第5章磁路和变压器

第五章

磁路和变压器5.1磁路磁性材料2.磁性材料软磁：电工软铁、硅钢片、铁镍合金硬磁：碳纲、铁、镍铝钴合金矩磁材料：铁氧体、坡莫合金1.磁化曲线B-H曲线磁性材料主要是指铁、镍、钴及其合金。

磁滞现象

当磁化电流为交变电流时，设磁性材料没有被磁化过：H0BBrBmHm－Hm－Br－BmH＝Hm→0

B＝Bm→Br

H＝0→Hm

B＝0→Bm

H＝0→－Hm

B＝Br→－Bm

H＝－Hm→0

B＝－Bm→－BrH＝0→Hm

B＝－Br→Bm

可见，磁感应强度B的变化总是滞后于磁场强度H的变化，这种现象叫做磁滞现象。描述上述过程的闭合曲线叫磁滞回线。H0BH0B0HB永磁材料

矩磁材料软磁材料磁路：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）线圈磁路及其基本定律磁路的基本概念1.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总磁动势

在非均匀磁路（磁路的材料或截面积不同，或磁场强度不等）中，总磁动势等于各段磁压降之和。例：IN对于均匀磁路磁路中的欧姆定律二.磁路的欧姆定律：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基本定律

磁阻磁感应强度安培环路定律磁路IN欧姆定律电阻电流强度基尔霍夫电压定律基尔霍夫电流定律磁路与电路的比较电路R+_EI5.1.3二.交流磁路的分析(交流铁心线圈电路)：主磁通：漏磁通ui1.电磁关系电路方程：一般情况下很小交流激励线圈中产生感应电势：主磁通：漏磁通ui的感应电势

和产生2.电压电流关系假设则最大值有效值ui变压器功能：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

5.2变压器

发电厂1.05万伏输电线22万伏升压变电站1万伏降压

变压器应用举例…降压实验室380/220伏降压仪器36伏降压单相变压器铁芯原边绕组副边绕组结构：变压器的工作原理变压器符号：电磁关系：N1N2N1N2空载运行：原边接入电源，副边开路。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.电压变换结论：改变匝数比，就能改变输出电压。K为变比根据交流磁路的分析可得：时负载运行：Z

副边带负载后对磁路的影响：在副边感应电压的作用下，副边线圈中有了电流i2

。此电流在磁路中也会产生磁通，从而影响原边电流i1。但当外加电压、频率不变时，铁芯中主磁通的最大值在变压器空载或有负载时基本不变

。带负载后磁动势的平衡式为：2.电流变换结论：原、副边电流与匝数成反比

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：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以变比的平方。

3.阻抗变换

变压器的阻抗变换

例：扬声器上如何得到最大输出功率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：负载上得到的功率解：（1）将负载直接接到信号源上，得到的输出功率为：Rs（2）将负载通过变压器接到信号源上。输出功率为：设变比则：结论：由此可见，加入变压器以后，输出功率提高了很多。原因是满足了电路获得最大输出功率的条件（RS=RL’）。变压器的工作特性1.电压调整率

电压变化率反映电压U2的变化程度。通常希望U2的变动愈小愈好，一般变压器的电压变化率约在5%左右。为防止涡流损失，铁芯一般由一片片导磁材料叠成(如硅钢片)。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()：PFE2.变压器的损耗与