磁路与铁心线圈电路90702课件

第6章

磁路与铁心线圈电路6.2交流铁心线圈电路6.3变压器6.4电磁铁6.1磁路及其分析方法1、了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；2、掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；本章要求：3、了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识。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。

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）变压器的基本结构最简单的变压器由两个绕在公共铁心上的线圈组成，线圈是变压器的电路，铁心是变压器的磁路（由铁磁物质构成，能使磁力线集中通过的整体称为磁路厚0.35mm或0.5mm）。与电源相联的线圈称为原线圈（初级线圈），与负载相联的线圈称为副线圈（次级线圈）。+–+–Z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）。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。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。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。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。

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(2)满载和半载时的效率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。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