電子電工基礎(chǔ)

§1磁場的基本物理量§2磁性材料的磁性能§3磁路及其基本定律§4交流鐵心線圈電路§5變壓器磁路與鐵心線圈電路一、磁感應(yīng)強度（磁通密度）與磁場方向相垂直的單位面積上通過的磁通（磁力線）。單位：韋伯1Tesla=104高斯B

的單位：特斯拉（Tesla）磁場的基本物理量二、磁通單位：韋伯（Wb）B

單位：特斯拉（T）磁感應(yīng)強度B與垂直與磁場方向的面積S的乘積，稱為通過該面積的磁通。單位：伏秒三、磁場強度H磁場強度是計算磁場所用的物理量，其大小為磁感應(yīng)強度和導(dǎo)磁率之比。單位：B

：特斯拉：亨/米：安/米四、磁導(dǎo)率：表征各種材料導(dǎo)磁能力的物理量（亨/米）

真空中的磁導(dǎo)率()為常數(shù)一般材料的磁導(dǎo)率和真空中的磁導(dǎo)率之比，稱為這種材料的相對磁導(dǎo)率，則稱為磁性材料，則稱為非磁性材料

1.非線性大小BH(I)

2.磁飽和性HBBH

3.磁滯性根據(jù)磁性能，磁性材料又可分為三種：軟磁材料（磁滯回線窄長。常用做磁頭、磁心等）；永磁材料（磁滯回線寬。常用做永久磁鐵）；矩磁材料（滯回線接近矩形。可用做記憶元件）。磁性材料的磁性能磁路：主磁通所經(jīng)過的閉合路徑。i線圈通入電流后，產(chǎn)生磁通，分主磁通和漏磁通。：主磁通：漏磁通鐵心（導(dǎo)磁性能好的磁性材料）線圈磁路及其基本定律磁路的基本概念一.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(nèi)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總磁動勢

在非均勻磁路（磁路的材料或截面積不同，或磁場強度不等）中，總磁動勢等于各段磁壓降之和。例：IN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(yīng)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+_EI勵磁電流：在磁路中用來產(chǎn)生磁通的電流勵磁電流直流

-------直流磁路

交流

-------交流磁路磁路分析直流磁路交流磁路交流鐵心線圈電路IU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(guān)系電路方程：一般情況下很小交流激勵線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢：主磁通：漏磁通ui的感應(yīng)電勢和產(chǎn)生2.電壓電流關(guān)系假設(shè)則最大值有效值ui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(dǎo)致過熱，把線圈燒壞。

注意：(U不變，I不變）(I

隨Rm

變化）（

U不變時，基本不變）直流磁路交流磁路磁路小結(jié)（隨Rm變化）鐵損PFe:磁滯損耗:

Ph:由于磁滯回線,交變磁化產(chǎn)生。渦流損耗Pe:鐵心中感應(yīng)的電動勢和電流?？朔椒?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

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(yīng)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(jié)構(gòu)：變壓器的工作原理變壓器符號：電磁關(guān)系：N1N2N1N2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(chǎn)生感應(yīng)電動勢

i10

產(chǎn)生磁通（交變）（

方向符合右手定則）1.電壓變換結(jié)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(yīng)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(chǎn)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(jié)論：原、副邊電流與匝數(shù)成反比由于變壓器鐵芯材料的導(dǎo)磁率高、空載勵磁電流很小，可忽略。即：從原邊等效：結(jié)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(shè)：信號電壓的有效值:U1=50V;信號內(nèi)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(shè)變比則：結(jié)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(guān)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）變壓器的外特性為防止渦流損失，鐵芯一般由一片片導(dǎo)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(dǎo)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(chǎn)生的感應(yīng)電流（渦流），造成的損失。鐵損()：PFE變壓器的損耗與效率()

額定電壓

變壓器副邊開路（空載）時，原、副邊繞組允許的電壓值。額定電流

變壓器滿載運行時，原、副邊繞組允許的電流值。

額定容量

傳送功率的最大能力。（理想）變壓器的銘牌數(shù)據(jù)（以單相變壓器為例）容量SN

輸出功率P2

原邊輸入功率P1

輸出功率P2注意：變壓器幾個功率的關(guān)系效率變壓器功率因數(shù)容量：原邊輸入功率：輸出功率：

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(diào)壓器就是根據(jù)此原理制作的。注意：原、副邊千萬不能對調(diào)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。特殊變壓器簡介（調(diào)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(chǎn)生過流；2.鐵心、低壓繞組的一端接地，以防在絕緣損時，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(chǎn)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(chǎn)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（增大或減小）時，在兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢極性相同的兩端為同極性端。同極性端(同名端)AXax**AXax**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(jié)2－3110V：聯(lián)結(jié)1－3，2－4線圈的接法1324**220V：聯(lián)結(jié)2－3勵磁兩種接法下線圈工作情況的分析**1324110V：聯(lián)結(jié)1－3，2－41,32,4220V：聯(lián)結(jié)2－31324**說明：兩種接法下不變，所以鐵芯磁路的設(shè)計相同勵磁'問題1：在110V

情況下，如果只用一個繞組（N），行不行？答：不行（兩繞組必須并繞）原邊有兩個相同繞組的電源變壓器（220/110），使用中應(yīng)注意的問題：**13241,32,4N若兩種接法鐵芯中的磁通相等，則：問題2：如果兩繞組的極性端接錯，結(jié)果如何？結(jié)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(yīng)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