第六章變壓器12

第6章磁路與鐵心線圈電路返回磁場的特性可用磁感應(yīng)強度、磁通、磁場強度、磁磁導(dǎo)率等幾個物理量表示。一、磁感應(yīng)強度B的單位：特[斯拉]（T）1T＝104Gs的單位：韋伯6.1磁場的基本物理量二、磁通

＝BS三、磁場強度H的單位：安／米

的單位：亨／米I1I2I3電流方向和磁場強度的方向符合右手定則，電流取正；否則取負(fù)。安培環(huán)路定律（全電流定律）：磁場中任何閉合回路磁場強度線積分,等于通過這個閉合路徑內(nèi)電流的代數(shù)和.

在無分支的均勻磁路，如環(huán)形線圈，安培環(huán)路定律可寫成：其中l(wèi)x＝2x是半徑為x的圓周長Hx是半徑

x

處的磁場強度F＝NI即線圈匝數(shù)與電流的乘積，稱磁通勢

單位為安[培]（A）四、磁導(dǎo)率

磁導(dǎo)率是一個用來表示磁場媒質(zhì)磁性和衡量物質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量。討論磁場內(nèi)某一點的磁場強度H與有關(guān)嗎？

由上兩式可知，磁場內(nèi)某一點的H只與電流大小、線圈匝數(shù)及該點的幾何位置有關(guān)，而與無關(guān)前提：在各向同性的磁介質(zhì)中?真空中的磁導(dǎo)率為常數(shù)ININSL?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)的相對磁導(dǎo)率r

或返回磁性材料的磁性能

一、高導(dǎo)磁性

指磁性材料的磁導(dǎo)率很高，

r>>1，使其具有被強烈磁化的特性。二、磁飽和性

當(dāng)外磁場（或勵磁電流）增大到一定值時，磁性材料的全部磁疇的磁場方向都轉(zhuǎn)向與磁場的方向一致，磁化磁場的磁感應(yīng)強度BJ達(dá)到飽和值。6.2磁性材料的磁性能高導(dǎo)磁性、磁飽和性、磁滯性、非線性磁化曲線B和與H的關(guān)系注當(dāng)有磁性物質(zhì)存在時B與H不成比例，與I也不成比例。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，鐵心就受到交變磁化，電流變化時，B隨H而變化，當(dāng)H已減到零值時，但B未回到零，這種磁感應(yīng)強度滯后于磁場強度變化的性質(zhì)稱磁性物質(zhì)的磁滯性。磁滯回線剩磁：當(dāng)線圈中電流減到零（H＝0），鐵心在磁化時所獲的磁性還未完全消失，這時鐵心中所保留的磁感應(yīng)強度稱為剩磁感應(yīng)強度Br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（磁滯回線接近矩形?？捎米鲇洃浽７祷豬一、磁路

線圈通入電流后，產(chǎn)生磁通，分主磁通和漏磁通S。線圈鐵心6.3磁路及其基本定律二、磁路的歐姆定律對于環(huán)形線圈磁路的歐姆定律說明F=NI為磁通勢

Rm為磁阻l為磁路的平均長度

S為磁路的截面積磁路與電路對照磁路電路磁通勢F電動勢E磁通電流I磁感應(yīng)強度B電流密度J磁阻Rm電阻R磁路的計算

在計算電機、電器等的磁路時，要預(yù)先給定鐵心中的磁通（或磁感應(yīng)強度），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F＝NI。

計算均勻磁路要用磁場強度H，即NI＝Hl，

如磁路由不同的材料、長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。

NI＝H1l1＋H2l2＋＝（Hl）如：由三段串聯(lián)而成的繼電器磁路解磁路的平均長度為

l＝（（10＋15）／2）＝39.2cm查鑄鋼的磁化曲線，當(dāng)B＝0.9T時，

H1＝500A／m于是

H1l1＝195A空氣隙中的磁場強度為

H0＝B0／0＝0.9／（410－7）＝7.2105A/m有一環(huán)形鐵心線圈，其內(nèi)徑為10cm，外徑為15cm，鐵心材料為鑄鋼。磁路中含有一空氣氣隙，其長度等于0.2cm。設(shè)線圈中通有1A電流，如要得到0.9T的磁感應(yīng)強度，試求線圈匝數(shù)。例題6.1H0＝7.21050.210-2＝1440A總磁通勢為

NI＝（Hl）＝H1l1＋H0＝195＋1440＝1635線圈匝數(shù)為

N＝NI／I＝1635若要得到相等的磁感應(yīng)強度，采用磁導(dǎo)率高的鐵心材料，可使線圈的用銅量大為降低。若線圈中通有同樣大小的勵磁電流，要得到相等的磁通，采用磁導(dǎo)率高的鐵心材料，可使鐵心的用鐵量大為降低當(dāng)磁路中含有空氣隙時，由于其磁阻較大，要得到相等的磁感應(yīng)強度，必須增大勵磁電流（線圈匝數(shù)一定）結(jié)論返回一、電磁關(guān)系鐵心線圈分為：直流鐵心線圈和交流鐵心線圈鐵心線圈的交流電路6.4交流鐵心線圈電路

和L與i的關(guān)系注勵磁電流i與之間線性關(guān)系i與

之間不存在線性關(guān)系二、電壓電流關(guān)系鐵心中磁感應(yīng)強度的最大值鐵心截面積三、功率損耗銅損Pcu：線圈電阻R上的功率損耗。鐵損Pfe：在交變磁通的作用下，由磁滯和渦流產(chǎn)生的功率損耗。包括磁滯損耗Ph

和渦流損耗Pe。返回變壓器的功能：變電壓、變電流、變阻抗發(fā)電廠1.05萬伏輸電線22萬伏升壓變電站1萬伏降壓…降壓實驗室380/220伏降壓儀器36伏降壓變壓器的種類6.5變壓器

額定電壓

變壓器副邊開路（空載）時，原、副邊繞組允許的電壓值。額定電流

變壓器滿載運行時，原、副邊繞組允許的電流值。

額定容量

傳送功率的最大能力。（理想）變壓器的銘牌數(shù)據(jù)（以單相變壓器為例）一、變壓器的工作原理電磁關(guān)系

原繞組

副繞組電壓變換根據(jù)交流磁路的分析可得：

E1＝4.44fN1m

E2＝4.44fN2m空載時副繞組的端電壓變比結(jié)論：改變匝數(shù)比，可得到不同的輸出電壓電流變換由于變壓器鐵心的導(dǎo)磁率高，空載電流（i0）很小，可忽略。寫成相量為結(jié)論：變壓器原、副繞組的電流與匝數(shù)成反比阻抗變換結(jié)論：變壓器原邊的等效負(fù)載，為副邊所帶負(fù)載乘以變比的平方。

（1）匝數(shù)比為信號源輸出功率為如下圖：交流信號源的電動勢E＝120V,內(nèi)阻R0＝800，負(fù)載電阻RL＝8（1）當(dāng)RL折算到原邊的等效電阻為R0時，求匝數(shù)比和信號源輸出功率；（2）當(dāng)將負(fù)載直接與信號源聯(lián)接時，信號源輸出多大功率？例題6.2（2）當(dāng)將負(fù)載直接接在信號源上時二、變壓器的外特性

副邊輸出電壓和輸出電流的關(guān)系

U2＝f（I2）U20：原邊加額定電壓、副邊開路時，副邊的輸出電壓。變壓器的外特性曲線三、變壓器的損耗與效率

變壓器的功率損耗包括鐵心中的鐵損Pfe和繞組上的銅損Pcu。變壓器的效率：四、特殊變壓器ABP自耦變壓器電流互感器（被測電流）N1（匝數(shù)少）N2（匝數(shù)多）ARi1i2注意！1.副邊不能斷開，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，在副邊出現(xiàn)過壓。電壓互感器VR

N1（匝數(shù)多）保險絲

N2（匝數(shù)少）~u（被測電壓）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，在副邊出現(xiàn)高壓。注意！五、變壓器繞阻的極性

當(dāng)電流流入兩個線圈(或流出）時，若產(chǎn)生的磁通方向相同，則兩個流入端稱為同極性端（同名端）。或者說，當(dāng)鐵芯中磁通變化（增大或減?。r，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。兩繞阻串聯(lián)兩繞阻并聯(lián)若將兩繞阻的其中一個線圈反繞，則1和4為同極性端注返回容量

SN

輸出功率

P2

原邊輸入功率

P1

輸出功率

P2注意：變壓器幾個功率的關(guān)系容量：原邊輸入功率：輸出功率：

變壓器的功率因數(shù)變壓器的效率F線圈鐵心銜鐵電磁鐵是利用通電的鐵心線圈吸引銜鐵或保持某種機械零件、工件于固定位置的一種電器。電磁鐵吸合過程的分析：在吸合過程中若外加電壓不變，則基本不變電磁鐵吸合前(氣隙大）

大

起動電流大

電磁鐵吸合后(氣隙?。?/p>

小

電流小6.6電磁鐵

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