第十三章 磁路和铁心变压器

第十三章磁路和铁心变压器第一页，共三十页，编辑于2023年，星期五一、磁感应强度（磁通密度）

若在磁场中的一点垂直于磁场方向放置一段长为△l、通有电流I的导体，其受到的磁力为△F，则该点磁感应强度的大小为：1Tesla=104高斯B

的单位：特斯拉（Tesla）§13.1磁场的基本物理量及基本性质第二页，共三十页，编辑于2023年，星期五二、磁通及磁通的连续性原理某一面积S的磁感应强度B的通量称为磁通如果磁场均匀且磁场方向垂直于S面，则磁通的连续性原理：

磁场中任何封闭曲面的磁通恒等于零。第三页，共三十页，编辑于2023年，星期五三、磁导率：表征各种材料导磁能力的物理量（亨/米）

真空中的磁导率()为常数一般材料的磁导率和真空中的磁导率之比，称为这种材料的相对磁导率，则称为磁性材料，则称为非磁性材料第四页，共三十页，编辑于2023年，星期五四、磁场强度H及（全电流定律）1、磁场强度是计算磁场所用的物理量，其大小为磁感应强度和导磁率之比。单位：B

：特斯拉：亨/米：安/米mBH=第五页，共三十页，编辑于2023年，星期五2、全电流定律（安培环路定律）

磁场中任何闭合回路磁场强度的线积分，等于通过这个闭合路径内电流的代数和。I1I2I3电流方向和磁场强度的方向符合右手定则，电流取正；否则取负。第六页，共三十页，编辑于2023年，星期五

一、起始磁化曲线1.非线性大小BH(I)BH

2.磁滞性§13.2铁磁物质的磁化

二、磁滞回线第七页，共三十页，编辑于2023年，星期五

根据磁性能，磁性材料又可分为三种：软磁材料（磁滞回线窄长。常用做磁头、磁心等）、永磁材料（磁滞回线宽。常用做永久磁铁）、矩磁材料（滞回线接近矩形。可用做记忆元件）。

三、基本磁化曲线第八页，共三十页，编辑于2023年，星期五磁路：主磁通所经过的闭合路径。i§13.3磁路及磁路定律1、磁路

线圈通入电流后，产生磁通，分主磁通和漏磁通。：主磁通：漏磁通铁心（导磁性能好的磁性材料）线圈第九页，共三十页，编辑于2023年，星期五2、磁路的基尔霍夫第一定律

对于有分支磁路，其分支汇集处称为磁路的节点，磁路的任意节点所连接的各分支磁路的代数和等于零。I1N1N2I2即：第十页，共三十页，编辑于2023年，星期五

在无分支的均匀磁路（磁路的材料和截面积相同，各处的磁场强度相等）中，安培环路定律可写成：磁路长度L线圈匝数NIHL：称为磁压降。NI：称为磁动势。一般用F

表示。F=NI3、磁路的基尔霍夫第二定律第十一页，共三十页，编辑于2023年，星期五总磁动势

在非均匀磁路（磁路的材料或截面积不同，或磁场强度不等）中，总磁动势等于各段磁压降之和。例：IN第十二页，共三十页，编辑于2023年，星期五对于均匀磁路磁路中的欧姆定律四、磁路的欧姆定律：则：INSL注：由于磁性材料是非线性的，磁路欧姆定律多用作定性分析，不做定量计算。令：Rm

称为磁阻第十三页，共三十页，编辑于2023年，星期五磁路和电路的比较（一）磁路电路磁通INI磁压降磁动势电动势电流电压降R+_EU第十四页，共三十页，编辑于2023年，星期五基本定律

磁阻磁感应强度安培环路定律磁路IN欧姆定律电阻电流强度克氏电压定律克氏电流定律磁路与电路的比较(二)电路R+_EI第十五页，共三十页，编辑于2023年，星期五励磁电流：在磁路中用来产生磁通的电流励磁电流直流-------直流磁路

交流-------交流磁路磁路分析直流磁路交流磁路§13.4恒定磁通磁路的计算第十六页，共三十页，编辑于2023年，星期五

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。磁路的计算的目的：找出磁通与磁动势之间的关系。一、已知磁通求磁动势计算程序为：第十七页，共三十页，编辑于2023年，星期五二、已知磁动势求磁通无分支的均匀磁路，计算不复杂。不均匀磁路，采用试探法。第十八页，共三十页，编辑于2023年，星期五§13.5交变磁通下的铁心损耗一、磁滞损耗由于磁滞现象引起的能量损耗称为磁滞损耗。为了减少磁滞损耗，应尽量选用磁滞回线狭窄的铁磁材料制作铁心。二、涡流损耗处在交变磁场中的铁心，电磁感应会在铁心内产生感应电流，称之为涡流。第十九页，共三十页，编辑于2023年，星期五减小涡流损耗采用的两种措施：一是增大铁心材料的电阻率二采用互相绝缘的薄钢片沿着顺磁场方向叠成铁心。三、铁损铁损磁滞损耗涡流损耗第二十页，共三十页，编辑于2023年，星期五§13.6

交变铁心线圈中的电压、电流及磁通一、电压与磁通的关系交流激励线圈中产生感应电势iue假设则第二十一页，共三十页，编辑于2023年，星期五最大值有效值第二十二页，共三十页，编辑于2023年，星期五ui一定时磁动势IN随磁阻的变化而变化。当外加电压U、频率f

与线圈匝数N一定时，便确定下来。根据磁路欧姆定律，当

交流磁路的特点:交流磁路和电路中的恒流源类似直流磁路中：

固定F随变化直流电路中：

IS固定U

随R

变化第二十三页，共三十页，编辑于2023年，星期五交流磁路中磁阻对电流的影响电磁铁吸合过程的分析：

在吸合过程中若外加电压不变,则基本不变。iu电磁铁吸合前(气隙大）

大起动电流大电磁铁吸合后(气隙小）

小电流小

如果气隙中有异物卡住，电磁铁长时间吸不上，线圈中的电流一直很大，将会导致过热，把线圈烧坏。注意：第二十四页，共三十页，编辑于2023年，星期五(U不变，I不变）(I

随Rm

变化）（U不变时，基本不变）直流磁路交流磁路磁路小结（随Rm变化）第二十五页，共三十页，编辑于2023年，星期五§13.7交流铁心线圈的等效电路一、不考虑线圈内阻和漏磁通时的等效电路模型对应的等效电路模型为：其中第二十六页，共三十页，编辑于2023年，星期五二、考虑线圈内阻和漏磁通时的等效电路模型rXS第二十七页，共三十页，编辑于2023年，星期五§13.8电磁铁电磁铁：是利用通电铁心线圈对铁磁物质产生电磁吸力而工作的一种电气设备。SNF×○×○×○⊙⊙⊙×○×○×○⊙⊙⊙NS①②③电磁铁线圈①铁心②衔铁③第二十八页，共三十页，编辑于2023年，星期五电磁吸力是电磁铁的技术指标之一。计算吸力的基本公式是：1）直流电磁铁中，由于线圈励磁电流的大小