电气控制第五章磁路与变压器

主讲：陈跃安第5章磁路与变压器第五章磁路与变压器§5.1磁路的基本概念§5.3变压器§5.2铁磁材料及其特性§5.1磁路的基本概念什么是磁路?2.磁路的基本物理量磁路常见磁路:磁路是局限于一定路径内的磁场一般指主磁通所经过的路径磁路的基本物理量磁感应强度B磁通Φ磁导率μ磁场强度H（矢量，与材料μ有关）=B/μ=μrμ0=BS(垂直)μr>>μ0为铁磁材料μr≈μ0为非铁磁材料磁感应强度B是表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。它是一个矢量，其方向与该点磁力线的切线方向一致，与产生该磁场的电流之间的方向关系符合右手螺旋法则。若磁场内各点的磁感应强度大小相等、方向相同，则为均匀磁场。单位是特斯拉(T)，简称[特]。磁通Φ在均匀磁场中，磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，称为通过该面积的磁通，即如果不是均匀磁场，则B取平均值。或

磁通的单位是韦伯(wb)。磁导率μ磁导率μ是表示物质导磁性能的物理量。

磁导率的单位是亨/米（H/m）。真空的磁导率（由实验测得）：其他任意一种物质的导磁性能用该物质的相对磁导率来表示。即：μ=

μrμ0磁场强度H是进行磁场计算时引用的一个物理量，也是矢量，它与磁感应强度的关系是:

磁场强度只与产生磁场的电流及这些电流的分布情况有关，而与介质的性质无关。磁场强度的单位是安/米（A/m）。例：环形螺管线圈§5.2铁磁材料及其特性铁磁材料的电磁性能2.铁磁材料的分类及其应用软磁材料硬磁材料矩磁材料3.交流铁心线圈的电磁关系高导磁性磁饱和性磁滞性结论:交流铁心线圈中的磁通和端电压成正比或磁化曲线磁滞回线铁磁材料的电磁性能（由实验测得）铁磁材料的分类及其应用1）软磁材料，磁滞回线比较狭窄，特点是导磁系数高，容易磁化和退磁，磁滞损耗小。硅钢片、铸钢和工程纯铁等软磁材料由于其磁滞回线狭窄，磁滞损耗小，容易磁化和退磁，常用于制造电机、变压器的铁心；坡莫合金常用于制造高频变压器及脉冲变压器的铁心。铁磁材料的分类及其应用2）硬磁材料，磁滞回线较宽，特点是剩磁大；钴钢、钨钢、常用于制造永久磁铁、扬声器和电工仪表等。特别是钕铁硼永磁材料，由于其有很高的剩磁性能，目前被广泛用来制作各种永磁电机的磁场，能有效地减少电能的损耗，提高电机的效率，在航空航天技术中得到广泛的应用。铁磁材料的分类及其应用3）矩磁材料受较小的磁化就可以达到饱和，而去掉外磁场后，仍保持磁饱和；锰镁铁氧体和锂镁铁氧体和1J51型铁镍合金等矩磁材料常用于制造存储器磁心和外部设备中的磁鼓、磁带、磁盘等，广泛用于电子技术和计算机技术中。§5.3变压器1.变压器的用途、分类和基本结构2.变压器的工作原理3.应用举例变压器的作用变压器的分类变压器的基本结构变换电压变换电流变换阻抗单相变压器和三相变压器电力变压器、自耦变压器、电焊变压器、仪用互感器、电源变压器、耦合变压器、脉冲变压器心式壳式变压器的基本结构及符号心式壳式变压器的基本结构和符号

变压器的工作原理1.变压原理2.变流原理3.变阻抗原理（由交流铁心线圈的电磁关系得出）（设为理想变压器）（变压器不改变阻抗性质）例1：在图示三绕组变压器中，U1＝220V，N1=1000，要求二次绕组空载电压分别为127V和36V时，二次绕组N2和N3匝数各为多少？根据得:[例2]电路如图所示，某交流信号源输出电压US=120V，其内阻R0=800Ω，负载电阻RL=8Ω。求(1)负载直接接在信号源上所获得的功率；(2)若要负载上获得最大功率，用变压器进行阻抗变换，则变压器的匝数比应该是多少？此时负载所获得的功率是多少？（电源输出最大功率的条件是电路中负载电阻与信号源内阻相等）。US=120V，其内阻R0=800Ω，负载电阻RL=8Ω。求(1)负载直接接在信号源上所获得的功率；(2)若要负载上获得最大功率，用变压器进行阻抗变换，则变压器的匝数比应该是多少？此时负载所获得的功率是多少？（电源输出最大功率的条件是电路中负载电阻与信号源内阻相等）。(1)负载直接接在信号源上所获得的功率(2)若负载通过变压器接在信号源上，且满足最大功率条件RL‘=RO则负载所获得的功率为：小结变压器是根据电磁感应原理构成的一种静止电气，具有变换电压、变换电流和变换阻抗的作用，但保持电压频率不变。2.当线圈中的磁通发生变化时，线圈中将产生感应电动势（电压