磁路與變壓器課件

第7章磁路與變壓器7.2磁性材料的磁性能7.5變壓器7.6電磁鐵7.1磁場的基本物理量7.3磁路及其基本定律7.4交流鐵心線圈電路第7章磁路與變壓器7.2磁性材料的磁性能7.5變2.了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行特性和繞組的同極性端，理解變壓器額定值的意義；3.掌握變壓器電壓、電流和阻抗變換作用；本章要求：第7章磁路與鐵心線圈電路1.理解磁場的基本物理量的意義，了解磁性材料的基本知識及磁路的基本定律，會分析計(jì)算交流鐵心線圈電路；2.了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行特性和繞組的同極性1.磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B:

表示磁場內(nèi)某點(diǎn)磁場強(qiáng)弱和方向的物理量。磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小:磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向:

與電流的方向之間符合右手螺旋定則。磁感應(yīng)強(qiáng)度B的單位:特斯拉(T)，1T=1Wb/m2

均勻磁場:各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同的

磁場，也稱勻強(qiáng)磁場。7.1磁場的基本物理量1.磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B:

表示磁場內(nèi)某點(diǎn)磁場強(qiáng)2.磁通磁通：穿過垂直于B方向的面積S中的磁力線總數(shù)。

說明:

如果不是均勻磁場，則取B的平均值。在均勻磁場中=BS或B=/S

磁感應(yīng)強(qiáng)度B在數(shù)值上可以看成為與磁場方向垂直的單位面積所通過的磁通,故又稱磁通密度。磁通的單位:韋[伯](Wb)1Wb=1V·s3.磁場強(qiáng)度磁場強(qiáng)度H：介質(zhì)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與介質(zhì)磁導(dǎo)率之比。磁場強(qiáng)度H的單位：安培/米（A/m)2.磁通磁通：穿過垂直于B方向的面積S中的磁力線總數(shù)。任意選定一個(gè)閉合回線的圍繞方向，凡是電流方向與閉合回線圍繞方向之間符合右螺旋定則的電流作為正、反之為負(fù)。

式中：是磁場強(qiáng)度矢量沿任意閉合線(常取磁通作為閉合回線)的線積分；I是穿過閉合回線所圍面積的電流的代數(shù)和。安培環(huán)路定律電流正負(fù)的規(guī)定：安培環(huán)路定律（全電流定律）I1HI2安培環(huán)路定律將電流與磁場強(qiáng)度聯(lián)系起來。

在均勻磁場中

Hl=IN任意選定一個(gè)閉合回線的圍繞方向，凡是電流方向與閉合回線圍例:

環(huán)形線圈如圖，其中媒質(zhì)是均勻的，試計(jì)算線圈內(nèi)部各點(diǎn)的磁場強(qiáng)度。解:

取磁通作為閉合回線，以其方向作為回線的圍繞方向，則有：SxHxIN匝例:環(huán)形線圈如圖，其中媒質(zhì)是均勻的，試計(jì)算解:取線圈匝數(shù)與電流的乘積NI，稱為磁通勢，用字母

F表示，則有

F=NI磁通由磁通勢產(chǎn)生，磁通勢的單位是安[培]。式中：N線圈匝數(shù)；

lx=2x是半徑為x的圓周長；

Hx半徑x處的磁場強(qiáng)度；

NI為線圈匝數(shù)與電流的乘積。故得：SxHxIN匝線圈匝數(shù)與電流的乘積NI，稱為磁通勢，用字母

真空的磁導(dǎo)率為常數(shù)，用

0表示，有：4.磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率：表示磁場媒質(zhì)磁性的物理量，衡量物質(zhì)的導(dǎo)磁能力。相對磁導(dǎo)率

r：

任一種物質(zhì)的磁導(dǎo)率和真空的磁導(dǎo)率0的比值。磁導(dǎo)率的單位：亨/米（H/m）真空的磁導(dǎo)率為常數(shù)，用0表示，有：4.磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率例：環(huán)形線圈如圖，其中媒質(zhì)是均勻的，磁導(dǎo)率為，試計(jì)算線圈內(nèi)部各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。解：半徑為x處各點(diǎn)的磁場強(qiáng)度為故相應(yīng)點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為SxHxIN匝由上例可見,磁場內(nèi)某點(diǎn)的磁場強(qiáng)度H只與電流大小、線圈匝數(shù)、以及該點(diǎn)的幾何位置有關(guān)，與磁場媒質(zhì)的磁性()

無關(guān)；而磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場媒質(zhì)的磁性有關(guān)。例：環(huán)形線圈如圖，其中媒質(zhì)是均勻的，磁導(dǎo)率為，試計(jì)算線圈物質(zhì)的磁性1.非磁性物質(zhì)

非磁性物質(zhì)分子電流的磁場方向雜亂無章，幾乎不受外磁場的影響而互相抵消，不具有磁化特性。非磁性材料的磁導(dǎo)率都是常數(shù)，有：所以磁通與產(chǎn)生此磁通的電流I成正比，呈線性關(guān)系。當(dāng)磁場媒質(zhì)是非磁性材料時(shí)，有：即B與H成正比，呈線性關(guān)系。由于OHB0r

1B=0H()(I)物質(zhì)的磁性1.非磁性物質(zhì)非磁性物質(zhì)分子電流的磁場方向2.磁性物質(zhì)磁性物質(zhì)內(nèi)部形成許多小區(qū)域，其分子間存在的一種特殊的作用力使每一區(qū)域內(nèi)的分子磁場排列整齊，顯示磁性，稱這些小區(qū)域?yàn)榇女?。在外磁場作用下，磁疇方向發(fā)生變化，使之與外磁場方向趨于一致，物質(zhì)整體顯示出磁性來，稱為磁化。即磁性物質(zhì)能被磁化。磁疇外磁場在沒有外磁場作用的普通磁性物質(zhì)中，各個(gè)磁疇排列雜亂無章，磁場互相抵消，整體對外不顯磁性。磁疇2.磁性物質(zhì)磁性物質(zhì)內(nèi)部形成許多小區(qū)域，其分子間7.2磁性材料的磁性能1.高導(dǎo)磁性磁性材料的磁導(dǎo)率通常都很高，即r1(如坡莫合金，其r可達(dá)2105)

。磁性材料能被強(qiáng)烈的磁化，具有很高的導(dǎo)磁性能。磁性材料主要指鐵、鎳、鈷及其合金等。磁性物質(zhì)的高導(dǎo)磁性被廣泛地應(yīng)用于電工設(shè)備中，如電機(jī)、變壓器及各種鐵磁元件的線圈中都放有鐵心。磁性物質(zhì)的高導(dǎo)磁性被廣泛地應(yīng)用于電工設(shè)備中，如電機(jī)、變壓器及各種鐵磁元件的線圈中都放有鐵心。在這種具有鐵心的線圈中通入不太大的勵(lì)磁電流，便可以產(chǎn)生較大的磁通和磁感應(yīng)強(qiáng)度。7.2磁性材料的磁性能1.高導(dǎo)磁性磁性材料的磁磁性物質(zhì)由于磁化所產(chǎn)生的磁化磁場不會隨著外磁場的增強(qiáng)而無限的增強(qiáng)。2.磁飽和性BJ

磁場內(nèi)磁性物質(zhì)的磁化磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度曲線；B0

磁場內(nèi)不存在磁性物質(zhì)時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度直線；B

BJ曲線和B0直線的縱坐標(biāo)相加即磁場的B-H磁化曲線。OHBB0BJB?a?b磁化曲線磁性物質(zhì)由于磁化所產(chǎn)生的磁化磁場不會隨著外磁場的增強(qiáng)而無限的增強(qiáng)。當(dāng)外磁場增大到一定程度時(shí)，磁性物質(zhì)的全部磁疇的磁場方向都轉(zhuǎn)向與外部磁場方向一致，磁化磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度將趨向某一定值。如圖。磁性物質(zhì)由于磁化所產(chǎn)生的磁化磁場不會隨著外磁場的增強(qiáng)而無

B-H磁化曲線的特征：

Oa段：B與H幾乎成正比地增加；

ab段：B的增加緩慢下來；

b點(diǎn)以后：B增加很少，達(dá)到飽和。OHBB0BJB?a?b

有磁性物質(zhì)存在時(shí)，B與H不成正比，磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率不是常數(shù)，隨H而變。

有磁性物質(zhì)存在時(shí)，與I不成正比。

磁性物質(zhì)的磁化曲線在磁路計(jì)算上極為重要，其為非線性曲線，實(shí)際中通過實(shí)驗(yàn)得出。

OHB,B磁化曲線B和與H的關(guān)系B-H磁化曲線的特征：OHBB0BJB?a?b有磁3.磁滯性磁性材料在交變磁場中反復(fù)磁化，其B-H關(guān)系曲線是一條回形閉合曲線，稱為磁滯回線。磁滯性：磁性材料中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化總是滯后于外磁場變化的性質(zhì)。磁滯回線OHB????BrHc剩磁感應(yīng)強(qiáng)度Br(剩磁)：

當(dāng)線圈中電流減小到零(H=0)時(shí)，鐵心中的磁感應(yīng)強(qiáng)度。矯頑磁力Hc：

使B=0所需的H值。磁性物質(zhì)不同，其磁滯回線和磁化曲線也不同。3.磁滯性磁性材料在交變磁場中反復(fù)磁化，其B-H幾種常見磁性物質(zhì)的磁化曲線a鑄鐵b鑄鋼c硅鋼片O0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0103H/(A/m)H/(A/m)12345678910103B/T1.81.61.41.21.00.80.60.40.2ababcc幾種常見磁性物質(zhì)的磁化曲線a鑄鐵b鑄鋼按磁性物質(zhì)的磁性能，磁性材料分為三種類型：(1)軟磁材料具有較小的矯頑磁力，磁滯回線較窄。一般用來制造電機(jī)、電器及變壓器等的鐵心。常用的有鑄鐵、硅鋼、坡莫合金即鐵氧體等。(2)永磁材料具有較大的矯頑磁力，磁滯回線較寬。一般用來制造永久磁鐵。常用的有碳鋼及鐵鎳鋁鈷合金等。(3)矩磁材料具有較小的矯頑磁力和較大的剩磁，磁滯回線接近矩形，穩(wěn)定性良好。在計(jì)算機(jī)和控制系統(tǒng)中用作記憶元件、開關(guān)元件和邏輯元件。常用的有鎂錳鐵氧體等。按磁性物質(zhì)的磁性能，磁性材料分為三種類型：7.3磁路及其基本定律1.磁路的概念在電機(jī)、變壓器及各種鐵磁元件中常用磁性材料做成一定形狀的鐵心。鐵心的磁導(dǎo)率比周圍空氣或其它物質(zhì)的磁導(dǎo)率高的多，磁通的絕大部分經(jīng)過鐵心形成閉合通路，磁通的閉合路徑稱為磁路。+–NIfNSS直流電機(jī)的磁路交流接觸器的磁路7.3磁路及其基本定律1.磁路的概念在電機(jī)、變2.磁路的歐姆定律磁路的歐姆定律是分析磁路的基本定律環(huán)形線圈如圖，其中媒質(zhì)是均勻的，磁導(dǎo)率為，試計(jì)算線圈內(nèi)部的磁通。解：根據(jù)安培環(huán)路定律，有設(shè)磁路的平均長度為l，則有1.引例SxHxIN匝2.磁路的歐姆定律磁路的歐姆定律是分析磁路的基本定律式中：F=NI為磁通勢，由其產(chǎn)生磁通；

Rm稱為磁阻，表示磁路對磁通的阻礙作用；

l為磁路的平均長度；

S為磁路的截面積。2.磁路的歐姆定律若某磁路的磁通為，磁通勢為F，磁阻為Rm，則即有：此即磁路的歐姆定律。式中：F=NI為磁通勢，由其產(chǎn)生磁通；2.磁路的歐姆定3.磁路與電路的比較磁路磁通勢F磁通磁阻電路電動勢E電流密度J電阻磁感應(yīng)強(qiáng)度B電流INI+_EIR3.磁路與電路的比較磁路磁通勢F磁通磁阻電路電動勢4.磁路分析的特點(diǎn)(1)在處理電路時(shí)不涉及電場問題，在處理磁路時(shí)離不開磁場的概念；(2)在處理電路時(shí)一般可以不考慮漏電流，在處理磁路時(shí)一般都要考慮漏磁通；(3)磁路歐姆定律和電路歐姆定律只是在形式上相似。由于不是常數(shù)，其隨勵(lì)磁電流而變，磁路歐姆定律不能直接用來計(jì)算，只能用于定性分析；(4)在電路中，當(dāng)E=0時(shí)，I=0；但在磁路中，由于有剩磁，當(dāng)F=0時(shí)，不為零；4.磁路分析的特點(diǎn)(1)在處理電路時(shí)不涉及電場問題，在處3.磁路的分析計(jì)算主要任務(wù):預(yù)先選定磁性材料中的磁通(或磁感應(yīng)強(qiáng)度)，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和材料,求產(chǎn)生預(yù)定的磁通所需要的磁通勢F=NI，確定線圈匝數(shù)和勵(lì)磁電流?；竟?設(shè)磁路由不同材料或不同長度和截面積的n段組成，則基本公式為：即3.磁路的分析計(jì)算主要任務(wù):預(yù)先選定磁性材料中的磁通基本步驟:（由磁通求磁通勢F=NI

）(1)求各段磁感應(yīng)強(qiáng)度Bi各段磁路截面積不同，通過同一磁通，故有：(2)求各段磁場強(qiáng)度Hi根據(jù)各段磁路材料的磁化曲線Bi=f(Hi),求B1，

B2，……相對應(yīng)的H1，H2，……。(3)計(jì)算各段磁路的磁壓降（Hi

li）(4)根據(jù)下式求出磁通勢（NI）基本步驟:（由磁通求磁通勢F=NI）(1)求各段例1:一個(gè)具有閉合的均勻的鐵心線圈，其匝數(shù)為300，鐵心中的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.9T，磁路的平均長度為45cm，試求：(1)鐵心材料為鑄鐵時(shí)線圈中的電流;(2)鐵心材料為硅鋼片時(shí)線圈中的電流。解：（1）查鑄鐵材料的磁化曲線，當(dāng)B=0.9T時(shí)，(2)查硅鋼片材料的磁化曲線，當(dāng)B=0.9T時(shí)，磁場強(qiáng)度H=9000A/m，則磁場強(qiáng)度H=260A/m，則結(jié)論：如果要得到相等的磁感應(yīng)強(qiáng)度，采用磁導(dǎo)率高的鐵心材料，可以降低線圈電流，減少用銅量。例1:一個(gè)具有閉合的均勻的鐵心線圈，其匝數(shù)為300，解：（7.4交流鐵心線圈電路1電磁關(guān)系–+e–+e+–uNi（磁通勢）主磁通：通過鐵心閉合的磁通。漏磁通：經(jīng)過空氣或其它非導(dǎo)磁媒質(zhì)閉合的磁通。線圈鐵心i，鐵心線圈的漏磁電感與i不是線性關(guān)系。7.4交流鐵心線圈電路1電磁關(guān)系–+e–+e2電壓電流關(guān)系根據(jù)KVL:+––+–+eeuNi式中：R是線圈導(dǎo)線的電阻L是漏磁電感

當(dāng)u是正弦電壓時(shí)，其它各電壓、電流、電動勢可視作正弦量，則電壓、電流關(guān)系的相量式為：2電壓電流關(guān)系根據(jù)KVL:+––+–+eeuNi設(shè)主磁通則有效值

由于線圈電阻R和感抗X（或漏磁通）較小，其電壓降也較小，與主磁電動勢E相比可忽略，故有式中：Bm是鐵心中磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，單位[T]；

S是鐵心截面積，單位[m2]。設(shè)主磁通則有效值由于線圈電阻3功率損耗交流鐵心線圈的功率損耗主要有銅損和鐵損兩種。1.銅損（Pcu）在交流鐵心線圈中,線圈電阻R上的功率損耗稱銅損，用Pcu表示。Pcu=RI2式中：R是線圈的電阻；I是線圈中電流的有效值。2.鐵損（PFe）在交流鐵心線圈中，處于交變磁通下的鐵心內(nèi)的功率損耗稱鐵損，用PFe

表示。鐵損由磁滯和渦流產(chǎn)生。+–ui3功率損耗交流鐵心線圈的功率損耗主要有銅損（1）磁滯損耗（Ph）由磁滯所產(chǎn)生的能量損耗稱為磁滯損耗（Ph）。磁滯損耗的大?。簡挝惑w積內(nèi)的磁滯損耗正比與磁滯回線的面積和磁場交變的頻率f。OHB

磁滯損耗轉(zhuǎn)化為熱能，引起鐵心發(fā)熱。

減少磁滯損耗的措施：選用磁滯回線狹小的磁性材料制作鐵心。變壓器和電機(jī)中使用的硅鋼等材料的磁滯損耗較低。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適當(dāng)選擇值以減小鐵心飽和程度。（1）磁滯損耗（Ph）由磁滯所產(chǎn)生的能量損耗稱為磁滯損耗（(2)渦流損耗（Pe）渦流損耗:由渦流所產(chǎn)生的功率損耗。

渦流：交變磁通在鐵心內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流，稱為渦流。渦流在垂直于磁通的平面內(nèi)環(huán)流。渦流損耗轉(zhuǎn)化為熱能，引起鐵心發(fā)熱。減少渦流損耗措施：提高鐵心的電阻率。鐵心用彼此絕緣的鋼片疊成，把渦流限制在較小的截面內(nèi)。鐵心線圈交流電路的有功功率為：(2)渦流損耗（Pe）渦流損耗:由渦流所產(chǎn)生的功率損耗7.5變壓器

變壓器是一種常見的電氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)和電子線路中應(yīng)用廣泛。變電壓：電力系統(tǒng)變阻抗：電子線路中的阻抗匹配變電流：電流互感器

變壓器的主要功能有：在能量傳輸過程中，當(dāng)輸送功率P=UIcos及負(fù)載功率因數(shù)cos

一定時(shí)：電能損耗小節(jié)省金屬材料（經(jīng)濟(jì)）一概述UIP=I2RlIS7.5變壓器變壓器是一種常見的電氣設(shè)備，電力工業(yè)中常采用高壓輸電低壓配電，實(shí)現(xiàn)節(jié)能并保證用電安全。具體如下：

發(fā)電廠10.5kV輸電線220kV升壓儀器36V降壓…實(shí)驗(yàn)室380/220V降壓變電站10kV降壓降壓電力工業(yè)中常采用高壓輸電低壓配電，實(shí)現(xiàn)節(jié)能并變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的磁路繞組：一次繞組二次繞組單相變壓器+–+–由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成厚0.35mm或0.5mm鐵心變壓器的電路一次繞組N1二次繞組N2鐵心變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的磁路繞組：一次繞組二次繞組單相變壓器+–變壓器的結(jié)構(gòu)單相電源變壓器三相電力變壓器變壓器的結(jié)構(gòu)單相電源變壓器三相電力變壓器變壓器的分類電壓互感器電流互感器按用途分電力變壓器(輸配電用)儀用變壓器整流變壓器按相數(shù)分三相變壓器單相變壓器按制造方式殼式心式變壓器符號變壓器的分類電壓互感器電流互感器按用途分電力變壓器(輸二變壓器的工作原理單相變壓器+–+–一次繞組N1二次繞組N2鐵心一次、二次繞組互不相連，能量的傳遞靠磁耦合。二變壓器的工作原理單相變壓器+–+–一次N1二次N2鐵心(1)空載運(yùn)行情況1.電磁關(guān)系一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)開路。+–+–+–+–+–1i0(i0N1)1空載時(shí)，鐵心中主磁通是由一次繞組磁通勢產(chǎn)生的。(1)空載運(yùn)行情況1.電磁關(guān)系一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)(2)帶負(fù)載運(yùn)行情況1.電磁關(guān)系一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)接負(fù)載。+–+–+–11i1(i1N1)i1i2(i2N2)

2有載時(shí)，鐵心中主磁通是由一次、二次繞組磁通勢共同產(chǎn)生的合成磁通。2i2+–e2+–e2+–u2Z(2)帶負(fù)載運(yùn)行情況1.電磁關(guān)系一次側(cè)接交流電源，二次2.電壓變換（設(shè)加正弦交流電壓）有效值:同理：主磁通按正弦規(guī)律變化，設(shè)為則(1)一次、二次側(cè)主磁通感應(yīng)電動勢2.電壓變換（設(shè)加正弦交流電壓）有效值:同理：主磁通按根據(jù)KVL：變壓器一次側(cè)等效電路如圖由于電阻R1和感抗X1(或漏磁通)較小,其兩端的電壓也較小,與主磁電動勢E1比較可忽略不計(jì)，則–––+++(2)一次、二次側(cè)電壓式中R1為一次側(cè)繞組的電阻;

X1=L1為一次側(cè)繞組的感抗(漏磁感抗，由漏磁產(chǎn)生)。根據(jù)KVL：變壓器一次側(cè)等效電路如圖由于電阻R1（匝比）K為變比對二次側(cè)，根據(jù)KVL：結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。式中R2為二次繞組的電阻;

X2=L2為二次繞組的感抗；為二次繞組的端電壓。變壓器空載時(shí):+–u2+–+–+–i1i2+–e2+–e2式中U20為變壓器空載電壓。故有（匝比）K為變比對二次側(cè)，根據(jù)KVL：結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能3.電流變換(一次、二次側(cè)電流關(guān)系)有載運(yùn)行可見，鐵心中主磁通的最大值m在變壓器空載和有載時(shí)近似保持不變。即有不論變壓器空載還是有載，一次繞組上的阻抗壓降均可忽略，故有由上式，若U1、f不變，則m基本不變，近于常數(shù)。空載：有載：+–|Z|+–+–+–3.電流變換(一次、二次側(cè)電流關(guān)系)有載運(yùn)行一般情況下：I0(2~3)%I1N很小可忽略?；蚪Y(jié)論：一次、二次側(cè)電流與匝數(shù)成反比。或：1.提供產(chǎn)生m的磁勢2.提供用于補(bǔ)償作用

的磁勢磁勢平衡式：空載磁勢有載磁勢一般情況下：I0(2~3)%I1N很小可忽略?；蚪Y(jié)論4.阻抗變換由圖可知：結(jié)論：變壓器一次側(cè)的等效阻抗模，為二次側(cè)所帶負(fù)載的阻抗模的K2倍。+–+–+–4.阻抗變換由圖可知：結(jié)論：變壓器一次側(cè)的等效阻抗模，(1)

變壓器的匝數(shù)比應(yīng)為：信號源R0RL+–R0+–+–解:例1:

如圖，交流信號源的電動勢E=120V，內(nèi)阻R0=800，負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻為RL=8。要求:（1）當(dāng)RL折算到原邊的等效電阻時(shí)，求變壓器的匝數(shù)比和信號源輸出的功率；（2）當(dāng)將負(fù)載直接與信號源聯(lián)接時(shí),信號源輸出多大功率？(1)變壓器的匝數(shù)比應(yīng)為：信號源R0RL+–R0+–+–解信號源的輸出功率：電子線路中，常利用阻抗匹配實(shí)現(xiàn)最大輸出功率。結(jié)論：接入變壓器以后，輸出功率大大提高。原因：滿足了最大功率輸出的條件：（2）將負(fù)載直接接到信號源上時(shí)，輸出功率為：信號源的輸出功率：電子線路中，常利用阻抗匹配實(shí)現(xiàn)最大輸出功率1）變壓器的型號5.變壓器的銘牌和技術(shù)數(shù)據(jù)SJL1000/10

變壓器額定容量(KVA)

鋁線圈

冷卻方式J:油浸自冷式F:風(fēng)冷式相數(shù)S:三相D:單相

高壓繞組的額定電壓(KV)

1）變壓器的型號5.變壓器的銘牌和技術(shù)數(shù)據(jù)SJL2）額定值額定電壓U1N、U2N

變壓器二次側(cè)開路（空載）時(shí)，一次、二次側(cè)繞組允許的電壓值單相：U1N，一次側(cè)電壓，

U2N，二次側(cè)空載時(shí)的電壓三相：U1N、U2N，一次、二次側(cè)的線電壓額定電流I1N、I2N

變壓器滿載運(yùn)行時(shí)，一次、二次側(cè)繞組允許的電流值。單相：一次、二次側(cè)繞組允許的電流值三相：一次、二次側(cè)繞組線電流2）額定值額定電壓U1N、U2N單相：U1N，一

額定容量

SN

傳送功率的最大能力。單相：三相：容量SN

輸出功率P2

一次側(cè)輸入功率P1

輸出功率P2注意：變壓器幾個(gè)功率的關(guān)系（單相）效率容量：一次側(cè)輸入功率：輸出功率：變壓器運(yùn)行時(shí)的功率取決于負(fù)載的性質(zhì)2)額定值額定容量SN單相：容量SN輸出功率三變壓器的外特性與效率1.變壓器的外特性當(dāng)一次側(cè)電壓U1和負(fù)載功率因數(shù)cos2保持不變時(shí)，二次側(cè)輸出電壓U2和輸出電流I2的關(guān)系，U2=f(I2)。U20：一次側(cè)加額定電壓、二次側(cè)開路時(shí)，二次側(cè)的輸出電壓。一般供電系統(tǒng)希望要硬特性（隨I2的變化，U2變化不大），電壓變化率約在5%左右。電壓變化率：cos2=0.8(感性）U2I2U20I2Ncos2=1O三變壓器的外特性與效率1.變壓器的外特性當(dāng)一次單相、三相調(diào)壓器單相、三相調(diào)壓器2.變壓器的效率()為減少渦流損耗，鐵心一般由導(dǎo)磁鋼片疊成。變壓器的損耗包括兩部分：銅損(PCu)：繞組導(dǎo)線電阻的損耗。渦流損耗：交變磁通在鐵心中產(chǎn)生的感

應(yīng)電流(渦流)造成的損耗。磁滯損耗：磁滯現(xiàn)象引起鐵心發(fā)熱，造

成的損耗。

鐵損(PFe)：變壓器的效率為一般95%,負(fù)載為額定負(fù)載的(50~75)%時(shí)，最大。輸出功率輸入功率2.變壓器的效率()為減少渦流損耗，鐵心一般由導(dǎo)磁鋼片疊當(dāng)電流流入(或流出）兩個(gè)線圈時(shí)，若產(chǎn)生的磁通方向相同，則兩個(gè)流入(或流出）端稱為同極性端。??AXax?AXax1.同極性端(同名端)或者說，當(dāng)鐵心中磁通變化時(shí)，在兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢極性相同的兩端為同極性端。同極性端用“?”表示。增加+–+++–––同極性端和繞組的繞向有關(guān)。四變壓器繞組的極性?當(dāng)電流流入(或流出）兩個(gè)線圈時(shí)，若產(chǎn)生的磁通方向相同聯(lián)接2－3變壓器原一次側(cè)有兩個(gè)額定電壓為110V的繞組：2.線圈的接法??1324??1324

聯(lián)接1－3，2－4當(dāng)電源電壓為220V時(shí)：+–+–電源電壓為110V時(shí)：聯(lián)接2－3變壓器原一次側(cè)有兩個(gè)額定電壓為110V問題1：在110V

情況下，如果只用一個(gè)繞組（N），行不行？答：不行（兩繞組必須并接）一次側(cè)有兩個(gè)相同繞組的電源變壓器(220/110)，使用中應(yīng)注意的問題：??1324若兩種接法鐵心中的磁通相等，則：+–問題1：在110V情況下，如果只用一個(gè)繞組答：不行（兩繞問題2：如果兩繞組的極性端接錯(cuò)，結(jié)果如何？結(jié)論：在同極性端不明確時(shí)，一定要先測定同極性端再通電。答：有可能燒毀變壓器兩個(gè)線圈中的磁通抵消原因：電流很大燒毀變壓器感應(yīng)電勢??1324’+–問題2：如果兩繞組的極性端接錯(cuò)，結(jié)果如何？結(jié)論：在同極性端不方法一：交流法把兩個(gè)線圈的任意兩端(X-x)連接,然后在AX上加一低電壓uAX。測量：若說明A與x

或X與a

是同極性端.若

說明A與a或X與x為同極性端。

結(jié)論：VaAXxV3.同極性端的測定方法+–方法一：交流法把兩個(gè)線圈的任意兩端(X-x)連接,方法二：直流法設(shè)S閉合時(shí)增加。感應(yīng)電動勢的方向，阻止的增加。如果當(dāng)S閉合時(shí)，電流表正偏，則A-a為同極性端;結(jié)論：Xx電流表+_Aa+–S如果當(dāng)S閉合時(shí)，電流表反偏，則A-x為同極性端。??AXax+_S+–方法二：直流法設(shè)S閉合時(shí)增加。感應(yīng)電動勢的方向，阻止五特殊變壓器1.自耦變壓器ABP+–+–電壓關(guān)系電流關(guān)系五特殊變壓器1.自耦變壓器ABP+–+–電壓關(guān)系電流關(guān)系1.自耦變壓器ABP+–+–使用時(shí)，改變滑動端的位置，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：一次、二次側(cè)千萬不能對調(diào)使用，以防變壓器損壞。因?yàn)镹變小時(shí)，磁通增大，電流會迅速增加。1.自耦變壓器ABP+–+–使用時(shí)，改變滑動端的位二次側(cè)不能短路，以防產(chǎn)生過流；2.鐵心、低壓繞組的一端接地，以防在絕緣損壞時(shí)，在二次側(cè)出現(xiàn)高壓。使用注意事項(xiàng)：電壓表被測電壓=電壓表讀數(shù)N1/N22.電壓互感器實(shí)現(xiàn)用低量程的電壓表測量高電壓VR

N1（匝數(shù)多）保險(xiǎn)絲

N2（匝數(shù)少）~u（被測電壓）二次側(cè)不能短路，使用注意事項(xiàng)：電壓表被測電壓=電壓表讀數(shù)電流表被測電流=電流表讀數(shù)N2/N1二次側(cè)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)，在二次側(cè)出現(xiàn)過壓。使用注意事項(xiàng)：3.電流互感器實(shí)現(xiàn)用低量程的電流表測量大電流（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)N2/N1二次側(cè)不能開路，7.6電磁鐵1.概述電磁鐵是利用通電的鐵心線圈吸引銜鐵或保持某種機(jī)械零件、工件于固定位置的一種電器。當(dāng)電源斷開時(shí)電磁鐵的磁性消失，銜鐵或其它零件即被釋放。電磁鐵銜鐵的動作可使其它機(jī)械裝置發(fā)生聯(lián)動。根據(jù)使用電源類型分為：直流電磁鐵：用直流電源勵(lì)磁；交流電磁鐵：用交流電源勵(lì)磁。7.6電磁鐵1.概述電磁鐵是利用通電的鐵2.基本結(jié)構(gòu)電磁鐵由線圈、鐵心及銜鐵三部分組成，常見的結(jié)構(gòu)如圖所示。鐵心銜鐵銜鐵有時(shí)是機(jī)械零件、工件充當(dāng)銜鐵FFFF線圈線圈銜鐵鐵心線圈鐵心2.基本結(jié)構(gòu)電磁鐵由線圈、鐵心及銜鐵三部分組成，3.電磁鐵吸力的計(jì)算電磁鐵吸力的大小與氣隙的截面積S0及氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的平方成正比。基本公式如下：式中：B0的單位是特[斯拉]；

S0的單位是平方米；

F的單位是牛[頓]（N）。直流電磁鐵的吸力直流電磁鐵的吸力依據(jù)上述基本公式直接求取。3.電磁鐵吸力的計(jì)算電磁鐵吸力的大小與氣隙的截面交流電磁鐵的吸力交流電磁鐵中磁場是交變的，設(shè)則吸力瞬時(shí)值為:式中：為吸力的最大值。吸力的波形:吸力平均值為:tFmfO交流電磁鐵的吸力交流電磁鐵中磁場是交變的，設(shè)則吸力瞬時(shí)值為:(1)交流電磁鐵的吸力在零與最大值之間脈動。銜鐵以兩倍電源頻率在顫動，引起噪音，同時(shí)觸點(diǎn)容易損壞。為了消除這種現(xiàn)象，在磁極的部分端面上套一個(gè)分磁環(huán)（或稱短路環(huán)），工作時(shí)，在分磁環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，其阻礙磁通的變化，在磁極端面兩部分中的磁通1和2之間產(chǎn)生相位差，相應(yīng)該兩部分的吸力不同時(shí)為零，實(shí)現(xiàn)消除振動和噪音，如圖所示；而直流電磁鐵吸力恒定不變；綜合上述：12(2)交流電磁鐵中,為了減少鐵損，鐵心由鋼片疊成；直流電磁鐵的磁通不變，無鐵損，鐵心用整塊軟鋼制成；(1)交流電磁鐵的吸力在零與最大值之間脈(4)直流電磁鐵的勵(lì)磁電流僅與線圈電阻有關(guān)，在吸合過程中，勵(lì)磁電流不變。(3)在交流電磁鐵中，線圈電流不僅與線圈電阻有關(guān)，主要的還與線圈感抗有關(guān)。在其吸合過程中，隨著磁路氣隙的減小，線圈感抗增大，電流減小。如果銜鐵被卡住，通電后銜鐵吸合不上，線圈感抗一直很小，電流較大，將使線圈嚴(yán)重發(fā)熱甚至燒毀；4.電磁鐵的應(yīng)用電磁鐵在生產(chǎn)中獲得廣泛應(yīng)用。其主要應(yīng)用原理是：用電磁鐵銜鐵的動作帶動其他機(jī)械裝置運(yùn)動，產(chǎn)生機(jī)械連動，實(shí)現(xiàn)控制要求。(4)直流電磁鐵的勵(lì)磁電流僅與線圈電阻有關(guān)，在應(yīng)用實(shí)例

圖示為應(yīng)用電磁鐵實(shí)現(xiàn)制動機(jī)床或起重機(jī)電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，其中電動機(jī)和制動輪同軸。原理如下：M3~抱閘制動輪彈簧電磁鐵通電電磁鐵動作拉開彈簧抱閘提起松開制動輪電機(jī)轉(zhuǎn)動斷電電磁鐵釋放彈簧收縮抱閘抱緊抱緊制動輪電機(jī)制動啟動過程：制動過程：應(yīng)用實(shí)例圖示為應(yīng)用電磁鐵實(shí)現(xiàn)制動機(jī)床或起重機(jī)電動機(jī)的例1:

如圖是一拍合式交流電磁鐵，其磁路尺寸為：c=4cm,l=7cm。鐵心由硅鋼片疊成。鐵心和銜鐵的截面都是正方形，每邊長度a=1cm。勵(lì)磁線圈電壓為交流220V。今要求銜鐵在最大空氣隙=1cm（平均值）時(shí)須產(chǎn)生吸力50N，試計(jì)算線圈匝數(shù)和此時(shí)的電流值。計(jì)算時(shí)可忽略漏磁通，并認(rèn)為鐵心和銜鐵的磁阻與空氣隙相比可以不計(jì)。lcaa解:按已知吸力求Ｂｍ（空氣隙中和鐵心中的可認(rèn)為相等）例1:如圖是一拍合式交流電磁鐵，其磁路尺寸為：故有計(jì)算線圈匝數(shù)求初始勵(lì)磁電流故有計(jì)算線圈匝數(shù)求初始勵(lì)磁電流第7章磁路與變壓器7.2磁性材料的磁性能7.5變壓器7.6電磁鐵7.1磁場的基本物理量7.3磁路及其基本定律7.4交流鐵心線圈電路第7章磁路與變壓器7.2磁性材料的磁性能7.5變2.了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行特性和繞組的同極性端，理解變壓器額定值的意義；3.掌握變壓器電壓、電流和阻抗變換作用；本章要求：第7章磁路與鐵心線圈電路1.理解磁場的基本物理量的意義，了解磁性材料的基本知識及磁路的基本定律，會分析計(jì)算交流鐵心線圈電路；2.了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行特性和繞組的同極性1.磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B:

表示磁場內(nèi)某點(diǎn)磁場強(qiáng)弱和方向的物理量。磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小:磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向:

與電流的方向之間符合右手螺旋定則。磁感應(yīng)強(qiáng)度B的單位:特斯拉(T)，1T=1Wb/m2

均勻磁場:各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同的

磁場，也稱勻強(qiáng)磁場。7.1磁場的基本物理量1.磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B:

表示磁場內(nèi)某點(diǎn)磁場強(qiáng)2.磁通磁通：穿過垂直于B方向的面積S中的磁力線總數(shù)。

說明:

如果不是均勻磁場，則取B的平均值。在均勻磁場中=BS或B=/S

磁感應(yīng)強(qiáng)度B在數(shù)值上可以看成為與磁場方向垂直的單位面積所通過的磁通,故又稱磁通密度。磁通的單位:韋[伯](Wb)1Wb=1V·s3.磁場強(qiáng)度磁場強(qiáng)度H：介質(zhì)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與介質(zhì)磁導(dǎo)率之比。磁場強(qiáng)度H的單位：安培/米（A/m)2.磁通磁通：穿過垂直于B方向的面積S中的磁力線總數(shù)。任意選定一個(gè)閉合回線的圍繞方向，凡是電流方向與閉合回線圍繞方向之間符合右螺旋定則的電流作為正、反之為負(fù)。

式中：是磁場強(qiáng)度矢量沿任意閉合線(常取磁通作為閉合回線)的線積分；I是穿過閉合回線所圍面積的電流的代數(shù)和。安培環(huán)路定律電流正負(fù)的規(guī)定：安培環(huán)路定律（全電流定律）I1HI2安培環(huán)路定律將電流與磁場強(qiáng)度聯(lián)系起來。

在均勻磁場中

Hl=IN任意選定一個(gè)閉合回線的圍繞方向，凡是電流方向與閉合回線圍例:

環(huán)形線圈如圖，其中媒質(zhì)是均勻的，試計(jì)算線圈內(nèi)部各點(diǎn)的磁場強(qiáng)度。解:

取磁通作為閉合回線，以其方向作為回線的圍繞方向，則有：SxHxIN匝例:環(huán)形線圈如圖，其中媒質(zhì)是均勻的，試計(jì)算解:取線圈匝數(shù)與電流的乘積NI，稱為磁通勢，用字母

F表示，則有

F=NI磁通由磁通勢產(chǎn)生，磁通勢的單位是安[培]。式中：N線圈匝數(shù)；

lx=2x是半徑為x的圓周長；

Hx半徑x處的磁場強(qiáng)度；

NI為線圈匝數(shù)與電流的乘積。故得：SxHxIN匝線圈匝數(shù)與電流的乘積NI，稱為磁通勢，用字母

真空的磁導(dǎo)率為常數(shù)，用

0表示，有：4.磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率：表示磁場媒質(zhì)磁性的物理量，衡量物質(zhì)的導(dǎo)磁能力。相對磁導(dǎo)率

r：

任一種物質(zhì)的磁導(dǎo)率和真空的磁導(dǎo)率0的比值。磁導(dǎo)率的單位：亨/米（H/m）真空的磁導(dǎo)率為常數(shù)，用0表示，有：4.磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率例：環(huán)形線圈如圖，其中媒質(zhì)是均勻的，磁導(dǎo)率為，試計(jì)算線圈內(nèi)部各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。解：半徑為x處各點(diǎn)的磁場強(qiáng)度為故相應(yīng)點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為SxHxIN匝由上例可見,磁場內(nèi)某點(diǎn)的磁場強(qiáng)度H只與電流大小、線圈匝數(shù)、以及該點(diǎn)的幾何位置有關(guān)，與磁場媒質(zhì)的磁性()

無關(guān)；而磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場媒質(zhì)的磁性有關(guān)。例：環(huán)形線圈如圖，其中媒質(zhì)是均勻的，磁導(dǎo)率為，試計(jì)算線圈物質(zhì)的磁性1.非磁性物質(zhì)

非磁性物質(zhì)分子電流的磁場方向雜亂無章，幾乎不受外磁場的影響而互相抵消，不具有磁化特性。非磁性材料的磁導(dǎo)率都是常數(shù)，有：所以磁通與產(chǎn)生此磁通的電流I成正比，呈線性關(guān)系。當(dāng)磁場媒質(zhì)是非磁性材料時(shí)，有：即B與H成正比，呈線性關(guān)系。由于OHB0r

1B=0H()(I)物質(zhì)的磁性1.非磁性物質(zhì)非磁性物質(zhì)分子電流的磁場方向2.磁性物質(zhì)磁性物質(zhì)內(nèi)部形成許多小區(qū)域，其分子間存在的一種特殊的作用力使每一區(qū)域內(nèi)的分子磁場排列整齊，顯示磁性，稱這些小區(qū)域?yàn)榇女牎Ｔ谕獯艌鲎饔孟?，磁疇方向發(fā)生變化，使之與外磁場方向趨于一致，物質(zhì)整體顯示出磁性來，稱為磁化。即磁性物質(zhì)能被磁化。磁疇外磁場在沒有外磁場作用的普通磁性物質(zhì)中，各個(gè)磁疇排列雜亂無章，磁場互相抵消，整體對外不顯磁性。磁疇2.磁性物質(zhì)磁性物質(zhì)內(nèi)部形成許多小區(qū)域，其分子間7.2磁性材料的磁性能1.高導(dǎo)磁性磁性材料的磁導(dǎo)率通常都很高，即r1(如坡莫合金，其r可達(dá)2105)

。磁性材料能被強(qiáng)烈的磁化，具有很高的導(dǎo)磁性能。磁性材料主要指鐵、鎳、鈷及其合金等。磁性物質(zhì)的高導(dǎo)磁性被廣泛地應(yīng)用于電工設(shè)備中，如電機(jī)、變壓器及各種鐵磁元件的線圈中都放有鐵心。磁性物質(zhì)的高導(dǎo)磁性被廣泛地應(yīng)用于電工設(shè)備中，如電機(jī)、變壓器及各種鐵磁元件的線圈中都放有鐵心。在這種具有鐵心的線圈中通入不太大的勵(lì)磁電流，便可以產(chǎn)生較大的磁通和磁感應(yīng)強(qiáng)度。7.2磁性材料的磁性能1.高導(dǎo)磁性磁性材料的磁磁性物質(zhì)由于磁化所產(chǎn)生的磁化磁場不會隨著外磁場的增強(qiáng)而無限的增強(qiáng)。2.磁飽和性BJ

磁場內(nèi)磁性物質(zhì)的磁化磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度曲線；B0

磁場內(nèi)不存在磁性物質(zhì)時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度直線；B

BJ曲線和B0直線的縱坐標(biāo)相加即磁場的B-H磁化曲線。OHBB0BJB?a?b磁化曲線磁性物質(zhì)由于磁化所產(chǎn)生的磁化磁場不會隨著外磁場的增強(qiáng)而無限的增強(qiáng)。當(dāng)外磁場增大到一定程度時(shí)，磁性物質(zhì)的全部磁疇的磁場方向都轉(zhuǎn)向與外部磁場方向一致，磁化磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度將趨向某一定值。如圖。磁性物質(zhì)由于磁化所產(chǎn)生的磁化磁場不會隨著外磁場的增強(qiáng)而無

B-H磁化曲線的特征：

Oa段：B與H幾乎成正比地增加；

ab段：B的增加緩慢下來；

b點(diǎn)以后：B增加很少，達(dá)到飽和。OHBB0BJB?a?b

有磁性物質(zhì)存在時(shí)，B與H不成正比，磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率不是常數(shù)，隨H而變。

有磁性物質(zhì)存在時(shí)，與I不成正比。

磁性物質(zhì)的磁化曲線在磁路計(jì)算上極為重要，其為非線性曲線，實(shí)際中通過實(shí)驗(yàn)得出。

OHB,B磁化曲線B和與H的關(guān)系B-H磁化曲線的特征：OHBB0BJB?a?b有磁3.磁滯性磁性材料在交變磁場中反復(fù)磁化，其B-H關(guān)系曲線是一條回形閉合曲線，稱為磁滯回線。磁滯性：磁性材料中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化總是滯后于外磁場變化的性質(zhì)。磁滯回線OHB????BrHc剩磁感應(yīng)強(qiáng)度Br(剩磁)：

當(dāng)線圈中電流減小到零(H=0)時(shí)，鐵心中的磁感應(yīng)強(qiáng)度。矯頑磁力Hc：

使B=0所需的H值。磁性物質(zhì)不同，其磁滯回線和磁化曲線也不同。3.磁滯性磁性材料在交變磁場中反復(fù)磁化，其B-H幾種常見磁性物質(zhì)的磁化曲線a鑄鐵b鑄鋼c硅鋼片O0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0103H/(A/m)H/(A/m)12345678910103B/T1.81.61.41.21.00.80.60.40.2ababcc幾種常見磁性物質(zhì)的磁化曲線a鑄鐵b鑄鋼按磁性物質(zhì)的磁性能，磁性材料分為三種類型：(1)軟磁材料具有較小的矯頑磁力，磁滯回線較窄。一般用來制造電機(jī)、電器及變壓器等的鐵心。常用的有鑄鐵、硅鋼、坡莫合金即鐵氧體等。(2)永磁材料具有較大的矯頑磁力，磁滯回線較寬。一般用來制造永久磁鐵。常用的有碳鋼及鐵鎳鋁鈷合金等。(3)矩磁材料具有較小的矯頑磁力和較大的剩磁，磁滯回線接近矩形，穩(wěn)定性良好。在計(jì)算機(jī)和控制系統(tǒng)中用作記憶元件、開關(guān)元件和邏輯元件。常用的有鎂錳鐵氧體等。按磁性物質(zhì)的磁性能，磁性材料分為三種類型：7.3磁路及其基本定律1.磁路的概念在電機(jī)、變壓器及各種鐵磁元件中常用磁性材料做成一定形狀的鐵心。鐵心的磁導(dǎo)率比周圍空氣或其它物質(zhì)的磁導(dǎo)率高的多，磁通的絕大部分經(jīng)過鐵心形成閉合通路，磁通的閉合路徑稱為磁路。+–NIfNSS直流電機(jī)的磁路交流接觸器的磁路7.3磁路及其基本定律1.磁路的概念在電機(jī)、變2.磁路的歐姆定律磁路的歐姆定律是分析磁路的基本定律環(huán)形線圈如圖，其中媒質(zhì)是均勻的，磁導(dǎo)率為，試計(jì)算線圈內(nèi)部的磁通。解：根據(jù)安培環(huán)路定律，有設(shè)磁路的平均長度為l，則有1.引例SxHxIN匝2.磁路的歐姆定律磁路的歐姆定律是分析磁路的基本定律式中：F=NI為磁通勢，由其產(chǎn)生磁通；

Rm稱為磁阻，表示磁路對磁通的阻礙作用；

l為磁路的平均長度；

S為磁路的截面積。2.磁路的歐姆定律若某磁路的磁通為，磁通勢為F，磁阻為Rm，則即有：此即磁路的歐姆定律。式中：F=NI為磁通勢，由其產(chǎn)生磁通；2.磁路的歐姆定3.磁路與電路的比較磁路磁通勢F磁通磁阻電路電動勢E電流密度J電阻磁感應(yīng)強(qiáng)度B電流INI+_EIR3.磁路與電路的比較磁路磁通勢F磁通磁阻電路電動勢4.磁路分析的特點(diǎn)(1)在處理電路時(shí)不涉及電場問題，在處理磁路時(shí)離不開磁場的概念；(2)在處理電路時(shí)一般可以不考慮漏電流，在處理磁路時(shí)一般都要考慮漏磁通；(3)磁路歐姆定律和電路歐姆定律只是在形式上相似。由于不是常數(shù)，其隨勵(lì)磁電流而變，磁路歐姆定律不能直接用來計(jì)算，只能用于定性分析；(4)在電路中，當(dāng)E=0時(shí)，I=0；但在磁路中，由于有剩磁，當(dāng)F=0時(shí)，不為零；4.磁路分析的特點(diǎn)(1)在處理電路時(shí)不涉及電場問題，在處3.磁路的分析計(jì)算主要任務(wù):預(yù)先選定磁性材料中的磁通(或磁感應(yīng)強(qiáng)度)，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和材料,求產(chǎn)生預(yù)定的磁通所需要的磁通勢F=NI，確定線圈匝數(shù)和勵(lì)磁電流?；竟?設(shè)磁路由不同材料或不同長度和截面積的n段組成，則基本公式為：即3.磁路的分析計(jì)算主要任務(wù):預(yù)先選定磁性材料中的磁通基本步驟:（由磁通求磁通勢F=NI

）(1)求各段磁感應(yīng)強(qiáng)度Bi各段磁路截面積不同，通過同一磁通，故有：(2)求各段磁場強(qiáng)度Hi根據(jù)各段磁路材料的磁化曲線Bi=f(Hi),求B1，

B2，……相對應(yīng)的H1，H2，……。(3)計(jì)算各段磁路的磁壓降（Hi

li）(4)根據(jù)下式求出磁通勢（NI）基本步驟:（由磁通求磁通勢F=NI）(1)求各段例1:一個(gè)具有閉合的均勻的鐵心線圈，其匝數(shù)為300，鐵心中的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.9T，磁路的平均長度為45cm，試求：(1)鐵心材料為鑄鐵時(shí)線圈中的電流;(2)鐵心材料為硅鋼片時(shí)線圈中的電流。解：（1）查鑄鐵材料的磁化曲線，當(dāng)B=0.9T時(shí)，(2)查硅鋼片材料的磁化曲線，當(dāng)B=0.9T時(shí)，磁場強(qiáng)度H=9000A/m，則磁場強(qiáng)度H=260A/m，則結(jié)論：如果要得到相等的磁感應(yīng)強(qiáng)度，采用磁導(dǎo)率高的鐵心材料，可以降低線圈電流，減少用銅量。例1:一個(gè)具有閉合的均勻的鐵心線圈，其匝數(shù)為300，解：（7.4交流鐵心線圈電路1電磁關(guān)系–+e–+e+–uNi（磁通勢）主磁通：通過鐵心閉合的磁通。漏磁通：經(jīng)過空氣或其它非導(dǎo)磁媒質(zhì)閉合的磁通。線圈鐵心i，鐵心線圈的漏磁電感與i不是線性關(guān)系。7.4交流鐵心線圈電路1電磁關(guān)系–+e–+e2電壓電流關(guān)系根據(jù)KVL:+––+–+eeuNi式中：R是線圈導(dǎo)線的電阻L是漏磁電感

當(dāng)u是正弦電壓時(shí)，其它各電壓、電流、電動勢可視作正弦量，則電壓、電流關(guān)系的相量式為：2電壓電流關(guān)系根據(jù)KVL:+––+–+eeuNi設(shè)主磁通則有效值

由于線圈電阻R和感抗X（或漏磁通）較小，其電壓降也較小，與主磁電動勢E相比可忽略，故有式中：Bm是鐵心中磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，單位[T]；

S是鐵心截面積，單位[m2]。設(shè)主磁通則有效值由于線圈電阻3功率損耗交流鐵心線圈的功率損耗主要有銅損和鐵損兩種。1.銅損（Pcu）在交流鐵心線圈中,線圈電阻R上的功率損耗稱銅損，用Pcu表示。Pcu=RI2式中：R是線圈的電阻；I是線圈中電流的有效值。2.鐵損（PFe）在交流鐵心線圈中，處于交變磁通下的鐵心內(nèi)的功率損耗稱鐵損，用PFe

表示。鐵損由磁滯和渦流產(chǎn)生。+–ui3功率損耗交流鐵心線圈的功率損耗主要有銅損（1）磁滯損耗（Ph）由磁滯所產(chǎn)生的能量損耗稱為磁滯損耗（Ph）。磁滯損耗的大?。簡挝惑w積內(nèi)的磁滯損耗正比與磁滯回線的面積和磁場交變的頻率f。OHB

磁滯損耗轉(zhuǎn)化為熱能，引起鐵心發(fā)熱。

減少磁滯損耗的措施：選用磁滯回線狹小的磁性材料制作鐵心。變壓器和電機(jī)中使用的硅鋼等材料的磁滯損耗較低。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適當(dāng)選擇值以減小鐵心飽和程度。（1）磁滯損耗（Ph）由磁滯所產(chǎn)生的能量損耗稱為磁滯損耗（(2)渦流損耗（Pe）渦流損耗:由渦流所產(chǎn)生的功率損耗。

渦流：交變磁通在鐵心內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流，稱為渦流。渦流在垂直于磁通的平面內(nèi)環(huán)流。渦流損耗轉(zhuǎn)化為熱能，引起鐵心發(fā)熱。減少渦流損耗措施：提高鐵心的電阻率。鐵心用彼此絕緣的鋼片疊成，把渦流限制在較小的截面內(nèi)。鐵心線圈交流電路的有功功率為：(2)渦流損耗（Pe）渦流損耗:由渦流所產(chǎn)生的功率損耗7.5變壓器

變壓器是一種常見的電氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)和電子線路中應(yīng)用廣泛。變電壓：電力系統(tǒng)變阻抗：電子線路中的阻抗匹配變電流：電流互感器

變壓器的主要功能有：在能量傳輸過程中，當(dāng)輸送功率P=UIcos及負(fù)載功率因數(shù)cos

一定時(shí)：電能損耗小節(jié)省金屬材料（經(jīng)濟(jì)）一概述UIP=I2RlIS7.5變壓器變壓器是一種常見的電氣設(shè)備，電力工業(yè)中常采用高壓輸電低壓配電，實(shí)現(xiàn)節(jié)能并保證用電安全。具體如下：

發(fā)電廠10.5kV輸電線220kV升壓儀器36V降壓…實(shí)驗(yàn)室380/220V降壓變電站10kV降壓降壓電力工業(yè)中常采用高壓輸電低壓配電，實(shí)現(xiàn)節(jié)能并變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的磁路繞組：一次繞組二次繞組單相變壓器+–+–由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成厚0.35mm或0.5mm鐵心變壓器的電路一次繞組N1二次繞組N2鐵心變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的磁路繞組：一次繞組二次繞組單相變壓器+–變壓器的結(jié)構(gòu)單相電源變壓器三相電力變壓器變壓器的結(jié)構(gòu)單相電源變壓器三相電力變壓器變壓器的分類電壓互感器電流互感器按用途分電力變壓器(輸配電用)儀用變壓器整流變壓器按相數(shù)分三相變壓器單相變壓器按制造方式殼式心式變壓器符號變壓器的分類電壓互感器電流互感器按用途分電力變壓器(輸二變壓器的工作原理單相變壓器+–+–一次繞組N1二次繞組N2鐵心一次、二次繞組互不相連，能量的傳遞靠磁耦合。二變壓器的工作原理單相變壓器+–+–一次N1二次N2鐵心(1)空載運(yùn)行情況1.電磁關(guān)系一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)開路。+–+–+–+–+–1i0(i0N1)1空載時(shí)，鐵心中主磁通是由一次繞組磁通勢產(chǎn)生的。(1)空載運(yùn)行情況1.電磁關(guān)系一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)(2)帶負(fù)載運(yùn)行情況1.電磁關(guān)系一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)接負(fù)載。+–+–+–11i1(i1N1)i1i2(i2N2)

2有載時(shí)，鐵心中主磁通是由一次、二次繞組磁通勢共同產(chǎn)生的合成磁通。2i2+–e2+–e2+–u2Z(2)帶負(fù)載運(yùn)行情況1.電磁關(guān)系一次側(cè)接交流電源，二次2.電壓變換（設(shè)加正弦交流電壓）有效值:同理：主磁通按正弦規(guī)律變化，設(shè)為則(1)一次、二次側(cè)主磁通感應(yīng)電動勢2.電壓變換（設(shè)加正弦交流電壓）有效值:同理：主磁通按根據(jù)KVL：變壓器一次側(cè)等效電路如圖由于電阻R1和感抗X1(或漏磁通)較小,其兩端的電壓也較小,與主磁電動勢E1比較可忽略不計(jì)，則–––+++(2)一次、二次側(cè)電壓式中R1為一次側(cè)繞組的電阻;

X1=L1為一次側(cè)繞組的感抗(漏磁感抗，由漏磁產(chǎn)生)。根據(jù)KVL：變壓器一次側(cè)等效電路如圖由于電阻R1（匝比）K為變比對二次側(cè)，根據(jù)KVL：結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。式中R2為二次繞組的電阻;

X2=L2為二次繞組的感抗；為二次繞組的端電壓。變壓器空載時(shí):+–u2+–+–+–i1i2+–e2+–e2式中U20為變壓器空載電壓。故有（匝比）K為變比對二次側(cè)，根據(jù)KVL：結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能3.電流變換(一次、二次側(cè)電流關(guān)系)有載運(yùn)行可見，鐵心中主磁通的最大值m在變壓器空載和有載時(shí)近似保持不變。即有不論變壓器空載還是有載，一次繞組上的阻抗壓降均可忽略，故有由上式，若U1、f不變，則m基本不變，近于常數(shù)?？蛰d：有載：+–|Z|+–+–+–3.電流變換(一次、二次側(cè)電流關(guān)系)有載運(yùn)行一般情況下：I0(2~3)%I1N很小可忽略?；蚪Y(jié)論：一次、二次側(cè)電流與匝數(shù)成反比?；颍?.提供產(chǎn)生m的磁勢2.提供用于補(bǔ)償作用

的磁勢磁勢平衡式：空載磁勢有載磁勢一般情況下：I0(2~3)%I1N很小可忽略。或結(jié)論4.阻抗變換由圖可知：結(jié)論：變壓器一次側(cè)的等效阻抗模，為二次側(cè)所帶負(fù)載的阻抗模的K2倍。+–+–+–4.阻抗變換由圖可知：結(jié)論：變壓器一次側(cè)的等效阻抗模，(1)

變壓器的匝數(shù)比應(yīng)為：信號源R0RL+–R0+–+–解:例1:

如圖，交流信號源的電動勢E=120V，內(nèi)阻R0=800，負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻為RL=8。要求:（1）當(dāng)RL折算到原邊的等效電阻時(shí)，求變壓器的匝數(shù)比和信號源輸出的功率；（2）當(dāng)將負(fù)載直接與信號源聯(lián)接時(shí),信號源輸出多大功率？(1)變壓器的匝數(shù)比應(yīng)為：信號源R0RL+–R0+–+–解信號源的輸出功率：電子線路中，常利用阻抗匹配實(shí)現(xiàn)最大輸出功率。結(jié)論：接入變壓器以后，輸出功率大大提高。原因：滿足了最大功率輸出的條件：（2）將負(fù)載直接接到信號源上時(shí)，輸出功率為：信號源的輸出功率：電子線路中，常利用阻抗匹配實(shí)現(xiàn)最大輸出功率1）變壓器的型號5.變壓器的銘牌和技術(shù)數(shù)據(jù)SJL1000/10

變壓器額定容量(KVA)

鋁線圈

冷卻方式J:油浸自冷式F:風(fēng)冷式相數(shù)S:三相D:單相

高壓繞組的額定電壓(KV)

1）變壓器的型號5.變壓器的銘牌和技術(shù)數(shù)據(jù)SJL2）額定值額定電壓U1N、U2N

變壓器二次側(cè)開路（空載）時(shí)，一次、二次側(cè)繞組允許的電壓值單相：U1N，一次側(cè)電壓，

U2N，二次側(cè)空載時(shí)的電壓三相：U1N、U2N，一次、二次側(cè)的線電壓額定電流I1N、I2N

變壓器滿載運(yùn)行時(shí)，一次、二次側(cè)繞組允許的電流值。單相：一次、二次側(cè)繞組允許的電流值三相：一次、二次側(cè)繞組線電流2）額定值額定電壓U1N、U2N單相：U1N，一

額定容量

SN

傳送功率的最大能力。單相：三相：容量SN

輸出功率P2

一次側(cè)輸入功率P1

輸出功率P2注意：變壓器幾個(gè)功率的關(guān)系（單相）效率容量：一次側(cè)輸入功率：輸出功率：變壓器運(yùn)行時(shí)的功率取決于負(fù)載的性質(zhì)2)額定值額定容量SN單相：容量SN輸出功率三變壓器的外特性與效率1.變壓器的外特性當(dāng)一次側(cè)電壓U1和負(fù)載功率因數(shù)cos2保持不變時(shí)，二次側(cè)輸出電壓U2和輸出電流I2的關(guān)系，U2=f(I2)。U20：一次側(cè)加額定電壓、二次側(cè)開路時(shí)，二次側(cè)的輸出電壓。一般供電系統(tǒng)希望要硬特性（隨I2的變化，U2變化不大），電壓變化率約在5%左右。電壓變化率：cos2=0.8(感性）U2I2U20I2Ncos2=1O三變壓器的外特性與效率1.變壓器的外特性當(dāng)一次單相、三相調(diào)壓器單相、三相調(diào)壓器2.變壓器的效率()為減少渦流損耗，鐵心一般由導(dǎo)磁鋼片疊成。變壓器的損耗包括兩部分：銅損(PCu)：繞組導(dǎo)線電阻的損耗。渦流損耗：交變磁通在鐵心中產(chǎn)生的感

應(yīng)電流(渦流)造成的損耗。磁滯損耗：磁滯現(xiàn)象引起鐵心發(fā)熱，造

成的損耗。

鐵損(PFe)：變壓器的效率為一般95%,負(fù)載為額定負(fù)載的(50~75)%時(shí)，最大。輸出功率輸入功率2.變壓器的效率()為減少渦流損耗，鐵心一般由導(dǎo)磁鋼片疊當(dāng)電流流入(或流出）兩個(gè)線圈時(shí)，若產(chǎn)生的磁通方向相同，則兩個(gè)流入(或流出）端稱為同極性端。??AXax?AXax1.同極性端(同名端)或者說，當(dāng)鐵心中磁通變化時(shí)，在兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢極性相同的兩端為同極性端。同極性端用“?”表示。增加+–+++–––同極性端和繞組的繞向有關(guān)。四變壓器繞組的極性?當(dāng)電流流入(或流出）兩個(gè)線圈時(shí)，若產(chǎn)生的磁通方向相同聯(lián)接2－3變壓器原一次側(cè)有兩個(gè)額定電壓為110V的繞組：2.線圈的接法??1324??1324

聯(lián)接1－3，2－4當(dāng)電源電壓為220V時(shí)：+–+–電源電壓為110V時(shí)：聯(lián)接2－3變壓器原一次側(cè)有兩個(gè)額定電壓為110V問題1：在110V

情況下，如果只用一個(gè)繞組（N），行不行？答：不行（兩繞組必須并接）一次側(cè)有兩個(gè)相同繞組的電源變壓器(220/110)，使用中應(yīng)注意的問題：??1324若兩種接法鐵心中的磁通相等，則：+–問題1：在110V情況下，如果只用一個(gè)繞組答：不行（兩繞問題2：如果兩繞組的極性端接錯(cuò)，結(jié)果如何？結(jié)論：在同極性端不明確時(shí)，一定要先測定同極性端再通電。答：有可