电工第6章-磁路与铁心线圈电路
电工学课件第6章磁路与铁心线圈电路
磁路与铁心线圈电路是电工学的重要内容，深入了解磁场来源、铁磁材料特 性和磁路磁阻，能帮助我们理解电磁铁和铁心线圈电路的工作原理和计算方 法。
磁场的来源与特性
电流
通过电流可以创建磁场，磁场的特性由其方向和强度决定。
永磁体
永久磁体是通过原子磁偶极子排列达到自发磁化的，其磁场具有持久性。
磁路
磁路是指通过磁介质的路径，它 对于指定的磁场强度和磁通量起 着重要的影响。
磁路阻抗
磁路阻抗是描述磁路对磁通量产 生阻碍程度的物理量。
磁通量
磁通量是指通过某个截面的磁场 总量，它和磁场强度、磁路面积 以及磁路阻抗之间存在关系。
电磁铁的工作原理和特点
1 电磁激励
电流通过线圈产生磁场，使铁芯具有磁性。
电动势 法拉第电磁感应定律
洛伦兹力定义
电路方程
电动势和线圈自感、电流变化 率的关系
电动势与线圈长度、磁感应强 度、线圈电流和外加磁场的关 系
磁场与磁感应强度的计算
安培定理
根据安培定理，通过封闭回路 的总磁感应强度等于通过该回 路的总电流。
磁场强度
磁场强度是单位长度内的磁通 量，与电流和回路形状有关。
磁感应强度
磁感应强度是介质内某点的磁 场强度，与磁导率和磁场强度 有关。
铁心线圈电路中的电动势和电路方程
现象 带电线圈的磁场变化
外加磁场中的线圈
电磁感应
电磁感应是指磁场与导体运动或改变状况相互作用产生的电流和电动势。
铁磁材料的特点及磁滞回线
1
磁导率高
铁磁材料具有较高的磁导率能够达到较高的磁化强度，在磁路中发挥重要作用。
3
磁滞回线
铁磁材料的磁滞回线描述了其磁化和去磁过程中的能量损耗和延迟现象。
磁路与铁芯线圈电路(2)
4.1 磁路及基本物理量 4.2 交流铁芯线圈与电磁铁
4.3 磁路定律与计算 4.4 变压器
1
4.1 磁路及基本物理量
一、磁路 由于铁磁材料是良导磁物质，所以它的磁导率比其他物
质的磁导率大得多，能把分散的磁场集中起来，使磁力线绝 大部分经过铁芯而形成闭合的磁路.
2
二、磁场的基本物理量
电磁铁主要由线圈、铁芯及衔铁三部分组成，铁芯和衔 铁一般用软磁材料制成。铁芯一般是静止 的，线圈总是装 在铁芯上。开关电器中 电磁铁的衔铁上还装有弹簧
9
4.3 磁路定律与计算
一、磁路欧姆定律
如图所示为一个线圈匝数为N、通有
电流为I、闭合磁路的平均长度为L、截面
积为S 的均匀磁路铁芯，材料的磁导率为
1.磁感应强度 磁感应强度B是表示空间某点磁场强弱和方向的物理量，
其大小可用通过垂直于磁场方向的单位面积内磁力线的数目 来表示。由电流产生的磁场方向可用右手螺旋法则确定，国 际单位为特斯拉，简称特，符号为 T。 2.磁通
磁感应强度B与垂直于磁力线方向的面积S的乘积称为穿 过该面的磁通Φ，即
Φ=BS 磁通Φ又表示穿过某一截面S的磁力线根数，磁感应强度B 在数值上可以看成与磁场方向相垂直的单位面积所通过的磁 通，故又称磁通密度。磁通的国际单位为韦伯（Wb）.
5
4.2 交流铁芯线圈与电磁铁
一、交流铁芯线圈 铁芯线圈可以通入直流电来励磁（如电磁铁），产生的
磁通是恒定的，在线圈和铁芯中不会感应出电动势来，在一 定的电压下，线圈中的电流和线圈的电阻有关。
u+e+eS-Ri=0 或 u=Ri+（-e）+（-eS） 式中:e为Φ产生的感应电动势 eS为ΦS产生的感应电动势。
磁路与铁芯线圈(电磁铁)课件
利用磁路与铁芯线圈检测压力，实现物理量 的测量。
05
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的未来发展
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的发展趋势
技术创新
随着科技的不断进步，磁路与铁 芯线圈(电磁铁)的设计和制造将 更加精密和高效，以满足不断变
化的应用需求。
环保与节能
随着环保意识的提高，磁路与铁 芯线圈(电磁铁)将更加注重节能 和环保，采用更高效的材料和设
计，降低能耗和资源消耗。
智能化与自动化
磁路与铁芯线圈(电磁铁)将与物 联网、人工智能等先进技术结合 ，实现智能化控制和自动化生产
，提高生产效率和产品质量。
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的未来挑战
技术瓶颈
随着应用领域的不断拓展，磁路与铁芯线圈(电磁铁)面临的技术瓶 颈也日益突出，需要不断突破和创新。
市场竞争
隔离变压器
利用磁路与铁芯线圈产生磁场 ，实现电路的隔离。
自耦变压器
利用磁路与铁芯线圈产生磁场 ，实现电路的自动控制。
在传感器中的应用
磁性传感器
利用磁路与铁芯线圈检测磁场，实现物理量 的测量。
位置传感器
利用磁路与铁芯线圈检测位置，实现物理量 的测量。
电流传感器
利用磁路与铁芯线圈检测电流，实现物理量 的测量。
磁场通过铁芯得到增 强。
铁芯线圈的应用
01
02
03
04
直流电机
利用铁芯线圈产生磁场，驱动 转子旋转。
变压器
通过改变铁芯线圈的匝数实现 电压变换。
继电器
利用铁芯线圈控制电路的通断 。
传感器
检测磁场变化，实现非电量到 电量的Байду номын сангаас换。
03
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的设计
电工学 第6章 磁路和铁芯线圈电路
6·2 交流铁心线圈电路
6·2·2 电压电流关系
根据基尔霍夫定律 u+e+eσ = Ri u= Ri +(−eσ)+(−e) = Ri + L di +(−e) σ dt =uR +uσ +u′ 是正弦电压时，式中各量可视为正弦量， 当 u 是正弦电压时，式中各量可视为正弦量，于是 ɺ ɺ ɺ ɺ ɺ ɺ ɺ ɺ ɺ ɺ U = RI +(−Eσ)+(−E)= RI + jXσI +(−E)=UR +Uσ +U′ 式中X 称为漏磁感抗，它是由漏磁通引起的。 式中 σ=ωLσ，称为漏磁感抗，它是由漏磁通引起的。 由于主磁电感不是常数， 由于主磁电感不是常数，所以设主磁通Φ=Φmsinωt，则主磁电 ， 动势 d(Φmsinωt) e =−N dΦ =−N =−NωΦmcosωt dt dt =2πfNΦmsin(ωt −90°)= Emsin(ωt −90°)
6·2 交流铁心线圈电路
6·2·3 功率损耗
在交流铁心线圈中， 在交流铁心线圈中，除线圈电阻 R 所谓铜损耗 上有功率损耗 RI (所谓铜损耗 ∆PCu) 所谓 外，处于交变磁化下的铁心中也有功 所谓铁损耗 。 率损耗 (所谓铁损耗 ∆PFe)。 所谓 铁损耗是由磁滞和涡流产生的。 铁损耗是由磁滞和涡流产生的。 由磁滞所产生的铁损耗称为磁滞损耗 由磁滞所产生的铁损耗称为磁滞损耗 ∆Ph，磁滞损耗要引起铁 心发热。为了减小磁滞损耗，应选用磁滞回线狭小的磁性材料制 心发热。为了减小磁滞损耗， 造铁心。 造铁心。 由涡流所产生的铁损耗称为涡流损耗 由涡流所产生的铁损耗称为涡流损耗 ∆Pe，涡流损耗也会引起 铁心发热。为了减小涡流损耗， 铁心发热。为了减小涡流损耗，在顺磁场方向的铁心可由彼此绝 缘的钢片叠成，这样就可以限制涡流只能在较小的截面内流通。 缘的钢片叠成，这样就可以限制涡流只能在较小的截面内流通。 铁心线圈交流电路的有功功率为 P =UIcosϕ= RI2 + P Fe
《电工技术基础与技能》互感
对有分支磁路，如图6-3（b）所示，线圈 1和2同在I回路上，线圈2和3，1和3同在 Ⅱ回路上。对线圈1和2，可以把回路I的 顺时针绕向作为参考方向，按参考方向，
凡顺时针（或逆时针）绕向回路的端点就 是同名端，图中A和C为同名端。用相同 的方法可以判断线圈2和3之间，C和E为 同名端；1和3之间，A和E为同名端。
（4）调节交流调压器T1，向待测变压器T2输入端 输入220V交流电压，同时读出电压表V2的数值。 （5）然后利用U1/U2=K，计算出变压器T2的变压比 。
【例6-2】有一台电压为380/36V的降压变压 器，若一次绕组绕有1 900匝时，求二次绕组 的匝数。
2.变压器变换电流
变压器从电网中获取能量，通过电磁感应进行能 量转换，再把电能输送给负载。根据能量守恒定律 ，在忽略变压器内部损耗的情况下，变压器输入和 输出的功率基本相等，即
1.变压器变换电压 根据电磁感应定律，主磁通经过一次、二次绕组 ，必在两绕组中感应相应的电动势。一次绕组感应 的电动势为
二次绕组感应的电动势为
通常将一次电动势E1对二次电动势E2之比称为变 压器的变压比：
变压比可以采用如图6-7所示电路测量，
（1）首先按照电路图接好测量线路。 （2）交流调压器输出电压调为零。 （3）然后经过连接电路的认真检查，无误后方可 通电进行操作。
方法二：如图6-4所示，
将线圈1和2连接成如图所示电路，其中N为氖管 电阻R可用来限制通过氖管电流的大小。
实验开始时，要记住线圈１的哪一端与电源正极 （图中A端）相连接，并记上标记“·”，
闭合开关S时，通过氖管（假设此时接线圈D端的 氖管的下端发光）观察线圈2的感应电流是从线圈 哪一端流出的（图中C端），那么，这一端和1中标 “·”的一端（A端）就是同名端。
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。
磁路与铁芯线圈(电磁铁)课件
稀土永磁材料
如钕铁硼、钐钴等，具有高剩磁 、高磁能积和稳定的化学性质， 广泛应用于电机、发电机和变压
器等领域。
铁氧体磁性材料
成本低、稳定性好，主要用于制 作电磁铁、磁力离合器等。
纳米磁性材料
具有超顺磁性、高矫顽力等特点 ，在磁记录、磁流体等领域有广
阔的应用前景。
新型电磁铁的设计与应用
微型化设计
随着微电子技术的发展，电磁铁的尺寸越来越小，性能更加优异，可应用于微型电机、传感器等领域 。
2023 WORK SUMMARY
磁路与铁芯线圈(电磁 铁)课件
REPORTING
目录
• 磁路的基本概念 • 铁芯线圈的工作原理 • 电磁铁的应用 • 磁路与铁芯线圈的设计 • 磁路与铁芯线圈的实验研究 • 磁路与铁芯线圈的发展趋势
PART 01
磁路的基本概念
磁场与磁力线
磁场
磁力作用的空间，由磁体或电流 产生。
铁芯形成磁路，使磁场得以集中并通过。磁路中的磁阻会影响磁场的强度和分布 。
电磁感应与电动势
法拉第电磁感应定律
当磁场发生变化时，会在导体中产生 电动势，电动势的大小与磁通量变化 碍引起感 应电流的磁通量的变化。
PART 03
电磁铁的应用
直流电磁铁
总结词
利用直流电产生稳定磁场
使用不同材料的铁芯，研究其对磁场的影响。
电磁铁的应用实验
电磁吸力实验
通过电磁铁吸合不同质量的物体 ，观察吸力与电流、匝数的关系
。
电磁继电器实验
利用电磁铁控制电路的通断，实现 自动控制功能。
电磁感应实验
通过电磁感应现象，研究线圈中感 应电动势的产生和变化。
PART 06
磁路与铁芯线圈的发展趋 势
电工技术教学大纲
《电工技术》教学大纲课程名称：《电工技术》英文名称：Electrical Engineering Technology课程性质：专业必修课程课程编号：O13143所属学院：机电工程学院周学时：4学时总学时：60学时（其中实验12学时）学分：3.5学分教学对象（本课程适合的专业和年级）：机械设计制造及其自动化（本科）2011级本1、2班学生预备知识：《高等数学》、《大学物理》等课程在教学计划中的地位作用：本课程是为大学工科学生而开设的技术基础课。
教学方式：多媒体课件教学、课堂教授、实验教学的目的与要求：本课程是机械设计专业的一门基础课，是研究基本电路、基本磁路的应用科学，随着科技水平的提高，电工技术日益渗透至其他科学领域并占有日趋重要的地位。
本科程的主要任务是通过讲授电工技术的基本理论，基本分析方法、阐述电工技术的应用与发展，使学生掌握必要的电路理论及分析方法和电工技术。
其目的是为学生从事与其专业有关的电工技术的工作和科学研究打下一定的基础，并为后读课程作好必要的准备。
课程教材：电工技术（第七版），秦增煌主编，高等教育出版社．2009参考书目：1.姚海彬，《电工技术》（电工学Ⅰ），高等教育出版社2.王卫，《电工技术》，哈尔滨工业大学出版社3.韩学政，《电工电子技术基础》，清华大学出版社编写日期：2012年8月制定课程内容及学时分配：第1章电路的基本概念与基本定律（4学时）主要内容：1.1 电路的作用与组成部分；1.2电路模型；1.3电压和电流的参考方向；1.4欧姆定律；1.5电源有载工作、开路与短路；1.6基尔霍夫定律；1.7电路中电位的概念与计算；习题基本要求：1）了解电路、电路模型、电路的组成部分、电位等基本概念2）掌握并会在电路中应用欧姆定律、基尔霍夫定律求解电路中的电压和电流。
3）理解电压和电流的参考方向，并会判断参考方向和实际方向的关系。
4) 掌握电源的三种工作方式：有载工作、开路、短路；掌握判断电源、负载的方法。
电工学第章磁路和铁芯线圈电路
6· 2 交流铁心线圈电路
铁心线圈分为两种：直流铁心线圈和交流铁心线圈。
直流铁心线圈通直流电来励磁，产生的磁通是恒定的，线圈和 铁心中不会感应出电动势来；在一定电压 U 下，线圈中的电流 I 只和线圈本身的电阻R有关；功率损耗也只有RI2；所以分析起来 比较简单。
交流铁心线圈通交流电来励磁，线圈中的电磁关系、电压电流 关系及功率损耗等几个方面都比较复杂，与直流心线圈有所不同。
当 u 是正弦电压时，式中各量可视为正弦量，于是 U R I ( E ) ( E ) R I j X I ( E ) U U U R 式中X=L，称为漏磁感抗，它是由漏磁通引起的。
由于主磁电感不是常数，所以设主磁通=msint，则主磁电 动势 d( sin t ) d e N N m N cos t m d t d t 2 fN sin( t 90 ) E sin( t 90 ) m m
二次绕组电路 u e e R i u 2 2 2 2 2 d i 2 e R i ( e ) u R i L e ) u 2 2 2 2 2 2 2 2 ( 2 2 d t 当 u1 是正弦电压时 E R I ( E ) U R I j X I U 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
6· 3 变压器
变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电子线路中应用 广泛。
在输电方面，当输送功率P=UIcos及功率因数cos为一定时， 电压 U 愈高，则线路电流 I 愈小。这不仅可以减小输电线路的截 面积，节省材料，同时还可以减小线路的功率损耗。因此在输电 时必须利用变压器将电压升高。在用电方面，为了保证用电的安 全 和合乎用电设备的电压要求，还要利用变压器将电压降低。 在电子线路中，除电源变压器外，变压器还用来耦合电路，传 递信号，并实现阻抗匹配。 此外，尚有自耦变压器、互感器及各种专用变压器。 变压器的种类很多，但是它们的基本构造和工作原理是相同的。
磁路与电路的异同比较
磁路与电路、直流励磁铁心线圈电路与交流励磁铁心线圈、交流铁心线圈电路与交流空心线圈电路、直流铁心线圈电路与直流空心线圈电路异同比较学号：**********班号：18201班姓名：母剑峰2011/11/17磁路与电路磁路是指在电工设备中，用磁性材料做成一定形状的铁芯，铁芯的磁导率或其他物质的磁导率高得多，因此铁芯线圈中的电流产生的磁通绝大部分经过铁芯闭合，这种人为造成的磁通的闭合路径称为磁路。
电路是由金属导线和电气以及电子部件组成的导电回路，称其为电路，也可以是电路是电流所流经的路径。
相似之外也有不同，比如磁通只是描述磁场的物理量，并不像电流那样表示带电质点的运动，它通过磁阻时，也不像电流通过电阻那样要消耗功率，因而也不存在与电路中的焦耳定律类似的磁，处理电路时一般不涉及电厂问题，而在处理磁路时离不开磁场的概念；处理电路是一般不考虑漏电流，而处理磁路时要考虑漏磁现象；磁路的欧姆定律与电路的欧姆定律只是形式上的相似，由于不是常数，他随励磁电流变化不能直接应用，只用作定性分析。
在电路中E=0时I=0，但在磁路中由于有剩磁，F=0时，0.直流励磁铁心线圈电路与交流励磁铁心线圈直流励磁铁心线圈电路与交流励磁铁心线圈电路均是由电流的变化激发磁场。
直流励磁方式用直流电产生磁场或采用永久磁铁，它能产生一个恒定的均匀磁场，在线圈和铁芯中不会感应出电动势；在一定的电压U下，线圈的电流I只与本身的电阻R有关，功率损耗也只有R2；而交流电是周期性变化的电流来激发磁场，所激发的磁场以及感应电动势，感应电流也是周期性变化的，主磁通最大值m只与U、f和N有关，当铁芯尺寸和材料保持变化值保持不变，感应电动势的计算公式为：E=4.44fN m。
除了电阻R上的损耗外，处于交变磁m化下的铁心中也有功率损耗（铁损耗Fe），是由磁滞和涡流产生的。
有功功率的损耗计算为P=UI=RI2+Fe。
交流铁心线圈电路与交流空心线圈电路交流铁芯线圈电路与交流空心线圈在励磁规律，感应电动势，感应电流，感应磁场遵循相同的规律。
电工 第6章 磁路与铁心线圈电路
第6章磁路与铁心线圈电路6.1 磁路及其分析方法6.2 交流铁心线圈电路6.3 变压器第6章磁路与铁心线圈电路本章要求：1. 理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的基本知识及磁路的基本定律；2. 了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；3. 掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；4.了解三相电压的变换方法。
在很多电工设备（像变压器、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。
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。
本章结合磁路和铁心线圈电路的分析，讨论变压器和电磁铁的工作原理，作为应用实例。
在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材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得多，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。
直流电机的磁路交流接触器的磁路_+NSN S I f四极直流电机和交流接触器的磁路6.1磁路及其分析方法单相变压器的磁路6.1磁路及其分析方法6.1.1磁场的基本物理量1. 磁感应强度B (矢量)表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。
磁感应强度B 的大小:磁感应强度B 的方向:与电流的方向之间符合右手螺旋定则。
B Sφ=磁感应强度B 的单位:特斯拉(T )，1T = 1Wb/m 2均匀磁场:各点磁感应强度大小相等，方向相同的磁场。
2. 磁通磁通Φ：穿过垂直于B 方向的面积S 中的磁力线总数。
说明:如果不是均匀磁场，则取B 的平均值。
在均匀磁场中Φ= B S磁感应强度B 在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位面积所通过的磁通,故又称磁通密度。
3.磁场强度磁场强度H ：是计算磁场时所引用的一个物理量，也是矢量，通过它来确定磁场与电流之间的关系。
磁场强度H 的单位：安培/米（A/m )磁通Φ的单位:韦[伯](Wb )1Wb =1V ·s ()d e N dtφ=−¾全电流定律（安培环路定律）：磁场强度沿任意的闭合路径的线积分等于闭合路径包围的导体电流的代数和。
知识点：2.铁心线圈电路-教学文稿
采用软磁性材料做铁心可以减少磁滞损耗。
Pe：涡流损耗： 与铁心的截面积、电源频率、磁感应强度有关。
采用顺磁场方向的硅钢片叠成的铁心可以减少涡流损耗。
三、知识深化
1.将交流铁心线圈接到与其额定电压值相等的直流电压上，会产生什么现象？ 感抗XL以及与PFe对应的等效电阻RFe将不存在 线圈电流U/RCu将很大，以至烧坏线圈。
在线圈中产生感应电动势
产生交变磁通
电流与磁通方向符合右手螺旋法则
二、知识准备
（二）交流铁芯线圈电路
1.基本电磁关系
Φ i
根据基尔霍夫电压定律，铁芯线圈的电压平衡方程式为u
Φ
e
u uR (e ) (e )
d u e N
假设
Φm
d
sin
t
t
Φ ：漏磁通，
很小；
R：线圈电阻，
很小，
e
则 u NΦm cos t 2 fNΦm cos t
二、知识准备
（二）交流铁芯线圈电路
1.基本电磁关系
最大值 Um 2 fNΦ m
有效值
Φ i
Φ
ue
e
反映了交流铁芯线圈电路的基本电磁关系，它是分析计算交流磁 路的重要依据。
二、知识准备
（二）交流铁芯线圈电路
2、功率损耗
铜损：Pcu =I2Rcu
P=Pcu+
Pfe
铁损：PFe = Ph+备
（二）交流铁芯线圈电路
将交流铁芯线圈接到交流电源上，即形成交流铁芯线圈电路。由于线圈中通过 交流电流，在线圈和铁芯中将产生感应电动势。为了减小涡流损耗，所以交流铁芯线 圈的铁芯应该是叠片状。
二、知识准备
（二）交流铁芯线圈电路
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。
汽车电工电子技术-磁路
N—线圈匝数； I—通过线圈的电流，单位是安培（A）。
三.磁阻
电路中有电阻，磁路中有磁阻，它是磁通通过磁路 时受磁阻Rm的阻碍作用，Rm的大小与磁路的长度 L成正比，与磁路的横截面积S成反比，并且与组成 磁路材料的磁导率有关，其表达式为：
谢
谢！
四.磁路的欧姆定律 一般来说对于铁磁材料，磁导率不是常数， 所以磁阻Rm不是常数，所以磁路的欧姆定 律只能用来定性分析，不能用于计算。
五.直流磁路和交流磁路
在直流电流励磁的磁路中，磁通的方向不变，这样的磁路 称为直流磁路，又称为恒定磁通的磁路。
在由交流电流励磁的磁路中，磁通随时间不断交变，这样 的磁路称为交流磁路。
交流磁路每一瞬间仍和直流磁路一样，遵循磁路的基本定 律，可以使用相同的基本磁化曲线
交流磁路的磁通量随时间的变化，必然会在励磁线圈中产
• 交流磁路的励磁线圈称为交流铁芯线圈。交流铁芯线圈 会产生磁滞损耗和涡流损耗。当磁路中的磁通交变时， 会在铁芯中感应出旋涡状的电流叫涡流，如图所示。为 了减小涡流损耗将硅钢片绝缘叠成交流磁路铁芯，例如 交流电机、变压器、交流接触器的铁芯等
磁
路
Hale Waihona Puke 一、磁路 跟导体对电流相似，一些物质（铁磁物质）对磁场具有良好的传导性，磁场在 这些物质内遇到较少的阻碍，能够形成像电路一样的磁路。 永久磁铁、铁磁性材料，以及电磁铁中，磁通经过的闭合路径叫做磁路。
（a）直流电机的磁路
（b）直流电磁铁的磁路
常见电气设备的磁路
（c）变压器的磁路
二.磁通势 磁路与电路具有相似之处，电路中的电动势是形成电流的原 因，磁路中的磁动势是产生磁通的原因。
磁路与铁心线圈PPT课件
1
2 l3
l2
铸钢
2
图9.12 例9.1图
.
60
24
70
310
(3) 各段磁感应强度为
B1
S1
2.0103 30
0.667Wb/cm2
0.667T
B2
S2
2.0103 42
0.476104Wb/cm2
0.476T
B3
S3
2.0103 32.2
0.621104Wb/cm2
0.621T
.
25
(4) 由图9.6 所示硅钢片和铸钢的基本磁化曲线得
H1 1.4 A / cm H 2 1.5A / cm
空气中的磁场强度为
H3
B3
0
0.621
4 10 7
4942
A / cm
.
26
（5） 每段的磁位差为
H1l1 1.477107.8A H2l2 1.52943.5A H3l3 49420路定律
Ⅰ 目的与要求: 掌握磁路基尔霍夫定律，磁路欧姆定律 Ⅱ 重点: 磁路基尔霍夫定律，磁路欧姆定律
难点: 磁路基尔霍夫定律，磁路欧姆定律 Ⅲ 新知识；
.
11
9.2.1 磁路
N
I
S
S
U
N
(a)
(b)
图9.7 直流电机. 和单相变压器磁路
12
边 缘 效应
主磁通
I 漏磁通
图 9.8 主磁通、 漏磁通和边缘效应
数？铁心线圈在未达到饱和与达到饱和时，哪个电感大？
.
18
9.3 简单直流磁路的计算
Ⅰ 目的与要求: 掌握恒定磁通磁路的计算 Ⅱ 重点: 恒定磁通磁路的计算
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方向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电
流作为正、反之为负。
在均匀磁场中 Hl = IN 或 H IN l
所以安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。
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电工第6章-磁路与铁心线圈电路
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4. 磁导率
磁导率的定义 ：
表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁 能力。它与磁场强度的乘积就等于磁感应强度，即：
大小等于穿过垂直于B方向的面积S中的磁力线总数。
在均匀磁场中 = B S 或 B= /S
说明: 如果不是均匀磁场，则取B的平均值。 磁感应强度B在数值上可以看成为与磁场方向垂直 的单位面积所通过的磁通,故又称磁通密度。
磁通 的单位:韦[伯](Wb) 1Wb =1T·m2
3.磁场强度
磁场强度H ：是计算磁场时所引用的一个物理量， 也是矢量，通过它来确定磁场与电流之间的关系。
磁场强度H的单位 ：安培/米（A/m)
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即：安培环路定律（全电流定律）
Hdl I
I1பைடு நூலகம்H
式中： H d l 是磁场强度矢量沿任意闭合
I2
线(常取磁通作为闭合回线)的线积分；
I 是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。
安培环路定律电流正负的规定： 任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流
磁性材料的磁导率通常都很高，即 r 1 (如 坡莫合金，其 r 可达 2105 ) 。
磁性材料能被强烈的磁化，具有很高的导磁 性能。
磁性物质的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太大的励 磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强度。
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6.1 磁路及其分析方法
四极直流电机和交流接触器的磁路
If +
N
_
S
S
N
直流电机的磁路
交流接触器的磁路
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6.1.1 磁场的基本物理量
1.磁感应强度 磁感应强度B的定义
表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。
r
0
H 0H
B B0
也即当磁场媒质是某种物质时某点的磁感应 强度B与在同样电流下真空时该点的磁感应强度 B0之比的倍数。
自然界的所有物质按磁导率的大小，大体上可 分为磁性材料和非磁性材料。
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6.1.2 磁性材料的磁性能
磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。 1. 高导磁性
电工第6章-磁路与铁心线圈电路 磁滞回线
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3. 磁滞性
但剩磁也存在着有害的一面，
B μH
磁导率 的单位：亨/米（H/m） μ的 单 位 W b/m 2H .AH A /m A .m m
由实验可测得：真空的磁导率为：
0 4π107H/m
它是一个常数，将其它物质的磁导率和它比较
很方便。 2021/3/17
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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。
第6章 磁路与铁心线圈电路
6.1 磁路及其分析方法 6.2 交流铁心线圈电路 6.3 变压器 *6.4 电磁铁
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电工第6章-磁路与铁心线圈电路
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第6章 磁路与铁心线圈电路
本章要求：
1. 理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的 基本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁 心线圈电路；
2. 了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和 绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；
3. 掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用； *4. 了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识。
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6.1 磁路及其分析方法
在很多电工设备（像变压器、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。
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2.磁饱和性 磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着
外磁场的增强而无限的增强。
当外磁场增大到一定程度时，磁性物质的全部 磁畴的磁场方向都转向与外部磁场方向一致，磁化 磁场的磁感应强度将趋向某一定值。如图。
BJ 磁场内磁性物质的磁化磁场 的磁感应强度曲线；
B0 磁场内不存在磁性物质时的 磁感应强度直线；
B BJ曲线和B0直线的纵坐标相 加即磁场的 B-H 磁化曲线。
B
b •
B
a •
BJ
B0
O
磁化曲线 H
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B-H 磁化曲线的特征：
B
b
Oa段：B 与H几乎成正比地增加； ab段：B 的增加缓慢下来；
•B
场变化的性质。
磁性材料在交变磁场中反复磁化，其B-H关系曲
线是一条回形闭合曲线，称为磁滞回线。
B 剩磁感应强度Br (剩磁) ：
当线圈中电流减小到零
Br•
(H=0)时，铁心中的磁感应强度。
例如: 永久磁铁的磁性就是由 剩磁产生的；自励直流发电机 的磁极，为了使电压能建立，
• O •Hc H •
也必须具有剩磁。 2021/3/17
a •
BJ
b点以后：B增加很少，达到饱和。
B0
有磁性物质存在时，B( )与 H
O
磁化曲线 H
（ I）不成正比，磁性物质的磁导率 B,
不是常数，随H而变。
B
磁性物质的磁化曲线在磁路
计算上极为重要，实际中通过实
验得出。
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O B和与H的关系 H
电工第6章-磁路与铁心线圈电路
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3.磁滞性 磁性材料中磁感应强度B的变化总是滞后于外磁
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。
本章结合磁路和铁心线圈电路的分析，讨论变 压器的工作原理，作为应用实例。
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。
磁感应强度B的方向
与电流的方向之间符合右手螺旋定则。
磁感应强度B的大小
B F Il
磁感应强度B的单位: 特斯拉(T)，1T = 1Wb/m2
均匀磁场: 各点磁感应强度大小相等，方向相同的
磁场，也称匀强磁场。
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电工第6章-磁路与铁心线圈电路
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2. 磁通
磁通 ：表示磁场内某截面磁场强弱的物理量。