电工电子技术：第12讲 磁路

1、9.1.1 铁磁材料的磁性能9.1.2 简单磁路分析概述返回第九章 变压器和电动机 91 磁路1.磁感应强度 B2. 磁场强度 H 方向：同 B大小：H = ， 磁导率B =sB dS方向：沿磁力线切线的方向大小：B= l IF均匀磁场：B = 或 = BS S翻页返回： 磁场的物理量概述i真空的导磁率0 = 410- 7（H/m）相对导磁率 r = 00 ,r 10 B = H 3. 磁导率 BH翻页返回非导磁材料：导磁材料：r 1 磁化曲线B = f（H ） 由上可知：（1）磁性材料的 B H 呈非线性关系，常数acBB()BrHcH（I）0H（I）B()0翻页返回9.1.1 铁磁材料的磁

2、性能H（I）H（I）B()B()BBrHc00（2） 铁磁物质的磁性能* 高导磁性 * 磁饱性 * 磁滞性翻页返回磁性物质 磁性物质内部形成许多小区域，其分子间存在的一种特殊的作用力使每一区域内的分子磁场排列整齐，显示磁性，称这些小区域为磁畴。 在外磁场作用下，磁畴方向发生变化，使之与外磁场方向趋于一致，物质整体显示出磁性来，称为磁化。即磁性物质能被磁化。外磁场 在没有外磁场作用的普通磁性物质中，各个磁畴排列杂乱无章，磁场互相抵消，整体对外不显磁性。磁畴涡流损耗涡流磁滞损耗铁损耗返回9.1.2 简单磁路分析1. 磁路 磁通集中通过的路径 （a） 变压器的磁路i ( c)直流电机的磁路 （b）交

3、流接触器的磁路+_INSSN翻页返回2. 基本定律 安培环路定律：在磁场中，磁场强度 H 沿任一 闭合路径 l 的线积分，等于穿过该闭合路径所围面积的电流 I 的代数和。H d l = I 电流的方向与积分的绕行方向符合右螺旋定则的电流为正，反之为负。翻页返回H d l =Hd l = Hl Hl = NIN I = Hl = l = lBsxsiHx环形线圈的磁路 例: 安培环路定律： H d l= NI ， Hl= NINI ls =翻页返回NI ls =F = NI 磁动势， lsRm = 磁阻 (1）公式的意义： 磁阻 Rm = 表示磁路对磁通有阻碍作用sl 磁动势 F = NI 主要

4、用来产生磁通 NI lsRmF 磁路欧姆定律: 翻页返回说明：磁阻与材料关系密切，导磁材料的磁阻小（大）。 若磁通一定，则磁阻 Rm 愈大，所需的励磁电流 I 愈大。 若磁动势一定，则磁通的大小取决于磁阻 Rm ； 2）由于铁磁材料的磁导率不等于常数，所 以磁阻 Rm 也不是一个常数。因此不能用磁路欧姆定律进行定量计算， 但应用该定律对磁路作定性分析是很重要的。INRmF = = ls翻页返回 思考题 一： 如图所示磁路，有一段气隙 0 ，与同一磁路无气隙时比较所需电流的大小（设磁通 不变） 说明分析依据，分析步骤和分析结论i2i10翻页返回有气隙时励磁电流增大思考题二：如图为一气隙变化的磁路

5、（电磁铁磁路）试分析在气隙变化（衔铁吸合前后）过程中磁阻及励磁电 流的变化情况（设 不变）。 未吸合时：有气隙，磁阻大，依磁路欧姆定律（ = ），电流 i 增大NIRm 吸合时：气隙减小，磁阻减小 ,（ = ），电流 i 减小NIRm翻页返回分析：3. 直流磁路 在励磁线圈中通入直流电流，磁路中会产生一个恒定磁通，这种具有恒定磁通的磁路称为直流磁路。翻页返回IN 匝4. 交流磁路 电磁关系u e = - N d td e= - N dd tL = = 常数Ni与 i 之间呈线性关系：iiN翻页返回E = - j x I.d i d t故： e = - N = - L d d t 主磁通漏磁通漏

6、磁通u+e若i为正弦电流主磁通感应电动势 e 与磁通 的关系：由上式可知：2. Em = 2f N m E = = = 4.44 f N mEm22f N m2设 = m sin t翻页返回d 则：e = - N = N m cos t =N msin（t + ）d t2= 2f N msin（t ）= Em sin（t ）22 1. 主磁通感应电动势 e 在相位上滞后于主磁通2主磁通 与电压 u 和电流 i 的关系 依基尔霍夫电压定律得出：U E =4.44f N m U = 4.44 f N mu = iR +（e）+（e）U = IR + （E）+（E）= IR +（E）+ I jx=

7、I （ R+jx ）+（ E）则：U E ，翻页返回常用的基本公式（简称4.44公式） 主磁通漏磁通漏磁通u+e5. 交、直流磁路综合分析和比较铁心被磁化，具有高导磁性、磁饱和性。直流励磁：IN、 、B、H 均是恒定的交流励磁：IN、 、B、H 均是交变的不同点：1. 磁场物理量：相同点：翻页返回+UI+ui磁通 由线圈两端电压确定，与磁路性质、结构（即不论气隙，材料，磁路长度 l 如何变化）无关。交流磁路：直流磁路：当电压一定时，I 一定，磁通 与磁路性质有关。（依据 ） = NIRm翻页返回 U = 4.44 f N m依公式2.磁通 3.励磁电流的大小 直流励磁： I = , 与磁路性质

8、及结构无关UR交流励磁： i 与磁路性质及结构有关（U= 4.44 f N m，电压一定，一定，返回4.功率交流磁路： P = PFe + PCu （ 变化）直流磁路： P = PCu （ 恒定） I 与磁阻有关） Rm NI = ,又依返回9.2 变 压 器9.2.1 变压器的用途和基本结构9.2.2 变压器的工作原理9.2.3 变压器的特性和额定值*9.2.4 自耦变压器及仪用互感器9.2.1 变压器的用途和基本结构翻页返回各式各样的变压器返回 变压器空载运行 i2 = 0 i0 很小，I0 I1 （ 3% 8%） e = L1 d i0d tu2 = u20 i1 = i0i0 N1d

9、te1 = N1 de2 = N2 dd t9.2.2 变压器的工作原理1.变压器的电压变换作用（1）电磁关系翻页返回+u2u1e1e2i2ZL+u20i1=0N1N2i0 （2）电压平衡方程式U20 = E2 ， U20 = 4.44 f2 N2m. 电压变换特性 （ f 1 = f 2 ）U1U204.44f1 N1 m4.44f2 N2m= U1U20=N1N2=K翻页返回u20e2+e1. U1 = I0 （ R1 + jX ）+（E1）.一次侧：U1E1 ， U1 = 4.44 f1 N1 m.二 次侧：电磁关系：（忽略漏磁通） 变压器负载运行由 i0增大到 i1i2 0u1i1i1

10、N1e1 = N1 dd ti2N2i2e2 = N2 dd t2. 变压器的电流变换作用翻页返回i1+u2u1e1e2i2ZLN1N2.空载时合成磁动势：N1I0负载时合成磁动势：N1I1 + N2 I2. N1I0 N1 I1 + N2 I2. 磁势平衡方程式由电磁关系可知：主磁通 是由 i1N1 ，i2N2共同作用的结果翻页返回i1+u2u1e1e2i2ZLN1N2且U1不变，m不变 N1 I1 N2 I2 （ I0 很小，忽略）.I1 = I1 + I1= I0 + （ ）I2.N1N2 由 N1 I1 N2 I2 得原副边电流大小之比：I0 励磁分量； 负载分量. I2 .N1N2

11、= = 电流变换特性I1N2I2N1K1翻页返回i1+u2u1e1e2i2ZLN1N2 N1I0 N1 I1 + N2 I2.3. 变压器的阻抗变换作用 负载获得最大输出功率的 条件阻抗变换特性 ZL = = ZLK 2= ZL 翻页返回.+U1.I1ZLU1I1K U2(1/K)I2K2= ZL N1I1ZL+U1U2I2.N2. 1. 变压器的外特性： U2 = f（ I2 ）U2 = E2 = U20.9.2.3 变压器的特性和额定值U2U20cos2 =1cos2 1(感性负载)翻页返回 理想情况.i1+u2u1e1e2i2ZLN1N2 实际运行U2 = E2 I2 （ R2 + jX

12、2 ） . . . I2 电压调整率U20 U2U20U = 100%UR2 .E2+.jX+R2U2.+I2UL2+ ZL.2. 变压器的损耗和效率变压器损耗： P = Pcu + PFePcu = Pcu1 + Pcu2 = I12 R1 +I22 R2 （可变损耗）PFe Bm 2 （不变损耗）I2变压器的效率： = = = P1P2P2+ P P2+ Pcu + PFeP2P2翻页返回i1+u2u1e1e2i2ZLN1N2返回翻页3. 变压器的额定值i1+u2u1e1e2i2ZLN1N2 额定电压 U1N/U2N 额定电流 I1N/I2N 额定容量 SN = U2N I2N返回翻页4. 变压