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1、3.1 磁路及其主要物理量磁路及其主要物理量1.1.磁场和磁力线的基本概念磁场和磁力线的基本概念 通常把具有磁性的物体叫磁体。通常把具有磁性的物体叫磁体。在磁体的周围存在一种特殊物质，具有力和能的性质，称为磁场。在磁体的周围存在一种特殊物质，具有力和能的性质，称为磁场。在磁力线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向。在磁力线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向。磁力线有以下几个特点：磁力线是互不相交的闭合曲线。外:NS，内：SN。磁力线上任意一点的切线方向，就是该点的磁场方向，即小磁针在磁力作用下N级所指的方向。磁力线越密表示磁场越强，反之，磁力线越疏表示磁场越强。第1页/共22页2.2.电流的
2、磁场电流的磁场当电流通过直导体时，导体的周围就产生磁场，这种电生磁的现象称为电流的磁效应。安培定则（右手定则）：即右手握住导体，大拇指指向电流的方向，弯曲四指指向磁场磁力线的方向。通电线圈的磁场：右手握住线圈，弯曲四指和线圈中电流的方向一致，大拇指所指的方向就是磁场穿过线圈内孔的方向，也就是线圈的N极。第2页/共22页3.3.磁路的主要物理量磁路的主要物理量uu磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B B B（磁通密度）（磁通密度）（磁通密度）（磁通密度）:表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。表示磁场内某点磁场
3、强弱和方向的物理量。B B B B的方向：该点磁力线切线的方向，与电流的方向之间符合右手螺旋定则的方向：该点磁力线切线的方向，与电流的方向之间符合右手螺旋定则的方向：该点磁力线切线的方向，与电流的方向之间符合右手螺旋定则的方向：该点磁力线切线的方向，与电流的方向之间符合右手螺旋定则 单位单位单位单位:特斯拉特斯拉特斯拉特斯拉(T)(T)(T)(T)，1T=1Wb/m1T=1Wb/m1T=1Wb/m1T=1Wb/m2 2 2 2uu磁通磁通磁通磁通 ：在均匀磁场中，磁感应强度在均匀磁场中，磁感应强度在均匀磁场中，磁感应强度在均匀磁场中，磁感应强度B B B B与垂直于磁场方向的面积与垂直于磁场方
4、向的面积与垂直于磁场方向的面积与垂直于磁场方向的面积S S S S的乘积，的乘积，的乘积，的乘积，称为通过该面积的磁通。称为通过该面积的磁通。称为通过该面积的磁通。称为通过该面积的磁通。=B S =B S =B S =B S 或或或或 B=B=B=B=/S S S S 单位单位单位单位:韦韦韦韦 伯伯伯伯(Wb)(Wb)(Wb)(Wb)第3页/共22页uu磁导率磁导率磁导率磁导率 ：表示物质导磁性能的物理量，衡量物质的导磁能力表示物质导磁性能的物理量，衡量物质的导磁能力表示物质导磁性能的物理量，衡量物质的导磁能力表示物质导磁性能的物理量，衡量物质的导磁能力。单位：单位：单位：单位：亨亨亨亨/米
5、（米（米（米（H/mH/mH/mH/m）真空的磁导率为常数真空的磁导率为常数真空的磁导率为常数真空的磁导率为常数：相对磁导率相对磁导率相对磁导率相对磁导率 r r r r：uu磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度H H H H ：进行磁场分析时引入的物理量。进行磁场分析时引入的物理量。进行磁场分析时引入的物理量。进行磁场分析时引入的物理量。磁场强度是矢量，只与产生磁场的电流以及这些电流的分布情况有关，而磁场强度是矢量，只与产生磁场的电流以及这些电流的分布情况有关，而磁场强度是矢量，只与产生磁场的电流以及这些电流的分布情况有关，而磁场强度是矢量，只与产生磁场的电流以及这些电流的分布情况有关，而与磁介
6、质的磁导率无关。与磁介质的磁导率无关。与磁介质的磁导率无关。与磁介质的磁导率无关。单位单位单位单位 ：安培安培安培安培/米（米（米（米（A/m)A/m)A/m)A/m)第4页/共22页铁磁材料，如铁、钢、镍、钴及其合金。非铁磁材料，如铜、铝、纸、空气、石墨等。磁导率 铁磁材料的磁导率远远大于真空的磁导率，容易使磁通通过，所以往往用它们来做电机、变压器以及某些电磁系统的铁心。物质分类4.4.磁性材料的磁性能磁性材料的磁性能第5页/共22页 磁化曲线及磁饱和性 励磁电流增加到一定值时，几乎所有的磁畴都与外磁场的方向一致，附加磁场就不再随励磁电流的增大而继续增强，这种现象称为磁饱和现象。a点附点，b
7、为膝点，c为饱和点。在膝点b的附近达到最大值，所以电气工程上通常要求铁磁材料工作在膝点附近。第6页/共22页 磁滞回线在铁磁材料反复磁化的过程中，磁感应强度B B的变化总是落后于磁场强度的变化，这种现象称为磁滞现象。B B-H H关系曲线是一条回形闭合曲线，称为磁滞回线。矫顽磁力矫顽磁力线圈线圈第7页/共22页铁磁材料(1)(1)软磁材料：具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。一般用来制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢、坡莫合金即铁氧体等。(2)(2)硬磁材料：具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。一般用来制造永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。(3)(3)矩磁材料：具有较小的矫顽
8、磁力和较大的剩磁，磁滞回线接近矩形，稳定性好 在计算机和控制系统中用作记忆元件、开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰铁氧体等。第8页/共22页1.1.安培环路定律安培环路定律3.2 磁路基本定律磁路基本定律 磁路是指磁通通过的路径，在电气设备中，一般采用导磁性能比较好的铁磁材料制成一定形状的铁心，构成磁力线非常集中的磁路。在磁路中，沿着任何一个闭合路径，磁场强度H的线积分等于这个闭合路径所交链的电流的代数和。在无分支磁路中，磁场可近似认为是均匀的，则 N NI I第9页/共22页此即此即磁路的欧姆定律。磁路的欧姆定律。2.2.磁路欧姆定律磁路欧姆定律第10页/共22页 磁路磁路磁通势磁通势F F磁
9、通磁通 磁阻磁阻电路电路电动势电动势 E E电流密度电流密度 J J 电阻电阻磁感应强度磁感应强度B B电流电流 I I N NI I+_ _E EI IR R磁路与电路的比较磁路与电路的比较第11页/共22页3.3 变压器的结构、原理与功能变压器的结构、原理与功能1.1.变压器的结构变压器的结构 变压器是利用电磁感应原理传输电能或信号的器件，具有变压、变流、变阻抗、耦合、匹配等作用。变压器由铁心和绕组两个基本部分组成。铁心：采用0.350.5mm的高导磁率的硅钢片叠加而成。第12页/共22页2.2.变压器的工作原理变压器的工作原理空载运行二次绕组中的电流i2=0i2=0，电压为开路电压。则e
10、1e1、e2e2的有效值分别为：忽略漏磁通的影响，不考虑绕组的电阻压降，即：变压比：例题：3.13.1第13页/共22页u负载运行 在一次绕组的外加电压不变的情况下，主磁通保持不变，变压器的磁动势平衡方程式：空载电流很小，忽略不记，可认为：得变压器一、二次电流有效值为：例题：3.23.2第14页/共22页u阻抗变换作用根据欧姆定律的：在电子电路中，为了提高信号的传输功率，常用变压器将负载阻抗变换为适当的数值，这种做法即为阻抗匹配。例题：3.3第15页/共22页3.4 常用电压器常用电压器1.1.自耦变压器和调压器自耦变压器和调压器一、二次侧共用一个绕组，使低压绕组成为高压绕组的一部分，称为自耦
11、变压器。满足：一、二次绕组之间既有磁的联系又有电的联系，故不能用于要求一、二次侧电路隔离的场合。第16页/共22页使用自耦调压器时应注意以下几点:一次绕组输入接电源相线，公共端接电源中线。一、二次绕组不能对调使用，否则可能会烧坏绕组，甚至造成电源短路。接通电源前，先将滑动触头移至零位，接通电源后在逐渐转动手柄，将输出电压调到所需值。用毕，再将手柄转回零位，以备下次安全使用。输出电压无论多低，其电流也不允许大于额定电流，第17页/共22页2.2.小功率电源变压器小功率电源变压器 在各种仪器设备中提供所需电源电压的变压器，一般容量和体积都很小，称为小功率电源变压器。小功率电源变压器在使用中有时需要
12、把绕组串联起来以提高电压，或把绕组并联起来以增大电流。同极性端又称同名端，是指变压器各绕组电位瞬时极性相同的端点。同名端与绕组的绕向有关。第18页/共22页3.3.三相电力变压器三相电力变压器在电力系统中，用于变换三相交流电压，输送电能的变压器，称为三相电力变压器。联结方式：Yyn：常用于车间配电变压器、动力和照明的混合供电的三相四线制 系统Yd：主要用于在变电站作降压或升压用。三相变压器的额定容量SN是指三相总额定容量：额定电压UN、额定电流IN指线电压和线电流第19页/共22页4.4.仪用互感器仪用互感器主要作用是扩大测量仪表的量程和测量仪表与高压电路隔离，以保证安全。电压互感器近似于电压器的空载运行二次额定电压皆为100V电压互感器在运行中不允许二次侧短路，否则将烧坏互感器，故一、二次侧接入熔断器进行保护。第20页/共22页电流互感器电流表的电流线圈电阻很小，所以电流互感器相当于短路，则：二次绕组的额定电流通常都为5A5A。电流互感器在运行中不允许二次侧开路，二次侧开路会产生高电压，危及人身和设备的安全。为此，在电流互感器的二次侧不允许接入熔断器和开关。第21页/共22页感谢您的观看！第22页/共22页