第5章磁路和變壓器

第五章

磁路和變壓器5.1磁路磁性材料2.磁性材料軟磁：電工軟鐵、硅鋼片、鐵鎳合金硬磁：碳綱、鐵、鎳鋁鈷合金矩磁材料：鐵氧體、坡莫合金1.磁化曲線B-H曲線磁性材料主要是指鐵、鎳、鈷及其合金。

磁滯現(xiàn)象

當(dāng)磁化電流為交變電流時(shí)，設(shè)磁性材料沒(méi)有被磁化過(guò)：H0BBrBmHm－Hm－Br－BmH＝Hm→0

B＝Bm→Br

H＝0→Hm

B＝0→Bm

H＝0→－Hm

B＝Br→－Bm

H＝－Hm→0

B＝－Bm→－BrH＝0→Hm

B＝－Br→Bm

可見(jiàn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化總是滯后于磁場(chǎng)強(qiáng)度H的變化，這種現(xiàn)象叫做磁滯現(xiàn)象。描述上述過(guò)程的閉合曲線叫磁滯回線。H0BH0B0HB永磁材料

矩磁材料軟磁材料磁路：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）線圈磁路及其基本定律磁路的基本概念1.安培環(huán)路定律（全電流律）：

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)閉合路徑內(nèi)電流的代數(shù)和。I1I2I3電流方向和磁場(chǎng)強(qiáng)度的方向符合右手定則的，電流取正；否則取負(fù)。

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，安培環(huán)路定律可寫(xiě)成：磁路長(zhǎng)度L線圈匝數(shù)NIHL：稱(chēng)為磁壓降。NI：稱(chēng)為磁動(dòng)勢(shì)。一般用F

表示。F=NI總磁動(dòng)勢(shì)

在非均勻磁路（磁路的材料或截面積不同，或磁場(chǎng)強(qiáng)度不等）中，總磁動(dòng)勢(shì)等于各段磁壓降之和。例：IN對(duì)于均勻磁路磁路中的歐姆定律二.磁路的歐姆定律：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(chēng)為磁阻磁路和電路的比較磁路電路磁通INR+_EI磁壓降磁動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)電流電壓降U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)度基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電流定律磁路與電路的比較電路R+_EI5.1.3二.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(shì)：主磁通：漏磁通ui的感應(yīng)電勢(shì)

和產(chǎn)生2.電壓電流關(guān)系假設(shè)則最大值有效值ui變壓器功能：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

5.2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)伏降壓

變壓器應(yīng)用舉例…降壓實(shí)驗(yàn)室380/220伏降壓儀器36伏降壓?jiǎn)蜗嘧儔浩麒F芯原邊繞組副邊繞組結(jié)構(gòu)：變壓器的工作原理變壓器符號(hào)：電磁關(guān)系：N1N2N1N2空載運(yùn)行：原邊接入電源，副邊開(kāi)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(shì)

i10

產(chǎn)生磁通（交變）（

方向符合右手定則）1.電壓變換結(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)負(fù)載運(yùn)行：Z

副邊帶負(fù)載后對(duì)磁路的影響：在副邊感應(yīng)電壓的作用下，副邊線圈中有了電流i2

。此電流在磁路中也會(huì)產(chǎn)生磁通，從而影響原邊電流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

。帶負(fù)載后磁動(dòng)勢(shì)的平衡式為：2.電流變換結(jié)論：原、副邊電流與匝數(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：從原邊等效：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。

3.阻抗變換

變壓器的阻抗變換

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：Rs=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：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：由此可見(jiàn)，加入變壓器以后，輸出功率提高了很多。原因是滿足了電路獲得最大輸出功率的條件（RS=RL’）。變壓器的工作特性1.電壓調(diào)整率

電壓變化率反映電壓U2的變化程度。通常希望U2的變動(dòng)愈小愈好，一般變壓器的電壓變化率約在5%左右。為防止渦流損失，鐵芯一般由一片片導(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()：PFE2.變壓器的損耗與