第6章 铁磁材料及其应用..
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一、铁芯线圈的电磁关系
φ =Umsin( ωt+90° )
二、理想变压器
变压器:是利用电磁感应原理进行工作的器件. 一般变压器由铁芯和线圈两部分组成。
12
变压器
13
变压器、电感器用材料介绍：
磁芯 绝缘胶带
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
线材 铜箔 档墙胶带 磁芯固 定胶带 线架
14
套管
磁性材料应用：
一 . 磁芯形状及特点
形状 EE 、EI TYPE 特点 大小齐全 有JIS及IEC标准
降压
36伏
18
变压器功能： 变电压：电力系统
变电流：电流互感器
变阻抗：电子电路中的阻抗匹配
（如喇叭的输出变压器）
19
变压器的分类
电力变压器 (输配电用)
按用途分
仪用变压器 电压互感器 电流互感器 整流变压器
按相数分
三相变压器 单相变压器 变压器符号
20
铁芯
i1
u1
原边 绕组
Φ
u2
i2
RL
副边 绕组
单相变压器
22
i1
u1
Φ
u2
i2
RL
变压器符号：
工作过程：
i1 u1
Φ
i2
u2
RL
u1 i1 Φ u2 i2
23
原、副边电流关系 （变电流）
由于变压器铁芯材料的导磁率高、空载励磁电流
(i10 ) 很小，可忽略 。
N I N I 1 1 2 2
N I N 0 I 1 1 2 2
pm
Bo
磁化电流
一块顺磁质放到外磁场中时,它的分子的固有磁矩 要沿着磁场方向取向,如图所示。 考虑和这些磁矩相 对应的分子电流,可以发现：在均匀磁介质内部，各处 只有在横截 电流的方向总是有相反的,结果相互抵消。 面边缘处，分子电流未被抵消,形成与横截面边缘重合 的一层圆电流。这种电流叫做磁化电流。 4
6 -3铁磁材料的损耗
一、磁滞损耗
磁滞损失：磁滞现象引起铁芯发热， 造成的损失。
二、涡流损耗
涡流损失：交变磁通在铁芯中产生 的感应电流（涡流）， 造成的损失。 (为防止涡流损失，铁芯一般由一片片导磁材料叠合而 成。)
10
6 -4磁记录和磁记忆材料
• 一、磁记录材料 • 二、磁记忆材料
11
6 -5铁芯线圈与理想变压器
一.高值 (高导磁性 )
B= or H= r Bo
铸钢： r =5002200， 硅钢： r =7000 坡莫合金： r =105 因此,很小的电流就能在铁磁质中产生很强的磁场。 二.非线性 (磁饱和性 ) B 相对磁导率r要随磁场的强弱 发生变化，因此B和H的关系是非 B μ 线性的。 作为信号传输器件时， H 如变压器铁芯，要尽量工作在线 性段，以减小信号的失真。
磁滞回线
7
B
矩磁
H
软磁材料的磁滞回 线
硬磁材料的磁滞回线
软磁材料的磁滞 回线比较瘦(见图),剩 磁和矫顽力都很小， 常用来作变压器和电 磁铁的铁芯。
硬磁材料的磁滞回线 显得胖 ( 见图 ), 有较大的 剩磁和矫顽力 , 常用来作 永久磁体 。 矩形磁材料 常用来作记录磁带或电 子计算机的记忆元件。
I1 N 2 1 I 2 N1 K
结论：原、副边电流与匝数成反比
26
（变电压） 原、副边电压关系 根据交流磁路的分析 可得：
E1 4.44 f N1Φm E2 4.44 f N 2Φm
u1
i10 e1
i2
e2
u20
i2 0 时 u2 u20
K为变比
U1 E1 N1 K U 2 E2 N 2
第六章
铁磁材料及其应用
6-1 磁场基本物理量和磁路欧姆定律
6-2铁磁材料的磁特性 6-3铁磁材料的损耗 6-4磁记录和磁记忆材料 6-5铁芯线圈与理想变压器
1
6-1 磁场基本物理量和磁路欧姆定律 1.磁感应强度B 表征磁场强弱和方向的物理量B B=F/IL 2.磁通 均匀磁场 φ =BS 3.磁导率 表示磁介质导磁能力的物理量 在考虑物质与磁场的相互影响时,我们把所有的物 质都称为磁介质。 r= / o 式中, r叫磁介质的相对磁导率,它随磁介质的种 类和状态的不同而不同。对真空， r=1。
T、UT、 ET、UU TYPE
高磁导率型 低泄漏磁通 不易绕制
16
线材介绍：
聚氨基甲酸酯漆包线 聚酯漆包线 漆包线 自粘聚氨基甲酸酯漆包线 丝包线 绞线 线材 电镀铜线 三层绝缘线 PVC线
17
变压器应用举例
发电厂
1.05万伏 升压 输电线 变电站
22万伏
降压
1万伏
降压
…
降压
实验室
仪器
380 / 220伏
8
图示为三种不同的磁介质的B~H关 系曲线，其中虚线表示的是B=oH 的关系。a、b、c各代表哪一类磁 介质的B~H关系曲线：
B
a b
c a代表 铁磁质 的B~H关系曲线。 H b代表 顺磁质 的B~H关系曲线。 图15-14 c代表 抗磁质 的B~H关系曲线。 抗磁质和顺磁质的B和H间是线性关系,相对磁 导率r 与1相差不大。在一般性(精度要求不高)的问 题中，可以把抗磁质和顺磁质的相对磁导率r 看作 是 1。 对铁磁质， B和H间是非线性的, 相对磁导率 r»1 。 9
EER、 ETD TYPE
大小齐全 有JIS及IEC标准
LP、EED TYPE
low profile （扁平特性） 适合高密度装配
15
磁性材料应用：
一 . 磁芯形状及特点
形状 PQ、RM、 EP、POT TYPE 特点 low profile （扁平特性） 适合高密度装配 EP core具有高对称性，适合高频 平衡变压器
图15-10
6
H
三.有磁滞—有剰磁现象 (磁滞性 ) 一般说来，抗磁物质和顺磁物质在外磁场消失时， 磁性也消失。但铁磁质不同，外磁场消失后，还会 保留部分磁性，这就是磁滞现象。 B Br—剩磁 Br Hc —矫顽力(使铁磁质中 的磁场完全消失所需加的反 向磁场的大小) -Hc 不同铁磁质的磁滞回线 H 的形状是不同,它们各具有不 同的剩磁Br和矫顽力Hc。根 据磁滞回线的胖瘦可把铁磁 质分为硬磁材料和软磁材料。
2
抗磁物质—相对磁导率r略小于1的磁介质。 顺磁物质—相对磁导率r略大于1的磁介质。 铁磁物质—相对磁导率r»1 , 而且还随外磁场 的大小发生变化的磁介质。 4.磁场强度H H=B/ (磁场强度H大小与磁介质无关) 5.磁路欧姆定律 φ =F/Rm=NI/(L/ S)
3
6 -2铁磁材料的磁特性
φ =Umsin( ωt+90° )
二、理想变压器
变压器:是利用电磁感应原理进行工作的器件. 一般变压器由铁芯和线圈两部分组成。
12
变压器
13
变压器、电感器用材料介绍：
磁芯 绝缘胶带
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
线材 铜箔 档墙胶带 磁芯固 定胶带 线架
14
套管
磁性材料应用：
一 . 磁芯形状及特点
形状 EE 、EI TYPE 特点 大小齐全 有JIS及IEC标准
降压
36伏
18
变压器功能： 变电压：电力系统
变电流：电流互感器
变阻抗：电子电路中的阻抗匹配
（如喇叭的输出变压器）
19
变压器的分类
电力变压器 (输配电用)
按用途分
仪用变压器 电压互感器 电流互感器 整流变压器
按相数分
三相变压器 单相变压器 变压器符号
20
铁芯
i1
u1
原边 绕组
Φ
u2
i2
RL
副边 绕组
单相变压器
22
i1
u1
Φ
u2
i2
RL
变压器符号：
工作过程：
i1 u1
Φ
i2
u2
RL
u1 i1 Φ u2 i2
23
原、副边电流关系 （变电流）
由于变压器铁芯材料的导磁率高、空载励磁电流
(i10 ) 很小，可忽略 。
N I N I 1 1 2 2
N I N 0 I 1 1 2 2
pm
Bo
磁化电流
一块顺磁质放到外磁场中时,它的分子的固有磁矩 要沿着磁场方向取向,如图所示。 考虑和这些磁矩相 对应的分子电流,可以发现：在均匀磁介质内部，各处 只有在横截 电流的方向总是有相反的,结果相互抵消。 面边缘处，分子电流未被抵消,形成与横截面边缘重合 的一层圆电流。这种电流叫做磁化电流。 4
6 -3铁磁材料的损耗
一、磁滞损耗
磁滞损失：磁滞现象引起铁芯发热， 造成的损失。
二、涡流损耗
涡流损失：交变磁通在铁芯中产生 的感应电流（涡流）， 造成的损失。 (为防止涡流损失，铁芯一般由一片片导磁材料叠合而 成。)
10
6 -4磁记录和磁记忆材料
• 一、磁记录材料 • 二、磁记忆材料
11
6 -5铁芯线圈与理想变压器
一.高值 (高导磁性 )
B= or H= r Bo
铸钢： r =5002200， 硅钢： r =7000 坡莫合金： r =105 因此,很小的电流就能在铁磁质中产生很强的磁场。 二.非线性 (磁饱和性 ) B 相对磁导率r要随磁场的强弱 发生变化，因此B和H的关系是非 B μ 线性的。 作为信号传输器件时， H 如变压器铁芯，要尽量工作在线 性段，以减小信号的失真。
磁滞回线
7
B
矩磁
H
软磁材料的磁滞回 线
硬磁材料的磁滞回线
软磁材料的磁滞 回线比较瘦(见图),剩 磁和矫顽力都很小， 常用来作变压器和电 磁铁的铁芯。
硬磁材料的磁滞回线 显得胖 ( 见图 ), 有较大的 剩磁和矫顽力 , 常用来作 永久磁体 。 矩形磁材料 常用来作记录磁带或电 子计算机的记忆元件。
I1 N 2 1 I 2 N1 K
结论：原、副边电流与匝数成反比
26
（变电压） 原、副边电压关系 根据交流磁路的分析 可得：
E1 4.44 f N1Φm E2 4.44 f N 2Φm
u1
i10 e1
i2
e2
u20
i2 0 时 u2 u20
K为变比
U1 E1 N1 K U 2 E2 N 2
第六章
铁磁材料及其应用
6-1 磁场基本物理量和磁路欧姆定律
6-2铁磁材料的磁特性 6-3铁磁材料的损耗 6-4磁记录和磁记忆材料 6-5铁芯线圈与理想变压器
1
6-1 磁场基本物理量和磁路欧姆定律 1.磁感应强度B 表征磁场强弱和方向的物理量B B=F/IL 2.磁通 均匀磁场 φ =BS 3.磁导率 表示磁介质导磁能力的物理量 在考虑物质与磁场的相互影响时,我们把所有的物 质都称为磁介质。 r= / o 式中, r叫磁介质的相对磁导率,它随磁介质的种 类和状态的不同而不同。对真空， r=1。
T、UT、 ET、UU TYPE
高磁导率型 低泄漏磁通 不易绕制
16
线材介绍：
聚氨基甲酸酯漆包线 聚酯漆包线 漆包线 自粘聚氨基甲酸酯漆包线 丝包线 绞线 线材 电镀铜线 三层绝缘线 PVC线
17
变压器应用举例
发电厂
1.05万伏 升压 输电线 变电站
22万伏
降压
1万伏
降压
…
降压
实验室
仪器
380 / 220伏
8
图示为三种不同的磁介质的B~H关 系曲线，其中虚线表示的是B=oH 的关系。a、b、c各代表哪一类磁 介质的B~H关系曲线：
B
a b
c a代表 铁磁质 的B~H关系曲线。 H b代表 顺磁质 的B~H关系曲线。 图15-14 c代表 抗磁质 的B~H关系曲线。 抗磁质和顺磁质的B和H间是线性关系,相对磁 导率r 与1相差不大。在一般性(精度要求不高)的问 题中，可以把抗磁质和顺磁质的相对磁导率r 看作 是 1。 对铁磁质， B和H间是非线性的, 相对磁导率 r»1 。 9
EER、 ETD TYPE
大小齐全 有JIS及IEC标准
LP、EED TYPE
low profile （扁平特性） 适合高密度装配
15
磁性材料应用：
一 . 磁芯形状及特点
形状 PQ、RM、 EP、POT TYPE 特点 low profile （扁平特性） 适合高密度装配 EP core具有高对称性，适合高频 平衡变压器
图15-10
6
H
三.有磁滞—有剰磁现象 (磁滞性 ) 一般说来，抗磁物质和顺磁物质在外磁场消失时， 磁性也消失。但铁磁质不同，外磁场消失后，还会 保留部分磁性，这就是磁滞现象。 B Br—剩磁 Br Hc —矫顽力(使铁磁质中 的磁场完全消失所需加的反 向磁场的大小) -Hc 不同铁磁质的磁滞回线 H 的形状是不同,它们各具有不 同的剩磁Br和矫顽力Hc。根 据磁滞回线的胖瘦可把铁磁 质分为硬磁材料和软磁材料。
2
抗磁物质—相对磁导率r略小于1的磁介质。 顺磁物质—相对磁导率r略大于1的磁介质。 铁磁物质—相对磁导率r»1 , 而且还随外磁场 的大小发生变化的磁介质。 4.磁场强度H H=B/ (磁场强度H大小与磁介质无关) 5.磁路欧姆定律 φ =F/Rm=NI/(L/ S)
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6 -2铁磁材料的磁特性