磁路與鐵芯線圈

9.1鐵磁性物質(zhì)9.2磁路與磁路定律9.3簡單直流磁路的計算9.4交流鐵芯線圈及等效電路9.5電磁鐵第9章磁路與鐵芯線圈9.1鐵磁性物質(zhì)目的與要求掌握鐵磁性物質(zhì)及其分類重點與難點重點:磁化曲線

難點:磁化曲線磁化:鐵磁物質(zhì)會在外加磁場的作用下,產(chǎn)生一個與外磁場同方向的附加磁場,這種現(xiàn)象叫做磁化。圖9.1鐵磁性物質(zhì)的磁化9.1.1鐵磁性物質(zhì)的磁化磁化曲線:鐵磁性物質(zhì)的磁感應強度B與外磁場的磁場強度H之間的關系曲線,所以又叫B-H曲線。圖9.2B-H曲線測量電路9.1.2磁化曲線（一）圖9.3起始磁化曲線9.1.2磁化曲線（二）(1)OP段(2)PQ段（3）QR段（4）R點以后9.1.2磁化曲線（三）1.起始磁化曲線圖9.4交變磁化(磁滯回線)9.1.2磁化曲線（四）2.磁滯回線圖9.5軟磁和硬磁材料的磁滯回線9.1.3鐵磁性物質(zhì)的分類（一）圖9.6幾幾種常常用鐵磁磁材料的的基本磁磁化曲線線鐵鐵磁性性物質(zhì)的的分類（（二）教學方法法聯(lián)系實際際講解本本節(jié)思考題1、鐵磁磁性物質(zhì)質(zhì)為什么么會有高高的導磁磁性能？？2、制造造電喇叭叭時要用用到永久久磁鐵，，制造變變壓器時時要用到到鐵心，，試說明明它們在在鐵磁性性材料時時有何不不同？3、什么么是基本本磁化曲曲線？什什么是起起始磁化化曲線？？4、鐵磁磁性材料料的μ不是常數(shù)數(shù)，μ的最大值值處在起起始磁化化曲線的的哪個部部位？9.2磁磁路和磁磁路定律律目的與要要求掌握磁路路基爾霍霍夫定律律，磁路路歐姆定定律重點與難難點重點:磁路基爾爾霍夫定定律，磁磁路歐姆姆定律難點:磁路基爾爾霍夫定定律，磁磁路歐姆姆定律圖9.7直直流電機機和單相相變壓器器磁路磁磁路路（一））圖9.8主主磁通通、漏漏磁通和和邊緣效效應磁磁路路（二））磁磁路定定律（一一）1.磁磁路的基基爾霍夫夫第一定定律圖9.9磁磁路示示意圖磁磁路定定律（二二）對于如圖圖9.9所示的的ABCDA回回路,可可以得得出磁磁路定定律（三三）2.磁磁路的基基爾霍夫夫第二定定律磁磁路的的歐姆定定律教學方法法用比較的的方法講講解本節(jié)節(jié)思考題1、已知知線圈電電感L=Ψ/I=NΦ/I，試用磁磁路歐姆姆定律證證明L=N2μS/l,并說明如如果線圈圈大小、、形狀和和匝數(shù)相相同時，，有鐵心心線圈和和無鐵心心線圈的的電感哪哪個大？？2、為什什么空心心線圈的的電感是是常數(shù)，，而鐵心心線圈的的電感不不是常數(shù)？鐵心心線圈在在未達到到飽和與與達到飽飽和時，，哪個電電感大？？9.3簡簡單單直流磁磁路的計計算目的與要要求掌握恒定定磁通磁磁路的計計算重點與難難點重點:恒定磁通通磁路的的計算難點:恒定磁通通磁路的的計算第一種是是先給定定磁通,再按按照給定定的磁通通及磁路路尺寸、、材料求求出磁通通勢,即即已知知Φ求NI;另一一種是給給定NI,求求各處磁磁通,即即已知知NI求Φ。本節(jié)節(jié)只討論論第一種種情況。。在在計計算時一一般應按按下列步步驟進行行:(1)按照照磁路的的材料和和截面不不同進行行分段,把材材料和截截面相同同的算作作一段。。(2)根根據(jù)磁磁路尺寸寸計算出出各段截截面積S和平均長長度l。9.3簡簡單單直流磁磁路的計計算（一一）圖9.11空空氣氣隙有效效面積計計算(a)矩矩形截截面；(b)圓形形截面9.3簡簡單單直流磁磁路的計計算（二二）(3)由由已知知磁通ΦΦ,算算出各段段磁路的的磁感應應強度B=Φ/S。(4)根根據(jù)每每一段的的磁感應應強度求求磁場強強度,對對于鐵鐵磁材料料可查基基本磁化化曲線(如圖9.6所所示)。。對于空氣氣隙可用用以下公公式:9.3簡簡單單直流磁磁路的計計算（三三）9.3簡簡單單直流磁磁路的計計算（四四）(5)根根據(jù)每每一段的的磁場強強度和平平均長度度求出H1l1,H2l2……。(6)根根據(jù)基基爾霍夫夫磁路第第二定律律,求求出所需需的磁通通勢。已知磁路路如圖9.12所示,上段段材料為為硅鋼片片,下下段材料料是鑄鋼鋼,求求在該磁磁路中獲獲得磁通通Φ=2.0×10-3Wb時,所需需要的磁磁動勢？？若線線圈的匝匝數(shù)為1000匝,求求激磁磁電流應應為多大大？解(1)按按照截截面和材材料不同同,將將磁路分分為三段段l1,l2,l3。例9.1（一））例9.1（二））(2)按按已知知磁路尺尺寸求出出:圖9.12例例9.1圖例9.1（三））(3)各各段磁磁感應強強度為例9.1（四））(4)由由圖9.6所所示硅硅鋼片和和鑄鋼的的基本磁磁化曲線線得空氣中的的磁場強強度為例9.1（五））（5）每每段的的磁位差差為（6）所所需的的磁通勢勢為激磁電流流為例9.1（六））教學方法法用比較法法思考題1、有兩兩個相同同材料的的芯子（（磁路無無氣隙）），所繞繞的線圈圈匝數(shù)相相同，通通以相相同的電電流，磁磁路的平平均長度度l1=l2，截面面S1﹤S2，試用磁磁路的基基爾霍夫夫定律分分析B1與B2、Φ1與Φ2的大小。。2、一磁磁路如圖圖9.13所所示，圖圖中各段段截面積積不同，，試列出出磁通勢勢和磁位位差平衡衡方程式式。圖9.13思思考題2圖9.4交交流鐵鐵芯線圈及及等效電路路目的與要求求理解交流鐵鐵芯線圈及及其等效電電路重點與難點點重點:交流鐵芯線線圈及其等等效電路難點:交流鐵芯線線圈的等效效電路圖9.14交流流鐵芯線圈圈各電磁量量參考方向向電電壓、電流流和磁通（（一）1.電電壓為正弦弦量設Φ(t)=Φmsinωt,則有有電電壓、電流流和磁通（（二）圖9.15B-H曲線與Φ-i曲線電電壓、電流流和磁通（（三）圖9.16電電流i的的波形的求求法電電壓、電流流和磁通（（四）圖9.17電壓壓、電流流相量圖電電壓、電流流和磁通（（五）設線圈電流流為圖9.18i為正弦量時時Φ的波形電電壓、電流流和磁通（（六）2.電流流為正弦量量鐵芯的磁滯滯損耗PZ和渦流損耗耗PW可分別由下下式計算:9.4.2磁滯滯和渦流的的影響圖9.19考慮慮磁飽和、、磁滯、渦渦流影響的的等效電路路9.4.3交流流鐵芯線圈圈的等效電電路（一））1.不考考慮線圈電電阻及漏磁磁通的情況況圖9.20圖圖9.19的相量量圖圖9.21串聯(lián)聯(lián)等效模型型9.4.3交流流鐵芯線圈圈的等效電電路（二））將一個匝數(shù)數(shù)N=100的的鐵芯線圈圈接到電壓壓Us=220V的工頻正正弦電源上上,測得得線圈的電電流I=4A,功功率P=100W。不計計線圈電阻阻及漏磁通通,試求求鐵芯線圈圈的主磁通通Φm,串聯(lián)電電路模型的的Z0,并聯(lián)電電路模型的的Y0。例9.2（一）例9.2（二）解由Us=4.44fNΦm得9.4.3交流流鐵芯線圈圈的等效電電路（三））2.考慮慮線圈電阻阻及漏磁通通在例9.2中,如如考慮線圈圈電阻為1Ω,漏磁磁電抗Xs=2Ω,試試求主磁磁通產(chǎn)生的的感應電動動勢E及磁化電流流Im。圖9.22交流流鐵芯線圈圈模型(a)矢矢量圖；(b)并并聯(lián)模型型；(c)串聯(lián)聯(lián)模型例9.3（一）解原來不計R、Xs,勵磁阻阻抗為Z0=6.245+j54.64Ω,按按圖9.22(c),計入R=1Ω,Xs=2Ω后的的勵磁阻抗抗為例9.3（二）例9.3（三）圖9.23交交流鐵芯線線圈的伏安安關系9.4.4伏安安特性和等等效電感教學方法思考題（一一）1、將一個個空心線圈圈先接到直直流電源和和交流電源源上，然后后在這個線線圈在插入入鐵心，如如果交流電電壓和直流流電壓相等等，分析這這種情況下下通過線圈圈的電流和和功率的大大小，并說說明理由。。2、將鐵心心線圈接在在直流電源源上，當發(fā)發(fā)生下列情情況時，鐵鐵心中的電電流和磁通通有何變化化？（1）鐵心心截面增大大，其它條條件不變；；（2）線圈圈匝數(shù)增加加，線圈電電阻及其它它條件不變變；（3）電源源電壓降低低，其它條條件不變。。3、將鐵心心線圈接在在交流電源源上，當發(fā)發(fā)生上題中中所述情況況時，鐵心心中的電流流和磁通又又如何變化化？4、為什么么變壓器的的鐵心要用用硅鋼片制制成？用整整塊鐵行不不行？5、一臺變變壓器在修修理后，鐵鐵心中出現(xiàn)現(xiàn)較大氣隙隙，這對于于鐵心的工工作磁通以以及空載電電流有何影影響？思考題（二二）9.5電電磁磁鐵目的與要求求了解交、直直流電磁磁鐵及其區(qū)區(qū)別重點與難點點重點:交、直流流電磁鐵及及其區(qū)別難點:交、直流流電磁鐵的的區(qū)別9.5.1直流流電磁鐵圖9.24電磁磁鐵的幾種種結(jié)構(gòu)形式式(a)馬馬蹄式；(b)拍拍合式；；(c)螺管式式如圖9.25所示的的直流電磁磁鐵,已已知線圈匝匝數(shù)為4000匝,鐵芯和和銜鐵的材材料均為鑄鑄鋼,由由于存在漏漏磁,銜銜鐵中的磁磁通只有鐵鐵芯中磁通通的90%,如果果銜鐵處在在圖示位置置時鐵芯中中的磁感應應強度為1.6T,試求線線圈中電流流和電磁吸吸力。圖9.25例9.4圖例9.4（一）解查圖9.6,鐵芯芯中磁感應應強度B=1.6T時,磁磁場強度H1=5300A/m。。鐵芯中的磁磁通氣隙和銜鐵鐵中的磁通通不考慮氣隙隙的邊緣效效應時,氣氣隙和銜銜鐵中的磁磁感應強度度為例9.4（二）查圖9.6銜鐵中中的磁場強強度為Ｈ２＝3500Ａ/m。氣隙中的磁磁場強度為為線圈電流為為電磁鐵的吸吸力線圈的磁勢勢例9.4（三）交流電磁鐵鐵由交流電電勵磁,設設氣隙中中的磁感應應強度為電磁鐵吸力力為9.5.2交流流電磁鐵（（一）圖9.26交流流電磁鐵吸吸力變化曲曲線9.5.2交流流電磁鐵（（二）圖9.27有短短路環(huán)時的的磁通9.5.2交流流電磁鐵（（三）表9.1直流流電磁鐵與與交流電磁磁鐵比較內(nèi)容直流電磁鐵交流電磁鐵鐵芯結(jié)構(gòu)由整塊軟鋼制成,無短路環(huán)由硅鋼片制成,有短路環(huán)吸合過程電流不變,吸力逐漸加大吸力基本不變,電流減小吸合后無振動有輕微振動吸合不好時線圈不會過熱線圈會過熱,可能燒壞交交流電磁鐵鐵的特點教學方法結(jié)合實際講講解本節(jié)思考題（一一）1、如何根根據(jù)電磁鐵鐵的結(jié)構(gòu)來來判斷它是是直流電磁磁鐵還是交交流電磁鐵？2、如果把把交流電磁磁鐵誤接到到電壓相同同的直流電電源上，會會有什么結(jié)果？為什什么？3、交流電電磁鐵在吸吸合時，若若銜鐵長時時間被卡住住不能吸合合，會有什么結(jié)果？？為什么？？直流電磁磁鐵若發(fā)生生上述情況況又如何？？4、如果一一個直流電電磁鐵吸合合后的電磁磁吸力與一一個交流電電磁鐵吸合合后的平均均吸力相等等，那么在在下列情況況下它們的的吸力是否否仍然相等等？為什么么？（1）將它它們的電壓壓都減小一一半；（2）將它它們的勵磁磁線圈的匝匝數(shù)都增加加一倍；（3）在它它們的銜鐵鐵與鐵心之之間都填進進同樣厚的的木片。思考題（二二）9、靜夜夜四無無鄰，，荒居居舊業(yè)業(yè)貧。。。12月月-2212月月-22Sunday,December25,202210、雨中中黃葉葉樹，，燈下下白頭頭人。。。16:17:1416:17:1416:1712/25/20224:17:14PM11、以我獨沈沈久，愧君君相見頻。。。12月-2216:17:1416:17Dec-2225-Dec-2212、故人江海海別，幾度度隔山川。。。16:17:1416:17:1416:17Sunday,December25,202213、乍見翻翻疑夢，，相悲各各問年。。。12月-2212月-2216:17:1416:17:14December25,202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)發(fā)，舊國見青青山。。25十二月月20224:17:15下午16:17:1512月-2215、比不了得就就不比，得不不到的就不要要。。。十二月224:17下下午12月-2216:17December25,202216、行行動動出出成成果果，，工工作作出出財財富富。。。。2022/12/2516:17:1516:17:1525December202217、做做前前，，能能夠夠環(huán)環(huán)視視四四周周；；做做時時，，你你只只能能或或者者最最好好沿沿著著以以腳腳為為起起點點的的射射線線向向前前。。。。4:17:15下下午午4:17下下午午16:17:1512月月-229、沒沒有有失失敗敗，，只只有有暫暫時時停停止止成成功功?。?。。12月月-2212月月-22Sunday,December25,202210、很很多多事事情情努努力力了了未未必必有有結(jié)結(jié)果果，，但但是是不不努努力力卻卻什什么么改改變變也也沒沒有有。。。。16:17:1516:17:1516:1712/25/20224:17:15PM11、成功功就是是日復復一日日那一一點點點小小小努力力的積積累。。。12月月-2216:17:1516:17Dec-2225-Dec-2212、世間間成事事，不不求其其絕對對圓滿滿，留留一份份不足足，可可得無無限完完美。。。16:17:1516:17:1516:17Sunday,December25,202213、不知知香積積寺，，數(shù)里里入云云峰。。。12月月-2212月月-2216:17:1516:17:15December25,202214、意志志堅強強的人人能把把世界界放在在手中中像泥泥塊一一樣任任意揉揉捏。。25十十二二月20224:17:15下下午16:17:1512月月-2215、楚塞三三湘接，，荊門九九派通。。。。十二月224:17下午午12月-2216:17December25,202216、少年十十五二十十時，步步行奪得得胡馬騎騎。。2022/12/2516:17:1516:17:1525December202217、空山新新雨后，，天氣晚晚來秋。。。4:17:15下午午4:17下午午16:17:1512月-229、楊柳散和風風，青山澹吾吾慮。。12月-2212月-22Sunday,December25,202210、閱讀一切好好書如同和過過去最杰出的的人談話。16: