磁路與鐵心線圈電路91904

會(huì)計(jì)學(xué)1磁路與鐵心線圈電路91904§7.1磁場的基本物理量§7.2磁性材料的磁性能§7.3磁路及其基本定律§7.4交流鐵心線圈電路§7.5變壓器第七章磁路與鐵心線圈電路第1頁/共50頁一、磁感應(yīng)強(qiáng)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）7.1磁場的基本物理量第2頁/共50頁二、磁通單位：韋伯（Wb）B

單位：特斯拉（T）

磁感應(yīng)強(qiáng)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：伏秒第3頁/共50頁

三、磁場強(qiáng)度H

磁場強(qiáng)度是計(jì)算磁場所用的物理量，其大小為磁感應(yīng)強(qiáng)度和導(dǎo)磁率之比。單位：B

：特斯拉：亨/米：安/米第4頁/共50頁四、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，則稱為非磁性材料第5頁/共50頁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）。7.2磁性材料的磁性能第6頁/共50頁磁路：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7.3磁路及其基本定律磁路的基本概念第7頁/共50頁一.安培環(huán)路定律（全電流律）：

磁場中任何閉合回路磁場強(qiáng)度的線積分,等于通過這個(gè)閉合路徑內(nèi)電流的代數(shù)和。I1I2I3電流方向和磁場強(qiáng)度的方向符合右手定則的，電流取正；否則取負(fù)。第8頁/共50頁

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(qiáng)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(dòng)勢。一般用F

表示。F=NI第9頁/共50頁總磁動(dòng)勢

在非均勻磁路（磁路的材料或截面積不同，或磁場強(qiáng)度不等）中，總磁動(dòng)勢等于各段磁壓降之和。例：IN第10頁/共50頁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(jì)算。令：Rm

稱為磁阻第11頁/共50頁磁路和電路的比較磁路電路磁通INR+_EI磁壓降磁動(dòng)勢電動(dòng)勢電流電壓降U第12頁/共50頁基本定律

磁阻磁感應(yīng)強(qiáng)度安培環(huán)路定律磁路IN歐姆定律電阻電流強(qiáng)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第13頁/共50頁勵(lì)磁電流：在磁路中用來產(chǎn)生磁通的電流勵(lì)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7.4交流鐵心線圈電路第14頁/共50頁IU直流磁路的特點(diǎn):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(dòng)勢F=IN一定磁通和磁阻成反比（線圈中沒有反電動(dòng)勢）（R

為線圈的電阻）一.直流磁路的分析第15頁/共50頁二.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)系第16頁/共50頁電路方程：一般情況下很小交流激勵(lì)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)系第17頁/共50頁假設(shè)則最大值有效值ui第18頁/共50頁一定時(shí)磁動(dòng)勢IN隨磁阻的變化而變化。當(dāng)外加電壓U、頻率f

與線圈匝數(shù)N一定時(shí)，便基本不變。根據(jù)磁路歐姆定律，當(dāng)

交流磁路的特點(diǎn):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第19頁/共50頁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(dòng)電流大電磁鐵吸合后(氣隙小）

小電流小

如果氣隙中有異物卡住，電磁鐵長時(shí)間吸不上，線圈中的電流一直很大，將會(huì)導(dǎo)致過熱，把線圈燒壞。

注意：第20頁/共50頁(U不變，I不變）(I

隨Rm

變化）（

U不變時(shí)，基本不變）直流磁路交流磁路磁路小結(jié)（隨Rm變化）第21頁/共50頁鐵損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(dòng)勢和電流。克服方法: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：第22頁/共50頁變壓器功能：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

7.5變壓器第23頁/共50頁

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(shí)驗(yàn)室380/220伏降壓儀器36伏降壓第24頁/共50頁單相變壓器鐵芯原邊繞組副邊繞組結(jié)構(gòu)：7.5.1變壓器的工作原理第25頁/共50頁變壓器符號(hào)：電磁關(guān)系：N1N2N1N2第26頁/共50頁空載運(yùn)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(lì)磁電流i10

產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢

i10

產(chǎn)生磁通（交變）（

方向符合右手定則）1.電壓變換第27頁/共50頁結(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(shí)第28頁/共50頁負(fù)載運(yùn)行：Z

副邊帶負(fù)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(huì)產(chǎn)生磁通，從而影響原邊電流i1。但當(dāng)外加電壓、頻率不變時(shí)，鐵芯中主磁通的最大值在變壓器空載或有負(fù)載時(shí)基本不變

。帶負(fù)載后磁動(dòng)勢的平衡式為：2.電流變換第29頁/共50頁結(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(lì)磁電流很小，可忽略。即：第30頁/共50頁從原邊等效：結(jié)論：變壓器原邊的等效負(fù)載，為副邊所帶負(fù)載乘以變比的平方。

3.阻抗變換第31頁/共50頁例：揚(yáng)聲器上如何得到最大輸出功率RsRL信號(hào)源設(shè)：信號(hào)電壓的有效值:U1=50V;信號(hào)內(nèi)阻：Rs=100;負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻：RL=8。求：負(fù)載上得到的功率解：（1）將負(fù)載直接接到信號(hào)源上，得到的輸出功率為：第32頁/共50頁Rs（2）將負(fù)載通過變壓器接到信號(hào)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’）。第33頁/共50頁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(shí)，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）7.5.2變壓器的外特性第34頁/共50頁為防止渦流損失，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()：PFE7.5.3變壓器的損耗與效率()第35頁/共50頁一.自耦變壓器ABP

使用時(shí)，改變滑動(dòng)端的位置，便可得到不同的輸出電壓。實(shí)驗(yàn)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?yàn)镹變小時(shí)，磁通增大，電流會(huì)迅速增加。7.5.4特殊變壓器簡介（調(diào)壓器）第36頁/共50頁二.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(shí)，在副邊出現(xiàn)高壓。使用注意：VR

N1（匝數(shù)多）保險(xiǎn)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第37頁/共50頁三.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(shí)，在副邊出現(xiàn)過壓。使用注意事項(xiàng)：第38頁/共50頁

當(dāng)電流流入兩個(gè)線圈(或流出）時(shí)，若產(chǎn)生的磁通方向相同，則兩個(gè)流入端稱為同極性端（同名端）?；蛘哒f，當(dāng)鐵芯中磁通變化（增大或減?。r(shí)，在兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢極性相同的兩端為同極性端。同極性端(同名端)AXax**AXax**7.5.5變壓器繞組的極性第39頁/共50頁電器使用時(shí)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**第40頁/共50頁220V：聯(lián)結(jié)2－3勵(lì)磁兩種接法下線圈工作情況的分析**1324第41頁/共50頁110V：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(jì)相同勵(lì)磁'第42頁/共50頁問題1：在110V

情況下，如果只用一個(gè)繞組（N），行不行？答：不行（兩繞組必須并繞）

原邊有兩個(gè)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：第43頁/共50頁問題2：如果兩繞組的極性端接錯(cuò)，結(jié)果如何？結(jié)論：在極性不明確時(shí)，一定要先測定極性再通電。答：有可能燒毀變壓器兩個(gè)線圈中的磁通抵消燒毀感應(yīng)電勢電流

很大原因：**1324’第44頁/共50頁

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(gè)線圈的任意兩端(X-x)連接,然后在AX

上加一小電壓u