文档介绍：第八章
铁心线圈与变压器
作者:
龚淑秋
第八章铁心线圈与变压器
第一节磁路的基本概念和定律
第二节直流铁心线圈与直流电磁铁
第三节交流铁心线圈与交流电磁铁
第四节单相变压器
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第八章铁心线圈与变压器
本章介绍的基本物理量、基本定律以及磁性材料的磁性能。在此基础上重点讨论铁心线圈电路和变压器。
第一节磁路的基本概念和定律
电动机、继电器、电磁铁及变压器等电器都是基于电磁耦合的原理工作的,我们已经学过了电路,现在再来研究磁路。
一、磁场的基本物理量
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8-1
一、磁场的基本物理量
垂直穿过某一面积S 的磁力线的总根数。韦伯wb
穿过单位面积的磁力线根数。特斯拉T wb/m2
磁场中某点的B 与该点的磁导率μ的比值。
描述导磁能力大小的物理量。通常使用相对导磁系数
无量纲
真空导磁系数
第一节磁路的基本概念和定律
安/米,A/m, A/cm
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8-1
磁动势
第一节磁路的基本概念和定律
二、磁路的基本定律
安培环路定律
磁路欧姆定律
与电路类似,磁路也有各种定律
安培环路定律
安培环路定律
安培环路定律
安培环路定律
安培环路定律
沿任一闭合路径,H 的线积分等于包围在这闭合路径内各电流的代数和
若磁场均匀则有
磁路欧姆定律
磁路欧姆定律
磁路欧姆定律
磁路欧姆定律
磁路欧姆定律
磁路欧姆定律
磁路欧姆定律
磁路欧姆定律
磁路欧姆定律
磁路欧姆定律
磁路欧姆定律
磁路欧姆定律
磁路欧姆定律
无分支磁路
平均长 l
线圈N 匝
I
N
磁通Φ
导磁系数μ
截面积S
根据
得
磁路欧姆定律
磁阻Rm
基尔霍夫定律
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8-1
二、磁路的基本定律
安培环路定律
磁路欧姆定律
基尔霍夫定律
基尔霍夫定律
基尔霍夫定律
基尔霍夫定律
基尔霍夫定律
基尔霍夫定律
基尔霍夫定律
基尔霍夫定律
基尔霍夫定律
有分支磁路
I1
N1
I2
N2
φ1
φ2
φ3
1. 磁路的基尔霍夫磁通定律
在节点A 处
A
φ 1+φ2 -φ3=0
2. 磁路的基尔霍夫磁压降定律
任一闭合回路中均有:
或
磁压降的代数和等于磁动势的代数和
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8-1
I
N
H(I)
B
(
φ
)
μ
μ
a
b
c
B
铁磁材料 B-H,μ-H 曲线
从曲线上能明显看出,μ不是常数
导磁性
工程上利用它来使
磁通尽量地约束在有限的范围
内,提高电磁设备的利用率,
一般使用B-H 曲线的ab 段。
磁滞
B的变化滞后于H 的变化
如曲线的oa 段
o
磁饱和
当H 达到一定程度,B 不再随H 而增加,此为磁饱和。
如曲线的cs 段。
s
若对铁心线圈而言,磁饱和意为
当电流I 增加到一定程度,φ不再随之增加。
关于磁滞
祥看请点击
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三、磁性材料的磁性能
8-1
8-1
几点说明:
磁阻Rm 的大小取决于磁路的尺寸和材料的磁导率。
很大,但不是常数,因此也不是常数。所以磁
路欧姆定律不能用来进行定量计算,只用做定性分析。
通常磁路计算应用磁路基尔霍夫定律。
磁路和电路有相似之处,但却有本质的区别。
祥见教材P149
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第二节
第二节直流铁心线圈与直流电磁铁
一、直流铁心线圈(磁路计算略)
二、直流电磁铁
1. 构成
铁心
铁心
线圈
线圈
衔铁
衔铁
8-2
2. 工作原理
通电的铁心线圈对衔铁会产生吸力
请看通电演示
3. 吸力
磁动势主要降在空气隙上
磁动势
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电磁铁应用?
直流电磁铁的特点
8-2
励磁电流是由励磁线圈的外加电压U 和线圈电阻R 决定的
2. 无磁滞和涡流损耗,铁心可以使用整块的铸钢、软铁。
电流是恒定的,无感应电动势产生。
3. 吸合后电磁力比吸合前大得多,但励磁电流不变。
(因磁动势 NI 不变,磁阻Rm ↓→B ↑,所以吸力F↑)
电流恒定,无感应电动势产生。
无磁滞和涡流损耗,可使用整块铁心
3. 吸合后,励磁电流不变, F↑↑
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