电工技术基础讲解课程课件9

第七章磁路与铁心线圈电路§7.1磁场的基本物理量§7.2磁性材料的磁性能§7.3磁路及其基本定律§7.4交流铁心线圈电路§7.5变压器第七章磁路与铁心线圈电路一、磁感应强度（磁通密度）与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通（磁力线）。单位：韦伯1Tesla=104高斯B

的单位：特斯拉（Tesla）7.1磁场的基本物理量二、磁通单位：韦伯（Wb）B

单位：特斯拉（T）磁感应强度B与垂直与磁场方向的面积S的乘积，称为通过该面积的磁通。单位：伏秒三、磁场强度H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/米四、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1.非线性大小BH(I)

2.磁饱和性HBBH

3.磁滞性根据磁性能，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）。7.2磁性材料的磁性能磁路：主磁通所经过的闭合路径。i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7.3磁路及其基本定律磁路的基本概念一.安培环路定律（全电流律）：

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的，电流取正；否则取负。

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=NI总磁动动势在非均均匀磁磁路（磁路路的材材料或或截面面积不不同，，或磁磁场强强度不不等））中，，总磁动动势等等于各各段磁磁压降降之和和。例：IN对于均均匀磁磁路磁路中的欧姆定律二.磁路的的欧姆姆定律律：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称为磁阻磁路和电路的比较较磁路电路磁通INR+_EI磁压降磁动势电动势电流电压降U基本定定律磁阻磁感应应强度安培环环路定律磁路路IN欧姆定定律电阻电流强度基尔霍霍夫电压定定律基尔霍霍夫电流定定律磁路与电路的比较较电路路R+_EI励磁电电流：在磁路路中用用来产产生磁磁通的的电流流励磁电流直流-------直流磁路

交流-------交流磁路磁路分析直流磁路交流磁路7.4交流铁铁心线线圈电电路IU直流磁磁路的的特点点:直流磁磁路和电路路中的的恒压源源类似直流电路中

E

固定I

随R变化随变化

直流磁路中

F固定

一定一定磁动势F=IN一定磁通和磁阻成反比（线圈中没有反电动势）（R为线圈圈的电电阻））一.直流磁磁路的的分析析二.交流磁磁路的的分析析(交流铁铁心线线圈电电路)：主磁通：漏磁通ui1.电磁关关系电路方程：一般情况下很小交流激励线圈中产生感应电势：主磁磁通：漏磁磁通ui的感应电势和产生2.电压电电流关关系假设则最大值有效值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，便基本不变。根据磁路欧姆定律，当交流磁磁路的的特点点:交流磁路和电路中的恒流源类似交流磁路中：

固定F随变化直流电路中：

IS固定U

随R变化ui交流磁路中磁阻对电流的影响电磁铁铁吸合合过程程的分分析：：在吸合合过程程中若若外加加电压压不变变,则基本不不变。。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：(U不变，，I不变））(I随Rm变化））（U不变时时，基本不不变）直流磁磁路交流磁磁路磁路小结（随Rm变化））铁损PFe:磁滞损损耗:Ph:由于磁磁滞回回线,交变磁磁化产产生。。涡流损损耗Pe:铁心中中感应应的电电动势势和电电流。。克服方方法:1.磁滞损损耗:选用软软磁材材料.2.涡流损损耗:采用硅硅钢片片,叠加而而成3.功率损损耗铜损Pcu:——线圈电阻R上的损耗（）.铁心线线圈交交流电电路的的有功功功率率为：：变压器器功能能：变电压：电力系统变阻抗：电子电路中的阻抗匹配（如喇叭的输出变压器）

变电流：电流互感器

7.5变压器器发电厂1.05万伏输电线22万伏升压变电站1万伏降压变压器器应用用举例例…降压实验室380/220伏降压仪器36伏降压单相变变压器器铁芯原边绕组副边绕组结构：：7.5.1变压器器的工工作原原理变压器符号：电磁关关系：：N1N2N1N2空载运运行：原边接接入电电源，，副边边开路。接上交流电源原边电流i1等于励磁电流i10

产生感应电动势

i10产生磁通（交变）（方向符合右手定则）1.电压变变换结论：：改变匝匝数比比，就能能改变输输出电电压。K为变比根据交流磁路的分析可得：时负载运运行：：Z副边带带负载载后对对磁路路的影响：：在副副边感感应电电压的的作用下下，副副边线线圈中中有了了电流i2。此电流流在磁磁路中中也会产产生磁磁通，，从而而影响响原边边电流流i1。但当外外加电电压、、频率率不变变时，，铁芯芯中主主磁通通的最最大值值在变变压器器空载载或有有负载载时基基本不不变。带负载载后磁动势势的平平衡式式为：2.电流变变换结论：：原、副副边电电流与与匝数数成反反比由于变压器铁芯材料的导磁率高、空载励磁电流很小，可忽略。即：从原边等效：结论：：变压器器原边边的等等效负负载，，为副副边所所带负负载乘乘以变比的的平方方。3.阻抗变变换例：扬声器器上如如何得得到最最大输输出功功率RsRL信号源设：信号电压的有效值:U1=50V;信号内阻：Rs=100;负载为扬声器，其等效电阻：RL=8。求：负载上上得到到的功功率解：（1）将负载直接接到信号源上，得到的输出功率为：Rs（2）将负负载通通过变变压器器接到到信号号源上上。输出功率为：设变比则：结论：：由此此可见见，加加入变变压器器以后后，输出功功率提提高了了很多多。原因是是满足足了电电路获获得最大输输出功功率的的条件（RS=RL’）。副边输出电压和输出电流的关系。即：U2I2U20U20：原边加加额定定电压压、副边开开路时时，副副边的的输出电压压。一般供供电系系统希希望要要硬特特性（（随I2的变化化，U2变化不不多））7.5.2变压器器的外外特性性为防止止涡流流损失失，铁铁芯一一般由由一片片片导导磁材材料叠叠成(如硅钢钢片)。变压器的损耗包括两部分：铜损(PCU)：绕组导线电阻所致。磁滞损失：磁滞现象引起铁芯发热，造成的损失。涡流损失：交变磁通在铁芯中产生的感应电流（涡流），造成的损失。铁损()：PFE7.5.3变压器器的损损耗与与效率率()一.自耦变变压器器ABP使用时时，改改变滑滑动端端的位位置，，便可可得到到不同同的输输出电电压。。实验验室中中用的的调压压器就就是根根据此此原理理制作作的。。注意：：原、、副边边千万万不能能对调调使用用，以防变变压器器损坏坏。因因为N变小时时，磁磁通增增大，，电流流会迅迅速增增加。。7.5.4特殊变变压器器简介介（调压器））二.电压互感器器：用低量量程的电压压表测高电电压1.副边不能短路，以防产生过流；2.铁心、低压绕组的一端接地，以防在绝缘损时，在副边出现高压。使用注意：VR

N1（匝数多）保险丝

N2（匝数少）~u（被测电压）电压表被测电压=电压表读数数N1/N2三.电流互感器器：用低量量程的电流流表测大电电流（被测电流）N1（匝数少）N2（匝数多）ARi1i2电流表被测电流=电流表读数数N2/N11.副边不能开开路，以防产生高电电压；2.铁心、低压压绕组的一端接地地，以防在在绝缘损坏时时，在副边出现过压压。使用注意事事项：当电流流入入两个线圈圈(或流出）时时，若产生的磁通通方向相同同，则两个流入端端称为同极极性端（同名端））。或者说说，当铁芯芯中磁通变变化（增大大或减小））时，在两两线圈中产产生的感应应电动势极极性相同的的两端为同同极性端。。同极性端(同名端)AXax**AXax**7.5.5变压器绕组组的极性电器使用时时两种电压压（220V/110V）的切换：220V：联结2－3110V：联结1－3，2－4线圈的接法法1324**220V：联结2－3励磁两种接法下下线圈工作作情况的分分析**1324110V：联结1－3，2－41,32,4220V：联结2－31324**说明：两种接法下不变，所以铁芯磁路的设计相同励磁'问题1：在110V情况下，如如果只用一一个绕组（（N），行不行？答：不行（两绕绕组必须并并绕）原边有两个个相同绕组组的电源变变压器（220/110），使用中中应注意的的问题：**13241,32,4N若两种接法铁芯中的磁通相等，则：问题2：如果两绕组组的极性端端接错，结结果如何？？结论：在极性不明明确时，一一定要先测测定极性再再通电。答：有可能烧毁毁变压器两个线圈中的磁通抵消烧毁感应电势电流

很大原因：**1324’方法一：交交流法AXax若