交流铁心线圈的特点与应用

1.电压、电流与磁通的关系

（1）磁通与电压的关系：U=4.44fNФ_m

u与Ф按同一规律（正弦）变化，电压相位越前磁通相位90°。

（2）磁通与电流的关系：；B=μH；∑Hl=∑NI

磁通Ф与电流i之间的关系也呈非线性关系，如图9-4a所示。若磁通Ф为正弦波，则电流i为钟乳形的非正弦波，如图9-4b所示。铁心磁感应强度B越饱和，产生的电流波形畸变越严重。

（3）铁心线圈中电压与电流的关系。

定性分析与图9-4b中Ф与i的关系相同。

图9-4 磁通与电流的关系

2.交流铁心线圈功率损耗

（1）铜损：交变电流在线圈直流电阻上产生的损耗，与线圈的直流电阻和交变电流的大小有关。

（2）铁损：在交变磁通作用下，在铁心中的能量损耗。主要由两部分组成。

①磁滞损耗：由铁磁性物质磁滞特性而引起，与磁滞回线面积成正比；与励磁电流的频率成正比。

为了减小磁滞损耗，常选用磁滞回线面积较小的材料，例如硅钢、坡莫合金、铁氧体等做铁心线圈的铁心。

②涡流损耗：交变磁通在铁心中产生涡流（感应电流），涡流在铁心中流动产生的损耗。

减小涡流损耗措施：加大铁心电阻率，如硅钢、铁氧体等；减小涡流在垂直于磁通方向平面内的流动，如将硅钢、坡莫合金加工成片状，表面涂上绝缘层（清漆）。

3.交流铁心线圈等效电路(https://www.xing528.com)

（1）等效电路：如图9-5a所示。其中：

①R_l为线圈直流电阻，对应于铜损I²R_l。

②L_σ和L_φ分别为对应于漏磁通和主磁通的电感，。

③R_Fe表示铁损（包括磁滞损耗和涡流损耗）对应的电阻。

④是产生主磁通的磁化电流，为铁损电流，为励磁电流。。

⑤和分别为对应于漏磁通和主磁通的电压。

由于线圈直流电阻R_l和漏电感L_σ一般很小，可忽略不计。为简化分析，常用简化的铁心线圈等效电路如图9-5c替代。此时，。

（2）相量图：如图9-5b所示。

①产生主磁通的磁化电流与主磁通Ф同相。

②磁化电流与铁损电流合成励磁电流。

③对应于主磁通的电压越前产生主磁通的电流（或主磁通Ф）90°。

④线圈直流电阻R_l对应的铜损电压与励磁电流同相，漏电感Lσ对应的电压越前。

⑤交流铁心线圈两端的总电压。

图9-5 交流铁心线圈等效电路和相量图