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1、第三章第三章 磁路与变压器磁路与变压器3.1 3.1 磁场的基本物理量磁场的基本物理量3.2 3.2 铁磁材料的电磁性能铁磁材料的电磁性能3.3 3.3 磁路的基本概念磁路的基本概念3.4 3.4 变变 压压 器器【磁场的基本物理量】1 1、磁通、磁通、磁通、磁通：通过与磁感线垂直的某一截面S的磁感线总数 称为磁通，用符号表示，单位为韦伯（Wb）。2 2、磁感应强度、磁感应强度、磁感应强度、磁感应强度B B ：在均匀磁场中，如果通过与磁感线 垂直的某面积S的磁通为，则：磁感应强度B的方向就是磁场中某点磁感线的方向。3 3、磁导率、磁导率、磁导率、磁导率：工程上用磁导率表示不同材料的导磁能力。单
2、位是亨/米(H/m)。真空的磁导率4 4、相对磁导率、相对磁导率、相对磁导率、相对磁导率 r r：物质磁导率与真空磁导率0的比值。非铁磁物质r近似为1，铁磁物质的r 远大于1。5 5、磁场强度、磁场强度、磁场强度、磁场强度HH：磁场强度只与产生磁场的电流以及这些 电流分布有关，而与磁介质的磁导率无关，单位 是安米（A m）。是为了简化计算而引入的 辅助物理量。【铁磁材料的电磁性能】物质按物质按磁导率磁导率磁导率磁导率的大小分成的大小分成铁磁材料铁磁材料铁磁材料铁磁材料和和非铁磁材料非铁磁材料非铁磁材料非铁磁材料两大类。两大类。铁磁材料的电磁性铁磁材料的电磁性 高导磁性高导磁性 磁饱和性磁饱和性
3、 磁磁 滞滞 性性 高导磁性高导磁性高导磁性高导磁性：磁导率可达磁导率可达102104，由铁磁材料组成的磁路磁，由铁磁材料组成的磁路磁 阻很小，在线圈中通入较小的电流即可获得较阻很小，在线圈中通入较小的电流即可获得较 大的磁通。大的磁通。磁饱和性磁饱和性磁饱和性磁饱和性：B不会随不会随H的增强而无限增强，的增强而无限增强，H增大到一定值增大到一定值 时，时，B不能继续增强。不能继续增强。磁磁磁磁 滞滞滞滞 性性性性：铁心线圈中通过交变电流时，铁心线圈中通过交变电流时，H的大小和方向都的大小和方向都 会改变，铁心在交变磁场中反复磁化，在反复磁会改变，铁心在交变磁场中反复磁化，在反复磁 化的过程中
4、，化的过程中，B的变化总是滞后于的变化总是滞后于H的变化。的变化。铁磁材料的类型：铁磁材料的类型：软磁材料软磁材料：磁滞回线较窄，磁滞特性不明显。特点是磁 导率高，容易磁化和退磁，磁滞损耗小。如：硅钢片、铸钢、铁氧体等。硬磁材料硬磁材料：磁滞回线较窄宽，磁滞性明显。特点是剩磁 大。如：钴钢、锰钢、钨钢。矩磁材料矩磁材料：只要受较小的外磁场作用就能磁化到饱和，当外磁场去掉，磁性仍保持，磁滞回线几乎 成矩形。如：锰镁铁氧体、锂锰铁氧体和某 些铁镍合金等。磁化曲线磁滞回线【磁路的基本概念】磁路：磁路：磁感线通过的路径。实际电路中有大量电感元 件的线圈中有铁心。线圈通电后铁心就构成磁 路，磁路又影响电
5、路。因此电工技术不仅有电 路问题，同时也有磁路问题。磁场的基本定律磁场的基本定律安培环路定律安培环路定律安培环路定律安培环路定律 l 为相关闭合磁感线的长度。计算电流代数和时，与绕行方向符合右手螺旋定则的电流取正号，反之取负号。若闭合回路上各点的磁场强度相等且其方向与闭合回路的切线方向一致，则：直线电流产生的磁场直线电流产生的磁场直线电流产生的磁场直线电流产生的磁场推导现取距直线为r 的一根磁感线，该磁感线长度为 l=2r 通电环形螺线管产生的磁场通电环形螺线管产生的磁场通电环形螺线管产生的磁场通电环形螺线管产生的磁场先求环心内一点的磁场。环心内磁感线为同心圆，可认为是匀强磁场。现取半径为平均
6、半径 的磁感线为闭合回线，则有，所以：可得：若环心内介质磁导率为，则磁感应强度为在环心外，由于I=0，所以H=0，B=0。简单磁路的计算简单磁路的计算简单磁路的计算简单磁路的计算图所示的单相变压器磁路中，如果磁感线的平均长度（即磁路中心线长度）为l，线圈的匝数为N，线圈中通过的电流为I，则磁场强度H与l、N 和 I 的关系为：由于 所以 电电电电 磁磁磁磁 铁铁铁铁电磁铁 衔 铁 固定铁心线 圈交流电磁铁 直流电磁铁直流电磁铁产生的电磁吸力是恒定的，大小为：交流电磁铁在吸合时，其平均电磁吸力为：最大吸力为：变压器的分类：变压器的分类：变压器的分类：变压器的分类：按交流电的相数：按交流电的相数：
7、单相变压器、三相变压器、其他相数变压器。单相变压器、三相变压器、其他相数变压器。按用途不同：按用途不同：电力变压器（输配电）；电力变压器（输配电）；控制变压器（局部照明和控制电路）；控制变压器（局部照明和控制电路）；自耦变压器（调节电压）；自耦变压器（调节电压）；电炉变压器和电焊变压器（电加工）；电炉变压器和电焊变压器（电加工）；仪用互感器（测量电路）；仪用互感器（测量电路）；电源变压器、耦合变压器、脉冲变压器电源变压器、耦合变压器、脉冲变压器（电子设备中常用）。（电子设备中常用）。【变 压 器】变压器的功能：变压器的功能：变压器的功能：变压器的功能：变换电压、变换电流和阻抗。变压器的结构变压
8、器的结构变压器的结构变压器的结构 ：铁心（磁路）、绕组（电路）和油箱。接电源的绕组称为一次绕组（或称原绕组、初级绕组），接负载接电源的绕组称为一次绕组（或称原绕组、初级绕组），接负载的绕组称为二次绕组（或称副绕组、次级绕组）。的绕组称为二次绕组（或称副绕组、次级绕组）。1 1、电压变换、电压变换、电压变换、电压变换 U1、U2 一、二次绕组电压的有效值；一、二次绕组电压的有效值；K 变压器的变压比，简称变比，是变压器最重要的参数之一。变压器的变压比，简称变比，是变压器最重要的参数之一。2 2、电流变换、电流变换、电流变换、电流变换变压器空载时：变压器空载时：变压器负载时：变压器负载时：一、二次
9、绕组电流数值关系为：一、二次绕组电流数值关系为：【例例3-3】有一台降压变压器，一次绕组接到有一台降压变压器，一次绕组接到6600V的交流电源的交流电源 上，二次绕组电压为上，二次绕组电压为220V。（。（1）试求其变比。（）试求其变比。（2）如果一次绕组匝数如果一次绕组匝数N1=3300匝，试求二次绕组匝数。匝，试求二次绕组匝数。（3）如果电源电压减小到）如果电源电压减小到6000V，为使二次绕组电压，为使二次绕组电压 保持不变，试问一次绕组匝数应调整到多少？保持不变，试问一次绕组匝数应调整到多少？解：（解：（1）特殊变压器特殊变压器特殊变压器特殊变压器 自耦变压器自耦变压器钳形电流表钳形电流表 电流互感器 电压互感器 电焊变压器电焊变压器 外形图 电路图 铁心及绕组图