湖南理工《电工技术与仪表》4344课时

1主讲人：张清小项目五变压器、互感器安装与测试2本部分的主要内容一、磁场及其相关概念二、铁磁材料的磁性能1.变压器的外形图一、磁场及其相关概念2.磁场及其相关概念（1）磁路是磁场存在的一种特殊形式，是限制在一定空间范围内的磁场。实际电路中有他励电感原级的线圈中放有铁芯，线圈通电后铁芯就构成磁路。（2）磁场是由磁体或电流生成的，通常用磁力线来形象地描述磁场的存在和分布情况，磁力线是闭合的曲线，磁力线上每一点的切线方向就是该点磁场的方向，磁力线的疏密程度则表示该点磁场的强弱。其中反映磁场基本特征的物理量主要是磁感应强度B、磁通Φ、磁导率μ以及引出量磁场强度Η。3.磁感应强度B：磁感应强度是表征磁场性质的基本物理量之一，反映的是介质磁场中某点磁场的强弱及其方向，是一个矢量，用符号“B”表示。如果某磁场中磁感应强度的大小处处相等，方向也都相同，则称这种磁场为均匀磁场4.磁通Ф：磁通是表征磁场性质的另一个基本物理量，反映的是磁感应强度在某一截面内累积的效果，也是一个矢量，用符号“Ф”表示。5．磁导率μ：磁导率是表征物质导磁性能的一个物理量，反映介质具有的导磁能力大小，属于一个标量，用符号“μ”表示。实验测出，真空（或空气）的导磁能力极弱，其磁导率是一个常数，数值为6.自然界的物质对磁的敏感程度有所不同，根据其导磁能力的强弱，将物质分为了磁性物质和非磁性物质两大类。（1）非磁性物质：对磁极不敏感，几乎没有导磁能力，μ很小，接近于μ0，即相对磁导率μr≈1。如空气、铝、纸、铬、铂、汞、铜、银等物质。（2）磁性物质：对磁极其敏感，有极强的导磁能力，μ很高，μr相当大，高达102以上，而且μr不是常数。若物质的μr》1时，对应的物质称铁磁性物质。如铁、镍、钴、硅钢、镍钴合金、坡莫合金等，其相对磁导率μr可高达104以上。铁磁性物质如果处在电流磁场中，对电流的磁场会产生极大的影响。因此，实用电工设备的铁芯，都选用导磁性能好的铁磁性材料，如硅钢片、铸铁、镍钴合金等。7.磁场强度H：反映的是电流磁场中某点的磁场强弱及其方向，是一个矢量，用符号“H”表示。磁场强度H的大小与产生该磁场的电流大小及其所在点的磁力线路径有关，由全电流定律确定。二、铁磁材料的磁性能1.铁磁性物质又称磁介质，是指在较弱的电流磁场作用下能有较强的附加磁场产生，使原电流磁场强度增加很多的一类物质。2.铁磁性物质的性质主要体现在高导磁性、磁饱和性及磁滞性三个方面。（1）高导磁性铁磁物质具有磁化的特性，外磁场越强，与外磁场一致方向的磁畴越多，附加磁场也越强，也就使得铁磁性物质的磁导率远大于非铁磁性材料的磁导率，说明磁性物质具有很高的导磁性能。（2）磁饱和性：铁磁物质磁化过程中，外磁场增大，其附加磁场也随之增强。但当外磁场的强度继续增加达到某一数值时，所有的磁畴分子都按着外磁场方向排列，这时即使再增加外磁场的强度，其附加磁场也无法增强，而基本保持不变，这种现象说明铁磁性物质具有“磁饱和”性能。（3）磁滞性：铁磁性物质如果处于交变磁场中时，外磁场方向的不断改变，使得磁畴分子也跟着不断转向。由于分子热运动的存在会阻止磁畴转向，因而出现磁畴分子的转动变向跟不上外磁场变向的问题，也就是说磁感应强度B的变化滞后于磁场强度H的变化，这种现象称为“磁滞”，体现了铁磁性物质具有的“磁滞”特性。3.磁化曲线及其磁化特性分析（1）磁化曲线：铁磁性物质具有磁化的特点，对应的磁化曲线通常用B-H关系线来描述，称“磁化曲线”。（2）铁磁物质的磁滞回线及其特性分析4．铁磁性物质分类：根据磁滞回线的形状特点，将铁磁性材料分为：软磁材料、硬磁材料和矩磁材料三类。（1）软磁性材料①特点：具有较小的矫顽磁力和剩磁，磁滞回线窄而细长，回线面积小。这种材料易磁化，也易退磁。常见的软磁材料有：铸铁、硅钢、坡莫合金及铁氧体等。②应用：软磁材料一般被用来制造交流电工设备的铁芯。例如交流电机、变压器、电磁铁等的铁芯。（2）硬磁材料①特点：具有较大的矫顽磁力，磁滞回线宽而短，回线面积大。这种材料难磁化，磁化后磁性不易消失。常见的永磁材料有：碳钢、铁镍铝钴合金等。近年来稀土永磁材料发展很快，像稀土钴、稀土钕铁硼等，它们的矫顽磁力都很大。②应用：永磁材料一般被用来制造永久磁铁。例如电信仪表的铁芯、永磁式扬声器及小型直流电机的永磁铁芯等。（3