,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章 磁路与变压器,电工技术,高等教育出版社,第五章 磁路与变压器,第五章 磁路与变压器,-,重要公式,主磁电动势,e,的有效值,（,5.2.5,）,（,5.5.9,）,（,5.5.12,）,（,5.5.13,）,变压器的电压、电流、阻抗变换,第五章 磁路与变压器-重要公式主磁电动势e的有效值（5.2,5.1.1,磁路,磁路就是磁通的路径,。,磁场集中分布于由铁心构成的闭合路径内。,磁路中的,磁通,由励磁线圈中的,励磁电流产生,，经过铁心和空气隙而闭合,。,5.1.1磁路磁路就是磁通的路径。,5.1.1,常见的磁路,常见的磁路,（,a,）变压器；（,b,）电磁铁；（,c,）磁电式电表,有气隙，永磁体,i,有气隙，,电流励磁,无气隙，,电流励磁,5.1.1常见的磁路常见的磁路 有气隙，永磁体i有气隙，电流,5.1.1,磁场的基本物理量,磁场强度,磁感应强度,磁通,磁导率,磁场强弱和方向的矢量，,单位为,T,（特斯拉）,确定磁场与激励电流之间关系的矢量，,单位为,A/m,（安每米）,通过垂直于磁场方向面积的磁通量,单位是韦,伯,（,Wb,）。,物质影响磁场强弱的能力。,单位为,H/m(,亨每米,),，,真空的磁导率,相对磁导率,5.1.1磁场的基本物理量磁场强度磁感应强度磁通磁导率磁场强,（,1,）磁场强度,磁场强度,H,是一个用来确定磁场与电流之间关系的矢量，满足安培环流定律：,磁场强度是辅助物理量，,而磁感应强度,B,是基本物理量。,（,5.1.1,）,在国际单位制中，磁场强度的单位是,A/m,（安每米）,。,（1）磁场强度磁场强度H是一个用来确定磁场与电流之间关系的矢,(2),磁感应强度,磁感应强度,B,是表示磁场内某点的磁场,强弱,和,方向,的矢量,.,在磁场中,长度为,l,，电流为,I,与磁场方向垂直的导体，如果导体所受力为,F,，则该点磁感应强度为,单位为,T,（特斯拉）,均匀磁场：各点的,B,大小相等、方向相同。,(2)磁感应强度磁感应强度B是表示磁场内某点的磁场强弱和方,(3),磁通,在均匀磁场中，若垂直于磁场方向的面积为,S,则通过该面积的磁通,式中,B,为磁感应强度又称为磁通密度，,磁通的单位是,伏,秒,（,V,S,），,通常称为,韦伯,（,Wb,）。,A,或 （,5.1.2,）,(3)磁通在均匀磁场中，若垂直于磁场方向的面积为S则通过,(4),磁导率,磁导率，,物质影响磁场的强弱能力。,磁导率的国际单位制单位为,H/m(,亨每米,),，,（,5.1.3,）,(4)磁导率磁导率，物质影响磁场的强弱能力。磁导率的国际单位,磁导率,H/m(,亨每米,),电磁感应定律,磁通的单位是伏秒，称为韦伯,磁导率H/m(亨每米)电磁感应定律磁通的单位是伏秒，称为韦伯,5.1.1-,磁导率,真空的磁导率,相对磁导率,：任意一种物质的磁导率,和真空的磁导率的比值。,非磁性材料中 即,磁性材料中即,5.1.1-磁导率真空的磁导率,5.1.2,磁性材料的磁性能,1,高导磁性：铁磁材料,导磁率很高,（可达,100,10000,数量级）。,磁化曲线：,由于磁化曲线是非线性曲线，故磁路是非线性的。,5.1.2磁性材料的磁性能 1高导磁性：铁磁材料导磁率很高,5.1.2,磁性材料的磁性能,磁化曲线,5.1.2磁性材料的磁性能,5.1.2,磁性材料的磁性能,铁磁材料的磁化特性（用磁畴理论说明）,(a),磁化前,(b),磁化后,磁性物质的磁化,5.1.2磁性材料的磁性能铁磁材料的磁化特性（用磁畴理论说明,5.1.2,磁性材料的磁性能,在外磁场作用下，磁畴将顺着外磁场的方向转动，显示出很强的磁性，使铁磁材料内部的磁感应强度大大增加，如图（,b,）所示。,5.1.2磁性材料的磁性能在外磁场作用下，磁畴将顺着外磁场的,5.1.2,磁性材料的磁性能,2,磁饱和性,当外磁场增大到一定值时，其内部所有的磁畴已基本上转向与外磁场一致的方向。因而，当外部磁场再增大时，其磁化磁感应强度,B,J,不再继续增加，如图所示,5.1.2磁性材料的磁性能2磁饱和性,5.1.2,磁性材料的磁性能,附点,膝点,饱和点,5.1.2磁性材料的磁性能附点膝点饱和点,5.1.2,磁性材料的磁性能,图,5.1.5,磁滞回线,Hc,称为矫顽力,Br,称为剩磁感应强度,5.1.2磁性材料的磁性能Hc称为矫顽力Br称为剩磁感应强度,5.1.2,磁性材料的磁性能,3,磁滞性,当铁磁材料被磁化，磁场强度,H,由零增加到某值（,H=+H,m,）后，如果再减少,H,，此时,B,并不沿着原来的曲线返回，而是沿着位于其上部的另一条曲线减弱，如图,5.1.5,所示。,5.1.2磁性材料的磁性能3磁滞性,5.1.3-,1.,磁路欧姆定律,磁路的长度成反比,通过的电流,I,磁阻,磁导率,磁路的截面积,A,磁势,磁通匝数,N,磁通,电阻,电阻的长度,电阻的截面积,A,电导率,电的欧姆定律,导电率,5.1.3-1.磁路欧姆定律磁路的长度成反比通过的电流I磁,5.1.3,1.,磁路欧姆定律,图,5.1.7,带绕组的铁心,面积,A,磁路平均长度,L,磁通集中在叠片回路中,励磁电流,匝数,回,25,5.1.3 1.磁路欧姆定律图5.1.7带绕组的铁心面积A,5.1.3,磁路基本定律,2,磁路基尔霍夫定律,p117,磁路中的任一闭合路径，在任一时刻，沿该闭合路径的各段磁路压降的代数和等于环绕此闭合路径的所有磁通势的代数和,在计算过程中，若磁路是均匀的，则可直接利用求出磁路的磁通势。,若磁路由不同的材料或不同的长度和截面积的若干段组成，即磁路由磁阻不同的几段串联而成，则可利用上式求解。,5.1.3磁路基本定律2磁路基尔霍夫定律,5.2,交流铁心线圈电路,铁心线圈分为两种,直流铁心线圈、交流铁心线圈。,直流铁心线圈通直流来励磁,交流铁心线圈通交流来励磁，电磁关系和功率损耗有其特殊规律。,5.2交流铁心线圈电路铁心线圈分为两种直流铁心线圈、交流,5.2,交流铁心线圈电路,1,电磁关系,p119,图,5.2.1,交流铁芯线圈电路,所加电压有效值，伏特,(V),反电动势有效值，只考虑大小，不论方向。伏特,(V),赫兹,(Hz),韦伯,(Wb,P120-1,注意例,5-2 p124,记,5.2交流铁心线圈电路1电磁关系p119图5.2.1交流铁,5.2,交流铁心线圈电路,2.,铁心损耗,线圈电阻,R,上的功率损耗称为,铜损,。,铁损包括,磁滞,和,涡流,损耗。,叠片,选材料,回,21,书,P120,图,5.2.3,涡流损耗与应用,P120-,倒,12,5.2交流铁心线圈电路2.铁心损耗叠片选材料回21书P120,5,3,电磁铁,电磁铁,是利用通电的铁心线圈吸引衔铁而工作的一种电器。,P121,电磁铁按其励磁电流种类的不同可分为,直流电磁铁,和,交流电磁铁,两种。,直流电磁铁的励磁电流是恒定不变的，其大小只决定于线圈上所加的直流电压,U,和线圈电阻,R,的大小。,53 电磁铁电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁而工作,几种电磁铁,-,图,5.3.1-P121,(a),马蹄式,(b),螺管式,(c),拍和式,图,5.3.1,几种电磁铁,1-,线圈,2-,铁心,3-,衔铁,几种电磁铁-图5.3.1-P121(a)马蹄式,几种,交流,电磁铁,图,5.3.2,交流电磁铁的吸力,P121,图,5.3.2 -,吸力不稳的原因,p208,图,9.1.3-,吸力不稳 的解决办法,交流电磁铁两磁极间的吸力,P209,图,9.1.4-,交流,电磁铁,P213,图,9.1.10-,交流,电磁铁,几种交流电磁铁图5.3.2 交流电磁铁的吸力P121,5,4,变压器的分类、作用和构造,作用：具有：变电压、,变电流、,变阻抗,分类：两大类,电力变压器,特殊变压器,54 变压器的分类、作用和构造作用：具有：变电,5,4,变压器的分类、作用和构造,变压器的基本结构,P122,图,5.4.1,（,a,）单相心式 （,b,）单相壳式,54 变压器的分类、作用和构造变压器的基本结构,5,5,变压器的工作原理,5.5.1,变压器的空载运行,P123,55 变压器的工作原理5.5.1 变压器的空载运行,5,5,变压器的工作原理,P124,5.5.9-k,称为变压器的变比,P125,5.5.12-,反比,变电压,-,正比,变电流,-,反比,55 变压器的工作原理P124P125变电压-正比变,例,5-2 P124,直接套用,P120-5.2.5,式,例5-2 P124直接套用P120-5.2.5式,5.5,变压器的,阻抗变换,-,重点,在变压器的副边接上负载阻抗,Z,，则在原边看进去，可用一个阻抗来等效暗，,（,a,）变压器的阻抗变换作用,(b),用阻抗来等效,图,5.5.3,变压器的等效电路,5.5 变压器的阻抗变换-重点在变压器的副边接上负载阻,变压器的,阻抗变换,5.5.9,式,P124,5.5.12,式,P125,变压器的阻抗变换5.5.9式P124,5,5,变压器的阻抗变换作用,阻抗匹配,采用适当的匝数比，使变换后的阻抗等于电源的内阻，称之为阻抗匹配。,匹配时，负载上可获得最大功率。,55变压器的阻抗变换作用 阻抗匹配,例,5-3-,阻抗变换习题,（,1,）当,R,L,=R,0,匹配时，求匝数比及输出功率。,（,2,）求负载直接联接时，电源的输出功率。,E=20V,180,5,匝数比,有变压器的输出功率,直接联接时的输出功率,例5-3-阻抗变换习题（1）当RL=R0匹配时，求匝数比,5,6,变压器的运行特性,图,5.6.1,变压器的外特性曲线,56变压器的运行特性,5,6,变压器的运行特性,副绕组的电压变化程度说明了变压器的性能,U,2N,变压器副边的额定电压，,即空载电压；,U,2,当电流为额定电流时的,副边电压,电压变化率越小,，变压器的稳定性,越好。,一般变压器的电压变化率约为,4%,6%,(5.6.1)P126,56变压器的运行特性副绕组的电压变化程度说明了变压器的性,5,6,变压器的运行特性,变压器的损耗与效率,P127,变压器的效率很高，,对于大容量的变压器，,其效率一般可达,95%,99%,。,P127,例,5-4,自己看,56变压器的运行特性 变压器的损耗与效率P127例5-4,5.8.1,特殊用途的变压器,图,5.8.1,自耦变压器,220V,0-240V,中线,火线,中线,使用完毕后，,手柄应退回零位。,5.8.1 特殊用途的变压器图5.8.1自耦变压器22,5.8.1-,自耦变压器的,错误,接法,220V,0-240V,中线,火线,无中线,注意，不要这样接线！,5.8.1-自耦变压器的错误接法220V0-240V中线火,5.8.2-,仪用互感器,-,P130-,重点,使用互感器可以扩大仪表的测量范围，,使仪表与高压隔开，保证仪表安全使用。,仪用互感器分为,电压互感器和,电流互感器两种,。,5.8.2-仪用互感器-P130-重点使用互感器可以扩大仪表,5.8,特殊用途的变压器,-,重点,、电压互感器,注意：,副绕组,不许短路,，否则烧坏互感器。,为安全，高压与仪表间高绝缘隔离。铁心与副边应安全接地。,图,5.8.3,电压互感器,电压流互感器副边的,额定电压一般为,100V,。,5.8 特殊用途的变压器-重点、电压互感器注意：图5.,5,8,特殊用途的变压器,-,重点,、电流互感器,电流互感器副边的,额定电流一般为,5A,。,注意：,副绕组,不许开路,，否则烧坏互感器。,为安全，高压与仪表间高绝缘隔离。铁心与副边应安全接地。,原边匝数很少,58 特殊用途的变压器-重点、电流互感器电流互感器副,小结,磁路由导磁性能良好的铁磁材料构成。铁磁材料具有高导磁性、磁饱和性及磁滞性等特点。按其磁滞回线形状不同可分为软磁材料、硬磁材料和矩磁材料三类。,变压器是利用电磁感应原