磁路和鐵心線圈電路

1、關(guān)于磁路與鐵心線圈電路第一張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、磁路3.1 磁路及其分析方法磁路：主磁通所經(jīng)過(guò)的閉合路徑。i 線圈通入電流后，產(chǎn)生磁通，分主磁通和漏磁通。：主磁通：漏磁通鐵心（導(dǎo)磁性能好 的磁性材料）線圈第二張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月磁場(chǎng)的特性可用磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通、磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁導(dǎo)率等幾個(gè)物理量表示。1、磁感應(yīng)強(qiáng)度 與磁場(chǎng)方向相垂直的單位面積上通過(guò)的磁通（磁力線），可表示磁場(chǎng)內(nèi)某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向。B的單位：特斯拉（T） 1T104Gs的單位：韋伯矢量二、磁場(chǎng)的基本物理量第三張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2、磁通 磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場(chǎng)方向的

2、面積S的乘積，稱為通過(guò)該面積的磁通。如 磁場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相等，方向相同，這樣的磁場(chǎng)則稱為均勻磁場(chǎng)。BS的單位：伏秒，通稱為韋伯 Wb 或麥克斯韋Mx 1Wb108Mx 第四張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3、磁場(chǎng)強(qiáng)度 磁場(chǎng)強(qiáng)度是計(jì)算磁場(chǎng)所用的物理量，其大小為磁感應(yīng)強(qiáng)度和導(dǎo)磁率之比。H的單位：安米 的單位：亨米矢量4、磁導(dǎo)率 磁導(dǎo)率 是一個(gè)用來(lái)表示磁場(chǎng)媒質(zhì)磁性和衡量物質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量。第五張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月真空中的磁導(dǎo)率為常數(shù)一般材料的磁導(dǎo)率 和真空磁導(dǎo)率 0 的比值，稱為該物質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率 r 或第六張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月磁性

3、材料的磁性能 一、高導(dǎo)磁性 指磁性材料的磁導(dǎo)率很高， r1，使其具有被強(qiáng)烈磁化的特性。三、磁性材料的磁性能高導(dǎo)磁性、磁飽和性、磁滯性、非線性 磁性物質(zhì)的磁化第七張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、磁飽和性 當(dāng)外磁場(chǎng)（或勵(lì)磁電流）增大到一定值時(shí)，磁性材料的全部磁疇的磁場(chǎng)方向都轉(zhuǎn)向與磁場(chǎng)的方向一致，磁化磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度BJ達(dá)到飽和值。 磁化 曲線： B和與H的關(guān)系第八張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、磁滯性 當(dāng)鐵心線圈中通有交變電流（大小和方向都變化）時(shí)，鐵心就受到交變磁化，電流變化時(shí)，B隨H而變化，當(dāng)H已減到零值時(shí)，但B未回到零，這種磁感應(yīng)強(qiáng)度滯后于磁場(chǎng)強(qiáng)度變化的性質(zhì)稱磁性

4、物質(zhì)的磁滯性。磁滯回線剩磁：當(dāng)線圈中電流減到零（H0），鐵心在磁化時(shí)所獲的磁性還未完全消失，這時(shí)鐵心中所保留的磁感應(yīng)強(qiáng)度稱為剩磁感應(yīng)強(qiáng)度Br第九張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月BrHcH（I）B()0BrHcH（I）B()0BrHcH（I）B()0鐵磁材料分類：軟磁材料（磁滯回線窄長(zhǎng)。常用做磁頭、磁心等）永磁材料（磁滯回線寬。常用做永久磁鐵）矩磁材料（磁滯回線接近矩形?？捎米鲇洃浽５谑畯?，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月I1I2I3電流方向和磁場(chǎng)強(qiáng)度的方向符合右手定則，電流取正；否則取負(fù)。1、安培環(huán)路定律（全電流定律）： 磁場(chǎng)中任何閉合回路磁場(chǎng)強(qiáng)度的線積分,等于通過(guò)這個(gè)閉

5、合路徑內(nèi)電流的代數(shù)和.即四、磁路的分析方法第十一張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月其中l(wèi) x2 x是半徑為x的圓周長(zhǎng)Hx是半徑 x 處的磁場(chǎng)強(qiáng)度FNI即線圈匝數(shù)與電流的乘積，稱磁通勢(shì) 單位為安培（A） 在無(wú)分支的均勻磁路（磁路的材料和截面積相同，各處的磁場(chǎng)強(qiáng)度相等）中，如環(huán)形線圈，安培環(huán)路定律可寫成：第十二張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月討論磁場(chǎng)內(nèi)某一點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度H與有關(guān)嗎？ 由上式可知，磁場(chǎng)內(nèi)某一點(diǎn)的H只與電流大小、線圈匝數(shù)及該點(diǎn)的幾何位置有關(guān)，而與 無(wú)關(guān)H與B不成比例第十三張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2、磁路的歐姆定律對(duì)于環(huán)形線圈磁路的歐姆定律說(shuō)明F=NI為

6、磁通勢(shì) Rm為磁阻l為磁路的平均長(zhǎng)度 S為磁路的截面積磁路長(zhǎng)度L線圈匝數(shù)NI第十四張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月磁路和電路的比較（一）磁路電路磁通INR+_EI磁壓降磁通勢(shì)電動(dòng)勢(shì)電流電壓降U第十五張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月基本定律 磁阻磁感應(yīng)強(qiáng)度安培環(huán)路定律磁 路IN歐姆定律電阻電流強(qiáng)度基氏電壓定律基氏電流定律磁路與電路的比較 (二)電 路R+_EI第十六張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3、磁路的計(jì)算 在計(jì)算電機(jī)、電器等的磁路時(shí)，要預(yù)先給定鐵心中的磁通（或磁感應(yīng)強(qiáng)度），而后按照所給的磁通及磁路各段的尺寸和材料去求產(chǎn)生預(yù)定磁通所需的磁通勢(shì)FNI。 計(jì)算均勻磁

7、路要用磁場(chǎng)強(qiáng)度H，即NIHl， 如磁路由不同的材料、長(zhǎng)度和截面積的幾段組成，則磁路由磁阻不同的幾段串聯(lián)而成。 NIH1 l1H2 l2（H l）第十七張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月如：由三段串聯(lián)而成的繼電器磁路NIH1 l1H2 l2 H0（H l）第十八張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月勵(lì)磁電流：在磁路中用來(lái)產(chǎn)生磁通的電流勵(lì)磁電流直流 - 直流磁路 交流 - 交流磁路磁路分析直流磁路交流磁路3.2 交流鐵心線圈電路鐵心線圈分為：直流鐵心線圈和交流鐵心線圈第十九張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月IU直流磁路的特點(diǎn): 一定一定磁動(dòng)勢(shì) F=IN一定磁通和磁阻成反比（線圈

8、中沒(méi)有反電動(dòng)勢(shì)）（R 為線圈的電阻）一. 直流磁路的分析第二十張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二.交流磁路的分析 (交流鐵心線圈電路)：主磁通：漏磁通ui1. 電磁關(guān)系第二十一張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月電路方程：一般情況下 交流激勵(lì) 線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)：主磁通：漏磁通的感應(yīng)電勢(shì) 和 產(chǎn)生2.電壓電流關(guān)系ui+-+-第二十二張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月假設(shè)則最大值有效值ui+-+-第二十三張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一定時(shí)磁動(dòng)勢(shì)IN隨磁阻 的變化而變化。當(dāng)外加電壓U、頻率 f 與線圈匝數(shù)N一定時(shí)， 便基本不變。根據(jù)磁路歐姆定律 ，當(dāng) 交流磁路

9、的特點(diǎn):ui+-+-第二十四張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月交流磁路中磁阻 對(duì)電流的影響 電磁鐵吸合過(guò)程的分析： 在吸合過(guò)程中若外加電壓不變, 則 基本不變。iu電磁鐵吸合前(氣隙大） 大 起動(dòng)電流大 電磁鐵吸合后(氣隙?。?小 電流小 如果氣隙中有異物卡住，電磁鐵長(zhǎng)時(shí)間吸不上，線圈中的電流一直很大，將會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱，把線圈燒壞。 注意：第二十五張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月(U不變，I不變）( I 隨 Rm 變化）（ U不變時(shí)， 基本不變）直流磁路交流磁路磁路小結(jié)（隨Rm變化）第二十六張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月鐵損PFe:磁滯損耗: Ph:磁滯現(xiàn)象引起鐵芯發(fā)

10、熱造成的損失。渦流損耗Pe:交變磁通在鐵芯中產(chǎn)生 的感應(yīng)電流（渦流）， 造成的損失?？朔椒?1.磁滯損耗: 選用軟磁材料.2.渦流損耗:采用硅鋼片,疊加而成3. 功率損耗銅損Pcu: 線圈電阻R上的損耗（ ）.鐵心線圈交流電路的有功功率為：Ph=UIh =Kh f Bm VPe=UIe =Ke f 2Bm V2=1.62Bm1T 第二十七張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月變壓器是變換各種交流電壓的電器。它是利用電磁感應(yīng)定律并通過(guò)磁路的耦合作用, 把某一個(gè)數(shù)量級(jí)的交流電壓，變換成同頻率的另一個(gè)數(shù)量級(jí)的交流電壓的能量變換裝置。3.3 變壓器 發(fā)電廠1.05萬(wàn)伏輸電線22萬(wàn)伏升壓變電站1萬(wàn)

11、伏降壓 變壓器應(yīng)用舉例實(shí)驗(yàn)室380 / 220伏降壓儀器36伏降壓降壓第二十八張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月變壓器鐵心: 硅鋼片疊壓而成。變壓器繞組: 高強(qiáng)度漆包線繞制而成。其它部件: 油箱、冷卻裝置、保護(hù)裝置等。鐵心線圈2. 構(gòu)造殼式變壓器心式變壓器鐵心線圈按用途分: 電力變壓器，特種用途變壓器。按相數(shù)分: 單相、三相和多相變壓器。按繞組數(shù)分: 雙繞組、多繞組及自耦變壓器。1. 分類概述第二十九張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月各式各樣的變壓器第三十張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月單相變壓器鐵芯一次繞組二次繞組結(jié)構(gòu)：3.3.1 變壓器的工作原理第三十一張，PPT

12、共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月電磁關(guān)系：N1N2變壓器符號(hào)：N1N2第三十二張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月空載運(yùn)行 ：一次繞組接入電源，二次繞組開路。接上交流電源 一次繞組電流 i1等 于勵(lì) 磁電流 i10 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) i10 產(chǎn)生磁通（交變）1. 電壓變換-+-+第三十三張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月結(jié)論：改變?cè)褦?shù)比，就能改變輸出電壓。K為變比根據(jù)交流磁路的分析可得：時(shí)第三十四張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月負(fù)載運(yùn)行：Z 二次繞組帶負(fù)載后對(duì)磁路的影響：在二次繞組感應(yīng)電壓的作用下，二次繞組線圈中有了電流 i2 。此電流在磁路中也會(huì)產(chǎn)生磁通，從而影響一次繞

13、組電流 i1。但當(dāng)外加電壓、頻率不變時(shí)，鐵芯中主磁通的最大值在變壓器空載或有負(fù)載時(shí)基本不變 。所以，帶負(fù)載后磁動(dòng)勢(shì)的平衡式為：2. 電流變換第三十五張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月結(jié)論：一次、二次繞組電流與匝數(shù)成反比 由于變壓器鐵芯材料的導(dǎo)磁率高、空載勵(lì)磁電流 很小，可忽略 。即：第三十六張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月從一次繞組等效：結(jié)論：變壓器一次繞組側(cè)的等效負(fù)載，為二次繞組所帶負(fù)載乘以變比的平方。 3. 阻抗變換u1i1RL第三十七張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月例：揚(yáng)聲器上如何得到最大輸出功率RsRL信號(hào)源設(shè)：信號(hào)電壓的有效值:U1= 50V;信號(hào)內(nèi)阻：R

14、s=100 ;負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等 效電阻：RL=8。求：負(fù)載上得到的功率解：（1）將負(fù)載直接接到信號(hào)源上，得到的輸出功 率為： 第三十八張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Rs（2）將負(fù)載通過(guò)變壓器接到信號(hào)源上。輸出功率為：設(shè)變比 則：結(jié)論：由此例可見加入變壓器以后，輸出功率提高了 很多。第三十九張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二次輸出電壓和輸出電流的關(guān)系。即：U2I2U20U20：一次邊加額定電壓、二次邊開路時(shí)，二次邊的輸出電壓。一般供電系統(tǒng)希望要硬特性（隨I2的變化，U2 變化不多）3.3.2 變壓器的外特性第四十張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月為防止渦流損失，鐵

15、芯一般由一片片導(dǎo)磁材料疊成(如硅鋼片)。變壓器的損耗包括兩部分：銅損 (PCU) ：繞組導(dǎo)線電阻所致。磁滯損失：磁滯現(xiàn)象引起鐵芯發(fā)熱， 造成的損失。渦流損失：交變磁通在鐵芯中產(chǎn)生 的感應(yīng)電流（渦流）， 造成的損失。鐵損( )：PFE3.3.3 變壓器的損耗與效率()第四十一張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一. 自耦變壓器ABP 使用時(shí)，改變滑動(dòng)端的位置，便可得到不同的輸出電壓。實(shí)驗(yàn)室中用的調(diào)壓器就是根據(jù)此原理制作的。注意：原、副邊千萬(wàn)不能對(duì)調(diào)使用，以防變壓器損壞。因?yàn)镹變小時(shí)，磁通增大，電流會(huì)迅速增加。3.3.4 特殊變壓器簡(jiǎn)介（調(diào)壓器）第四十二張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二.電流互感器：用低量程的電流表測(cè)大電流（被測(cè)電流）N1（匝數(shù)少）N2（匝數(shù)多）ARi1i2電流表被測(cè)電流=電流表讀數(shù) N2/N11. 二次不能開路，以 防產(chǎn)生高電壓；2. 鐵心、低壓繞組的 一端 接地，以防在 絕緣損壞時(shí)，在二次出現(xiàn)過(guò)壓。使用注意事項(xiàng)：第四十三張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 當(dāng)電流流入兩個(gè)線圈(或流出）時(shí)，若產(chǎn)生的磁通方向相同，則兩個(gè)流入端稱為同極性端（同名端）?；蛘哒f(shuō)，當(dāng)鐵芯中磁通變化（增大或減?。r(shí)，在兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極性相同的兩端為同極性端。同極性端(同名端)AXax*AXax*3.3.5變壓器繞組的極性第四十四張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作