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1、7.1 磁场的基本物理量7.1.1 磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B:磁感应强度磁感应强度B B的大小的大小:磁感应强度磁感应强度B B的方向的方向:磁感应强度磁感应强度B B的单位的单位:特斯拉特斯拉(T T)，1 1 1 1T=1Wb/mT=1Wb/m2 2 均匀磁场均匀磁场:第2页/共35页第1页/共35页7.1.2 磁通磁通磁通 ：穿过垂直于穿过垂直于B B方向的面积方向的面积S S中的磁力线总数。中的磁力线总数。说明说明:如果不是均匀如果不是均匀磁场，则取磁场，则取B B的平均值。的平均值。在在均匀磁场中均匀磁场中 =B S =B S 或或 B=B=/S S 磁感应强度磁感应强度
2、B B在数值上可以看成为与磁场方向垂直在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位面积所通过的磁通的单位面积所通过的磁通,故又称故又称磁通密度磁通密度。磁通磁通 的单位的单位:韦韦 伯伯(WbWb)1Wb=1V 1Wb=1Vs s7.1.3 磁场强度磁场强度磁场强度HH ：介质中某点的磁感应强度介质中某点的磁感应强度 B B 与介质与介质 磁导率磁导率 之比。之比。磁场强度磁场强度HH的单位的单位 ：安培安培/米（米（A/mA/m)第3页/共35页第2页/共35页 任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流向与闭合
3、回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流作为正、反之为负。作为正、反之为负。式中：式中：是磁场强度矢量沿任意闭合是磁场强度矢量沿任意闭合 线线(常取磁通作为闭合回线常取磁通作为闭合回线)的线积分；的线积分；I I I I 是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。安培环路定律安培环路定律电流正负的规定电流正负的规定：安培环路定律（全电流定律）安培环路定律（全电流定律）I I1 1HHI I2 2安培环路定律将安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。电流与磁场强度联系起来。在在均匀磁场中均匀磁场中 Hl=IN Hl=IN 第4页/共35页第3页/共35页真空的磁导率为
4、常数，用真空的磁导率为常数，用 0 0表示，有：表示，有：7.1.4 磁导率磁导率磁导率 ：相对磁导率相对磁导率 r r：磁导率磁导率 的单位：的单位：亨亨/米（米（H/mH/m）第5页/共35页第4页/共35页7.1.5 物质的磁性1.非磁性物质 所以磁通所以磁通 与产生此磁通的电流与产生此磁通的电流 I I 成正比，呈成正比，呈线性关系。线性关系。当磁场媒质是非磁性材料时，有：当磁场媒质是非磁性材料时，有：即即 B B与与 H H 成正比，呈线性关系。成正比，呈线性关系。由于由于O OHHB B 0 0 r r 1 1B B=0 0 H H()(I I)第6页/共35页第5页/共35页2.
5、磁性物质 磁性物质内部形成许多小区域，其分子间存在的一磁性物质内部形成许多小区域，其分子间存在的一种特殊的作用力使每一区域内的分子磁场排列整齐，种特殊的作用力使每一区域内的分子磁场排列整齐，显示磁性，称这些小区域为磁畴。显示磁性，称这些小区域为磁畴。在没有外磁场作用的普通磁性物质中，各个磁畴排在没有外磁场作用的普通磁性物质中，各个磁畴排列杂乱无章，磁场互相抵消，整体对外不显磁性。列杂乱无章，磁场互相抵消，整体对外不显磁性。第7页/共35页第6页/共35页7.2 磁性材料的磁性能高导磁性磁饱和性磁滞性第8页/共35页第7页/共35页按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型：按磁性物质的磁性能，磁
6、性材料分为三种类型：(1)(1)软磁材料软磁材料 (2)(2)永磁材料永磁材料 (3)(3)矩磁材料矩磁材料 第9页/共35页第8页/共35页7.3 磁路及其基本定律磁路的概念+NIfNSS直流电机的磁路直流电机的磁路交流接触器的磁路交流接触器的磁路第10页/共35页第9页/共35页磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律第11页/共35页第10页/共35页磁路与电路的比较磁路与电路的比较 磁路磁路磁通势磁通势F F磁通磁通 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+
7、_ _E EI IR R第12页/共35页第11页/共35页7.4 交流铁心线圈电路电磁关系 +e e+e e +u uN Ni i（磁通势）（磁通势）主磁通主磁通 ：漏磁通漏磁通 ：线圈线圈铁心铁心 i i，铁心线圈的漏磁电感铁心线圈的漏磁电感第13页/共35页第12页/共35页电压电流关系根据根据KVL:KVL:+e ee e u uN Ni i 当当 u u 是正弦电压时是正弦电压时，第14页/共35页第13页/共35页 由于线圈电阻由于线圈电阻 R R 和感抗和感抗X X （或漏磁通（或漏磁通 ）较小，其）较小，其电压降也较小，与主磁电动势电压降也较小，与主磁电动势 E E 相比可忽略
8、，故有相比可忽略，故有式中：式中：B Bmm是是铁心中磁感应强度的最大值，单位铁心中磁感应强度的最大值，单位TT；S S 是铁心截面积，单位是铁心截面积，单位mm2 2。第15页/共35页第14页/共35页功率损耗1.1.铜损（铜损（P Pcucu）2.2.铁损（铁损（P PFeFe）第16页/共35页第15页/共35页磁滞损耗（磁滞损耗（P Ph h）涡流损耗（Pe）第16页/共35页7.5 变压器 变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电子线路中应用广泛。子线路中应用广泛。概述第18页/共35页第17页/共35页变压器的工作原理单相变压器单相变压
9、器+一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心 一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。第19页/共35页第18页/共35页(1)空载运行情况1.电磁关系一次侧接交流电源，二次侧开路。+1 i0(i0N1)1空载时，铁心中主磁通 是由一次绕组磁通势产生的。第20页/共35页第19页/共35页(2)带负载运行情况1.电磁关系一次侧接交流电源，二次侧接负载接负载。+1 1i1(i1N1)i1i2(i2N2)2有载时，铁心中主磁通 是由一次、二次绕组磁通势共同产生的合成磁通。2i2+e2+e 2+u2 Z Z 第21页/共35页第20页/共35页
10、2.电压变换（设加正弦交流电压）有效值有效值:同同 理：理：主磁通按正弦规律变化，设为主磁通按正弦规律变化，设为 则则(1)(1)一次、二次侧主磁通感应电动势一次、二次侧主磁通感应电动势第22页/共35页第21页/共35页根据根据KVL：变压器一次侧等效电路如图 由于电阻 R1 和感抗 X X1 1(或漏磁通)较小,其两端的电压也较小,与主磁电动势 E1 1比较可忽略不计，则+(2)(2)一次、二次侧电压一次、二次侧电压式中式中 R R1 1 为为一次侧绕组的电阻绕组的电阻;X X1 1=L L 1 1 为为一次侧绕组的感抗绕组的感抗(漏磁感抗，由漏磁漏磁感抗，由漏磁产生产生)。第23页/共3
11、5页第22页/共35页（匝比）（匝比）K K为为变比变比对二次侧，对二次侧，根据KVL：结论：改变匝数比，就能改变输出电压。结论：改变匝数比，就能改变输出电压。式中式中 R R2 2 为为二次二次绕组的电阻绕组的电阻;X X2 2=L L 2 2 为为二次二次绕组的感抗；绕组的感抗；为为二次二次绕组的端电压。绕组的端电压。变压器空载时变压器空载时:+u u2 2+i i1 1i i2 2+e e2 2+e e 2 2式中式中U U2020为变压器空载电压。为变压器空载电压。故有故有第24页/共35页第23页/共35页3.电流变换(一次、二次侧电流关系一次、二次侧电流关系)有载运行有载运行 可见
12、，铁心中主磁通的最大值可见，铁心中主磁通的最大值 mm在变压器空载在变压器空载和有载时近似保持不变。即有和有载时近似保持不变。即有 不论变压器空载还是不论变压器空载还是有载，一次绕组上的阻有载，一次绕组上的阻抗压降均可忽略，故有抗压降均可忽略，故有由上式，若由上式，若U U1 1、f f 不变，则不变，则 m m 基本不变，近于常数。基本不变，近于常数。空载空载：有载：有载：+|Z|+第25页/共35页第24页/共35页一般情况下：一般情况下：I0 (23)%I1N 很小可很小可忽忽略。略。或或结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。或：或：1 1.提供产生提供产生 mm的磁势的磁势2 2.提供用
13、于补偿提供用于补偿 作用作用 的磁势的磁势磁势平衡式：磁势平衡式：空载磁势有载磁势第26页/共35页第25页/共35页4.阻抗变换由图可知：由图可知：+第27页/共35页第26页/共35页1）变压器的型号5.变压器的铭牌和技术数据S J L 1000/10S J L 1000/10 变压器额定容量变压器额定容量(KVA)铝线圈铝线圈 冷却方式冷却方式J:J:油浸自冷式油浸自冷式F:F:风冷式风冷式相数相数S:三相三相D:单相单相 高压绕组的额定电压高压绕组的额定电压(KV)(KV)第28页/共35页第27页/共35页2）额定值 额定电压额定电压 U U1N1N、U U2N2N 变压器二次侧开路
14、（空载）时，一次、二次侧变压器二次侧开路（空载）时，一次、二次侧绕组允许的电压值绕组允许的电压值单相：单相：U U1N 1N，一次侧电压，一次侧电压，U U2N2N，二次侧空载时的电压，二次侧空载时的电压三相：三相：U U1N1N、U U2N2N，一次、二次侧的线电压，一次、二次侧的线电压 额定电流额定电流 I I1N1N、I I2N2N 变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的电流值。电流值。单相：一次、二次侧绕组允许的电流值单相：一次、二次侧绕组允许的电流值三相：一次、二次侧绕组线电流三相：一次、二次侧绕组线电流第29页/共35页第28页/共35页
15、额定容量额定容量 S SN N 传送功率的最大能力。传送功率的最大能力。单相：单相：三相：三相：容量容量 S SN N 输出功率输出功率 P P2 2 一次侧输入功率一次侧输入功率 P P1 1 输出功率输出功率 P P2 2注意：变压器几个功率的关系（单相）注意：变压器几个功率的关系（单相）容量：容量：一次侧输入功率：输出功率：2)额定值第30页/共35页第29页/共35页7.5.3 变压器的外特性与效率变压器的外特性与效率1.1.变压器的外特性变压器的外特性 当一次侧电压当一次侧电压 U U1和负载功率因数和负载功率因数 coscos 2保持不变时，保持不变时，二次侧输出电压二次侧输出电压
16、 U U2和输出电流和输出电流 I I2的关系，的关系，U U2=f f(I I2)。电压变化率：电压变化率：coscos 2=0.8=0.8(感性）感性）U2I2U20I2Ncoscos 2=1=1O第31页/共35页第30页/共35页2.变压器的效率()变压器的损耗包括两部分：变压器的损耗包括两部分：铜损铜损 (P PCuCu)：绕组导线电阻的损耗。绕组导线电阻的损耗。涡流损耗：交变磁通在铁心中产生的感涡流损耗：交变磁通在铁心中产生的感 应电流应电流(涡流涡流)造成的损耗。造成的损耗。磁滞损耗：磁滞现象引起铁心发热，造磁滞损耗：磁滞现象引起铁心发热，造 成的损耗。成的损耗。铁损铁损(P P
17、FeFe)：变压器的效率为变压器的效率为输出功率输出功率输入功率输入功率第32页/共35页第31页/共35页同极性端同极性端 (同名端同名端 )当铁心中磁通变化时，在两线圈中产生的感应电动势当铁心中磁通变化时，在两线圈中产生的感应电动势极性相同的两端为同极性端。极性相同的两端为同极性端。同极性端用“”表示。同极性端和绕组的绕向有关。同极性端和绕组的绕向有关。7.5.4 变压器绕组的极性变压器绕组的极性第33页/共35页第32页/共35页7.6 电磁铁1.1.概述概述 电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或保电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或保持某种机械零件、工件于固定位置的一种电器。持某种机械零件、工件于固定位置的一种电器。当电源断开时电磁铁的磁性消失，衔铁或其它零当电源断开时电磁铁的磁性消失，衔铁或其它零件即被释放。件即被释放。第34页/共35页第33页/共35页2.2.基本结构基本结构 电磁铁由线圈、铁心及衔铁三部分组成电磁铁由线圈、铁心及衔铁三部分组成第35页/共35页第34页/共35页谢谢您的观看！第35页/共35页