電工技術(shù)基礎(chǔ)講解課程課件9

第七章磁路與鐵心線圈電路§7.1磁場的基本物理量§7.2磁性材料的磁性能§7.3磁路及其基本定律§7.4交流鐵心線圈電路§7.5變壓器第七章磁路與鐵心線圈電路一、磁感應(yīng)強(qiáng)度（磁通密度）與磁場方向相垂直的單位面積上通過的磁通（磁力線）。單位：韋伯1Tesla=104高斯B

的單位：特斯拉（Tesla）7.1磁場的基本物理量二、磁通單位：韋伯（Wb）B

單位：特斯拉（T）磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直與磁場方向的面積S的乘積，稱為通過該面積的磁通。單位：伏秒三、磁場強(qiáng)度H磁場強(qiáng)度是計(jì)算磁場所用的物理量，其大小為磁感應(yīng)強(qiáng)度和導(dǎo)磁率之比。單位：B

：特斯拉：亨/米：安/米四、磁導(dǎo)率：表征各種材料導(dǎo)磁能力的物理量（亨/米）

真空中的磁導(dǎo)率()為常數(shù)一般材料的磁導(dǎo)率和真空中的磁導(dǎo)率之比，稱為這種材料的相對磁導(dǎo)率，則稱為磁性材料，則稱為非磁性材料1.非線性大小BH(I)

2.磁飽和性HBBH

3.磁滯性根據(jù)磁性能，磁性材料又可分為三種：軟磁材料（磁滯回線窄長。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（滯回線接近矩形。可用做記憶元件）。7.2磁性材料的磁性能磁路：主磁通所經(jīng)過的閉合路徑。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7.3磁路及其基本定律磁路的基本概念一.安培環(huán)路定律（全電流律）：

磁場中任何閉合回路磁場強(qiáng)度的線積分,等于通過這個(gè)閉合路徑內(nèi)電流的代數(shù)和。I1I2I3電流方向和磁場強(qiáng)度的方向符合右手定則的，電流取正；否則取負(fù)。

在無分支的均勻磁路（磁路的材料和截面積相同，各處的磁場強(qiáng)度相等）中，安培環(huán)路定律可寫成：磁路長度L線圈匝數(shù)NIHL：稱為磁壓降。NI：稱為磁動(dòng)勢。一般用F表示。F=NI總磁動(dòng)動(dòng)勢在非均均勻磁磁路（磁路路的材材料或或截面面積不不同，，或磁磁場強(qiáng)強(qiáng)度不不等））中，，總磁動(dòng)動(dòng)勢等等于各各段磁磁壓降降之和和。例：IN對于均均勻磁磁路磁路中的歐姆定律二.磁路的的歐姆姆定律律：則：INSL注：由于磁性材料是非線性的，磁路歐姆定律多用作定性分析，不做定量計(jì)算。令：Rm稱為磁阻磁路和電路的比較較磁路電路磁通INR+_EI磁壓降磁動(dòng)勢電動(dòng)勢電流電壓降U基本定定律磁阻磁感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)度安培環(huán)環(huán)路定律磁路路IN歐姆定定律電阻電流強(qiáng)度基爾霍霍夫電壓定定律基爾霍霍夫電流定定律磁路與電路的比較較電路路R+_EI勵(lì)磁電電流：在磁路路中用用來產(chǎn)產(chǎn)生磁磁通的的電流流勵(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7.4交流鐵鐵心線線圈電電路IU直流磁磁路的的特點(diǎn)點(diǎn):直流磁磁路和電路路中的的恒壓源源類似直流電路中

E

固定I

隨R變化隨變化

直流磁路中

F固定

一定一定磁動(dòng)勢F=IN一定磁通和磁阻成反比（線圈中沒有反電動(dòng)勢）（R為線圈圈的電電阻））一.直流磁磁路的的分析析二.交流磁磁路的的分析析(交流鐵鐵心線線圈電電路)：主磁通：漏磁通ui1.電磁關(guān)關(guān)系電路方程：一般情況下很小交流激勵(lì)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢：主磁磁通：漏磁磁通ui的感應(yīng)電勢和產(chǎn)生2.電壓電電流關(guān)關(guān)系假設(shè)則最大值有效值ui一定時(shí)磁動(dòng)勢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)交流磁磁路的的特點(diǎn)點(diǎn):交流磁路和電路中的恒流源類似交流磁路中：

固定F隨變化直流電路中：

IS固定U

隨R變化ui交流磁路中磁阻對電流的影響電磁鐵鐵吸合合過程程的分分析：：在吸合合過程程中若若外加加電壓壓不變變,則基本不不變。。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）小電流小

如果氣隙中有異物卡住，電磁鐵長時(shí)間吸不上，線圈中的電流一直很大，將會(huì)導(dǎo)致過熱，把線圈燒壞。

注意：(U不變，，I不變））(I隨Rm變化））（U不變時(shí)時(shí)，基本不不變）直流磁磁路交流磁磁路磁路小結(jié)（隨Rm變化））鐵損PFe:磁滯損損耗:Ph:由于磁磁滯回回線,交變磁磁化產(chǎn)產(chǎn)生。。渦流損損耗Pe:鐵心中中感應(yīng)應(yīng)的電電動(dòng)勢勢和電電流。。克服方方法:1.磁滯損損耗:選用軟軟磁材材料.2.渦流損損耗:采用硅硅鋼片片,疊加而而成3.功率損損耗銅損Pcu:——線圈電阻R上的損耗（）.鐵心線線圈交交流電電路的的有功功功率率為：：變壓器器功能能：變電壓：電力系統(tǒng)變阻抗：電子電路中的阻抗匹配（如喇叭的輸出變壓器）

變電流：電流互感器

7.5變壓器器發(fā)電廠1.05萬伏輸電線22萬伏升壓變電站1萬伏降壓變壓器器應(yīng)用用舉例例…降壓實(shí)驗(yàn)室380/220伏降壓儀器36伏降壓單相變變壓器器鐵芯原邊繞組副邊繞組結(jié)構(gòu)：：7.5.1變壓器器的工工作原原理變壓器符號：電磁關(guān)關(guān)系：：N1N2N1N2空載運(yùn)運(yùn)行：原邊接接入電電源，，副邊邊開路。接上交流電源原邊電流i1等于勵(lì)磁電流i10

產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢

i10產(chǎn)生磁通（交變）（方向符合右手定則）1.電壓變變換結(jié)論：：改變匝匝數(shù)比比，就能能改變輸輸出電電壓。K為變比根據(jù)交流磁路的分析可得：時(shí)負(fù)載運(yùn)運(yùn)行：：Z副邊帶帶負(fù)載載后對對磁路路的影響：：在副副邊感感應(yīng)電電壓的的作用下下，副副邊線線圈中中有了了電流i2。此電流流在磁磁路中中也會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生磁磁通，，從而而影響響原邊邊電流流i1。但當(dāng)外外加電電壓、、頻率率不變變時(shí)，，鐵芯芯中主主磁通通的最最大值值在變變壓器器空載載或有有負(fù)載載時(shí)基基本不不變。帶負(fù)載載后磁動(dòng)勢勢的平平衡式式為：2.電流變變換結(jié)論：：原、副副邊電電流與與匝數(shù)數(shù)成反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：從原邊等效：結(jié)論：：變壓器器原邊邊的等等效負(fù)負(fù)載，，為副副邊所所帶負(fù)負(fù)載乘乘以變比的的平方方。3.阻抗變變換例：揚(yáng)聲器器上如如何得得到最最大輸輸出功功率RsRL信號源設(shè)：信號電壓的有效值:U1=50V;信號內(nèi)阻：Rs=100;負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻：RL=8。求：負(fù)載上上得到到的功功率解：（1）將負(fù)載直接接到信號源上，得到的輸出功率為：Rs（2）將負(fù)負(fù)載通通過變變壓器器接到到信號號源上上。輸出功率為：設(shè)變比則：結(jié)論：：由此此可見見，加加入變變壓器器以后后，輸出功功率提提高了了很多多。原因是是滿足足了電電路獲獲得最大輸輸出功功率的的條件（RS=RL’）。副邊輸出電壓和輸出電流的關(guān)系。即：U2I2U20U20：原邊加加額定定電壓壓、副邊開開路時(shí)時(shí)，副副邊的的輸出電壓壓。一般供供電系系統(tǒng)希希望要要硬特特性（（隨I2的變化化，U2變化不不多））7.5.2變壓器器的外外特性性為防止止渦流流損失失，鐵鐵芯一一般由由一片片片導(dǎo)導(dǎo)磁材材料疊疊成(如硅鋼鋼片)。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()：PFE7.5.3變壓器器的損損耗與與效率率()一.自耦變變壓器器ABP使用時(shí)時(shí)，改改變滑滑動(dòng)端端的位位置，，便可可得到到不同同的輸輸出電電壓。。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室中中用的的調(diào)壓壓器就就是根根據(jù)此此原理理制作作的。。注意：：原、、副邊邊千萬萬不能能對調(diào)調(diào)使用用，以防變變壓器器損壞壞。因因?yàn)镹變小時(shí)時(shí)，磁磁通增增大，，電流流會(huì)迅迅速增增加。。7.5.4特殊變變壓器器簡介介（調(diào)壓器））二.電壓互感器器：用低量量程的電壓壓表測高電電壓1.副邊不能短路，以防產(chǎn)生過流；2.鐵心、低壓繞組的一端接地，以防在絕緣損時(shí)，在副邊出現(xiàn)高壓。使用注意：VR

N1（匝數(shù)多）保險(xiǎn)絲

N2（匝數(shù)少）~u（被測電壓）電壓表被測電壓=電壓表讀數(shù)數(shù)N1/N2三.電流互感器器：用低量量程的電流流表測大電電流（被測電流）N1（匝數(shù)少）N2（匝數(shù)多）ARi1i2電流表被測電流=電流表讀數(shù)數(shù)N2/N11.副邊不能開開路，以防產(chǎn)生高電電壓；2.鐵心、低壓壓繞組的一端接地地，以防在在絕緣損壞時(shí)時(shí)，在副邊出現(xiàn)過壓壓。使用注意事事項(xiàng)：當(dāng)電流流入入兩個(gè)線圈圈(或流出）時(shí)時(shí)，若產(chǎn)生的磁通通方向相同同，則兩個(gè)流入端端稱為同極極性端（同名端））?；蛘哒f說，當(dāng)鐵芯芯中磁通變變化（增大大或減?。r(shí)，在兩兩線圈中產(chǎn)產(chǎn)生的感應(yīng)應(yīng)電動(dòng)勢極極性相同的的兩端為同同極性端。。同極性端(同名端)AXax**AXax**7.5.5變壓器繞組組的極性電器使用時(shí)時(shí)兩種電壓壓（220V/110V）的切換：220V：聯(lián)結(jié)2－3110V：聯(lián)結(jié)1－3，2－4線圈的接法法1324**220V：聯(lián)結(jié)2－3勵(lì)磁兩種接法下下線圈工作作情況的分分析**1324110V：聯(lián)結(jié)1－3，2－41,32,4220V：聯(lián)結(jié)2－31324**說明：兩種接法下不變，所以鐵芯磁路的設(shè)計(jì)相同勵(lì)磁'問題1：在110V情況下，如如果只用一一個(gè)繞組（（N），行不行？答：不行（兩繞繞組必須并并繞）原邊有兩個(gè)個(gè)相同繞組組的電源變變壓器（220/110），使用中中應(yīng)注意的的問題：**13241,32,4N若兩種接法鐵芯中的磁通相等，則：問題2：如果兩繞組組的極性端端接錯(cuò)，結(jié)結(jié)果如何？？結(jié)論：在極性不明明確時(shí)，一一定要先測測定極性再再通電。答：有可能燒毀毀變壓器兩個(gè)線圈中的磁通抵消燒毀感應(yīng)電勢電流

很大原因：**1324’方法一：交交流法AXax若