湖南現(xiàn)代汽車應用技術(shù)職業(yè)培訓學?！峨姽せA(chǔ)》

1、湖南現(xiàn)代汽車應用技術(shù)職業(yè)培訓學校電工基礎(chǔ)第四章 磁路與鐵芯線圈電路概述本章教學目的及基本要求:了解磁路的定義，掌握磁路的基本物理量；了解交流鐵芯線圈電路的組成，掌握其電壓的計算和鐵損的組成；了解電磁鐵的原理和構(gòu)成，掌握磁路歐姆定律的應用；了解變壓器的應用，掌握變壓器電壓比、電流比和阻抗比的計算。本章教學內(nèi)容的重點和難點:教學重點：1.磁路的基本物理量；磁路歐姆定律；變壓器電壓比、電流比和阻抗比的計算。教學難點：變壓器電壓比、電流比和阻抗比的計算本章教學內(nèi)容的深化和拓寬:磁性材料的類型和特點；左右手定則。本章教學方法、方式：講授啟發(fā)討論本章主要參考資料: 秦曾煌主編：電工學簡明教程（第2版） 高

2、等教育出版社.2007.1趙福堂主編：汽車電工電子技術(shù)基礎(chǔ) 機械工業(yè)出版社.2005.9高樹德主編：汽車電工電子技術(shù)基礎(chǔ) 機械工業(yè)出版社.2005.10湖南現(xiàn)代汽車應用技術(shù)職業(yè)培訓學校電工基礎(chǔ)單元教案首頁課題：第四章磁路與鐵芯線圈電路課次：8教學方法：講授、討論、啟發(fā)教具：多媒體教學目的：掌握磁路的基本物理量；了解交流鐵芯線圈電路電壓的計算和鐵損的組成;掌握磁路歐姆定律的應用掌握變壓器電壓比、電流比和阻抗比的計算教學重點：磁路的基本物理量磁路歐姆定律變壓器電壓比、電流比和阻抗比的計算教學難點：變壓器電壓比、電流比和阻抗比的計算 教學過程時間分配 新課導入3分鐘 講授新課70分鐘 鞏固練習15分

3、鐘 作業(yè)布置2分鐘 課后記:教學過程設計【新課導入】磁路和電路往往是相關(guān)聯(lián)的，很多電氣設備中不僅有電路的問題，同時還有磁路的問 題，因此我們在研究電路的同時還要對磁路以及電路與磁路的關(guān)系進行研究。【新課傳授】一、磁路及基本物理量磁路：磁通通過的閉合路徑。由于鐵磁材料是良導磁物質(zhì)，所以它的磁導率比其他物質(zhì)的磁導率大得多，能把分散 的磁場集中起來，使磁力線絕大部分經(jīng)過鐵芯而形成閉合的磁路.磁場的基本物理量（1）磁感應強度B國際單位為特斯拉，簡稱特（T）磁感應強度B是表示空間某點磁場強弱和方向的物理量，其大小可用通過垂直于磁場 方向的單位面積內(nèi)磁力線的數(shù)目來表示。由電流產(chǎn)生的磁場方向可用右手螺旋法則

4、確定。（2）磁通中國際單位為韋伯（Wb）磁感應強度B與垂直于磁力線方向的面積S的乘積稱為穿過該面的磁通中，即0=BSo 磁通中又表示穿過某一截面S的磁力線根數(shù)，磁感應強度B在數(shù)值上可以看成與磁場方向 相垂直的單位面積所通過的磁通，故又稱磁通密度。（3）磁場強度H國際單位是安培/米（A/m）。磁場強度沿任一閉合路徑l的線積分等于此閉合路徑所包圍的電流的代數(shù)和。磁場強 度H的它的方向與磁感應強度B的方向相同。（4）磁導率u 國際單位為亨/米（H/m）。磁導率u是用來表示物質(zhì)導磁性能的物理量，某介質(zhì)的磁導率是指該介質(zhì)中磁感應 強度和磁場強度的比值，即u=B/H。自然界的物質(zhì)，就導磁性能而言，可分為鐵

5、磁物質(zhì)和非鐵磁物質(zhì)兩大類。非鐵磁物質(zhì)和空氣的磁導率與真空磁導率* 0很接近，口0 4x10-7H/mo磁性材料與磁滯回線（1）磁性材料的分類物質(zhì)按其導磁性能大體上分為磁性材料和非磁性材料兩大類。磁性材料主要是指鐵、 鎳、鉆及其合金而言，其具有高導磁性、磁飽和性和磁滯性的特點，按磁化特性的不同， 鐵磁性材料可以分成三種類型。1）軟磁材料。具有較小的矯頑力，磁滯回線較窄。一般用來制造電機、電器及變壓 器等的鐵心。常用的有鑄鐵、硅鋼、坡莫合金及鐵氧體等。鐵氧體在電子技術(shù)中應用也很 廣泛，可做計算機的磁心，磁鼓以及錄音機的磁帶、磁頭。2）硬磁性材料一一永磁材料。具有較大的矯頑力，磁滯回線較寬。一般用來

6、制造永 久磁鐵。常用的有碳鋼、鉆鋼及鐵鎳鋁鉆合金等。3）矩磁材料。具有較小的矯頑力和較大的剩磁，磁滯回線接近矩形，穩(wěn)定性也良好。 在計算機和控制系統(tǒng)中可用作記憶元件、開關(guān)元件和邏輯元件。常用的有鎂錳鐵氧體及 1J51型鐵鎳合金。(2)磁滯回線當鐵芯線圈中通有大小和方向變化的 電流時，鐵芯就產(chǎn)生交變磁化，磁感應強 度B隨磁場強度H變化的關(guān)系如圖所示。 Oc段B隨H增加而增加，當磁化曲線達到 c時，減小電流使H由Hm逐漸減小，B將 沿另一條位置較高的曲線b下降。當H=0時， 仍有B=Br，Br為剩余磁感應強度，簡稱剩磁。 欲使B=0，需通有反向電流加反向磁場-Hc， Hc稱為矯頑力。當達到-Hm時

7、，磁性材料達到 反向磁飽和。然后令H反向減小，曲線回升； 到H=0時相應有-Br，為反向剩磁。再使H從 零正向增加到Hm，即又正向磁化到飽和，便 得到一條閉合的對稱于坐標原點的回線，這 就是磁滯回線。二、交流鐵芯線圈與電磁鐵交流鐵芯線圈鐵芯線圈可以通入直流電來勵磁(如電磁鐵)，產(chǎn)生的磁通是恒定的，在線圈和鐵芯 中不會感應出電動勢來，在一定的電壓下，線圈中的電流和線圈的電阻有關(guān)。設電壓、電流和磁通及感應電動勢的參考 方向如左圖所示，由基爾霍夫電壓定律有:u+e+eS-Ri=0 或 u=Ri+(-e)+ (-eS) 式中:e為中產(chǎn)生的感應電動勢eS為中S產(chǎn) 生的感應電動勢。大多數(shù)情況下，線圈的 電

8、阻R很小，漏磁通中。較小，即u= -e根據(jù)法拉第電磁感應定律有z d中e = - N -得：d t得：由于電源電壓與產(chǎn)生的磁通同頻變化，設O=Qmsint，則 u=3Nmsin (o t+90) =2nfNmsin (o t+90 )電壓的有效值為 U=4.44fNm 即當鐵芯線圈上加以正弦交流電壓時，鐵芯線圈中的磁通也是按正弦規(guī)律變化。在相位上， 電壓超前于磁通90 ;在數(shù)值上，端電壓有效值為U=4.44fNm。在交流磁通作用下，鐵芯中有能量損耗，稱為鐵損。鐵損主要由兩部分組成：渦流損耗。渦流在鐵芯內(nèi)部流動時，在所經(jīng)回路的導體電阻上產(chǎn)生的能量損耗。 減少途經(jīng)：一是采用較薄的硅鋼片疊成鐵芯，二

9、是提高鐵芯材料電阻率。磁滯損耗?？朔鞣N阻滯作用而消耗的那部分能量。其一般轉(zhuǎn)化為熱能使貼磁對于磁 路中任一閉合面、任一時刻穿入的磁通，必定等于 穿出的磁通，在一個有分支的磁路中的節(jié)點處取一 閉合面，磁通的代數(shù)和為零，這就是磁路基爾霍夫 第一定律。在節(jié)點A處作一閉合面，若設穿入閉合 面的磁通為正，穿出閉合面的磁通為負，則有-中 1-2+3=0即N=0考慮到在磁路的任一閉合路徑中，磁場強度與 磁通勢的關(guān)系應符合安培環(huán)路定律，故有SNI=SHL 四、變壓器如右圖所示為單相變壓器的原理 圖，與電源相連的稱為一次繞組（又 稱原邊繞組），與負載相連的稱為二次 繞組（又稱副邊繞組）。一次繞組、二 次繞組的匝

10、數(shù)分別為對于磁 路中任一閉合面、任一時刻穿入的磁通，必定等于 穿出的磁通，在一個有分支的磁路中的節(jié)點處取一 閉合面，磁通的代數(shù)和為零，這就是磁路基爾霍夫 第一定律。在節(jié)點A處作一閉合面，若設穿入閉合 面的磁通為正，穿出閉合面的磁通為負，則有-中 1-2+3=0即N=0考慮到在磁路的任一閉合路徑中，磁場強度與 磁通勢的關(guān)系應符合安培環(huán)路定律，故有SNI=SHL 四、變壓器如右圖所示為單相變壓器的原理 圖，與電源相連的稱為一次繞組（又 稱原邊繞組），與負載相連的稱為二次 繞組（又稱副邊繞組）。一次繞組、二 次繞組的匝數(shù)分別為N1和N224當變壓/iT 1T曬一=T十R m湖南現(xiàn)代汽車應用技術(shù)職業(yè)培

11、訓學校，專業(yè)有二手車評估師、汽車估損師、汽車維修工、電工等 材料發(fā)熱。減少途經(jīng)是采用軟磁材料。2.電磁鐵電磁鐵是利用載流鐵芯線圈產(chǎn)生的電磁吸力來操縱機械裝置，以完成預期動作的一 種電器。它是將電能轉(zhuǎn)換為機械能的一種電磁元件。電磁鐵主要由線圈、鐵芯及銜鐵三部分組成，鐵芯和銜鐵一般用軟磁材料制成。鐵芯 一般是靜止的，線圈總是裝在鐵芯上。開關(guān)電器中電磁鐵的銜鐵上還裝有彈簧。三、磁路定律與計算一1.磁路歐姆定律如右圖所示為一個線圈匝數(shù)為N、通有電流為I、 閉合磁路的平均長度為L、截面積為S的均勻磁路 鐵芯，材料的磁導率為U，在鐵芯中的磁場強度為H， 磁感應強度為B。故鐵芯種的磁通為中=BS=uHS根據(jù)安培環(huán)路定律有：H=NI/L上式中線圈匝數(shù)與電流乘積稱為磁通勢，用字母F表示，即F=NI磁通勢的單位是安培（A）。 NI聯(lián)立上面幾個式子，則有小=日HS = L / q S如果線圈中的鐵芯換上導磁性能差的非磁性材料，而磁通勢NI仍保持不變，那么， 由于非磁性材料的磁導率很小，磁路中的磁通將變得很小。在磁路中也有磁阻Rm對磁通中（可看做磁流）起阻礙作用。根據(jù)推導，磁阻可用下式來決定中=BS =虬L / q S磁路基爾霍