次繞組、二 次繞組的匝數(shù)分別為N1和N224當(dāng)變壓/iT 1T曬一=T十R m湖南現(xiàn)代汽車應(yīng)用技術(shù)職業(yè)培

11、訓(xùn)學(xué)校，專業(yè)有二手車評(píng)估師、汽車估損師、汽車維修工、電工等 材料發(fā)熱。減少途經(jīng)是采用軟磁材料。2.電磁鐵電磁鐵是利用載流鐵芯線圈產(chǎn)生的電磁吸力來(lái)操縱機(jī)械裝置，以完成預(yù)期動(dòng)作的一 種電器。它是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種電磁元件。電磁鐵主要由線圈、鐵芯及銜鐵三部分組成，鐵芯和銜鐵一般用軟磁材料制成。鐵芯 一般是靜止的，線圈總是裝在鐵芯上。開(kāi)關(guān)電器中電磁鐵的銜鐵上還裝有彈簧。三、磁路定律與計(jì)算一1.磁路歐姆定律如右圖所示為一個(gè)線圈匝數(shù)為N、通有電流為I、 閉合磁路的平均長(zhǎng)度為L(zhǎng)、截面積為S的均勻磁路 鐵芯，材料的磁導(dǎo)率為U，在鐵芯中的磁場(chǎng)強(qiáng)度為H， 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。故鐵芯種的磁通為中=BS=uHS根據(jù)安培環(huán)路定律有：H=NI/L上式中線圈匝數(shù)與電流乘積稱為磁通勢(shì)，用字母F表示，即F=NI磁通勢(shì)的單位是安培（A）。 NI聯(lián)立上面幾個(gè)式子，則有小=日HS = L / q S如果線圈中的鐵芯換上導(dǎo)磁性能差的非磁性材料，而磁通勢(shì)NI仍保持不變，那么， 由于非磁性材料的磁導(dǎo)率很小，磁路中的磁通將變得很小。在磁路中也有磁阻Rm對(duì)磁通中（可看做磁流）起阻礙作用。根據(jù)推導(dǎo)，磁阻可用下式來(lái)決定中=BS =虬L / q S磁路基爾霍