形成铁芯磁路
常见的磁路类型
常见的磁路类型
常见的磁路类型包括气隙磁路、铁心磁路和混合磁路。
这些磁路类型在电磁学和磁性材料领域中起着至关重要的作用，影响着磁场的分布和传输。
气隙磁路是指磁场通过空气或其他非磁性材料的传播路径。
在气隙磁路中，磁感应强度会受到空气的磁导率影响，磁场的传输会受到空气的磁阻的影响。
气隙磁路通常用于磁场传感器和电磁装置中，能够有效减小磁阻，提高磁场的传输效率。
铁心磁路是指磁场通过铁质材料的传播路径。
铁心磁路由铁芯和空气隙组成，铁芯能够有效集中磁场线，增强磁场的传输效率。
铁心磁路广泛应用于变压器、电机和发电机等电气设备中，能够提高设备的磁导率，减小磁阻，提高能量传输效率。
混合磁路是指磁场通过既包含铁芯又包含空气隙的传播路径。
混合磁路综合了气隙磁路和铁心磁路的特点，能够在一定程度上平衡磁场的传输效率和磁阻大小。
混合磁路常用于一些特殊的电磁装置和磁性材料中，能够满足不同的磁场传输需求。
总的来说，磁路类型在电磁学领域中扮演着重要的角色，不同的磁路类型适用于不同的场合和设备。
了解和掌握不同磁路类型的特点和应用，有助于提高磁场传输效率，优化电磁装置的设计和性能。
希望本文的介绍能够帮助读者更好地理解磁路类型的概念和应用。
圆形铁芯磁路长度计算公式
圆形铁芯磁路长度计算公式磁路长度是指磁场在磁路中传播的路径长度，对于圆形铁芯磁路，其长度可以通过一定的公式进行计算。
圆形铁芯磁路是一种常见的磁路结构，在电力传输、变压器、电动机等领域都有广泛的应用。
了解圆形铁芯磁路长度的计算公式，可以帮助工程师设计和优化磁路结构，提高设备的性能和效率。
圆形铁芯磁路长度的计算公式可以通过以下步骤进行推导：首先，我们需要了解圆形铁芯磁路的结构特点。
圆形铁芯磁路由一根圆柱形的铁芯和绕在铁芯上的线圈组成。
当通以电流时，线圈产生磁场，磁场通过铁芯传播，最终形成闭合的磁路。
其次，根据安培定律和法拉第电磁感应定律，我们可以得出圆形铁芯磁路长度的计算公式。
根据安培定律，磁通量密度B与磁场强度H之间的关系为B=μH，其中μ为磁导率。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势E与磁通量Φ之间的关系为E=-dΦ/dt。
接下来，我们可以利用这些关系推导出圆形铁芯磁路长度的计算公式。
假设圆形铁芯的半径为r，线圈的匝数为N，通以电流I。
根据磁场强度H的定义，我们可以得出磁场强度H与线圈电流I之间的关系为H=N·I/2πr。
根据磁通量Φ的定义，我们可以得出磁通量Φ与磁场强度H之间的关系为Φ=πr²B=πr²μH=πr²μN·I/2πr=μN·I·r/2。
最后，我们可以利用磁通量Φ和磁场强度H的关系，推导出圆形铁芯磁路长度的计算公式。
根据磁路长度l的定义，磁通量Φ与磁场强度H之间的关系为Φ=Bl，其中B为磁通量密度。
将前面推导出的磁通量Φ的表达式代入该关系中，可以得出磁路长度l与线圈电流I、铁芯半径r和磁导率μ之间的关系为l=Φ/B=μN·I·r/2B。
通过以上推导，我们得出了圆形铁芯磁路长度的计算公式为l=μN·I·r/2B。
这个公式表明，圆形铁芯磁路长度与线圈电流、铁芯半径和磁导率都有密切的关系。
变压器基本结构
变压器基本结构变压器是一种将电能从一个电路转移到另一个电路的电气设备。
变压器是交流电能系统的重要组成部分，广泛应用于电力系统、通信系统、计算机、家用电器、工业控制等领域。
在实际应用中，变压器承担着很重要的任务，它们将一种电压水平转换为另一种电压水平，以便适应不同的负荷要求。
在变压器的工作过程中，电能通过电磁感应传递，在转换电压的同时，还能隔离输入和输出电路，从而保证了电气安全。
本文将介绍变压器的基本结构。
1. 磁路结构变压器的磁路结构包括环形磁心和铁芯。
磁心是由硅钢片组成的环形结构，用于传递磁场。
铁芯是由铁磁材料制成的绕组固定支架，其作用是支撑磁心。
铁芯和磁心的组合形成了变压器的磁路，同时也决定了变压器的功率和性能。
2. 主绕组和副绕组变压器的主绕组和副绕组由导线绕制而成。
主绕组通常是高电压侧或输入侧的绕组，副绕组通常是低电压侧或输出侧的绕组。
主绕组和副绕组之间通过磁路耦合相互作用。
3. 绝缘结构为了保证变压器的安全可靠，主绕组和副绕组之间需要有绝缘结构来隔离它们。
通常采用油浸式绝缘，也就是用绝缘油将绕组包围起来。
绝缘油既能隔离绕组，又能冷却变压器。
4. 冷却结构变压器在工作过程中会发热，需要采取有效的冷却措施进行散热。
变压器的冷却结构包括自然冷却和强制冷却两种形式。
自然冷却是利用空气流动进行散热，强制冷却则是通过外部冷却器或风扇来强制散热。
5. 外壳结构为了保护变压器内部结构，并且防止操作人员触电，变压器还需要外壳结构进行保护，常用的材料有钢板、铝板等。
外壳还包括观察窗、跳闸机构等设备。
总之，变压器是一种非常重要的电气设备，广泛应用于工业和民用领域。
其基本结构包括磁路结构、主绕组和副绕组、绝缘结构、冷却结构和外壳结构等部分。
变压器的性能和功率主要取决于磁心、绕组和绝缘结构的质量和设计。
铁芯工作原理
铁芯工作原理
铁芯是一种常见的电磁元件，它的工作原理主要基于电磁感应和磁路传导的原理。
在铁芯中，主要有两种磁场存在：一种是外加的电磁场，另一种是铁芯本身的磁场。
当外加电流通过铜线绕制的线圈时，产生的电流会形成一个电磁场，这个电磁场的变化会导致铁芯中的磁场也发生变化。
这是因为铁芯具有良好的导磁性，能够将电磁场的能量转化为磁能。
当电流变化时，电磁场也随之变化，进而引起铁芯中的磁场变化。
铁芯中的磁场变化会导致磁通量的变化，而磁通量的变化又会产生感应电动势。
根据法拉第定律，感应电动势与磁通量的变化率成正比。
因此，铁芯中的磁场变化将引起感应电动势的产生。
这是铁芯工作的基本原理之一。
除此之外，铁芯还可以用作磁路传导器。
当电流通过线圈时，形成的磁场并不局限在线圈的周围，它还会通过铁芯进行传导。
铁芯能够提供一个低磁阻的路径，使得磁通量能够更好地流动。
这样，通过铁芯传导的磁场能够更有效地与外界进行能量交换，提高电磁元件的效率。
综上所述，铁芯通过电磁感应和磁路传导的原理来工作。
它能够将电磁场的能量转化为磁能，并将磁场进行传导。
这种工作原理使得铁芯在电磁元件中起到重要的作用。
同步发电机的原理
同步发电机的原理
发电机的工作原理是利用电磁感应，将电能转换成机械能。
在发电机内，定子绕组通入三相交流电后，在定子铁芯中形成闭合磁路，在转子的内部，定子绕组通入三相交流电后，在转子内部形成闭合磁路。
电机工作时，随着转子旋转，在定子铁芯中产生感应电流，并在转子绕组中感应出电压。
同步发电机是一种以电力电子技术为基础的新型电机。
它的转子上装有两组互相正交的同步旋转的励磁装置，分别称为励磁电路。
当用一定频率的交流电通过励磁电路时，可使两个线圈产生感应电动势。
当再给励磁机加上一定频率的交流电时，转子产生感应电流。
感应电流产生磁场，使得励磁电路中的磁极相对于电网中其它相的电轴产生相对位移。
电轴和磁极相对于电网中其它相发生相对位移时，电轴和磁极之间便产生了一个电动势（电压），这个电动势（电压）就是发电机的工作电压。
发电机是根据电磁感应原理制成的。
在旋转磁场中有两个相互垂直、且同速转动的定子绕组。
—— 1 —1 —。
变压器的铁芯有什么作用
变压器的铁芯有什么作用
变压器是电能互换的重要设备，其核心部分是铁芯。
铁芯在变压器中扮演着至
关重要的角色，其作用主要体现在以下几个方面：
1. 磁路导磁
铁芯是变压器中的重要导磁材料，它能够有效地导引磁通，形成封闭的磁路。
在变压器工作时，电流通过绕组产生磁场，磁场通过铁芯传导并集中，进而将磁场传递到另一侧的绕组中，实现电能的传输和变换。
2. 提高磁感应强度
铁芯的存在可以大大提高磁感应强度，使磁通密度增大，从而提高电感和互感。
通过合理设计铁芯的形状和材质，可以有效控制磁感应强度，提高变压器的效率和性能。
3. 减小磁阻
铁芯的材料通常具有良好的导磁性能，能够有效降低磁路中的磁阻，减小磁损
和铁损，提高整个系统的效率。
铁芯的选择直接关系到变压器的工作性能和损耗水平。
4. 支撑辅助结构
除了导磁和提高磁感应强度外，铁芯还能够起到支撑和固定绕组的作用，保证
变压器的结构稳定。
在变压器运行中，铁芯承受着不小的机械应力，因此其强度和稳定性也是至关重要的。
综上所述，变压器的铁芯在电能传输和转换过程中扮演着重要的角色，通过合
理设计和选材，可以有效提高变压器的性能和效率，保证电能的安全稳定传输。
磁路与铁芯线圈电路(共14张PPT)
第3页，共14页。
3.磁场强度 磁场强度沿任一闭合路径l的线积分等于此闭合路径所包围的
电流的代数和。磁场强度 H的国际单位是安培/米（ A/m）。 它的方向与磁感应强度B的方向相同。 4.磁导率
解 :（1）由变压比的公式，可以求出副边的匝数为 N2U U1 2N1232601100180
（2）由有功功率公式P2=U2I2cosφ，灯泡是纯电阻负载， cosφ=1，可求得副边电流.11A 36
由变流公式，可求得原边电流为
I1 I2N N1 2 1.1111180000.18
【例4-1】 有一台电压为220/36 V的降压变压器，副边接一盏36 V、40 W的灯泡，试求:（1）若变压器的原边绕组N1=1100匝，副边绕组匝
的，线圈总是装 在铁芯上。开关电器中 数应是多少?（2）灯泡点亮后，原、副边的电流各为多少?
F=NI =Σ I
电磁铁的衔铁上还装有弹簧 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
上式中线圈匝数与电流乘积称为磁通势，用字母F表示，即
F=NI 磁通势的单位是安培（A）。联立上面几个式子，则有
铁损主要由两部分组成 （1）涡流损耗 （2）磁滞损耗
HS NI L/ S
如果线圈中的铁芯换上导磁性能差的非磁性材料，而磁通势 c时，减小电流使H由Hm逐渐减小，B将
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
第4章 磁路与铁芯线圈电路
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
磁路饱和系数实验求
磁路饱和系数实验求
磁路饱和系数（Saturation Coefficient）是用来描述磁路饱和程度的指标，它是表示在磁路中磁场强度（H）与磁感应强度（B）之间的关系的一个参数。
一般来说，磁路饱和系数可以通过实验来求得。
下面是一种实验求解磁路饱和系数的方法：
1. 准备实验所需材料：磁铁、铁芯、磁场强度测量仪器、磁感应强度测量仪器。
2. 通过沿铁芯螺旋绕线圈形成一个磁场。
可以使用一个恒定电流通过线圈来产生这个磁场。
3. 将磁感应强度测量仪器放在铁芯的一头，同时将磁场强度测量仪器放在铁芯的另一头。
4. 记录不同磁场强度下的磁感应强度值。
可以通过改变通过线圈的电流来改变磁场强度。
5. 根据记录的数据，绘制磁感应强度B与磁场强度H之间的曲线。
该曲线通常是一个S形的曲线，因为在低磁场强度下，磁感应强度B与磁场强度H呈线性关系；而在高磁场强度下，磁感应强度B会饱和，不再随磁场强度H的增加而线性增加。
6. 使用曲线拟合方法（如最小二乘法），拟合出曲线的方程。
该方程可以用来描述磁感应强度B与磁场强度H之间的关系。
7. 根据拟合出的曲线方程，可以计算出磁路饱和系数。
磁路饱和系数一般定义为曲线最陡峭的部分的斜率，也就是曲线在该处的导数值。
需要注意的是，实验求解磁路饱和系数时需要控制实验环境，例如确保材料温度恒定，避免外部磁场的干扰等，以获得准确的结果。
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。
电磁铁的铁芯原理
电磁铁的铁芯原理电磁铁的铁芯原理是指通过在铁心中通电，产生磁场，然后利用磁场吸引物体的过程。
电磁铁由绕组和铁芯组成，其中铁芯起到集中和增强磁场的作用。
铁芯采用铁材质，因为铁具有较高的磁导率，能够有效地传导和集中磁力线。
铁芯的主要功能是提供一个磁路，使得磁力线能够尽可能地通过铁芯，从而增强磁场的效果。
铁芯通常由高磁导率的材料制成，如软铁、钢铁等。
这些材料具有良好的导磁性，能够有效地吸引和传导磁力线。
在电磁铁工作时，绕组中通有电流，电流通过绕组产生磁场，磁场经过铁芯传导到产生吸引力的物体上。
铁芯的存在能够集中和导引磁感线，使得磁场更加强大。
相比之下，如果没有铁芯，电流会散失在周围空间中，磁场强度会减弱，无法产生足够的吸引力。
铁芯的形状和材料的选择对电磁铁的性能有着重要影响。
一般来说，铁芯的截面积越大，绕组的匝数越多，铁芯的长度越短，磁场越强。
这是因为截面积的增大可以提高磁通量的传导能力，绕组的匝数的增加可以增大产生磁场强度的效果，铁芯长度的减小可以减少磁场损失。
此外，铁芯的材料选择也对电磁铁的性能产生影响。
通常情况下，软铁是一种常用的铁芯材料，因为它具有较高的磁导率和饱和磁感应强度。
软铁可以快速、有效地响应电流改变而产生磁场，而且在磁场饱和时保持较高的磁感应强度。
钢铁也常用作铁芯材料，因为它具有较高的强度和硬度，能够耐受较大的电磁力。
总结起来，电磁铁的铁芯原理是通过选用具有良好导磁性的材料制成铁芯，使得磁力线能够有效地传导和集中，从而增强磁场的作用。
铁芯能够提供一个磁路，使得磁场能够尽可能地通过铁芯，从而产生足够的吸引力。
铁芯的形状、尺寸和材料的选择对电磁铁的性能有着重要影响，需要根据具体应用需求进行选择和设计。
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
第十三章 磁路和铁芯线圈
P37-8 第13章 磁路和铁心线圈
1.磁通连续性原理
磁通连续性原理是磁场的一个基本性质，其内容是： 在磁场中，磁感应强度对任意闭合面的面积分恒等于零。
由于磁感应强度线总是闭合的空间曲线，显然，穿进 任一闭合面的磁通恒等于穿出此面的磁通。上式成立与磁 场中的介质的分布无关。
2.安培环路定律 安培环路定律(Ampere’s circuital law)是磁场又一基本 性质。其内容是：在磁场中，磁场强度沿任意闭合路径的 线积分等于穿过该路径所包围的全部电流的代数和。 同样应该指出，上式成立与磁场中的介质的分布无关。
铁磁物质铁、镍、钴以及铁氧体(又称铁淦氧)等都是构 成磁路的主要材料，它们的磁导率都比较大，且与所在磁场 的强弱以及该物质的磁状态的历史有关，其磁导率不是常量。 本节讨论铁磁物质的磁化过程。
铁磁物质的磁化性质一般由磁化曲线。磁路中的磁场是 由电流产生的。电流愈大，磁场强度就愈大。感应强度相当 于电流在真空中所产生的磁场和物质磁化后的附加磁场的叠 加，所以，曲线表明了物质的磁化效应。
《电路分析基础》
P37-7 第13章 磁路和铁心线圈
在国际单位制(SI)中，由后面介绍的安培环路定律可 知，磁场强度的单位是安/米，符号为A/m。
磁导率(permeability)是反映物质导磁能力或物质被磁 化能力的物理量。定义为
B H
它的单位在国际单位制中是亨/米，符号为H/m。为了 比较物质的导磁率，选用真空作为比较的基准。实验指出， 真空的导磁率是常数。把其它物质的磁导率与真空磁导率 的比称作该物质的相对磁导率。 大多数铁磁材料的磁导率不是常数，所以，在磁路中 磁场强度和磁感应强度的关系为非线性关系。 二、磁场的基本性质
Um Hl
磁饱和变压器原理
磁饱和变压器原理
磁饱和变压器是一种特殊的变压器，通过增加磁路的饱和度来调节输出电压。
其原理基于铁磁材料的磁化特性和磁路的饱和现象。
通常变压器的工作原理是利用线圈之间的电磁感应现象来实现电压变换。
当输入电压施加到主线圈上时，产生的磁场会在铁芯中形成闭合磁路，然后通过副线圈引起电磁感应，从而产生输出电压。
而磁饱和变压器在铁芯中增加了一定磁场强度，使铁芯磁化到饱和状态。
当输入电压施加到主线圈上时，磁场强度增加到一定程度后就达到了饱和点，此时再增加输入电压，磁场强度将不再增加，从而使输出电压保持稳定。
由于磁场饱和会导致输出电压稳定，磁饱和变压器常用于需要输出电压稳定的场合。
然而，磁饱和变压器也存在一些限制，例如无法实现大范围的电压调节，因为其饱和点是固定的。
总之，磁饱和变压器通过增加铁芯的磁场饱和度来调节输出电压。
通过了解铁磁材料的磁化特性和磁路的饱和现象，我们可以更好地理解磁饱和变压器的工作原理。
磁路及交流铁心线圈
1．磁路的欧姆定律
式中
为磁阻,
2．磁路基尔霍夫第一定律
3．磁路基尔霍夫第二定律
为磁导。
二、交流铁芯线圈
励磁电流为直流时，称为直流铁心线圈（如直流电磁铁、 直流继电器的线圈），当励磁电流为交流时，称为交流铁心线 圈（如交流电机、变压器的线圈）。
i
+
– e
u –
e+–+
N
主磁通 ：通过铁心闭合的 磁通。 与i不是线性关系。
O
到饱和值，这种现象称为磁 饱和性。从图中还可看出B 和H不成正比，所以磁性材 料的μ不是常数。
H
磁性材料的磁化曲线
（3）磁滞特性 若将磁性材料进行周期性磁化，磁感应强度 B随磁场强
度H 变化的曲线称为磁滞回线，如图所示。
从图中可见，当 H 已减到零 时， B 并未回到零值，而等于 Br 。这种磁感应强度滞后于磁场
磁路及交流铁心线圈
一、磁路及其基本定律
（一）磁路的概念 磁力线所通过的路径称为磁路。磁路主要由具有良好导 磁性能的磁性材料构成，如：硅钢片，铸铁等。
i1
u1 e1Βιβλιοθήκη N1N2e2
当线圈（通常被称为励磁线圈或励磁绕组）中通入电 流（通常被称为励磁电流）时，在线圈周围会形成磁场， 由于铁心的导磁性能比空气要好得多，所以绝大部分的磁 通将在铁心内通过，我们称它为主磁通或工作磁通；同时 有少量磁通会通过空气交链，我们称它为漏磁通，工程中 通常忽略不计。主磁通和漏磁通所通过的路径分别称为主 磁路和漏磁路。
或
3. 磁场强度H 磁场强度是计算磁场时所用的一个物理量，它也是个 矢量，根据安培环环路定理，沿任意闭合路径，磁场强度 的线积分等于该回路所包围的导体电流的代数和。
变压器铁芯磁路的计算
变压器铁芯磁路的计算变压器铁芯磁路的计算，是指在给定的输入和输出参数条件下，计算并确定变压器铁芯的尺寸和磁路参数。
当我们设计一个变压器时，需要先计算并确定其铁芯的尺寸和参数，以满足要求的电流和电压传输，以及尽可能减少能量损耗。
下面将对变压器铁芯磁路的计算过程进行详细介绍。
首先，我们需要确定变压器的输入和输出参数，包括输入电压、输出电压、输入电流、输出电流、变压器的容量等。
这些参数通常由设计要求或给定的应用场景决定。
以一个单相变压器为例，计算其磁路参数主要包括磁通密度、交流电阻、直流电阻、漏磁电阻等。
1.磁通密度的计算：磁通密度是指在给定的工作频率、输入和输出电流条件下，通过变压器铁芯的磁通量。
磁通密度的计算可以通过下述公式进行：B=(V*10^8)/(4*f*A*n)其中，B为磁通密度，单位为特斯拉(T)；V为变压器的容量，单位为瓦(W)；f为工作频率，单位为赫兹(Hz)；A为铁芯的横截面积，单位为平方米(m^2)；n为变压器的匝数。
2.交流电阻的计算：交流电阻是指变压器铁芯对交流电流的阻碍，导致能量损耗。
交流电阻的计算可以通过下述公式进行：R=(ρ*l)/(A*K)其中，R为交流电阻，单位为欧姆(Ω)；ρ为铁芯材料的电阻率，单位为欧姆米(Ω·m)；l为磁通方向的长度，单位为米(m)；A为铁芯的横截面积，单位为平方米(m^2)；K为修正系数，通常取为13.直流电阻的计算：直流电阻是指变压器铁芯对直流电流的阻碍。
直流电阻的计算可以通过下述公式进行：R_dc = (ρ * l_dc) / (A * K)其中，R_dc为直流电阻，单位为欧姆(Ω)；ρ为铁芯材料的电阻率，单位为欧姆米(Ω·m)；l_dc为磁通方向的长度，单位为米(m)；A为铁芯的横截面积，单位为平方米(m^2)；K为修正系数，通常取为14.漏磁电阻的计算：漏磁电阻是指变压器铁芯周围的漏磁通量和漏磁电流之间的关系，漏磁电阻的计算需要详细的磁路分析。
磁平衡电流互感器原理
磁平衡电流互感器原理
磁平衡电流互感器是一种利用电磁感应原理测量电流的装置，它的原理基于安培环路定理和法拉第电磁感应定律。
当被测电流通过互感器的一次绕组时，会在互感器的铁芯中产生磁场。
这个磁场的大小和方向与被测电流成正比，并且在铁芯中形成闭合的磁路。
磁平衡电流互感器的二次绕组缠绕在铁芯上，当一次绕组中的电流发生变化时，二次绕组中会产生感应电动势，这个电动势的大小与一次绕组中的电流变化率成正比。
为了使互感器的输出信号与被测电流成正比，需要对互感器进行磁平衡调整。
磁平衡调整的目的是使互感器的二次绕组中产生的感应电动势与一次绕组中的电流成正比，并且在一定的范围内保持稳定。
磁平衡调整通常通过调整互感器的铁芯磁路和二次绕组的匝数来实现。
磁平衡电流互感器具有测量精度高、线性度好、频带宽等优点，广泛应用于电力系统中的电流测量和保护。
《电机与变压器》(1)磁路、变压器的用途、结构和类型
电机与变压器
1. 磁路的基本物理量
线圈通电后使铁芯磁化，形成铁芯磁路。 Φ u i
磁通Φ
(1) 磁通 通过磁路横截面的磁力线总量称 为磁通，用“Φ”来表示。单位是 韦伯[Wb]。
均匀磁场中，磁通Φ等于磁感应强度B与垂直于磁场方向 的面积S的乘积，即： BS 磁通是标量。其大小反映了与磁场相垂直的某个截面上 的磁场强弱情况。磁通的国际单位制中还有较小的单位称 为麦克斯韦[Mx]，韦伯和麦克斯韦之间的换算关系为：
电机与变压器
(4) 磁场强度
磁场强度也是表征磁场中某点强弱和方向的物理量，用大 写字母“H”表示。H也是矢量，H的方向也是置于磁场中该 点小磁针N极的指向。 磁感应强度是描述磁路介 磁场强度和磁 质的磁场某点强弱和方向的 感应强度有何 物理量，与介质的导磁率有 区别和联系？ 关；磁场强度是描述电流的 磁场强弱和方向的物理量。 与介质的导磁率无关。它们之间的联系为：
发电厂 10.5kV
„
降压
仪器 36V
降压
电机与变压器
2.变压器的基本结构和工作原理
1）. 变压器的基本结构
用硅钢片压制成的变压 器铁芯。变压器的磁路部 分
S N1 N2 u20
i10 A u1 X
Φ
a x
|ZL|
与电源相接的 一次侧绕组。
与负载相接的 二次侧绕组。
变压器的电路部分
变压器的主体结构是由铁芯和绕组两大部分构成的。变 压器的绕组与绕组之间、绕组与铁芯之间均相互绝缘。
H B
[A/m]
磁场强度H的单位有安每米和安每厘米，二者之间的换算 关系为： 1A/m=10-2A/cm
电机与变压器
2. 磁路欧姆定律
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(c)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ直流电机的磁路
常用电气设备铁芯示意图中红色虚线表示磁路中的工作 主磁通的路径；紫色虚线表示通过空气闭合的极少部分漏 磁通。
上饶职业技术学院 胡洪波 副教授
第4单元：磁路与变压器
4.1. 2 磁路的基本物理量
线圈通电后使铁芯磁化， 形成铁芯磁路。 (1)磁通 通过磁路横截面的磁力线 总量称为磁通，用“Φ”来 表示。单位是韦伯[Wb]。 Φ u i
0 4 107 H/m
自然界中各种物质的磁导率均与真空的磁导率相比，可得 到不同的比值，我们把这个比值称为相对磁导率，用“μr” 表示，即：
r
0
显然，相对磁导率无量纲，其值越大，表明该类物质的 导磁性能越好；反之，导磁性能越差。
上饶职业技术学院 胡洪波 副教授
第4单元：磁路与变压器
根据相对磁导率μr值的不同，自然界的物质大致可分为 两大类： 1)非磁性物质 如空气、塑料、铜、铝、橡胶等。这些物质的导磁能力 很差，磁导率均与真空的磁导率非常接近，它们的相对磁 导率均约等于1。非磁性物质的磁导率可认为是常量。
2)铁磁性物质 如铁、镍、钴、钢及其合金等。这些物质的导磁能力非 常强，其磁导率一般为真空的几百、几千乃至几万、几十 万倍。如铸铁，其相对磁导率μr≈200～400；铸钢的相对磁 导率μr≈500～2200；硅钢的μr≈7000~10000；坡莫合金的 μr≈20000~200000。显然，铁磁物质的磁导率不是常量，而 是一个范围，即随外部条件变化。铁磁性物质的相对磁导 率大大于1。
上饶职业技术学院 胡洪波 副教授
第4单元：磁路与变压器
4.1.3 铁磁物质的磁性能
1、高导磁性
铁磁材料之所以具有高导磁性。是因为在其 内部具有一种特殊的物质结构—磁畴。这些
磁畴相当于一个个小磁铁。
磁畴在外界磁场的作 用下，均发生归顺性 转向，使得铁磁材料 内部形成一个很强的 附加磁场。
通常情况下，铁磁材 料内部的磁畴排列杂 乱无章，其磁性相互 有外磁场作用时 抵消，因此对外不显 铁磁材料内部往往有相邻的几百个分子电流 示磁性。 圈流向一致，这些分子电流产生的磁场叠加 磁畴是怎 起来，就形成了一个个天然的小磁性区域 — 么形成的 磁畴。不同铁磁物质内部磁畴的数量不同。 ？
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第4单元：磁路与变压器
4.1 铁芯线圈、磁路
工程应用实际中，大量的电气设备都含有线圈和铁心。 当绕在铁芯上的线圈通电后，铁芯就会被磁化而形成铁芯 磁路，磁路又会影响线圈的电路。因此，电工技术不仅有 电路问题，同时也有磁路问题。
+ －
(a) 电磁铁的磁路
(b) 变压器的磁路
电路部分 i u Φ
磁路部分
电流通过N匝线圈所形成的 交流铁芯线圈示意图 磁动势用Fm=NI表示，磁路对 磁通所呈现的阻碍作用用磁阻Rm表示，磁动势、磁通和磁 阻三者之间的关系可表述为： Fm IN l , 其中磁阻: Rm 磁路欧姆定律 Rm Rm S 磁路欧姆定律中的磁阻Rm与磁导率μ有关，因此对铁芯磁 路来讲是一个变量，定量计算很复杂，因此没有电路欧姆定 律应用得那么广泛，通常只用来定性分析磁路的情况。
由Φ=BS可知，匀强磁场中某截面S上B值越大，穿过该截 面上的磁力线总量越多。因此，磁感应强度也常称为磁通 密度。磁感应强度的国际单位制中还有较小的单位高斯[Gs]， 特斯拉和高斯之间的换算关系为： 1T=104Gs
上饶职业技术学院 胡洪波 副教授
第4单元：磁路与变压器
(3) 磁导率μ
磁导率是反映自然界物质导磁能力的物理量，用希腊字 母“μ”表示 。物质的种类很多，且导磁能力也各不相同， 为了有效地区别它们各自的导磁能力，我们引入一个参照 标准—真空的磁导率μ0:
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(4)磁场强度
磁场强度也是表征磁场中某点强弱和方向的物理量，用 大写字母“H”表示。H也是矢量，H的方向也是臵于磁场 中该点小磁针N极的指向。 磁感应强度是描述磁路介 质的磁场某点强弱和方向的 物理量，与介质的导磁率有 关；磁场强度是描述电流的 磁场强弱和方向的物理量，与 介质的导磁率无关。它们之间的联系为：
电工技术基础（第2版）
4.1 铁心线圈、磁路 4.2 变压器的基本结构和工作原理 4.3 实用中的常见变压器
上饶职业技术学院 胡洪波 副教授
第4单元：磁路与变压器
学习目的与要求
电工技术中不仅要讨论电路问题，还将讨论磁路问题。 因为很多电工设备与磁路都有关系，如电力系统中广泛 应用的变压器、电动机、发电机、电磁铁及电工测量仪 表等。 为了更好的学习变压器、电机、电器的工作特性及 应用，首先在理解有关磁路的问题。磁路问题与磁场有 关，与磁介质有关，而且磁场往往还与电流相关联，因 此本章要先从磁路、磁场及其基本物理量进行研究。 通过本章学习，要求了解变压器的基本结构组成， 熟悉变压器的用途，理解和掌握变压器变换电压、变换 电流及变换阻抗的作用；了解常用的特殊变压器。
磁场强度和磁 感应强度有何 区别和联系？
磁场强度H的单位有安每米和安每厘米，二者之间的换算 关系为： 1A/m=10-2A/cm
上饶职业技术学院 胡洪波 副教授
H
B
[A/m]
第4单元：磁路与变压器
4.1.2 磁路欧姆定律
交流铁芯线圈磁路通常由硅 钢片叠压制成，导磁率很高。 当套在铁芯上的线圈通电后， 铁芯迅速被磁化，成为一个人 为集中的强磁场。
(2)磁感应强度
磁感应强度是表征磁场中某点强弱和方向的物理量。用 大写字母“B”表示。B是矢量，B的方向就是臵于磁场中 该点小磁针N极的指向。匀强磁场中，B的大小可用载流 导体在磁场中所受到的电磁力来定义。即： F B Il 上式中，电磁力F的单位是牛顿[N]、电流的单位是安培 [A]、导体的有效长度(与磁场方向相垂直方向的长度投影) 单位是米[m]时，磁感应强度B的单位是特斯拉[T]。
磁通Φ
均匀磁场中，磁通Φ等于磁感应强度B与垂直于磁场方向 的面积S的乘积，即：
BS
磁通是标量。其大小反映了与磁场相垂直的某个截面上 的磁场强弱情况。磁通的国际单位制中还有较小的单位称 为麦克斯韦[Mx]，韦伯和麦克斯韦之间的换算关系为： 1Wb=108Mx
上饶职业技术学院 胡洪波 副教授
第4单元：磁路与变压器