電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)

1、電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)4.1 磁路的基本概念 實際電路中有大量電感元件的線圈中有鐵心。線圈通電后鐵心就構(gòu)成磁路，磁路又影響電路。因此電工技術(shù)不僅有電路問題，同時也有磁路問題。電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)4.1.1 磁路的基本物理量2磁感應(yīng)強度B 磁感應(yīng)強度B是表示磁場內(nèi)某點磁場強弱及方向的物理量。 B的大小等于通過垂直于磁場方向單位面積的磁力線數(shù)目，對電流產(chǎn)生的磁場,B的方向用右手螺旋定則確定。單位是特斯拉(T)。1磁通 磁通表示垂直穿過截面積S的磁力線總數(shù)，單位是韋伯(Wb)。電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)3磁導率 磁導率用來表示磁場中介質(zhì)的導磁能力的物理量，單位是亨/米(H/m)。真空的磁導率 非鐵磁物質(zhì)的磁

2、導率與真空極為接近，鐵磁物質(zhì)的磁導率遠大于真空的磁導率。 相對磁導率r：非鐵磁物質(zhì)r近似為1，鐵磁物質(zhì)的r遠大于1。電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)4磁場強度H 磁場強度只與產(chǎn)生磁場的電流以及這些電流分布有關(guān)，而與磁介質(zhì)的磁導率無關(guān)，單位是安米（Am）。是為了簡化計算而引入的輔助物理量。電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)4.1.2 鐵磁材料的磁性能高導磁性：磁導率可達102104，由鐵磁材料組成的磁路磁阻很小，在線圈中通入較小的電流即可獲得較大的磁通。磁飽和性：B不會隨H的增強而無限增強，H增大到一定值時，B不能繼續(xù)增強。磁滯性：鐵心線圈中通過交變電流時，H的大小和方向都會改變，鐵心在交變磁場中反復(fù)磁化，在反復(fù)磁化的過

3、程中，B的變化總是滯后于H的變化。6電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)鐵磁材料的類型：軟磁材料：磁導率高，磁滯特性不明顯，矯頑力和剩磁都小，磁滯回線較窄，磁滯損耗小。硬磁材料：剩磁和矯頑力均較大，磁滯性明顯，磁滯回線較寬。矩磁材料：只要受較小的外磁場作用就能磁化到飽和，當外磁場去掉，磁性仍保持，磁滯回線幾乎成矩形。磁化曲線磁滯回線7電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)4.1.3 磁場的基本定律1安培環(huán)路定律 計算電流代數(shù)和時，與繞行方向符合右手螺旋定則的電流取正號，反之取負號。 若閉合回路上各點的磁場強度相等且其方向與閉合回路的切線方向一致，則：電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2磁路歐姆定律 9電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)稱為磁阻，表示磁路對

4、磁通的阻礙作用。 因鐵磁物質(zhì)的磁阻Rm不是常數(shù)，它會隨勵磁電流I的改變而改變，因而通常不能用磁路的歐姆定律直接計算，但可以用于定性分析很多磁路問題。電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)3電磁感應(yīng)定律 11電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)4.1.4 交流鐵心線圈電路1電壓、電流和磁通的關(guān)系 設(shè)線圈的電阻為R，主磁電動勢為e和漏感電動勢為e，由KVL，有：12電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)e 的有效值為：設(shè)主磁通按正弦規(guī)律變化：由法接第定律可得13電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)寫成相量形式：設(shè)漏磁電感為L，14電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)式中為漏磁感抗，簡稱漏抗。由于線圈的電阻R和漏磁通都很小，R上的電壓和漏感電動勢也很小，與主磁電動勢比較可以忽略不計

5、。于是： 表明在忽略線圈電阻R及漏磁通的條件下，當線圈匝數(shù)N及電源頻率f為一定時，主磁通的幅值m由勵磁線圈外的電壓有效值U確定，與鐵心的材料及尺寸無關(guān)。15電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2功率損耗3等效電路 圖中X0是反映線圈能量儲放的等效感抗。16電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)例4.117電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)4.2 變壓器4.2.1 變壓器的用途與結(jié)構(gòu)1、變壓器的用途 在輸電方面，采用變壓器將電壓升高，這樣可以減小輸電線的截面積和減小線路上的電壓降以及線路上的功率損耗。在用電方面利用變壓器降壓，以保證用電安全和滿足用電設(shè)備的電壓要求。在電子線路上，除電源變壓器外，變壓器還用來耦合電路，傳遞信號，并實現(xiàn)阻抗匹配。

6、此外變壓器還有許多特殊的用途。18電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)4.2.2 變壓器的工作原理 原繞組匝數(shù)為N1，電壓u1，電流i1，主磁電動勢e1 ，漏磁電動勢e1；副繞組匝數(shù)為N2 ，電壓u2 ，電流i2 ，主磁電動勢e2 ，漏磁電動勢e2 。19電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)1電壓變換原繞組的電壓方程：副繞組的電壓方程：忽略電阻R1和漏抗X1的電壓，則：k稱為變壓器的變比。20電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)21電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)三相變壓器的兩種接法及電壓的變換關(guān)系22電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2電流變換 由U1E1N1fm可知，U1和f不變時，E1和m也都基本不變。因此，有負載時產(chǎn)生主磁通的原、副繞組的合成磁動勢（i1N1

7、+i2N2）和空載時產(chǎn)生主磁通的原繞組的磁動勢i0N1基本相等，即：空載電流i0很小，可忽略不計。23電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)3阻抗變換 設(shè)接在變壓器副繞組的負載阻抗Z的模為|Z|，則：Z反映到原繞組的阻抗模|Z|為：24電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)交流信號源電壓U=100V,內(nèi)阻R0=800,負載RL=8（1）將負載直接接至信號源，負載獲得多大功率？（2）經(jīng)變壓器進行阻抗匹配，求負載獲得的最大功率是多少？變壓器變比是多少？例4.225電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)26電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)4.2.3 變壓器的使用1外特性 電壓變化率反映電壓U2的變化程度。 通常希望U2的變動愈小愈好，一般變壓器的電壓變化率約在5

8、%左右。2損耗與效率鐵損PFe包括磁滯損耗和渦流損耗。損耗：銅損：27電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)效率：3額定值 (1)額定電壓UN：指變壓器副繞組空載時各繞組的電壓。三相變壓器是指線電壓。 (2)額定電流IN：指允許繞組長時間連續(xù)工作的線電流。 (3)額定容量SN：在額定工作條件下變壓器的視在功率。三相變壓器：單相變壓器：28電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)4變壓器線圈極性的測定(1)同極性端的標記(2)同極性端的測定毫安表的指針正偏1和3是同極性端；反偏1和4是同極性端。U13=U12U34時1和3是同極性端； U13=U12U34時1和4是同極性端。29電工電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)4.2.5 特殊變壓器1自耦變壓器特點：副繞組是原繞組的一部分，原、副壓繞組不但有磁的聯(lián)系，也有電的聯(lián)系