電工學第六章 電工技術(第六版)課件

第六章磁路與鐵心線圈電路一、磁感應強度：表示磁場強弱和方向的物理量也可看成與磁場方向相垂直的單位面積上通過的磁通（磁力線）。所以B又可稱為磁通密度。6.1.1磁場的基本物理量用一個與磁場方向垂直的1米長導體通以1A電流時導體上受的力來衡量。6.1磁路及其分析方法二、磁通單位：韋伯（Wb）B

單位：特斯拉（T）磁感應強度B與垂直于磁場方向的面積S的乘積，稱為通過該面積的磁通。單位：伏·秒四、磁導率：表征各種材料導磁能力的物理量（亨/米）

真空中的磁導率()為常數(shù)磁導率與磁場強度的乘積等于磁感應強度一般材料的磁導率和真空中的磁導率之比，稱為這種材料的相對磁導率，則稱為磁性材料，則稱為非磁性材料1.高導磁性

2.磁飽和性6.1.2磁性材料的磁性能磁性材料的磁導率很高，具有被強烈磁化的特性。磁性材料主要指鐵、鎳、鈷及其合金HB磁路：主磁通所經過的閉合路徑。i線圈通入電流后，產生磁通，分主磁通和漏磁通。：主磁通：漏磁通鐵心（導磁性能好的磁性材料）線圈6.1.3磁路的分析方法磁路的基本概念一.安培環(huán)路定律（全電流律）：

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

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：稱為磁動勢。一般用F表示。F=NI對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，不做定量計算。令：Rm稱為磁阻磁路和電路的比較磁路電路磁通INR+_EI磁壓降磁動勢電動勢電流電壓降U基本定律磁阻磁感應強度安培環(huán)路定律磁路IN歐姆定律電阻電流強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+_EIIU直流磁路的特點:直流磁路和電路中的恒壓源類似直流電路中

E

固定I

隨R變化隨變化

直流磁路中

F固定

一定一定磁動勢F=IN一定磁通和磁阻成反比（線圈中沒有反電動勢）（R為線圈的電阻）一.直流磁路的分析二.交流磁路的分析(交流鐵心線圈電路)：主磁通：漏磁通ui1.電磁關系電路方程：一般情況下，很小交流激勵線圈中產生感應電勢：主磁通：漏磁通ui的感應電勢和產生2.電壓電流關系一定時磁動勢IN隨磁阻的變化而變化。當外加電壓U、頻率f

與線圈匝數(shù)N一定時，便基本不變。根據(jù)磁路歐姆定律，當交流磁路的特點: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。iu電磁鐵吸合前(氣隙大）

大起動電流大電磁鐵吸合后(氣隙?。┬‰娏餍?/p>

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，將會導致過熱，把線圈燒壞。

注意：鐵損PFe:磁滯損耗:

Ph:由于磁滯回線,交變磁化產生。渦流損耗Pe:鐵心中感應的電動勢和電流。克服方法:1.磁滯損耗:選用軟磁材料.2.渦流損耗:采用硅鋼片,疊加而成3.功率損耗銅損Pcu:——線圈電阻R上的損耗（）.鐵心線圈交流電路的有功功率為：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

6.3變壓器發(fā)電廠1.05萬伏輸電線22萬伏升壓變電站1萬伏降壓變壓器應用舉例…降壓實驗室380/220伏降壓儀器36伏降壓單相變壓器鐵芯原邊繞組副邊繞組結構：6.3.1變壓器的工作原理空載運行：原邊接入電源，副邊開路。接上交流電源原邊電流i1等于勵磁電流i10

產生感應電動勢（方向符合右手定則）1.電壓變換

i10產生磁通（交變）結論：改變匝數(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：時負載運行：Z

副邊帶負載后對磁路的影響：在副邊感應電壓的作用下，副邊線圈中有了電流i2

。此電流在磁路中也會產生磁通，從而影響原邊電流i1。但當外加電壓、頻率不變時，鐵芯中主磁通的最大值在變壓器空載或有負載時基本不變

。帶負載后磁動勢的平衡式為：2.電流變換結論：原、副邊電流與匝數(shù)成反比由于變壓器鐵芯材料的導磁率高、空載勵磁電流很小，可忽略。即：從原邊等效：結論：變壓器原邊的等效負載，為副邊所帶負載乘以變比的平方。

3.阻抗變換例：揚聲器上如何得到最大輸出功率RsRL信號源設：信號電壓的有效值:U1=50V;信號內阻：Rs=100;負載為揚聲器，其等效電阻：RL=8。求：負載上得到的功率解：（1）將負載直接接到信號源上，得到的輸出功率為：Rs（2）將負載通過變壓器接到信號源上。輸出功率為：設變比則：結論：由此可見，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’）。副邊輸出電壓和輸出電流的關系。即：U2I2U20U20：原邊加額定電壓、副邊開路時，副邊的輸出電壓。一般供電系統(tǒng)希望要硬特性（隨I2的變化，U2

變化不多）6.3.2變壓器的外特性為防止渦流損失，鐵芯一般由一片片導磁材料疊成(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生的感應電流（渦流），造成的損失。鐵損()：PFE6.3.3變壓器的損耗與效率()一.自耦變壓器ABP使用時，改變滑動端的位置，便可得到不同的輸出電壓。實驗室中用的調壓器就是根據(jù)此原理制作的。注意：原、副邊千萬不能對調使用，以防變壓器損壞。因為N變小時，磁通增大，電流會迅速增加。6.3.4特殊變壓器簡介（調壓器）二.電壓互感器：用低量程的電壓表測高電壓1.副邊不能短路，以防產生過流；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)高壓。使用注意：VR

N1（匝數(shù)多）保險絲

N2（匝數(shù)少）~u（被測電壓）電壓表被測電壓=電壓表讀數(shù)N1/N2三.電流互感器：用低量程的電流表測大電流（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/N11.副邊不能開路，以防產生高電壓；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。使用注意事項：當電流流入兩個線圈(或流出）時，若產生的磁通方向相同，則兩個流入端稱為同極性端（同名端）?；蛘哒f，當鐵芯中磁通變化（增大或減?。r，在兩線圈中產生的感應電動勢極性相同的兩端為同極性端。同極性端(同名端)AXax**AXax**6.3.5變壓器繞組的極性電器使用時兩種電壓（220V/110V）的切換：220V：聯(lián)結2－3110V：聯(lián)結1－3，2－4線圈的接法1324**220V：聯(lián)結2－3勵磁兩種接法下線圈工作情況的分析**1324110V：聯(lián)結1－3，2－41,32,4220V：聯(lián)結2－31324**說明：兩種接法下不變，所以鐵芯磁路的設計相同勵磁'問題：如果兩繞組的極性端接錯，結果如何？結論：在極性不明確時，一定要先測定極性再通電。答：有可能燒毀變壓器兩個線圈中的磁通抵消燒毀感應電勢電流

很大原因：**1324’方法一：交流法AXax若說明A與a

或X

與

x為同極性端。把兩個線圈的任意兩端(X-x)連接,然后在AX

上加一小電壓u。測量：若說明A與x或X與a是同極性端；結論：同極性端的測定方法方法二：直流法mA表+_AXaxK+-**AXax+_K設K閉合時增加。感應電動勢的方向，阻止的增加。如果當

K閉合時，mA表正偏，則A－a為同極性端;如果當K閉合時，mA表反偏，則A－x為同極性端結論：

額定電壓

變壓器副邊開