磁路与铁心线圈电路90702

会计学1磁路与铁心线圈电路90702本章主要研究磁路问题，在电工学中，磁路和电路是相互关联的。电动机为什么能转动——是因为电动机的气隙里有磁场，使得流导体受力的作用，从而驱使转子转动。变压器为什么能升高或降低电压——是因为变压器的铁心里有磁场，把原副线圈耦合起来，使其互相感应，所以能够变压。接触器为什么能动作——是因为接触器的气隙里有磁场，把原副线圈耦合起来一，能够吸引衔铁，所以接触器才动作。由此可见，是大多数电机电器赖以工作的先决条件，所以我们有必要掌握磁场的基本规律。

第1页/共20页6.1磁路及其分析方法6．1．1磁场的基本物理量1、磁感应强度与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通（磁力线称为磁感应强度），用符号B表示，

B

的单位：特斯拉（Tesla），1Tesla=104高斯。Φ的单位：韦伯2、

磁通穿过某一截面S的磁感应相量B的通量称为磁通，它定义为Φ=BS。也就是说，磁感应相量B在某截面S上的面积就是通过该截面的磁通。第2页/共20页2.

磁通3、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磁导率之比。单位：B：特斯拉

μ：亨/米

H：安/米4、磁导率μ：表征各种材料导磁能力的物理量，磁导率

的单位：亨/米（H/m）真空的磁导率为常数，用0表示，有：μ0=4π×10-7H/m相对磁导率r：任一种物质的磁导率

和真空的磁导率0的比值。，则称为磁性材料，则称为非磁性材料第3页/共20页6.3

变压器6.3.1概述

变压器是一种改变交流电压和交流电流，传递电功率的器件，它常用于电力网、收音机、电视机、收录机、电子仪器、广播通讯等处。主要特点:交流电磁变换变压器功能：电力变送：电力系统信号传输：电流互感器,电子电路阻抗变换：电子电路中的阻抗匹配（如喇叭的输出变压器）第4页/共20页第5页/共20页第6页/共20页变压器符号1、变压器的空载运行变压器的原线圈接在额定频率、额定电压的交流电源上，副线圈开路，就是空载运行，与铁心线圈接在正弦交流电压下的情况基本相同，只是多了一个开路的副线圈。接上交流电源u1，原边电流i1等于励磁电流i10

i10

产生交变磁通Φ产生感应电动势，

（e、Φ方向符合右手定则）。第7页/共20页10i1u20u2i1e2e10i1u20u2i1e2e10i1u20u2i1e2eN1N1N22根据交流磁路的分析，可得：i2=0时，u2=u20

此式是变压器的基本公式之一，说明在空载时，原、副边电压的比值近似等于原、副线圈的匝数的比值，匝数比是一个常数，称为变比，它是变压器的一个重要参数，只要适当选择变比，就能实现变换电压的目的。第8页/共20页2、变压器负载运行当变压器的副边接上负载后，在感应电动势e2

的作用下，副边线圈中有了电流i2

，因此就有电能输出。磁动势平衡方程式从能量转换的观点看，副边有能量输出，必然使原线圈从电源多吸取负载所需要的能量，通过全磁通传给副线圈。当电源电压u1保持不变时，要使输入能量增加，原边电流必然增大，即从空载时的i10增加到i1。2、变压器负载运行

从电磁关系看，电流i2也会产生磁动势f2=i2N2,它作用在磁路上将使主磁通Φ发生变化主电势E1发生变化，使原方回路的电压达到新的平衡。第9页/共20页

∵Z1很小，故相比总是很小的，∴可以认为负载运行时，U1≈E1=4.44f1N1Φm如U1保持不变，则E1近于不变，产生E1的Φ也近于不变，因而建立主磁通所需要的磁动势也基本上不随负载变化，也近似等于空载磁动势f0

。即：变压器带负载时，作用在磁路中的磁动势为：i1N1+i2N2其结果仍然是近似保持原有的磁动势i10N1不变，i1N1+i2N2=i10N1

有两个作用：供给产生主磁通的磁动势i10N1；补偿i2N2的作用通常变压器的空载电流很小，仅为额定电流的（2-10）%。第10页/共20页所以，原、副线圈的磁动势在相位上近似相反，即副线圈的磁动势对原线圈的磁动势有去磁作用。原、副线圈在满载时的数量关系为这也是变压器的基本公式之一，它表明原、副线圈电流之比近似等于它们的匝数比的倒数，通过改变匝数比可达到变换电流的目的。第11页/共20页3、原、副边阻抗关系(变阻抗)在电路中，通常希望负载能获得最大的输出功率，负载获得最大功率的条件是负载阻抗等于电源内阻，此时称电路实现了阻抗匹配。在电子设备中，如扬声器线圈的阻抗是由制造厂规定的，不能任意改变，将它接入电子线路中，不一定能获得最大的功率输出。为了解决此问题，可以通过变压器来变换负载阻抗的数值以获得最大的功率输出。电路如图。从原边等效：结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以变比的平方。

第12页/共20页6.3.3变压器的外特性与效率1.变压器的外特性——副边输出电压和输出电流的关系

U20：一次侧加额定电压、二次侧开路时，二次侧的输出电压。cos2=0.8(感性）U2I2U20I2Ncos2=1O第13页/共20页2.变压器的效率()

变压器的功率损耗包括铁心中的铁损Pfe和绕组

上的铜损Pcu。

变压器的效率：第14页/共20页(2)满载和半载时的效率第15页/共20页6.3.4

变压器绕组的极性

在变压器的电路分析中，不便画出变压器绕组的绕向与磁通的方向，常用变压器的符号表示实际变压器，所以要用到同名端的概念。1.同极性端(同名端)当电流流入两个线圈(或流出）时，若产生的磁通方向相同，则两个流入端称为同极性端（同名端）。或者说，当铁芯中磁通变化（增大或减小）时，在两线圈中产生的感应电动势极性相同的两端为同极性端。同极性端用“*”表示。同极性端和绕组的绕向有关。第16页/共20页2.线圈的接法电器使用时两种电压（220V/110V）的切换：220V：联结2－3串联连接:扩大电压范围110V：联结1－3，2－4并联连接:扩大电流范围1324**220V：联结2

－3串联连接:扩大电压范围110V：联结1－3，2－4并联连接:扩大电流范围1324**13241324**说明：两种接法下Φm

不变，所以铁芯磁路的设计相同第17页/共20页6.3.4

特殊变压器1、自耦变压器ABPKNNIIKNNUU112212121====结构特点：只有一个线圈，副线圈为原线圈的一部分。高压线圈的匝数为N1，低压线圈的匝数为N2。原边和副边不仅有磁路上的联系，还有电路上的联系。自耦变压器的原理和普通单相