第六章：铁芯线圈与变压器
变压器构成中铁心与衔铁的区别
变压器构成中铁心与衔铁的区别
变压器主要由两个主要部分组成：铁心和线圈。
铁心是变压器的一个关键部分，通常由硅钢片叠装而成。
它的主要作用是作为磁路，通过电磁感应原理将线圈中的电能转化为磁场能，然后再将磁场能重新转化为电能。
线圈是变压器的另一重要部分，它通常由铜线绕在铁心外部构成。
电流通过线圈时，会产生磁场，这个磁场与铁心相互作用，从而实现电压的升高或降低。
衔铁通常用在接触器等电器中，作为可动磁路部分，与电磁铁一起产生吸合力，驱动触点动作。
因此，铁心和衔铁在功能和用途上有明显的区别。
如需更多信息，建议咨询电子设备相关业内人士或查阅相关论坛。
第讲 交流铁芯线圈电路和变压器
第讲交流铁芯线圈电路和变压器背景在电路设计和应用中，变压器和线圈通常是用于转换和传输电能的重要元器件。
它们可以实现电压升降、电能传递以及信号耦合等功能。
而其中，交流铁芯线圈电路和变压器的应用较为广泛，因此学习和掌握这些知识是非常重要的。
交流铁芯线圈电路交流铁芯线圈电路是将一个固定的直流电源直通到一对铁芯线圈(即“电感”)，并在此基础上加上一个交流信号。
其中，铁芯可以是软磁材料或硬磁材料制成的。
在软磁材料中，磁通可以容易地改变方向，并且可以减小失真；而硬磁材料则更容易保持磁通的方向，但对于信号失真的问题则有些难以解决。
在铁芯线圈中，交流信号会导致其中的磁通不断变化，从而产生交流电磁感应电动势。
此时，电感的阻抗就会随着电流和信号频率的变化而发生变化，其阻抗值随信号频率的增加而增大。
因此，铁芯线圈常用于滤波和隔离等应用中。
变压器变压器是一种将交流电能从一个电路传输到另一个电路的装置，通常用于调整电路中电压或者电流的变化。
变压器是由两个或多个线圈连接在一起，其中一个线圈与电源相连，称为“输入线圈”(primary coil)；而另一个线圈与负载电路相连，称为“输出线圈”(secondary coil)。
变压器的基本原理是利用电磁感应现象，使得输入线圈中的磁通沿着铁心产生磁通，从而引起输出线圈产生感应电动势。
由于变压器中的磁通是通过铁心传递的，因此变压器的铁心一般由软磁性材料(如硅钢)制成，以降低磁通的损耗。
在变压器中，输入线圈和输出线圈的匝数比例决定了变压器的转换比。
这种设计使得变压器可以在输出电路中调整电压和电流的值，而不需要使用其他的元器件(如调压器)。
因此，变压器应用非常广泛，例如电源适配器、放大器和UPS等。
本文简要介绍了交流铁芯线圈电路和变压器的工作原理和应用范围。
其中，交流铁芯线圈电路主要用于滤波和隔离等应用中；而变压器通过调整电路的电压和电流，被广泛应用于电源适配器、放大器和UPS等领域。
变压器线圈工作原理
变压器线圈工作原理变压器线圈的工作原理变压器是电能传输和分配中不可或缺的装置，其核心部件之一就是线圈。
变压器线圈遵循电磁感应原理发挥作用，将电能从一个回路传递到另一个回路，同时改变电压和电流。
电磁感应原理电磁感应原理是变压器线圈工作背后的基本原理。
根据该原理，当改变穿透导体回路的磁通量时，回路中会产生感应电动势（EMF）。
换句话说，当磁场变化时，导体中会产生电流。
变压器线圈结构变压器线圈通常由导电材料（如铜或铝）制成，并绕在铁芯上。
铁芯的主要作用是提高磁通密度，从而增强电磁感应效果。
变压器通常具有两个或多个线圈，称为初级线圈和次级线圈。
初级线圈连接到交流电源，而次级线圈则连接到负载。
变压比变压器的变压比是初级线圈匝数与次级线圈匝数之比。
变压比决定了变压器的输入电压与输出电压之间的关系：```变压比 = 初级线圈匝数 / 次级线圈匝数输出电压 = 输入电压× 变压比```能量传递当交流电流流过初级线圈时，会在铁芯中产生交变磁场。
这个磁场穿过次级线圈，根据电磁感应原理在次级线圈中产生感应电动势。
次级线圈中的感应电动势与初级线圈中的感应电动势成正比。
这意味着变压器可以将能量从初级回路传递到次级回路，同时改变电压和电流。
电压变换变压器可以通过改变线圈匝数的比例来变换电压。
例如，如果初级线圈匝数多于次级线圈匝数，则变压器将降低电压，反之亦然。
电流变换变压器还可以变换电流，尽管这种效果不如电压变换那么直接。
按照能量守恒定律，初级回路的功率（电压× 电流）必须等于次级回路的功率。
因此，如果变压器降低电压，它也会增加电流，反之亦然。
隔离变压器还可以提供电气隔离，将初级回路与次级回路分开。
这意味着变压器可以安全地连接不同电位或不同频率的电路。
应用变压器在电气系统中应用广泛，包括：电力传输和分配电压调节电隔离设备保护照明和电子设备。
铁心线圈及变压器(简明版)课件
变压器体积较大，重量较重，安装和维护成本较高。此外，变压器在运行过程 中会产生一定的噪音和损耗，需要采取相应的措施进行优化和改进。
03 铁心线圈的制作 工艺
铁心线圈的材料选择
硅钢片
硅钢片是制作铁心线圈的主要材料，具有高磁导率、低损耗 和稳定的磁性能。根据不同的应用需求，可以选择不同规格 和厚度的硅钢片。
THANKS
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外观检查
检查线圈的外观是否有破损、 变形等现象，以及铁心的叠片
是否整齐、紧实。
温升测试
在铁心线圈运行过程中，监测 其温度变化，确保其在正常工 作条件下温升不超过允许值。
噪声与振动测试
检查铁心线圈运行时的噪声和 振动情况，以确保其运行平稳
、无异常声响。
04 变压器的维护与 检修
变压器的日常维护
变压器油位检查
确保变压器油位正常， 油量充足，无渗漏现象
。
变压器声音检查
监听变压器运行声音， 判断是否正常，有无异
常声响。
变压器外观检查
检查变压器外壳、散热 器、油枕等部位，确保 无破损、渗漏、变形等
情况。
变压器温度检查
通过触摸或使用测温仪 测量变压器各部位温度 ，判断是否过高或异常
。
变压器的定期检修
清理变压器
绝缘处理
测试与检查
对绕制好的线圈进行匝间绝缘处理，如浸 渍绝缘漆、包覆绝缘纸等，以提高线圈的 绝缘性能。
完成制造后，对铁心线圈进行电气性能测 试和外观检查，确保其符合设计要求。
铁心线圈的质量检测
01
02
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04
电气性能测试
通过测量铁心线圈的电阻、电 感、匝间耐压等参数，评估其 电气性能是否符合设计要求。
第六章磁路及铁芯线圈电路-文档资料
0
H 0H
B B0
6-1 磁路和磁路的基本知识
例：环形线圈如图，其中媒质是均匀的，
磁导率为，试计算线圈内部各点的磁感
应强度。
解：半径为x处各点的磁场强度为
NI Hx
lx
故相应点磁感应强度为
I
Bx Hx NI
lx
N匝
x Hx
S
由上例可见,磁场内某点的磁场强度 H 只与电流大小、线
磁性物质的磁导率不是常数，随H 而变。
磁化曲线
H
B,
有磁性物质存在时，与 I 不成正比。
B
磁性物质的磁化曲线在磁路计算上极
为重要，其为非线性曲线，实际中通过
实验得出。
O
B 和 与H的关系
H
6-2 铁磁性物质及其磁化
3. 磁滞性
磁滞性：磁性材料中磁感应强度B的变化总是滞后于
外磁场变化的性质。
磁通由磁通势产生，磁通势的单位是安[培]。
6-1 磁路和磁路的基本知识
五、磁导率
表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁能力。
磁导率 的单位：亨/米（H/m）
真空的磁导率为常数，用 0表示，有：
0 4π107H/m
相对磁导率 r： 任一种物质的磁导率 和真空的磁导率0的比值。
r
(4) 根据下式求出磁通势（ NI ）
n
NI Hili i1
6-3 磁路的基本定律
例1:一个具有闭合的均匀的铁心线圈，其匝数为300， 铁心中的磁感应强度为 0.9T，磁路的平均长度为 45cm，试求： (1)铁心材料为铸铁时线圈中的电 流; (2)铁心材料为硅钢片时线圈中的电流。
通所需要的磁通势F=NI ， 确定线圈匝数和励磁电流。
王敏《电工学》第6章变压器
2021/8/17
8
磁性物质有哪些？ magnetic substance
铁、钴、镍三种铁磁性元素是构成磁性材料的基本组元
2021/8/17
9
在中国，磁性最早出现于一本公元前4世纪编写的书《鬼 谷子》：“其察言也，不失若磁石之取针，舌之取燔 骨”。察析这人的言词话语，就好像用磁石吸取铁针， 又好像用舌尖探取炙肉中的骨头，绝对不能有所差失。[
(2)在处理电路时一般可以不考虑漏电流，在处理磁路时一般都要考 虑漏磁通；
(3)磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。由于 不是常
数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不能直接用来计算，只能用 于定性分析；
(4)在电路中，当 E=0时，I=0；但在磁路中，由于有剩磁，当 F=0
时， 不为零；
2021/8/17
在均匀磁场中 Hl = IN
或 H IN l
安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。
线圈匝数与电流的乘积NI ，称为磁通势（F）：
F = NI
磁通由磁通势产生，磁通势的单位是安[培]。
2021/8/17
30
课外例: 环形线圈如图，其中媒质是均匀的， 试计算 线 圈内部各点的磁场强度。
解: 取磁通作为闭合回线，以 其 方向作为回线的围绕方向，则有：
B
H O 基本磁化曲线
2021/8/17
20
按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型： (1)软磁材料
具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。一般用来制造电机、 电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢、坡莫合金即铁氧 体等。
2021/8/17
磁性天线、电感器、变压 器、磁头、耳机、继电器、振动子、电视偏转轭、电缆、 延迟线、传感器、微波吸收材料、电磁铁、加速器高频加 速腔、磁场探头、磁性基片、磁场屏蔽、高频淬火聚能、 电磁吸盘、磁敏元件(如磁热材料作开关)等。
高中物理 变压器 (提纲、例题、练习、解析)
变压器【学习目标】1．知道原线圈（初级线圈）、副线圈（次级线圈）的概念。
2．知道理想变压器的概念，记住电压与匝数的关系。
3．知道升压变压器、降压变压器概念。
4．会用1122U n U n =及1122I U I U =（理想变压器无能量损失）解题。
5．知道电能输送的基本要求及电网供电的优点。
6．分析论证：为什么在电能的输送过程中要采用高压输电。
7．会计算电能输送的有关问题。
8．了解科学技术与社会的关系。
【要点梳理】要点一、 变压器的原理1．构造：变压器由一个闭合的铁芯、原线圈和副线圈组成，两个线圈都是由绝缘导线绕制而成的，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。
是用来改变交流电压的装置（单相变压器的构造示意图及电路图中的符号分别如图甲、乙所示）。
2．工作原理变压器的变压原理是电磁感应。
如图所示，当原线圈上加交流电压U 时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中都要产生感应电动势。
如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流，它也在铁芯中产生交变磁通量，在原、副线圈中同样要引起感应电动势。
由于这种互相感应的互感现象，原、副线圈间虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈。
其能量转换方式为：原线圈电能→磁场能→副线圈电能。
要点诠释：（1）在变压器原副线圈中由于有交变电流而发生互相感应的现象，叫做互感现象。
（2）互感现象是变压器工作的基础：变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能的转化。
（3）变压器是依据电磁感应工作的，因此只能工作在交流电路中，如果变压器接入直流电路，原线圈中的电流不变，在铁芯中不引起磁通量的变化，没有互感现象出现，变压器起不到变压作用。
要点二、 理想变压器的规律 1．理想变压器没有漏磁（磁通量全部集中在铁芯内）和发热损失（原、副线圈及铁芯上的电流的热效应不计）的变压器，即没有能量损失的变压器叫做理想变压器。
要点诠释：（1）因为理想变压器不计一切电磁能量损失，因此，理想变压器的输入功率等于输出功率。
变压器铁芯与绕组优秀课件
8）检查铁芯电屏蔽情况，用1000V绝缘电阻表测量铁芯电屏蔽对地的绝缘电阻， 绝缘电阻应大于100M欧姆。
9）检查铁芯接地片的连接及绝缘情况，铁芯只允许一点接地，接地片一般用厚度 0.5mm，宽度不小于30mm的紫铜片，插入3~4级铁芯间，对大型变压器插入深度 不小于80mm，其外漏部分应包扎绝缘，防止短路铁芯。
• 小型变压器铁芯截面为矩形或方形，大型变压器铁芯截面 为阶梯形，这是为了充分利用空间。
变压器铁心 • 铁芯
变压器铁心 • 铁芯结构
变压器铁心故障
• 1）铁心多点接地故障（续）
• 铁心下夹件垫脚与铁轨间的绝缘纸板脱落或破损，使垫脚铁扼处叠片 相碰造成接地;
• 由于潜油泵轴磨损，金属粉末进入油箱中，淤积油箱底不，在电磁力 作用下形成桥路，将下铁辘与垫脚或箱底接通，形成多点接地;
• 铁心局部过热故障部位基本上都在铁心和夹件上。如果运 行中的变压器出现铁心过热，特别是发生局部过热故障， 将产生特征气体H2、CH4、C2H2、C2H6，色谱分析发 现油中溶解气体组分含量超标。
变压器铁心检修
1）用清洁无绒白布擦净铁心表面的油污和杂质。 2）硅钢片如果有卷边、翘角等现象出现，则应用木槌仔细修复。 3）检查铁心油道垫块应排列整齐，轻敲油道垫块应无松动现象；检查
变压器铁芯与绕组优秀课件
变压器常见种类
下图是我们常见的两种变压器：
干式变压器
油ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ式变压器
变压器构造
• 变压器的构造： 变压器主要由：铁芯、绕组、油箱、附件等组成。
变压器构造
• 变压器的主体构造： 1、铁芯 2、绕组
第六章：铁芯线圈与变压器
铜损耗：铜导线线圈电阻R消耗的功率； 磁滞损耗：磁性物质被交变磁化时产生的热损耗； 涡流损耗：磁性物质亦属于导电材料，交变磁场作用下产生感应电动势及 感应涡流； 铁损耗：磁滞损耗和涡流损耗发生在铁磁材料内部，合称铁损耗。
16 河科大周立鹏老师讲义
【补充说明】铁损耗
P117介绍
铁损耗使铁心发热，减小铁损耗的措施主要有： A. 使用软磁材料减小磁滞损耗 Ph ； B. 增大铁心的电阻率，从而减小涡流及其损耗 ； C. 用薄硅钢片叠成铁心，减小涡流及其损耗 。
电磁铁在生产中获得广泛应用。原理是用电 电磁铁在生产中获得广泛应用。原理是用电 磁铁衔铁的动作带动其他机械装置运动，产生机 械联动，实现控制要求。
抱闸 电 磁 铁
【应用实例】 应用实例】图示为应用电磁铁实现制动机床或起 重机的电动机的基本结构，其中电动机和制动轮同 轴。原理如下： 启动过程
通 电 电磁铁 动作 拉开 弹簧 抱闸 提起
例4： P119例2：一铁心线圈加载12V直流时，测得电流为3A，若加载 220V交流电压时，测得电流为2.5A，消耗功率100W。求加载220V交 流电压时线圈的铜损耗、铁损耗和功率因数。 解：线圈电阻为： R U 12 4 I 3 则加交流时铜损耗为：
∴ Rm1铁磁 Rm0真空
电路
电动势 E 电流 I 电流密度 J 电导率
≈≈≈≈≈≈补充：磁路与电路的对偶性≈≈≈≈≈≈≈≈
R=
I E R
Rm =
l S
电阻
l S
N
= F NI = l Rm S
+
_
I=
E E = l R
S
11 河科大周立鹏老师讲义
电工基础 第6章 课后习题
答案: 正确 7 变压器在带负载运行时，当二次侧电流变化时，一次侧电流也相应变化。
答案: 正确 8 一台220／1 10伏的变压器可用来把440伏的电压降低为220伏。
答案: 错误 9 三相变压器的额定电流是指线电流。
答案: 正确 10 变压器油箱上的出线端，其中一排导线截面较小的为高压侧出线端。
B: 高压侧额定电压是110干伏
C: 高压侧额定电压是110伏
D: 低压侧额定电压是110千伏
答案: B
16
变压器的空载运行是一次侧与电源连接，二次侧____。
A: 短路
B: 接负载
C: 开路
D: 答案:
17
B 变压器短路时的损耗基本上是 。
A: 铁耗
B: 铜耗
C: 铁耗与铜耗
D: 附加损耗
答案: B
A: WI=W2
B: WI>W2
C: Wl< W2
D: 答案:
14
B 某升压变压器的原边电流为I．，付边电流为I2，其关系是 。
A: 11>12
B: 11=12
C: Ii<12
D: 答案:
15
A 型号为SFP-63000／1 10的电力变压器中，数字“110”表示__—。
A: 变压器的容量是110千伏安
B: 25转／分
C: 1500转／分
D: 答案:
25
B 某磁极对数P=4的三相异步电动机，其同步转速为—__。
A: 3000转／分
B: 1500转／分
C: 750转／分
D: 2880转／分
答案: C
26
某磁极对数P=2的三相异步电动机，其转速为1475转／分，则旋转磁场切割转子的速度为
第6章 磁路与铁心线圈电路
第六章磁路与铁心线圈电路★主要内容1、磁场的基本物理量2、磁性材料的磁性能3、磁路及其基本定律4、交流铁心线圈电路5、变压器★教学目的和要求1、理解描述磁场性质的四个有关物理量（磁感应强度、磁通、磁导率和磁场强度）的意义，并熟记它们的单位和符号，了解铁磁材料的磁化、磁滞的物理意义，掌握铁磁材料磁滞回线的概念，了解两类铁磁质的磁性能（磁滞回线的不同特点）和用途。
2、了解磁路的基本概念；了解交流铁心线圈电路的基本电磁关系，掌握交流铁芯线圈端电压与线圈磁通的关系（U≈E=4.44NfΦm）。
3、了解变压器的基本构造、工作原理、绕组的同极性端，掌握理想变压器的三种变换特性，并能利用这些特性对含有变压器的电路进行熟练地计算。
★学时数：6学时★重难点重点：①磁路基本定律、交流铁心线圈；②变压器的三个主要作用难点：①交流铁心线圈电路分析；②变压器与负载的关系★本章作业布置：课本习题P197—199页，6.1.4，6.3.2，6.3.4，6.3.5，6.3.6第六章 磁路与铁心线圈电路本章学习变压器的工作原理。
变压器是一种利用磁路传送电能，实现电压、电流和阻抗变换的重要设备。
§6.1 磁路及其分析方法在电机、变压器及各种铁磁元件中常用铁磁材料做成一定形状的铁心，铁心的磁导率比周围空气或其他物质高得多，因此铁心线圈中电流产生的磁通绝大部分经过铁心而闭合，这种人为造成的磁通闭合路径，称为磁路。
如图7.3-1和图6.1-1分别表示四极直流电机和交流接触器的磁路。
+-一、磁场的基本物理量这部分内容在普物中已基本讲过，这里简单复习一下。
电磁学中已讲过了，电流会产生磁场，通有电流的线圈内部及周围都有磁场存在。
在变压器、电动机等电工设备中，为了用较小的电流产生较强的磁场，通常把线圈绕在铁磁材料制成的铁心上。
由于铁磁性材料的导磁性能比非磁性材料好的多，因此，当线圈中有电流流过时，产生的磁通，绝大部分集中在铁心中，沿铁心面闭合，这部分铁心中的磁通称为主磁通，用Φ表示。
第6章 铁心线圈与变压器
磁感应强度的单位是特斯拉（T）
磁通（Φ）：磁感应强度B与垂直 于磁场方向的面积S的乘积，成为通 过该面积的磁通。磁通的单位是韦 伯（wb）。
Φ = BS
磁场强度（H）：表示磁场中与磁铁 材料无关的磁场大小和方向的物理量。 磁场强度的单位是安/米（A/m）。
H=B/µ
返回
磁导率（µ ） ：是用来衡量物质导磁 能力的物理量，单位是亨/米(H/m) 真空磁导率 µ 0 =4π×10 －7H/m 相对导磁系数 µ /µ 0 r=µ 若 µ r = 1 说明是非磁性材料，。
第六章
铁心线圈与变压器
路
第一节 磁
第二节 铁心线圈 第三节 变压器
目录
第一节 磁
路
磁路的基本概念
磁性材料的磁性能
返回
一、磁路的基本概念 1. 磁 路 磁路就是磁力线或磁通集中通过的路径。 磁路是个闭合路径。 2. 磁路的基本物理量 磁感应强度（B）：磁感应强度表示 磁场中某点磁场强弱方向的物理量。 如果磁场内各点的磁感应强度大小相 等，方向相同，这样的磁场称为均匀磁 场。
由U1 =4.44 f N1 Φm 知,当U 1和 f 不变时, Φm 基本不变 当变压器接上负载后，一次绕组的磁 动势 i1N1 和二次绕组的磁动势 i2N2 共同产生磁 通与变压器空载时产生的磁通基本相等，所以这 两种情况下磁动势相等。即：
i 1 N 1 +i 2 N 2 = i 0 N 1
返回
返回
所以有： U1 / U2 = E1 / E2 =N1/N2 U1 / U2 =N1/N2 =K 2.有载运行和电流变换
i1 Φ i2
u1
e1
N1
Φ σ1 Φ σ2
e2
铁心线圈和变压器简明版PPT讲稿
线圈 衔铁
3. 吸力
W
1 2
LI 2
1 2
N
I
I2
1 2
NI
磁动势
磁动势主 要降在空
1 2
H
0
1 2
B0 S（ 0
B0
0
）
1 2
B02
0
S0
气隙上
Fd
dW
1 2
B02
0
S0d
电磁铁应用？
#
F
107
8
B02 S 0
4B02S0 105
N
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8-2 直流电磁铁的特点
△PCU =I 2R
其大小与铁心材料反复磁化后的磁滞回线面积成正比
交变磁通穿过铁心时，铁心既导磁又导电 ，因铁心在交变磁通作用下 产生感应电动势， 从而在垂直于磁通方向的铁心平面内产生旋涡状的 感应电流，叫涡流。涡流在铁心内电阻上产生的损耗称涡流损耗。
减小涡流损耗的办法 减小磁滞损耗的办法
增大涡流通路的电阻即用薄的材料叠成铁心
如曲线的cs 段。
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 当前你正在浏览到的事第六页PPTT，共五十二页。
#
8-1
几点说明
：
1. 磁阻Rm 的大小取决于磁路的尺寸和材料的磁导率。
Rm
l
S
2. 很大，但不是常数，因此 Rm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。
铁心尽量采用软磁材料
#
当前你正在浏览到的事第十页PPTT，共五十二页。
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1河科大周立鹏老师讲义在很多电工设备（Eg, 变压器、电机、电磁铁电工测量仪器等）中，不仅有电路的问题，同时还有磁路的问题。
只有同时掌握了电路和磁路的基本理论，才能对以上电工设备进行全面分析。
本章结合磁路和铁心线圈电路的分析，结合实例讨论变压器和电磁铁的工作原理。
磁路和电路往往是相关的，因此在这里要研究磁路和电路的关系以及磁和电的关系。
在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做成一定形状的铁心。
铁心的磁导率比周围空气或其它物质的磁导率高的多，磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。
第六章铁心线圈与变压器概述2河科大周立鹏老师讲义③非铁磁材料的磁导率接近此值 0，而且基本不变；④铁磁材料的磁导率则远大于 0，而且可变。
①磁导率 ：是用来表示媒质导磁能力的物理量。
②真空磁导率： 0 = 4 ×10－7 H/m≈≈≈≈≈≈≈≈≈知识回顾：中学物理≈≈≈≈≈≈≈≈≈=)/m (H BH0= (H )/m r ⑤对于铁磁材料的磁导率，常用真空磁导率 0的倍率表示，其中 r 为比例系数。
≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈3河科大周立鹏老师讲义a. 高导磁性0 ， r 1常用磁性材料的磁导率：铸钢： ≈103 0 硅钢片： ≈(6~7)×103 0 坡莫合金： ≈(20~200) ×103 0 磁性物质的高导磁性广泛用于变压器和电机中。
∵主磁通 漏磁通 ，∴定性分析时漏磁通可忽略不计。
≈≈≈≈≈≈≈≈知识回顾：铁磁物理特性≈≈≈≈≈≈≈≈高导磁性被广泛地应用于电工设备中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。
在这种具有铁心的线圈中通入不大的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强度。
i＋u －主磁通漏磁通铁心励磁绕组4河科大周立鹏老师讲义b. 磁饱和性BHO图：初始磁化曲线c. 磁滞性剩磁矫顽磁力H m－H m －H cH cBHOB r－B r图：磁滞回线BHO图：基本磁化曲线≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈5河科大周立鹏老师讲义§1 交、直流铁心线圈一、磁路的概念及磁路基本定律1. 磁路及构成由磁性材料组成的、使磁感线汇聚通过的路径称为~。
磁性材料也称铁磁物质，以铁、钴、镍为代表，或是他们的合金。
2. 铁磁物质的磁化曲线①磁感应强度B 和磁场强度H 关系：B =μH ★铁磁物质的μ远远大于真空的μ，达102~104倍。
②磁感应强度B 和磁场强度H 的区别：(A)H 由电场产生，且H ∝I ，与介质材料无关；单位：安/米（A/m）(B)B 与电流大小和介质材料性质均有关；单位：特斯拉（T）。
6河科大周立鹏老师讲义铁磁物质的磁化曲线是磁感应强度B 与磁场强度H 之间的关系曲线。
Eg:OH H 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 B 1.81.61.41.21.00.80.60.40.2a a c c 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 103/(A/m)/(A/m)103/T 铸铁b 铸钢b硅钢片图：几种常见磁性物质的磁化曲线磁性物质主要分为硬磁物质、软磁物质和矩磁物质3大类。
O0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 10H /(A/m)H /(KA/m)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10B /T 1.81.61.41.21.00.80.60.40.2aa.铸铁b.铸钢c.硅钢片bbc c 硬磁材料---指磁化后不易退磁而能长期保留磁性的一种铁氧体材料，也称为永磁材料或恒磁材料。
软磁材料---具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料。
软磁材料易于磁化，也易于退磁，广泛用于电工设备和电子设备中。
7河科大周立鹏老师讲义①闭合曲线可任意选择，为简单起见常选择规则闭合曲线进行积分；③是穿过闭合曲线所围面积内电流的代数和；kkH dl I 3. 安培环路定律（全电流定律，电生磁）I 1I 2I 3H【定律】在磁路中，磁场强度矢量沿任意闭合曲线的线积分，等于穿过该闭合曲线所围面积内电流的代数和。
用式子表示：【说明】②电流与闭合曲线间的参考方向符合右螺旋法则；k kI ④在下面例1所示的均匀磁场中有：=Hl I N=I NH l或★安培环路定律是电流与磁场强度联系的桥梁(电生磁)。
★8河科大周立鹏老师讲义若磁路中分段为匀强磁场：=k kHl I N环形线圈如右图，其媒质是均匀的，试计算线圈内部中线各点的磁场强度。
例1:解:取闭合曲线如图虚线所示，该积分曲线所围电流垂直纸面向内，∴以顺时针方向作为积分正向，则有：k k=r r H dl H l I N I其中：kkH dl I×SSr H r IN 匝=r rI N H l 式中：N --线圈匝数；l r =2 r --半径为r 的圆周长；H r --半径r 处磁场强度；NI --N 匝线圈内的总电流。
9河科大周立鹏老师讲义【磁通势】闭合曲线内部的总电流称作~，对于例1中总电流为NI ，∴磁通势F 为NI ，即：F = NI ★磁场强度由磁通势(电流)产生，磁通势单位是A 。
与电路欧姆定律相似，磁路欧姆定律是分析磁路的基本定律。
例2：环形线圈如图，其媒质均匀，磁导率为 ，试计算线圈内部的磁通 。
ⅰ)引例4. 磁路欧姆定律解：根据安培环路定律，有设磁路平均长度为l ，该磁路具有对称性，∴可得出：kkH dl ISrH rIN 匝10河科大周立鹏老师讲义m =N I F l R Skk===BIN I Hl l而穿过磁路截面的磁通量为：=B S∴由上面两式可得磁通量为：式中：F=NI ----磁通势，由其产生磁通；R m ----磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用；l ----磁路的平均长度；S ----磁路的截面积。
ⅱ）磁路欧姆定律若某磁路磁通为 ，磁通势为F ，磁阻R m ，则：即磁路欧姆定律。
mFR★11河科大周立鹏老师讲义磁路欧姆定律和电路欧姆定律的相似性称作对偶原理。
5. 磁路中空气隙的影响∵磁导率10 铁磁真空∴m1m0R R 铁磁真空≈≈≈≈≈≈补充：磁路与电路的对偶性≈≈≈≈≈≈≈≈磁通势磁通磁阻电路电动势电流密度电阻磁感应强度电流l l =F l =E l 电导率磁导率磁路F E J B INI+_EI Rm =R S=R Sm=NI R S=E I RS12河科大周立鹏老师讲义【应用实例】图示为应用电磁铁实现制动机床或起重机的电动机的基本结构，其中电动机和制动轮同轴。
原理如下：通电电磁铁动作拉开弹簧抱闸提起松开制动轮电机转动断电电磁铁释放弹簧收缩抱闸抱紧抱紧制动轮电机制动启动过程制动过程抱闸制动轮弹电3 ~M 簧磁铁电磁铁在生产中获得广泛应用。
原理是用电磁铁衔铁的动作带动其他机械装置运动，产生机械联动，实现控制要求。
≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈补充：电磁铁应用≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈13河科大周立鹏老师讲义二、直流铁心线圈①电压与电流的关系：1. 直流铁心线圈电路2. 电磁吸力F 了解衔铁吸合后→磁阻I 不变磁通 →吸合力F∵穿过线圈的磁通恒定，∴线圈不会产生感应电动势，对直流短路。
U I NI主磁通漏磁通=U I R( 仅仅是铜导线电阻R )②铜线圈功率：2=P I R 0=+m I NR R 铁磁空隙③磁路欧姆定律：Φ＋U －S NN SI吸力F R14河科大周立鹏老师讲义三、交流铁芯线圈1. 磁通和电压、电流的关系=()()=d e N dti t Ni t d e N dt主磁通感应电动势漏磁通感应电动势①主磁通的感应电动势：设★有效值为：–+e –+e +–uR i 线圈铁心截面积Sm m sin []sin (90)d te N Nd tt m sin tm m m2E N fN ∴m4.44E fN 则15河科大周立鹏老师讲义②漏磁通的感应电动势：写成相量形式为：m= 4.44E j fN ③电压与磁通关系：m= 4.44E j fN 推导过程与上述类似，直接写出：=+U E E IRm=4.44E j fN 【说明】a. 漏磁通极少，∴对应的感应电动势可忽略；b. 电感线圈铜导线电阻R 很小，亦可忽略；c. 电路两端电压u 超前磁通Φm 90°。
★d. 只要外加电压有效值及电源频率不变，铁芯中主磁通最大值Φm 也将维持不变。
–+e –+e +–uR i 线圈铁心截面积S16河科大周立鹏老师讲义或写成最大磁通为：当U 和频率f 一定时， m 基本不变，与电流大小无关。
m=4.44U fN ∴线圈两端电压有效值为：★m =4.44UfN铜损耗铁损耗磁滞损耗涡流损耗2. 功率视在功率:=S UI 无功功率:=sin Q UI 有功功率:2Cu Fe h e =cos =+=+(P +P )P UI P P RI 【说明】铜损耗：铜导线线圈电阻R 消耗的功率；磁滞损耗：磁性物质被交变磁化时产生的热损耗；涡流损耗：磁性物质亦属于导电材料，交变磁场作用下产生感应电动势及感应涡流；铁损耗：磁滞损耗和涡流损耗发生在铁磁材料内部，合称铁损耗。
h ysteresise ddycurrent17河科大周立鹏老师讲义A. 使用软磁材料减小磁滞损耗P h ；B. 增大铁心的电阻率，从而减小涡流及其损耗；C. 用薄硅钢片叠成铁心，减小涡流及其损耗。
【补充说明】铁损耗P117介绍铁损耗使铁心发热，减小铁损耗的措施主要有：3. 等效电路在同样外加电压作用下，功率、电流大小及各量之间的相位关系等效前后保持不变。
对铁心线圈交流电路等效处理后，目的是可将磁路计算问题转化成比较简单的电路问题，便于处理。
(b) 硅钢片叠成的铁心(a) 涡流改进为减小涡流损耗，常用硅钢片叠压制成电机电器的铁芯。
18河科大周立鹏老师讲义【说明】①图中R 为铜导线线圈的电阻；②为漏磁感抗；jX ③图中X 0是反映理想铁芯线圈能量储放的等效感抗；④图中R 0是铁损耗(磁滞损耗、涡流损耗)的等效电阻。
例3: P 118例1；+UjX 0jX +UI–+e –+e +–uR i 等效转换19河科大周立鹏老师讲义解：线圈电阻为：1243U R I则加交流时铜损耗为：224 2.525WCu P RI 铁损耗为：1002575WFe Cu P P P 功率因数为：100cos 0.182220 2.5P UI 例4：P 119例2：一铁心线圈加载12V 直流时，测得电流为3A ，若加载220V 交流电压时，测得电流为2.5A ，消耗功率100W 。
求加载220V 交流电压时线圈的铜损耗、铁损耗和功率因数。