電工基礎(chǔ)041第41課時(shí)交流鐵心線圈

電磁設(shè)備中經(jīng)常用到交流鐵心線圈。比如交流電動(dòng)機(jī)、變壓器以及各種繼電器，因此交流鐵心線圈的電路性質(zhì)和磁路性質(zhì)非常重要。圖3-3-1為交流鐵心線圈。圖3—3—1交流鐵心線圈

導(dǎo)入新課：3-3-1交流鐵芯線圈電路的主磁通原理UIΦuiΦ一、勵(lì)磁電流通常在線圈中通入電流，產(chǎn)生磁路中的磁通，該電流稱為勵(lì)磁電流。若通入的是直流電流，產(chǎn)生的磁通是恒定的，無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。若通入的是交流電流，產(chǎn)生的磁通是交變的，有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。勵(lì)磁電流與匝數(shù)的乘積為磁動(dòng)勢(shì)Fm。二、鐵芯線圈分類按勵(lì)磁電流的不同，分為直流鐵芯線圈和交流鐵芯線圈。

主磁通原理告訴我們:只要外加電壓有效值及電源頻率不變，鐵芯中工作主磁通最大值Φm也將維持不變。三、交流鐵芯線圈電路的主磁通原理uiΦ

對(duì)交流鐵芯線圈而言，設(shè)工作主磁通為：

可得：

交變磁通穿過(guò)線圈時(shí)，在線圈中感應(yīng)電壓，其值為：主磁通原理

設(shè)Φ(t)=Φmsinωt,則有

式中，U的單位為伏（V），f的單位為赫茲（Hz），Φm的單位為韋伯（Wb）。上式表明，在忽略線圈電阻及漏磁通的條件下，當(dāng)線圈匝數(shù)N、電源頻率f及電源電壓U一定時(shí)，主磁通的最大值Φm基本保持不變。3-3-2交流鐵芯線圈的功率損耗(1)磁滯損耗

鐵磁材料反復(fù)磁化時(shí)，內(nèi)部磁疇的極性取向隨著外磁場(chǎng)的交變來(lái)回翻轉(zhuǎn)，在翻轉(zhuǎn)的過(guò)程中，由于磁疇間相互摩擦，使鐵芯發(fā)熱，從而引起能量損耗，故稱為磁滯損耗。

磁滯損耗與磁滯回線包圍面積成正比。為了減小磁滯損耗，鐵芯應(yīng)選用軟磁材料制造，硅鋼就是變壓器、電動(dòng)機(jī)常用的鐵芯材料。

在交流鐵芯線圈中，除了在線圈電阻上有功率損耗（稱為銅損）外，處于交變磁化下的鐵芯也有功率損耗（稱為鐵損），它又分為磁滯損耗和渦流損耗。φ根據(jù)電流的熱效應(yīng)原理，渦流通過(guò)鐵芯時(shí)將使鐵芯發(fā)熱，引起的功率損耗稱為渦流損耗。為減小渦流損耗，常用硅鋼片疊壓制成電機(jī)電器的鐵芯。(2)渦流損耗

磁性材料不僅有導(dǎo)磁性能，同時(shí)又具有導(dǎo)電性能。

下圖在交變磁通的作用下，鐵芯內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e和感應(yīng)電流i,i在垂直于磁通方向的平面內(nèi)環(huán)流著，形成的磁力線呈旋渦狀，故稱為渦流。有啥好處？顯然渦流增加設(shè)備絕緣設(shè)計(jì)的難度，渦流嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成設(shè)備的燒損。渦流對(duì)電氣設(shè)備有何影響？常用硅鋼片疊壓制成電機(jī)電器的鐵芯。

硅不僅有較高的磁導(dǎo)率，還有較大的電阻率，可以使鐵心電阻增大，同時(shí)硅鋼片的表面涂有絕緣漆，片與片之間相互絕緣，把渦流限制在許多狹小的截面內(nèi)，減少了渦流損耗。

渦流有有害的一面（抑制），又有有利的一面（利用）。例如，利用渦流的熱效應(yīng)來(lái)冶煉金屬，電磁爐做飯（下圖）。利用渦流和磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生電磁力的原理來(lái)制造感應(yīng)式的儀器、滑差電動(dòng)機(jī)。電磁爐原理渦流加熱原理

電磁爐是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理對(duì)食品進(jìn)行加熱的。電磁爐的爐面是耐熱陶瓷板，交變電流通過(guò)陶瓷板下方的線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)內(nèi)的磁力線穿過(guò)鐵鍋、不銹鋼鍋等底部時(shí)，產(chǎn)生渦流，令鍋底迅速發(fā)熱，達(dá)到加熱食品的目的。其工作過(guò)程如下：交流電壓經(jīng)過(guò)整流器轉(zhuǎn)換為直流電，又經(jīng)高頻電力轉(zhuǎn)換裝置使直流電變?yōu)槌^(guò)音頻的高頻交流電，將高頻交流電加在扁平空心螺旋狀的感應(yīng)加熱線圈上，由此產(chǎn)生高頻交變磁場(chǎng)。其磁力線穿透灶臺(tái)的陶瓷臺(tái)板而作用于金屬鍋。在烹飪鍋體內(nèi)因電磁感應(yīng)就有強(qiáng)大的渦流產(chǎn)生。渦流克服鍋體的內(nèi)阻流動(dòng)時(shí)完成電能向熱能的轉(zhuǎn)換，所產(chǎn)生的焦耳熱就是烹調(diào)的熱源因?yàn)殡姶艩t是鍋底自行發(fā)熱，比傳導(dǎo)發(fā)熱效率高了近一倍，所以發(fā)熱速度極快。不過(guò)任何電器都會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，電磁爐就是利用電磁感應(yīng)的原理，在其工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生極低頻電場(chǎng)與磁場(chǎng)，對(duì)一定范圍內(nèi)的環(huán)境會(huì)構(gòu)成電磁污染，所以電磁爐是有危害的。

有觀點(diǎn)說(shuō)電磁波輻射頻率比手機(jī)低很多，這是沒(méi)有爭(zhēng)議的。但是決定電磁波輻射大小的輸出功率比手機(jī)信號(hào)就要強(qiáng)大的多。其二：電磁爐產(chǎn)生的磁場(chǎng)是不可能100%的被鍋具吸收，這也意味著有不明數(shù)量的電磁輻射泄漏出去。不同的電磁爐泄漏值不同，泄漏得越多，對(duì)人體的傷害也就越大，這也是短時(shí)間我們無(wú)法感受出來(lái)的，所以電磁輻射也稱之為隱形殺手。

電磁爐的磁泄漏程度由電場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)衡量。而我國(guó)的電磁爐卻存在著兩種不同的標(biāo)準(zhǔn)。如果是出口到歐美的外銷電磁爐，那么企業(yè)對(duì)電磁泄漏值掌控的很到位，因?yàn)闅W美國(guó)家對(duì)電磁輻射有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，如果超標(biāo)，企業(yè)會(huì)受到嚴(yán)厲的懲罰。而我國(guó)雖然也有類似的標(biāo)準(zhǔn)，但是并沒(méi)有督促企業(yè)強(qiáng)制執(zhí)行，所以內(nèi)銷的電磁爐企業(yè)為了節(jié)約成本對(duì)電磁爐的危害的泄漏值沒(méi)有特殊處理，這就導(dǎo)致了出口的商品合格，而內(nèi)銷的商品嚴(yán)重超標(biāo)，這不得不說(shuō)是國(guó)人的悲哀。國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局調(diào)查與測(cè)量了幾個(gè)品牌的電磁爐電磁場(chǎng)強(qiáng)度，結(jié)果表明，其近區(qū)電場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)上千伏/米，近區(qū)磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到幾微T至上百微T。如果按歐美等國(guó)的國(guó)標(biāo)0.2微T來(lái)看，我國(guó)市面上近半數(shù)的電磁爐都嚴(yán)重超標(biāo)。

對(duì)于電磁輻射國(guó)家是有標(biāo)準(zhǔn)的，只要超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)就肯定對(duì)人有危害，只是暫時(shí)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)危害而已。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB4706.29-92《家用和類似用途電器的安全電磁灶的特殊要求》的32項(xiàng)中介紹：電磁輻射是一些疾病如心血管、癌癥等病變的誘發(fā)因素之一；電磁輻射會(huì)對(duì)人體生殖、神經(jīng)和免疫系統(tǒng)造成損