1、电路分析基础第七章磁路与铁芯线圈电子课件第七章1.理解磁场的基本物理量及基本定律；2.理解磁化的含义，熟悉常见的磁化曲线及铁磁物质的分类及用途；3.掌握磁路的基本定律，会运用定律进行磁路的分析计算；第七章4.掌握交流铁芯线圈的电磁关系及损耗计算，会进行等效电路的变换；5.了解电磁铁的结构，掌握电磁吸力的计算；6.能熟练对设备的磁路与铁芯线圈进行分析、检修。目 录7.1 磁场的基本物理量和基本定律7.2 铁磁物质的磁化7.3 磁路和磁路定律7.4 恒定磁通磁路的计算7.5 交流铁芯线圈7.6 电磁铁7.1 磁场的基本物理量和基本定律磁感应强度：用来表示磁场中某点磁场的强弱和方向的物理量，它是一个
2、矢量，用B表示，单位为T。该点磁感应强度的方向就是放置在这点的小磁针N极所指的方向，也即磁场的方向。7.1.1 磁感应强度B7.1.2 磁通及磁通连续性原理7.1.3 磁导率7.1.4 磁场强度及全电流定律7.1 磁场的基本物理量和基本定律 如果磁场内各点的磁感应强度大小相等、方向相同，就称为均匀磁场。用磁感应线(或称磁力线)可以形象地描述磁场情况。磁感应强度大的地方，磁感应线密，反之则疏；磁感应线上各点的切线方向就是该点磁场的方向。7.1.1 磁感应强度B7.1.2 磁通及磁通连续性原理7.1.3 磁导率7.1.4 磁场强度及全电流定律7.1 磁场的基本物理量和基本定律 因为磁场中的每一点只
3、有一个磁感应强度，所以磁感应线是互不相交的。7.1.1 磁感应强度B7.1.2 磁通及磁通连续性原理7.1.3 磁导率7.1.4 磁场强度及全电流定律7.1 磁场的基本物理量和基本定律 某一面积S的磁感应强度B的通量称为磁通，单位是韦伯(Wb)。图中，图中，如果磁场均匀且磁场方向垂直于S面，则7.1.1 磁感应强度B7.1.2 磁通及磁通连续性原理7.1.3 磁导率7.1.4 磁场强度及全电流定律dSBdSScosBdSdBS7.1 磁场的基本物理量和基本定律 磁场中任何封闭曲面的磁通恒等于零，通常称之为磁通的连续性原理。7.1.1 磁感应强度B7.1.2 磁通及磁通连续性原理7.1.3 磁导
4、率7.1.4 磁场强度及全电流定律0dSBS7.1 磁场的基本物理量和基本定律7.1.1 磁感应强度B7.1.2 磁通及磁通连续性原理7.1.3 磁导率7.1.4 磁场强度及全电流定律7.1 磁场的基本物理量和基本定律磁导率：表示物质导磁性能的一个物理量，单位是亨米（H/m）。通有电流I的长直导体周围距离导体轴线为R的某点磁感应强度，。7.1.1 磁感应强度B7.1.2 磁通及磁通连续性原理7.1.3 磁导率7.1.4 磁场强度及全电流定律)2/(RIB7.1 磁场的基本物理量和基本定律真空的磁导率 非磁性材料的导磁性能较差，其磁导率 ，如空气、铜、铝、纸、木等。而磁性材料则有很强的导磁性能，
5、磁导率比大数百乃至数万倍。相对磁导率 ：物质的磁导率 与 的比值。7.1.1 磁感应强度B7.1.2 磁通及磁通连续性原理7.1.3 磁导率7.1.4 磁场强度及全电流定律H/m104700r07.1 磁场的基本物理量和基本定律 非磁性材料的 ；磁性材料的 。例如硅钢片的 ；坡莫合金的则可达到105左右。磁性材料主要为铁、镍、钴及其合金，故也称为铁磁物质。7.1.1 磁感应强度B7.1.2 磁通及磁通连续性原理7.1.3 磁导率7.1.4 磁场强度及全电流定律1r1r80006000r7.1 磁场的基本物理量和基本定律磁场强度：其大小等于该点磁感应强度与该处媒质的磁导率的比值，其方向即为该点磁
6、感应强度的方向，单位是安/米(Am)或安/厘米(Acm)。7.1.1 磁感应强度B7.1.2 磁通及磁通连续性原理7.1.3 磁导率7.1.4 磁场强度及全电流定律BH 7.1 磁场的基本物理量和基本定律全电流定律：也称安培环路定律，磁场强度矢量沿任一闭合回线的线积分等于该闭合回线所包围的全部电流的代数和。7.1.1 磁感应强度B7.1.2 磁通及磁通连续性原理7.1.3 磁导率7.1.4 磁场强度及全电流定律IdlHl7.1 磁场的基本物理量和基本定律 当电流I的方向与闭合回线方向符合右手螺旋定则时取正，反之则取负。7.1.1 磁感应强度B7.1.2 磁通及磁通连续性原理7.1.3 磁导率7
7、.1.4 磁场强度及全电流定律7.1 磁场的基本物理量和基本定律举例分析 一个均匀密绕的环形螺管线圈如图7-2所示，线圈匝数为N，通以电流I，试求线圈内部的磁场强度。7.1.1 磁感应强度B7.1.2 磁通及磁通连续性原理7.1.3 磁导率7.1.4 磁场强度及全电流定律7.1 磁场的基本物理量和基本定律【解】环形螺管线圈内的磁感应线都是一些同心圆，而且在同一条磁感应线上的磁场强度都应相等，方向都是圆周的切线方向。以O点为圆心，取r为半径作圆，如图中虚线所示，以此磁感应线为积分回线，根据全电流定律可得7.1.1 磁感应强度B7.1.2 磁通及磁通连续性原理7.1.3 磁导率7.1.4 磁场强度
8、及全电流定律rINlINH27.1 磁场的基本物理量和基本定律 在 或 两种情况下，H=0，说明该线圈的磁场都集中在环内。7.1.1 磁感应强度B7.1.2 磁通及磁通连续性原理7.1.3 磁导率7.1.4 磁场强度及全电流定律1rr 2rr 0I7.1 磁场的基本物理量和基本定律 环内横截面S上各点的H是不相同的，这是因为H与r成反比，rr1时H有最大值，rr2时H有最小值，但当环的内外径相近或者说环的半径较大而横截面积较小时，可以近似地认为环内磁场是均匀的，此时的积分回线l为环形螺管线圈的平均周长。7.1.1 磁感应强度B7.1.2 磁通及磁通连续性原理7.1.3 磁导率7.1.4 磁场强
9、度及全电流定律7.2 铁磁物质的磁化 将铁磁物质置于通电的线圈中，会使磁场大为增强，这种现象称为铁磁物质的磁化。磁化是铁磁物质特有的现象。铁磁物质是由许多微小的天然磁化区域组成的，这些天然磁化区域叫做磁畴。7.2.1 铁磁物质的磁化机理7.2.2 磁化曲线 7.2.3 铁磁物质的分类与用途 7.2 铁磁物质的磁化 非铁磁物质内部没有磁畴结构，在外磁场作用下，它们的附加磁场很不显著。故一般认为，非铁磁物质不受外磁场的影响，即不能被磁化。7.2.1 铁磁物质的磁化机理7.2.2 磁化曲线 7.2.3 铁磁物质的分类与用途 7.2 铁磁物质的磁化7.2.1 铁磁物质的磁化机理7.2.2 磁化曲线 7
10、.2.3 铁磁物质的分类与用途 7.2 铁磁物质的磁化 磁化曲线是铁磁物质在外磁场中被磁化时，其磁感应强度B随外磁场强度H的变化而变化的曲线，即B-H曲线。磁化曲线可由实验测定。起始磁化曲线 从H0、B0开始，未经磁化过的铁磁材料的磁化曲线，7.2.1 铁磁物质的磁化机理7.2.2 磁化曲线 7.2.3 铁磁物质的分类与用途 7.2 铁磁物质的磁化 称为起始磁化曲线（图7-4中）。铁磁材料的B与H的关系是非线性的。图7-4中的曲线铁磁材料的曲线。曲线则是非铁磁材料的B0-H曲线。7.2.1 铁磁物质的磁化机理7.2.2 磁化曲线 7.2.3 铁磁物质的分类与用途 7.2 铁磁物质的磁化7.2.
11、1 铁磁物质的磁化机理7.2.2 磁化曲线 7.2.3 铁磁物质的分类与用途 7.2 铁磁物质的磁化磁滞回线 铁磁材料在反复磁化过程中的B-H 曲线称为磁滞回线。当H0时，Br称为剩余磁感应强度，简称剩磁。消除剩磁所需的反向磁场强度的大小Hc称为矫顽力。7.2.1 铁磁物质的磁化机理7.2.2 磁化曲线 7.2.3 铁磁物质的分类与用途 0rBB7.2 铁磁物质的磁化7.2.1 铁磁物质的磁化机理7.2.2 磁化曲线 7.2.3 铁磁物质的分类与用途 7.2 铁磁物质的磁化基本磁化曲线 磁滞回线狭长的铁磁材料是采用基本磁化曲线替代的。图中Oa所示的曲线是该铁滋材料的基本磁化曲线，也称平均磁化曲
12、线。表7-1 常用铁磁材料的基本磁化数据（表中H的单位为A/m）7.2.1 铁磁物质的磁化机理7.2.2 磁化曲线 7.2.3 铁磁物质的分类与用途 7.2 铁磁物质的磁化7.2.1 铁磁物质的磁化机理7.2.2 磁化曲线 7.2.3 铁磁物质的分类与用途 7.2 铁磁物质的磁化7.2.1 铁磁物质的磁化机理7.2.2 磁化曲线 7.2.3 铁磁物质的分类与用途 7.2 铁磁物质的磁化基本磁化曲线 表7-1 常用铁磁材料的基本磁化数据（表中H的单位为A/m）7.2.1 铁磁物质的磁化机理7.2.2 磁化曲线 7.2.3 铁磁物质的分类与用途 7.2 铁磁物质的磁化基本磁化曲线 表7-1 常用铁
13、磁材料的基本磁化数据（表中H的单位为A/m）7.2.1 铁磁物质的磁化机理7.2.2 磁化曲线 7.2.3 铁磁物质的分类与用途 7.2 铁磁物质的磁化基本磁化曲线 表7-1 常用铁磁材料的基本磁化数据（表中H的单位为A/m）7.2.1 铁磁物质的磁化机理7.2.2 磁化曲线 7.2.3 铁磁物质的分类与用途 7.2 铁磁物质的磁化基本磁化曲线 表7-1 常用铁磁材料的基本磁化数据（表中H的单位为A/m）7.2.1 铁磁物质的磁化机理7.2.2 磁化曲线 7.2.3 铁磁物质的分类与用途 7.2 铁磁物质的磁化软磁物质：剩磁(Br)和矫顽磁力(Hc)较小，但磁导率却较高，易于磁化，磁滞回线狭窄
14、。常用的软磁物质材料有纯铁、铸铁、铸钢、硅钢、坡莫合金、铁氧体等。变压器、电机和电工设备中的铁芯都采用硅钢片制成；收音机接受线圈的磁棒、中频变压器的磁芯等用的材料是铁氧体。7.2.1 铁磁物质的磁化机理7.2.2 磁化曲线 7.2.3 铁磁物质的分类与用途 7.2 铁磁物质的磁化硬磁物质：剩磁(Br)和矫顽磁力(Hc)都较大，被磁化后其剩磁不易消失，磁滞回线较宽，如图7-7(b)所示。常用的硬磁物质材料有如碳钢、钨钢、钴钢及镍钴合金等。硬磁材料适宜作永久磁铁，许多电工设备如磁电式仪表、扬声器、受话器等都是用硬磁材料制成的。7.2.1 铁磁物质的磁化机理7.2.2 磁化曲线 7.2.3 铁磁物质
15、的分类与用途 7.2 铁磁物质的磁化7.2.1 铁磁物质的磁化机理7.2.2 磁化曲线 7.2.3 铁磁物质的分类与用途 7.2 铁磁物质的磁化软磁物质：剩磁(Br)和矫顽磁力(Hc)较小，但磁导率却较高，易于磁化，磁滞回线狭窄。常用的软磁物质材料有纯铁、铸铁、铸钢、硅钢、坡莫合金、铁氧体等。变压器、电机和电工设备中的铁芯都采用硅钢片制成；收音机接受线圈的磁棒、中频变压器的磁芯等用的材料是铁氧体。7.2.1 铁磁物质的磁化机理7.2.2 磁化曲线 7.2.3 铁磁物质的分类与用途 7.2 铁磁物质的磁化硬磁物质：剩磁(Br)和矫顽磁力(Hc)都较大，被磁化后其剩磁不易消失，磁滞回线较宽，如图7
16、-7(b)所示。常用的硬磁物质材料有如碳钢、钨钢、钴钢及镍钴合金等。硬磁材料适宜作永久磁铁，许多电工设备如磁电式仪表、扬声器、受话器等都是用硬磁材料制成的。7.2.1 铁磁物质的磁化机理7.2.2 磁化曲线 7.2.3 铁磁物质的分类与用途 7.2 铁磁物质的磁化7.2.1 铁磁物质的磁化机理7.2.2 磁化曲线 7.2.3 铁磁物质的分类与用途 7.2 铁磁物质的磁化矩磁物质：磁滞回线接近矩形。它的特点是在较弱的磁场作用下也能磁化并达到饱和，当外磁场去掉后，磁性仍保持饱和状态，剩磁很大(Br)，矫顽磁力(Hc)较小。矩磁物质稳定性良好且易于迅速翻转，主要用来作记忆元件，如计算机存储器的磁芯等
17、。7.2.1 铁磁物质的磁化机理7.2.2 磁化曲线 7.2.3 铁磁物质的分类与用途 7.2 铁磁物质的磁化7.2.1 铁磁物质的磁化机理7.2.2 磁化曲线 7.2.3 铁磁物质的分类与用途 7.3 磁路和磁路定律由铁芯所限定的磁场就叫做磁路。（a）图是一种单相变压器的磁路，（b）图是继电器的磁路，这两种磁路没有分支，称为无分支磁路。（c）图是直流电机的磁路，（d）图是接触器的磁路，这两种磁路都有分支磁路。7.3.1 磁路 7.3.2 磁路定律7.3.3 磁路的欧姆定律7.3 磁路和磁路定律 集中在铁芯限定范围内的磁通称为主磁通，也叫工作磁通。穿出铁芯在周围非磁性材料中的磁通就称为漏磁通。
18、7.3.1 磁路 7.3.2 磁路定律7.3.3 磁路的欧姆定律7.3 磁路和磁路定律7.3.1 磁路 7.3.2 磁路定律7.3.3 磁路的欧姆定律7.3 磁路和磁路定律磁路的基尔霍夫第一定律 磁路的任一节点所连接的各分支磁通的代数和等于零。对于有分支磁路，其分支汇集处称为磁路的节点。7.3.1 磁路 7.3.2 磁路定律7.3.3 磁路的欧姆定律07.3 磁路和磁路定律磁路的基尔霍夫第二定律在磁路的任一回路中，各段磁压的代数和等于各磁动势的代数和。7.3.1 磁路 7.3.2 磁路定律7.3.3 磁路的欧姆定律）（）INHl(mmFU磁压磁动势7.3 磁路和磁路定律 磁路中的任何一个闭合路
19、径称为回路。运用 时，应先选择回路的绕行方向，当某段磁路的H方向与绕行方向相同时，该段磁路的磁压取正号，反之则取负号；7.3.1 磁路 7.3.2 磁路定律7.3.3 磁路的欧姆定律mmFU7.3 磁路和磁路定律 而磁动势的正负号则取决于各励磁电流的方向与回路的绕行方向是否符合右手螺旋定则，符合的取正，不符合的取负。磁压和磁动势的单位与电流相同。7.3.1 磁路 7.3.2 磁路定律7.3.3 磁路的欧姆定律7.3 磁路和磁路定律磁路的基尔霍夫第一定律 磁动势 ，其单位为A匝，由它产生磁通；磁阻 ，单位为H-1，是表示磁路对磁通阻碍作用的大小，是变量。7.3.1 磁路 7.3.2 磁路定律7.
20、3.3 磁路的欧姆定律lSlBHlNINIFmSlRm7.3 磁路和磁路定律 磁阻与磁导率、磁路截面成反比，与磁路长度成正比，而电阻也与电导率、电路导线截面成反比，与电路长度成正比。7.3.1 磁路 7.3.2 磁路定律7.3.3 磁路的欧姆定律7.3 磁路和磁路定律7.3.1 磁路 7.3.2 磁路定律7.3.3 磁路的欧姆定律7.3 磁路和磁路定律举例分析 如图7-10所示有一均匀磁路，其中心线长度l50cm模截面积S16cm2，所用材料为铸钢，磁导率=3.410-3 Hm，线圈匝数N500匝，电流I300mA。求该磁路的磁通。7.3.1 磁路 7.3.2 磁路定律7.3.3 磁路的欧姆定
21、律7.3 磁路和磁路定律 如果将磁路截去一小段l01mm，出现空气隙。保持磁通不变，求此时空气隙和磁介质的磁阻以及所需的磁动势。7.3.1 磁路 7.3.2 磁路定律7.3.3 磁路的欧姆定律7.3 磁路和磁路定律7.3.1 磁路 7.3.2 磁路定律7.3.3 磁路的欧姆定律7.3 磁路和磁路定律7.3.1 磁路 7.3.2 磁路定律7.3.3 磁路的欧姆定律7.4 恒定磁通磁路的计算 线圈中的励磁电流为直流时，磁路中的磁通不随时间而变化，这样的磁路就叫恒定磁通磁路。(1)将磁路分段，分段原则是使材料相同且截面积也相同的磁路作为一段。7.4.1 已知磁通求磁动势7.4.2 已知磁动势求磁通7
22、.4 恒定磁通磁路的计算 (2)根据给定的磁路几何尺寸计算各段磁路的长度l，一般均取磁路的中心线计算。(3)计算各段磁路的横截面积S。当磁路材料采用涂有绝缘漆的硅钢片叠成时，铁芯的有效面积要比按几何尺寸计算得出的所谓视在面积小，这时应采用下式计算，7.4.1 已知磁通求磁动势7.4.2 已知磁动势求磁通7.4 恒定磁通磁路的计算 有效面积K 视在面积（K称填充系数，一般在0.9左右）铁芯截面为矩形时 ；铁芯截面为圆形时 (4)由已知的磁通及各段磁路的截面积，计算各段磁路的磁感应强度B。7.4.1 已知磁通求磁动势7.4.2 已知磁动势求磁通00)(lbaabS0202rlrS7.4 恒定磁通磁
23、路的计算 (5)由各段磁路的磁感应强度B求出各段磁路的磁场强度H。(6)按磁路的基尔霍夫第二定律求磁动势。上述步骤可归纳计算过程为：。7.4.1 已知磁通求磁动势7.4.2 已知磁动势求磁通)(HlINHlHB7.4 恒定磁通磁路的计算举例分析 如图7-12所示为一直流电磁铁磁路，铁芯由D21硅钢片叠成，填充系数为0.92；衔铁为铸钢材料，图中所注长度单位为mm，求在磁路中要获得410-3Wb磁通所需的磁动势。若励磁线圈的匝数为1200匝，求励磁电流I。7.4.1 已知磁通求磁动势7.4.2 已知磁动势求磁通7.4 恒定磁通磁路的计算7.4.1 已知磁通求磁动势7.4.2 已知磁动势求磁通7.
24、4 恒定磁通磁路的计算7.4.1 已知磁通求磁动势7.4.2 已知磁动势求磁通7.4 恒定磁通磁路的计算7.4.1 已知磁通求磁动势7.4.2 已知磁动势求磁通7.4 恒定磁通磁路的计算7.4.1 已知磁通求磁动势7.4.2 已知磁动势求磁通7.4 恒定磁通磁路的计算 如果磁路不均匀，就不能直接从已知的磁动势求得各段磁路的磁场强度H，也就不能求出磁感应强度B及磁通,一般采用试探法。7.4.1 已知磁通求磁动势7.4.2 已知磁动势求磁通7.4 恒定磁通磁路的计算举例分析 如图7-13所示磁路的铁芯材料是铸钢，横截面积为5cm2，铁芯的中心线长度为40cm，磁路中的空气隙长l0=0.2cm，线圈
25、匝数为1650匝，励磁电流I1A，求磁路中的磁通。7.4.1 已知磁通求磁动势7.4.2 已知磁动势求磁通7.4 恒定磁通磁路的计算7.4.1 已知磁通求磁动势7.4.2 已知磁动势求磁通7.4 恒定磁通磁路的计算7.4.1 已知磁通求磁动势7.4.2 已知磁动势求磁通7.4 恒定磁通磁路的计算7.4.1 已知磁通求磁动势7.4.2 已知磁动势求磁通7.4 恒定磁通磁路的计算7.4.1 已知磁通求磁动势7.4.2 已知磁动势求磁通7.5 交流铁芯线圈电压与磁通的关系 电压和电动势的有效值与磁通最大值的关系为7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的
26、等效电路dtdNeu)2sin(sintNtdtdNeummmmmfNfNNEU44.42227.5 交流铁芯线圈 当电源频率和线圈匝数N一定时，铁芯线圈磁路中的磁通最大值和线圈端电压的有效值U成正比。磁通与电流的关系 忽略铁芯线圈中所有的功率损耗，这时线圈的电流全都用来产生磁通，称为磁化电流，用 表示7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路)(ti7.5 交流铁芯线圈等效正弦波的条件：周期(或频率)与原来的非正弦波相同；有效值等于原来的非正弦波的有效值；用等效正弦波代替非正弦波后，电路的有功功率不变，即等效正弦波电流与电路电压的相位差应
27、满足 。7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路UIP/cos7.5 交流铁芯线圈磁通与电流的关系7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路7.5 交流铁芯线圈磁通与电流的关系7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路7.5 交流铁芯线圈磁通与电流的关系 由相量关系可得线圈中的励磁电流为：其有效值为：7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路aIIIIIaI227.5 交流铁芯线
28、圈7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路7.5 交流铁芯线圈7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路7.5 交流铁芯线圈磁滞损耗 由于滋滞而造成的能量损耗称为磁滞损耗,用Ph表示，单位为W。7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路VfBPnmhh7.5 交流铁芯线圈涡流损耗 电磁感应会在铁芯内产生，围绕着铁芯中心线呈漩涡状流动的感应电流，称之为涡流。涡流在铁芯中引起的能量损耗称为涡流损耗。7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5
29、.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路7.5 交流铁芯线圈 涡流损耗一般按下列的经验公式计算：是与材料的电阻率、截面大小和形状有关的系数，由实验确定。7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路VBfPmee22e7.5 交流铁芯线圈7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路7.5 交流铁芯线圈铁芯损耗 磁滞损耗和涡流损耗都是铁芯中的功率损耗，合称为铁芯损耗，简称铁损，用 表示。单位质量的铁损 (单位为Wkg)，称为比损耗7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流
30、铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路FePehFePPP0FePmPPFeFe07.5 交流铁芯线圈铁芯损耗7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路7.5 交流铁芯线圈铁芯损耗7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路7.5 交流铁芯线圈举例分析 图7-14所示的铁芯线圈磁路由厚度为0.5mm的D21硅钢片叠成，截面积S10cm2，中心线长度l60cm，线圈匝数N=700匝，接在50Hz、220V的正弦电源上，求线圈中励磁电流的有效值及其与电压的相位差(不计线圈内阻及漏磁通
31、)。7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路7.5 交流铁芯线圈7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路7.5 交流铁芯线圈7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路7.5 交流铁芯线圈举例分析7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路7.5 交流铁芯线圈举例分析 图7-20中的铁芯线圈接在220V的工频交流电源上，功率表读数为60W，电流表读数为2A，忽略线圈内阻及漏磁通，分
32、别求其并联形式等效电路参数 、和串联形式等效电路参数 、以及功率因数7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路0G0B0R0X7.5 交流铁芯线圈7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路7.5 交流铁芯线圈7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路7.5 交流铁芯线圈举例分析7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路7.5 交流铁芯线圈举例分析 将一铁芯线圈接到 的正弦电源上，测
33、得功率为46W，电流为1A，现将铁芯全部抽去，仍接到原电源上，这时的线圈电流为10A，电路的功率因数为0.2，求：7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路Hz50V,220fU7.5 交流铁芯线圈 (1)线圈的漏电感；(2)铁芯未抽去时的 、；(3)铁芯线圈的串联形式等效电路参数。7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路CuPFuP7.5 交流铁芯线圈7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路7.5 交流铁芯线圈7.5.1交流铁芯
34、线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路7.5 交流铁芯线圈不考虑线圈内阻和漏磁通时的等效电路模型 该相量图可得到相对应的等效电路模型如图7-19所示，它由电导和感纳并联组成，7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路20UPUIGFeaUIIUIBa2207.5 交流铁芯线圈 图7-19（a）所示的并联形式电路又可等效变换为图7-19（b）所示的由电阻与感抗串联组成的电路模型，且有关系式：7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路202002020
35、00000jj1jBGBBGGBGXR20IPRFe2020RIUX7.5 交流铁芯线圈7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路7.5 交流铁芯线圈 考虑线圈内阻和漏磁通时的等效电路模型 漏磁通产生的感应电压为 ，其中，称为漏电抗，。图7-14所示交流铁芯线圈的端电压表达式应为：7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路ssXILIjjsXsLXssXIrIEUj7.5 交流铁芯线圈7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路7.5
36、交流铁芯线圈7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路7.5 交流铁芯线圈7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路7.5 交流铁芯线圈考虑线圈内阻和漏磁通时的等效电路模型 考虑了线圈内阻r后，铁芯线圈的有功功率就包含两部分，即 是线圈内阻上的功率损耗，称之为铜损。7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路CuPPrIPPFe2FeCuPrIPCu27.5 交流铁芯线圈 等效电路模型中的各参数值都与铁芯的磁化情况有关，它们会随着线圈端
37、电压的变化而作非线性变化。但由于铁芯线圈在实际运行中的电压变化范围不大，所以可以把这些参数近似看作常数而简化分析计算过程。7.5.1交流铁芯线圈的电磁关系7.5.2 交流铁芯线圈的损耗7.5.3 交流铁芯线圈的等效电路7.6 电磁铁电磁铁由线圈 、铁芯和衔铁三部分组成，其中线圈和铁芯是固定不动的，衔铁则可以活动。当线圈中通以电流时，铁芯和衔铁都被磁化，井在气隙间产生电磁吸力将衔铁吸动。线圈断电后，衔铁借助于重力或其他外力而复位。7.6.1 直流电磁铁7.6.2 交流电磁铁7.6 电磁铁7.6.1 直流电磁铁7.6.2 交流电磁铁7.6 电磁铁7.6.1 直流电磁铁7.6.2 交流电磁铁7.6
38、电磁铁 在直流电磁铁中，由于线圈励磁电流的大小仅决定于电源电压和线圈内阻，而与磁路的磁阻无关，磁动势IN是常数，但磁通和磁感应强度的大小是与磁路的磁阻有关的，空气隙大，则磁阻大，磁通和磁感应强度就小，吸力也就小。7.6.1 直流电磁铁7.6.2 交流电磁铁7.6 电磁铁吸力的瞬时值表达式为式中，是吸力的最大值，。吸力的平均值为：7.6.1 直流电磁铁7.6.2 交流电磁铁 22cos122cos122sin02022tFtSBStBfmmmmFSBFmm022SBSBFfdtFmmrav020202421T17.6 电磁铁 两式在形式上完全相同，但此式中的B是空气隙中磁感应强度的有效值，则 是
39、吸力的平均值。7.6.1 直流电磁铁7.6.2 交流电磁铁avF7.6 电磁铁 在交变的磁通作用下，短路环中会产生感应电流，它有阻碍磁通变化的作用，这将使铁芯中的两部分磁通 和 之间产生一相位差，它们不会同时达到零值，因而磁极各部分的吸力也就不会同时达到零值了。这种方法称为磁通的裂相。7.6.1 直流电磁铁7.6.2 交流电磁铁7.6 电磁铁 交流电磁铁在外施电压一定时，磁通 也随之而定，与空气隙大小基本无关。所以在衔铁的吸合过程中，平均吸力基本保持不变。但线圈中的电流是与磁阻有关的，磁阻越大，要保持相同的磁通所需的磁动势就大，电流也越大。7.6.1 直流电磁铁7.6.2 交流电磁铁m7.6 电磁铁 所以在衔铁的吸合过程中，线圈的电流逐渐减小至额定值。如果交流电磁铁在通电后长时间不能吸合，线圈就会因长时间流过较大电流而严重发热以致烧坏，使用时应特别注意。7.6.1 直流电磁铁7.6.2 交流电磁铁7.6 电磁铁7.6.1 直流电磁铁7.6.2 交流电磁铁THANK YOU
