第六章變壓器12

第6章磁路與鐵心線圈電路返回磁場的特性可用磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通、磁場強(qiáng)度、磁磁導(dǎo)率等幾個(gè)物理量表示。一、磁感應(yīng)強(qiáng)度B的單位：特[斯拉]（T）1T＝104Gs的單位：韋伯6.1磁場的基本物理量二、磁通

＝BS三、磁場強(qiáng)度H的單位：安／米

的單位：亨／米I1I2I3電流方向和磁場強(qiáng)度的方向符合右手定則，電流取正；否則取負(fù)。安培環(huán)路定律（全電流定律）：磁場中任何閉合回路磁場強(qiáng)度線積分,等于通過這個(gè)閉合路徑內(nèi)電流的代數(shù)和.

在無分支的均勻磁路，如環(huán)形線圈，安培環(huán)路定律可寫成：其中l(wèi)x＝2x是半徑為x的圓周長Hx是半徑

x

處的磁場強(qiáng)度F＝NI即線圈匝數(shù)與電流的乘積，稱磁通勢

單位為安[培]（A）四、磁導(dǎo)率

磁導(dǎo)率是一個(gè)用來表示磁場媒質(zhì)磁性和衡量物質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量。討論磁場內(nèi)某一點(diǎn)的磁場強(qiáng)度H與有關(guān)嗎？

由上兩式可知，磁場內(nèi)某一點(diǎn)的H只與電流大小、線圈匝數(shù)及該點(diǎn)的幾何位置有關(guān)，而與無關(guān)前提：在各向同性的磁介質(zhì)中?真空中的磁導(dǎo)率為常數(shù)ININSL?一般材料的磁導(dǎo)率和真空磁導(dǎo)率0

的比值，稱為該物質(zhì)的相對磁導(dǎo)率r

或返回磁性材料的磁性能

一、高導(dǎo)磁性

指磁性材料的磁導(dǎo)率很高，

r>>1，使其具有被強(qiáng)烈磁化的特性。二、磁飽和性

當(dāng)外磁場（或勵(lì)磁電流）增大到一定值時(shí)，磁性材料的全部磁疇的磁場方向都轉(zhuǎn)向與磁場的方向一致，磁化磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度BJ達(dá)到飽和值。6.2磁性材料的磁性能高導(dǎo)磁性、磁飽和性、磁滯性、非線性磁化曲線B和與H的關(guān)系注當(dāng)有磁性物質(zhì)存在時(shí)B與H不成比例，與I也不成比例。三、磁滯性

當(dāng)鐵心線圈中通有交變電流（大小和方向都變化）時(shí)，鐵心就受到交變磁化，電流變化時(shí)，B隨H而變化，當(dāng)H已減到零值時(shí)，但B未回到零，這種磁感應(yīng)強(qiáng)度滯后于磁場強(qiáng)度變化的性質(zhì)稱磁性物質(zhì)的磁滯性。磁滯回線剩磁：當(dāng)線圈中電流減到零（H＝0），鐵心在磁化時(shí)所獲的磁性還未完全消失，這時(shí)鐵心中所保留的磁感應(yīng)強(qiáng)度稱為剩磁感應(yīng)強(qiáng)度Br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（磁滯回線接近矩形。可用做記憶元件）。返回i一、磁路

線圈通入電流后，產(chǎn)生磁通，分主磁通和漏磁通S。線圈鐵心6.3磁路及其基本定律二、磁路的歐姆定律對于環(huán)形線圈磁路的歐姆定律說明F=NI為磁通勢

Rm為磁阻l為磁路的平均長度

S為磁路的截面積磁路與電路對照磁路電路磁通勢F電動(dòng)勢E磁通電流I磁感應(yīng)強(qiáng)度B電流密度J磁阻Rm電阻R磁路的計(jì)算

在計(jì)算電機(jī)、電器等的磁路時(shí)，要預(yù)先給定鐵心中的磁通（或磁感應(yīng)強(qiáng)度），而后按照所給的磁通及磁路各段的尺寸和材料去求產(chǎn)生預(yù)定磁通所需的磁通勢F＝NI。

計(jì)算均勻磁路要用磁場強(qiáng)度H，即NI＝Hl，

如磁路由不同的材料、長度和截面積的幾段組成，則磁路由磁阻不同的幾段串聯(lián)而成。

NI＝H1l1＋H2l2＋＝（Hl）如：由三段串聯(lián)而成的繼電器磁路解磁路的平均長度為

l＝（（10＋15）／2）＝39.2cm查鑄鋼的磁化曲線，當(dāng)B＝0.9T時(shí)，

H1＝500A／m于是

H1l1＝195A空氣隙中的磁場強(qiáng)度為

H0＝B0／0＝0.9／（410－7）＝7.2105A/m有一環(huán)形鐵心線圈，其內(nèi)徑為10cm，外徑為15cm，鐵心材料為鑄鋼。磁路中含有一空氣氣隙，其長度等于0.2cm。設(shè)線圈中通有1A電流，如要得到0.9T的磁感應(yīng)強(qiáng)度，試求線圈匝數(shù)。例題6.1H0＝7.21050.210-2＝1440A總磁通勢為

NI＝（Hl）＝H1l1＋H0＝195＋1440＝1635線圈匝數(shù)為

N＝NI／I＝1635若要得到相等的磁感應(yīng)強(qiáng)度，采用磁導(dǎo)率高的鐵心材料，可使線圈的用銅量大為降低。若線圈中通有同樣大小的勵(lì)磁電流，要得到相等的磁通，采用磁導(dǎo)率高的鐵心材料，可使鐵心的用鐵量大為降低當(dāng)磁路中含有空氣隙時(shí)，由于其磁阻較大，要得到相等的磁感應(yīng)強(qiáng)度，必須增大勵(lì)磁電流（線圈匝數(shù)一定）結(jié)論返回一、電磁關(guān)系鐵心線圈分為：直流鐵心線圈和交流鐵心線圈鐵心線圈的交流電路6.4交流鐵心線圈電路

和L與i的關(guān)系注勵(lì)磁電流i與之間線性關(guān)系i與

之間不存在線性關(guān)系二、電壓電流關(guān)系鐵心中磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值鐵心截面積三、功率損耗銅損Pcu：線圈電阻R上的功率損耗。鐵損Pfe：在交變磁通的作用下，由磁滯和渦流產(chǎn)生的功率損耗。包括磁滯損耗Ph

和渦流損耗Pe。返回變壓器的功能：變電壓、變電流、變阻抗發(fā)電廠1.05萬伏輸電線22萬伏升壓變電站1萬伏降壓…降壓實(shí)驗(yàn)室380/220伏降壓儀器36伏降壓變壓器的種類6.5變壓器

額定電壓

變壓器副邊開路（空載）時(shí)，原、副邊繞組允許的電壓值。額定電流

變壓器滿載運(yùn)行時(shí)，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）一、變壓器的工作原理電磁關(guān)系

原繞組

副繞組電壓變換根據(jù)交流磁路的分析可得：

E1＝4.44fN1m

E2＝4.44fN2m空載時(shí)副繞組的端電壓變比結(jié)論：改變匝數(shù)比，可得到不同的輸出電壓電流變換由于變壓器鐵心的導(dǎo)磁率高，空載電流（i0）很小，可忽略。寫成相量為結(jié)論：變壓器原、副繞組的電流與匝數(shù)成反比阻抗變換結(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。

（1）匝數(shù)比為信號源輸出功率為如下圖：交流信號源的電動(dòng)勢E＝120V,內(nèi)阻R0＝800，負(fù)載電阻RL＝8（1）當(dāng)RL折算到原邊的等效電阻為R0時(shí)，求匝數(shù)比和信號源輸出功率；（2）當(dāng)將負(fù)載直接與信號源聯(lián)接時(shí)，信號源輸出多大功率？例題6.2（2）當(dāng)將負(fù)載直接接在信號源上時(shí)二、變壓器的外特性

副邊輸出電壓和輸出電流的關(guān)系

U2＝f（I2）U20：原邊加額定電壓、副邊開路時(shí)，副邊的輸出電壓。變壓器的外特性曲線三、變壓器的損耗與效率

變壓器的功率損耗包括鐵心中的鐵損Pfe和繞組上的銅損Pcu。變壓器的效率：四、特殊變壓器ABP自耦變壓器電流互感器（被測電流）N1（匝數(shù)少）N2（匝數(shù)多）ARi1i2注意！1.副邊不能斷開，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。電壓互感器VR

N1（匝數(shù)多）保險(xiǎn)絲

N2（匝數(shù)少）~u（被測電壓）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。注意！五、變壓器繞阻的極性

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（增大或減小）時(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。兩繞阻串聯(lián)兩繞阻并聯(lián)若將兩繞阻的其中一個(gè)線圈反繞，則1和4為同極性端注返回容量

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(gè)功率的關(guān)系容量：原邊輸入功率：輸出功率：

變壓器的功率因數(shù)變壓器的效率F線圈鐵心銜鐵電磁鐵是利用通電的鐵心線圈吸引銜鐵或保持某種機(jī)械零件、工件于固定位置的一種電器。電磁鐵吸合過程的分析：在吸合過程中若外加電壓不變，則基本不變電磁鐵吸合前(氣隙大）

大

起動(dòng)電流大

電磁鐵吸合后(氣隙?。?/p>

小

電流小6.6電磁鐵

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