磁路與鐵芯線圈

磁路與鐵芯線圈第1頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月2

9.1鐵磁性物目的與要求:掌握鐵磁性物質(zhì)及其分類重點(diǎn)與難點(diǎn):重點(diǎn):磁化曲線難點(diǎn):磁化曲線教學(xué)方法:聯(lián)系實(shí)際講解本節(jié)第2頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月3磁化:鐵磁物質(zhì)會(huì)在外加磁場(chǎng)的作用下,產(chǎn)生一個(gè)與外磁場(chǎng)同方向的附加磁場(chǎng),這種現(xiàn)象叫做磁化。圖9.1鐵磁性物質(zhì)的磁化9.1.1鐵磁性物質(zhì)的磁化第3頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月4磁化曲線:鐵磁性物質(zhì)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與外磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度H之間的關(guān)系曲線,所以又叫B-H曲線。圖9.2B-H

曲線測(cè)量電路9.1.2磁化曲線（一）第4頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月5圖9.3起始磁化曲線9.1.2磁化曲線（二）第5頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月6(1)OP段(2)PQ段（3）QR段（4）R點(diǎn)以后9.1.2磁化曲線（三）1.起始磁化曲線第6頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月7圖9.4交變磁化(磁滯回線)9.1.2磁化曲線（四）2.磁滯回線第7頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月8圖9.5軟磁和硬磁材料的磁滯回線9.1.3鐵磁性物質(zhì)的分類（一）第8頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月9圖9.6幾種常用鐵磁材料的基本磁化曲線9.1.3鐵磁性物質(zhì)的分類（二第9頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月10思考題1、鐵磁性物質(zhì)為什么會(huì)有高的導(dǎo)磁性能？2、制造電喇叭時(shí)要用到永久磁鐵，制造變壓器時(shí)要用到鐵心，試說明它們?cè)阼F磁性材料時(shí)有何不同？3、什么是基本磁化曲線？什么是起始磁化曲線？4、鐵磁性材料的μ不是常數(shù)，μ的最大值處在起始磁化曲線的哪個(gè)部位？第10頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月11

9.2磁路和磁路定律目的與要求:重點(diǎn):磁路基爾霍夫定律，磁路歐姆定律難點(diǎn):磁路基爾霍夫定律，磁路歐姆定律掌握磁路基爾霍夫定律，磁路歐姆定律重點(diǎn)與難點(diǎn):教學(xué)方法用比較的方法講解本節(jié)第11頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月12圖9.7直流電機(jī)和單相變壓器磁路9.2.1磁路（一）第12頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月13圖9.8主磁通、漏磁通和邊緣效應(yīng)9.2.1磁路（二）第13頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月149.2.2磁路定律（一）1.磁路的基爾霍夫第一定律第14頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月15圖9.9磁路示意圖9.2.2磁路定律（二）第15頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月16對(duì)于如圖9.9所示的ABCDA回路,可以得出9.2.2磁路定律（三）2.磁路的基爾霍夫第二定律第16頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月179.2.3磁路的歐姆定律第17頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月18思考題1、已知線圈電感L=Ψ/I=NΦ/I，試用磁路歐姆定律證明L=N2μS/l,并說明如果線圈大小、形狀和匝數(shù)相同時(shí)，有鐵心線圈和無鐵心線圈的電感哪個(gè)大？2、為什么空心線圈的電感是常數(shù)，而鐵心線圈的電感不是常數(shù)？鐵心線圈在未達(dá)到飽和與達(dá)到飽和時(shí)，哪個(gè)電感大？第18頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月19

9.3簡(jiǎn)單直流磁路的的計(jì)算目的與要求:掌握恒定磁通磁路的計(jì)算重點(diǎn)與難點(diǎn):重點(diǎn):恒定磁通磁路的計(jì)算難點(diǎn):恒定磁通磁路的計(jì)算教學(xué)方法用比較法第19頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月20第一種是先給定磁通,再按照給定的磁通及磁路尺寸、材料求出磁通勢(shì),即已知Φ求NI;另一種是給定NI,求各處磁通,即已知NI

求Φ。本節(jié)只討論第一種情況。

在計(jì)算時(shí)一般應(yīng)按下列步驟進(jìn)行:

(1)按照磁路的材料和截面不同進(jìn)行分段,把材料和截面相同的算作一段。

(2)根據(jù)磁路尺寸計(jì)算出各段截面積S和平均長度l。

9.3簡(jiǎn)單直流磁路的計(jì)算（一）第20頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月21圖9.11空氣隙有效面積計(jì)算(a)矩形截面；(b)圓形截面9.3簡(jiǎn)單直流磁路的計(jì)算（二）第21頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月22(3)由已知磁通Φ,算出各段磁路的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=Φ/S。(4)根據(jù)每一段的磁感應(yīng)強(qiáng)度求磁場(chǎng)強(qiáng)度,對(duì)于鐵磁材料可查基本磁化曲線(如圖9.6所示)。對(duì)于空氣隙可用以下公式:9.3簡(jiǎn)單直流磁路的計(jì)算（三）第22頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月239.3簡(jiǎn)單直流磁路的計(jì)算（四）(5)根據(jù)每一段的磁場(chǎng)強(qiáng)度和平均長度求出H1l1,H2l2……。(6)根據(jù)基爾霍夫磁路第二定律,求出所需的磁通勢(shì)。第23頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月24已知磁路如圖9.12所示,上段材料為硅鋼片,下段材料是鑄鋼,求在該磁路中獲得磁通Φ=2.0×10-3Wb時(shí),所需要的磁動(dòng)勢(shì)？若線圈的匝數(shù)為1000匝,求激磁電流應(yīng)為多大？解(1)按照截面和材料不同,將磁路分為三段l1,l2,l3。例9.1（一）第24頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月25例9.1（二）(2)按已知磁路尺寸求出:第25頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月26圖9.12例9.1圖例9.1（三）第26頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月27(3)各段磁感應(yīng)強(qiáng)度為例9.1（四）第27頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月28(4)由圖9.6所示硅鋼片和鑄鋼的基本磁化曲線得空氣中的磁場(chǎng)強(qiáng)度為例9.1（五）第28頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月29（5）每段的磁位差為（6）所需的磁通勢(shì)為激磁電流為例9.1（六第29頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月30思考題1、有兩個(gè)相同材料的芯子（磁路無氣隙），所繞的線圈匝數(shù)相同，通以相同的電流，磁路的平均長度l1=l2

，截面S1﹤S2，試用磁路的基爾霍夫定律分析B1與B2、Φ1與

Φ2的大小。2、一磁路如圖9.13所示，圖中各段截面積不同，試列出磁通勢(shì)和磁位差平衡方程式。

圖9.13思考題2圖第30頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月31

9.4交流鐵芯線圈及等效電路

目的與要求:理解交流鐵芯線圈及其等效電路重點(diǎn)與難點(diǎn):重點(diǎn):交流鐵芯線圈及其等效電路

難點(diǎn):交流鐵芯線圈的等效電路第31頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月32圖9.14交流鐵芯線圈各電磁量參考方向9.4.1電壓、電流和磁通（一）1.電壓為正弦量第32頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月33設(shè)Φ(t)=Φmsinωt,則有9.4.1電壓、電流和磁通（二）第33頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月34圖9.15B-H曲線與Φ-i曲線9.4.1電壓、電流和磁通（三）第34頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月35圖9.16電流i的波形的求法9.4.1電壓、電流和磁通（四）第35頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月36圖9.17電壓、電流相量圖9.4.1電壓、電流和磁通（五）第36頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月37設(shè)線圈電流為

圖9.18i為正弦量時(shí)Φ的波形9.4.1電壓、電流和磁通（六）2.電流為正弦量第37頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月38鐵芯的磁滯損耗PZ和渦流損耗PW可分別由下式計(jì)算:9.4.2磁滯和渦流的影響第38頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月39圖9.19考慮磁飽和、磁滯、渦流影響的等效電路9.4.3交流鐵芯線圈的等效電路（一）1.不考慮線圈電阻及漏磁通的情況第39頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月40圖9.20圖9.19的相量圖圖9.21串聯(lián)等效模型9.4.3交流鐵芯線圈的等效電路（二）第40頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月41

將一個(gè)匝數(shù)N=100的鐵芯線圈接到電壓Us=220V的工頻正弦電源上,測(cè)得線圈的電流I=4A,功率P=100W。不計(jì)線圈電阻及漏磁通,試求鐵芯線圈的主磁通Φm,串聯(lián)電路模型的Z0,并聯(lián)電路模型的Y0。例9.2（一）第41頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月42例9.2（二）解由Us=4.44fNΦm得第42頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月439.4.3交流鐵芯線圈的等效電路（三）2.考慮線圈電阻及漏磁通第43頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月44在例9.2中,如考慮線圈電阻為1Ω,漏磁電抗Xs=2Ω,試求主磁通產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E及磁化電流Im。圖9.22交流鐵芯線圈模型(a)矢量圖；(b)并聯(lián)模型；(c)串聯(lián)模型例9.3（一）第44頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月45解原來不計(jì)R、Xs,勵(lì)磁阻抗為Z0=6.245+j54.64Ω,按圖9.22(c),計(jì)入R=1Ω,Xs=2Ω后的勵(lì)磁阻抗為例9.3（二）第45頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月46例9.3（三）第46頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月47圖9.23交流鐵芯線圈的伏安關(guān)系9.4.4伏安特性和等效電感第47頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月48思考題（一）

1、將一個(gè)空心線圈先接到直流電源和交流電源上，然后在這個(gè)線圈在插入鐵心，如果交流電壓和直流電壓相等，分析這種情況下通過線圈的電流和功率的大小，并說明理由。2、將鐵心線圈接在直流電源上，當(dāng)發(fā)生下列情況時(shí)，鐵心中的電流和磁通有何變化？（1）鐵心截面增大，其它條件不變；（2）線圈匝數(shù)增加，線圈電阻及其它條件不變；（3）電源電壓降低，其它條件不變。第48頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月49

3、將鐵心線圈接在交流電源上，當(dāng)發(fā)生上題中所述情況時(shí)，鐵心中的電流和磁通又如何變化？4、為什么變壓器的鐵心要用硅鋼片制成？用整塊鐵行不行？5、一臺(tái)變壓器在修理后，鐵心中出現(xiàn)較大氣隙，這對(duì)于鐵心的工作磁通以及空載電流有何影響？思考題（二）第49頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月509.5電磁鐵

目的與要求:了解交、直流電磁鐵及其區(qū)別重點(diǎn)與難點(diǎn):重點(diǎn):交、直流電磁鐵及其區(qū)別難點(diǎn):交、直流電磁鐵的區(qū)別教學(xué)方法:結(jié)合實(shí)際講解本節(jié)第50頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月519.5.1直流電磁鐵圖9.24電磁鐵的幾種結(jié)構(gòu)形式(a)馬蹄式；(b)拍合式；(c)螺管式第51頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月52如圖9.25所示的直流電磁鐵,已知線圈匝數(shù)為4000匝,鐵芯和銜鐵的材料均為鑄鋼,由于存在漏磁,銜鐵中的磁通只有鐵芯中磁通的90%,如果銜鐵處在圖示位置時(shí)鐵芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.6T,試求線圈中電流和電磁吸力。圖9.25例9.4圖例9.4（一）第52頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月53

解查圖9.6,鐵芯中磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.6T時(shí),磁場(chǎng)強(qiáng)度H1=5300A/m。鐵芯中的磁通氣隙和銜鐵中的磁通不考慮氣隙的邊緣效應(yīng)時(shí),氣隙和銜鐵中的磁感應(yīng)強(qiáng)度為例9.4（二）第53頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月54查圖9.6銜鐵中的磁場(chǎng)強(qiáng)度為Ｈ２＝3500Ａ/m。氣隙中的磁場(chǎng)強(qiáng)度為線圈電流為電磁鐵的吸力線圈的磁勢(shì)例9.4（三）第54頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月55交流電磁鐵由交流電勵(lì)磁,設(shè)氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度為電磁鐵吸力為9.5.2交流電磁鐵（一）第55頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月56圖9.26交流電磁鐵吸力變化曲線9.5.2交流電磁鐵（二）第56頁，課件共