湖南铁道职业技术学院：《电工基础》第8章 磁路与铁心线圈

第8章磁路与铁心线圈 8.1磁路及磁路基本定律 8.2铁磁性物质的磁化 8.3交流铁心线圈 8.4电磁铁与变压器

第8章 磁路与铁心线圈 8．1 磁路及磁路基本定律 8．3 交流铁心线圈 8．2 铁磁性物质的磁化 8．4 电磁铁与变压器

授课日期 班次 授课时数2 课题 第八章磁路与铁心线圈 8.1磁路及磁路基本定律 82铁磁性物质的磁化 教学目的:了解磁路的概念及磁路欧姆定律和磁路KCL、KV定律; 了解铁磁性物质磁化过程中的一些基本概念 重点 磁路欧姆定律和磁路KCL、KVL定律;铁磁性物质的磁化 难点 铁磁性物质的磁化 教具 多媒体 作业 P176:8.2 自用参考书:《电路》丘关源著 教学过程:由第三章磁与电磁导入本次课 第八章磁路与铁心线圈 8.1磁路及磁路基本定律 磁路的概 2磁路中的基本定律 由案例8.1引入8.2内容 82铁磁性物质的磁化 1铁磁性物质的磁化2磁化曲线 3磁滞回线 课后小计

授课日期 班次 授课时数 2 课题： 第八章磁路与铁心线圈 8.1磁路及磁路基本定律 8.2铁磁性物质的磁化 教学目的：了解磁路的概念及磁路欧姆定律和磁路KCL、KVL定律； 了解铁磁性物质磁化过程中的一些基本概念 重点： 磁路欧姆定律和磁路KCL、KVL定律；铁磁性物质的磁化 难点： 铁磁性物质的磁化 教具： 多媒体 作业： P176：8.2 自用 参考书：《电路》丘关源 著 教学过程：由第三章磁与电磁导入本次课 第八章磁路与铁心线圈 8.1磁路及磁路基本定律 1.磁路的概念 2.磁路中的基本定律 由案例8.1引入8.2内容 8.2铁磁性物质的磁化 1.铁磁性物质的磁化 2.磁化曲线 3.磁滞回线 课后小计：

第8章磁路与铁心线圈 8.1磁路及磁路基本定律 1.磁路的概念 (1)主磁通在图8.1中,当线圈中通以电流后,沿铁心、衔铁和 工作气隙构成回路的这部分磁通称为主磁通,占总磁通的绝大部分。 (2)漏磁通指没有经过工作气隙和衔铁,而经空气自成回路的这 部分磁通称为漏磁通 (3)磁路磁通经过的闭合路径称为磁路。 磁路也分为有分支磁路(如图8.2所示)和无分支磁路(如图8 示)。在无分支磁路中,通过每一个横截面的磁通都相等。变压器、直 流电机及电器铁心构成的磁路如图8.3所示 衔铁 漏磁通 一主磁通 图8.1无分支磁路 图8.2有分支磁路

第8章 磁路与铁心线圈 8．1 磁路及磁路基本定律 1．磁路的概念 （1）主磁通 在图8．1中，当线圈中通以电流后，沿铁心、衔铁和 工作气隙构成回路的这部分磁通称为主磁通，占总磁通的绝大部分。 （2）漏磁通 指没有经过工作气隙和衔铁，而经空气自成回路的这 部分磁通称为漏磁通。 （3）磁路 磁通经过的闭合路径称为磁路。 磁路也分为有分支磁路（如图8．2所示）和无分支磁路（如图8．1 示）。在无分支磁路中，通过每一个横截面的磁通都相等。变压器、直 流电机及电器铁心构成的磁路如图8．3所示

8.1磁路及磁验基术定律 l 变压器铁心 直流电机铁心 电器铁心 图8.3铁心构成的磁路 2.磁路中的基本定律 (1)磁路欧姆定律 ￠MF R 式中,Φ为磁通(对应于电流),单位韦伯(W);F=M为磁通势(对 应于电动势),单位安(A),R为磁阻(对应于电阻),单位(亨) (1/H) 磁阻计算的关系式为 R

8．1 磁路及磁路基本定律 2．磁路中的基本定律 （1）磁路欧姆定律 m Rm F R NI Φ＝ = 式中， 为磁通（对应于电流），单位韦伯（Wb）； 为磁通势（对 应于电动势），单位安（A）,Rm 为磁阻（对应于电阻），单位（亨） （1/H）。  F = NI 磁阻计算的关系式为 A l R  m =

8,1磁路及磁幽基本定体 (3)基尔霍夫磁通定律 有分支磁路如图8.2所示,任取一闭合面,根据磁通连续性原理,进 入闭合面的磁通,必等于流出闭合面的磁通,即穿过闭合面的磁通的代数 和为零,此称基尔霍夫磁通定律 Φ,十④十Φ=0 d=0 (4)基尔霍夫磁位差定律 如图8.4所示磁路。磁路可能由多种尺寸、多种材料构成,有的还含 有气隙。 图8.4基尔霍夫磁位差定律

8．1 磁路及磁路基本定律 （3）基尔霍夫磁通定律 有分支磁路如图8．2所示，任取一闭合面，根据磁通连续性原理，进 入闭合面的磁通，必等于流出闭合面的磁通，即穿过闭合面的磁通的代数 和为零，此称基尔霍夫磁通定律。 －Φ3＋Φ1＋Φ2 ＝0 即 Φ＝0 （4）基尔霍夫磁位差定律 如图8．4所示磁路。磁路可能由多种尺寸、多种材料构成，有的还含 有气隙

8.1磁路及磁基本定律 磁通势(磁动势)F,实验表明通电线圈产生的磁场强弱与线圈内 通入电流/的大小及线圈的匝数A正比,把/与M的乘积称为磁通势,即 F=N/ (2)全电流定律 NI 或MI=H 上式表明,磁路中磁场强度与磁路的平均长度的乘积,在数值上等于 磁场的磁通势,称为全电流定律。 磁场强度与磁路平均长度的乘积,又称磁位差,用符号表示Um,即 (8.4) 若研究的磁路具有不同的截面,并且是由不同的材料(如铁心和气隙) 构成的,则可以把一个磁路分成许多段来考虑,即把同一截面、同一材料 划为一段,可得 M=l1H1+l2H2+…+nHn或N=∑H=∑Um(8.5)

8．1 磁路及磁路基本定律 磁通势（磁动势）F ，实验表明通电线圈产生的磁场强弱与线圈内 通入电流I的大小及线圈的匝数N成正比，把I与 N的乘积称为磁通势，即 F=NI （2）全电流定律 l NI H = 或 NI = lH 上式表明，磁路中磁场强度与磁路的平均长度的乘积，在数值上等于 磁场的磁通势，称为全电流定律。 磁场强度与磁路平均长度的乘积，又称磁位差，用符号表示 Um ，即 Um = lH （8．4） 若研究的磁路具有不同的截面，并且是由不同的材料（如铁心和气隙） 构成的，则可以把一个磁路分成许多段来考虑，即把同一截面、同一材料 划为一段，可得 1 1 2 2 n Hn NI = l H + l H ++ l = H =Um 或 NI l （8．5）

8.1磁路及磁基定律∠ 图8.4所示磁路可分为三段,根据全电流定律有 N/=1H1+l2H2+12H3 推广到任意磁路中有 NI=>IH 由于励磁电流是线圈产生磁通的来源,故称N为磁路的磁通势F,单位 为安(A)。式(8.7)表示磁路中沿任意闭合曲线磁位差的代数和等于沿该曲 线磁通势的代数和,此称基尔霍夫磁位差定律。 若将磁通势表示为磁位降(磁位差)方向,也可写成 ∑M=∑lH∑Umn=0 励磁电流为直流时,磁路中产生恒定磁通,此磁路称为恒定磁通磁 路,当励磁电流为交流时,产生交变磁通,此称为交变磁通磁路

8．1 磁路及磁路基本定律 图8．4所示磁路可分为三段，根据全电流定律有 1 1 2 2 3 H3 NI = l H + l H ＋l 推广到任意磁路中有 NI =lH 由于励磁电流是线圈产生磁通的来源，故称NI为磁路的磁通势F，单位 为安(A)。式(8．7)表示磁路中沿任意闭合曲线磁位差的代数和等于沿该曲 线磁通势的代数和，此称基尔霍夫磁位差定律。 若将磁通势表示为磁位降（磁位差）方向，也可写成 NI =lH＝Um = 0 当励磁电流为直流时，磁路中产生恒定磁通，此磁路称为恒定磁通磁 路，当励磁电流为交流时，产生交变磁通，此称为交变磁通磁路

8.2铁磁性物质的磁化之 案例8.1变压器中有硅钢片叠成的铁心,电机的绕组是嵌放在由硅钢 片叠成的铁心槽内。在第3章中我们已经介绍,硅钢片是高导磁率(磁阻 低)的铁磁性材料,能使磁通绝大部分通过由硅钢片叠成的铁心而形成闭 合回路。铁磁性物质是如何被磁化?还具有哪些特性? 铁磁性物质的磁化 本来不具磁性的物质,由于受磁场的作用而具有磁性的现象称为该物质 被磁化。只有铁磁性物质才能被磁化,而非铁磁性物质是不能被磁化的 铁磁性物质,被磁化前后的 4 磁畴取向如图8.5所示。 有些铁磁性物质在去掉外磁场以 磁 后,磁畴的大部分仍然保持取向 致,对外仍显示磁性,这就成了永 久磁铁 磁畴排列无序 畴排列有序 (a)无外磁场作用(b)有外磁场作用 图8.5磁畴取向示意图

8．2 铁磁性物质的磁化 案例8．1 变压器中有硅钢片叠成的铁心，电机的绕组是嵌放在由硅钢 片叠成的铁心槽内。在第3章中我们已经介绍，硅钢片是高导磁率（磁阻 低）的铁磁性材料，能使磁通绝大部分通过由硅钢片叠成的铁心而形成闭 合回路。铁磁性物质是如何被磁化？还具有哪些特性？ 1．铁磁性物质的磁化 本来不具磁性的物质，由于受磁场的作用而具有磁性的现象称为该物质 被磁化。只有铁磁性物质才能被磁化，而非铁磁性物质是不能被磁化的。 铁磁性物质，被磁化前后的 磁畴取向如图8．5所示。 有些铁磁性物质在去掉外磁场以 后，磁畴的大部分仍然保持取向一 致，对外仍显示磁性，这就成了永 久磁铁

8.2铁磁性物质的福化 2.磁化曲线 铁磁物质的B随H而变化的曲线称为磁化曲线,又称BH曲线 图8.6(a)所示给出了测定磁化曲线的实验电路。实验测得的B油 线,就是磁化曲线,如图8.6(b)所示 磁通表 BA N SA (a)实验电路 (b)磁化曲线 图8.6磁化曲线的实验测定 B 由图可见,B与H的关系是非线性的,即=不是常数

8．2 铁磁性物质的磁化 2．磁化曲线 铁磁物质的B随H而变化的曲线称为磁化曲线，又称B—H曲线。 图8．6 (a)所示给出了测定磁化曲线的实验电路。实验测得的B—H曲 线，就是磁化曲线，如图8．6 (b)所示。 由图可见，B与H的关系是非线性的，即 H B  = 不是常数

8.2铁磁性物的福化之 BH曲线分为三段: 1)起始磁化段(曲线的0~1段)当H从零值开始增大时,B增加较慢 2)直线段(曲线的1~2段)随着H的增大,B几乎是直线上升。 3)饱和段(曲线的2~3段)随着H的增加,B的上升又比较缓慢了 对于电机和变压器,通常都是工作在曲线的2~3段(即接近饱和的地方) 磁化曲线表示了媒质中磁感应强度B和磁场强度H的函数关系,不同的 铁磁性物质,其磁化曲线的形状不同。图8.7所表示的是几种不同铁磁 性物质的磁化曲线 B/T 1硅钢片 2铸钢 3铸铁 12 0.8 0.4 020406080100H/(A/cm)(1、3) 010203040 图8.7不同铁磁性物质的磁化曲线

8．2 铁磁性物质的磁化 B—H曲线分为三段： 1）起始磁化段(曲线的0～1段)当H从零值开始增大时，B增加较慢。 2）直线段（曲线的1～2段） 随着H的增大，B几乎是直线上升。 3）饱和段（曲线的2～3段） 随着H的增加，B的上升又比较缓慢了。 对于电机和变压器，通常都是工作在曲线的2～3段(即接近饱和的地方)。 磁化曲线表示了媒质中磁感应强度B和磁场强度H的函数关系，不同的 铁磁性物质，其磁化曲线的形状不同。图8．7所表示的是几种不同铁磁 性物质的磁化曲线