湖南理工《電工技術(shù)與儀表》4344課時

1主講人：張清小項目五變壓器、互感器安裝與測試2本部分的主要內(nèi)容一、磁場及其相關(guān)概念二、鐵磁材料的磁性能1.變壓器的外形圖一、磁場及其相關(guān)概念2.磁場及其相關(guān)概念（1）磁路是磁場存在的一種特殊形式，是限制在一定空間范圍內(nèi)的磁場。實際電路中有他勵電感原級的線圈中放有鐵芯，線圈通電后鐵芯就構(gòu)成磁路。（2）磁場是由磁體或電流生成的，通常用磁力線來形象地描述磁場的存在和分布情況，磁力線是閉合的曲線，磁力線上每一點的切線方向就是該點磁場的方向，磁力線的疏密程度則表示該點磁場的強弱。其中反映磁場基本特征的物理量主要是磁感應(yīng)強度B、磁通Φ、磁導(dǎo)率μ以及引出量磁場強度Η。3.磁感應(yīng)強度B：磁感應(yīng)強度是表征磁場性質(zhì)的基本物理量之一，反映的是介質(zhì)磁場中某點磁場的強弱及其方向，是一個矢量，用符號“B”表示。如果某磁場中磁感應(yīng)強度的大小處處相等，方向也都相同，則稱這種磁場為均勻磁場4.磁通Ф：磁通是表征磁場性質(zhì)的另一個基本物理量，反映的是磁感應(yīng)強度在某一截面內(nèi)累積的效果，也是一個矢量，用符號“Ф”表示。5．磁導(dǎo)率μ：磁導(dǎo)率是表征物質(zhì)導(dǎo)磁性能的一個物理量，反映介質(zhì)具有的導(dǎo)磁能力大小，屬于一個標量，用符號“μ”表示。實驗測出，真空（或空氣）的導(dǎo)磁能力極弱，其磁導(dǎo)率是一個常數(shù)，數(shù)值為6.自然界的物質(zhì)對磁的敏感程度有所不同，根據(jù)其導(dǎo)磁能力的強弱，將物質(zhì)分為了磁性物質(zhì)和非磁性物質(zhì)兩大類。（1）非磁性物質(zhì)：對磁極不敏感，幾乎沒有導(dǎo)磁能力，μ很小，接近于μ0，即相對磁導(dǎo)率μr≈1。如空氣、鋁、紙、鉻、鉑、汞、銅、銀等物質(zhì)。（2）磁性物質(zhì)：對磁極其敏感，有極強的導(dǎo)磁能力，μ很高，μr相當大，高達102以上，而且μr不是常數(shù)。若物質(zhì)的μr》1時，對應(yīng)的物質(zhì)稱鐵磁性物質(zhì)。如鐵、鎳、鈷、硅鋼、鎳鈷合金、坡莫合金等，其相對磁導(dǎo)率μr可高達104以上。鐵磁性物質(zhì)如果處在電流磁場中，對電流的磁場會產(chǎn)生極大的影響。因此，實用電工設(shè)備的鐵芯，都選用導(dǎo)磁性能好的鐵磁性材料，如硅鋼片、鑄鐵、鎳鈷合金等。7.磁場強度H：反映的是電流磁場中某點的磁場強弱及其方向，是一個矢量，用符號“H”表示。磁場強度H的大小與產(chǎn)生該磁場的電流大小及其所在點的磁力線路徑有關(guān)，由全電流定律確定。二、鐵磁材料的磁性能1.鐵磁性物質(zhì)又稱磁介質(zhì)，是指在較弱的電流磁場作用下能有較強的附加磁場產(chǎn)生，使原電流磁場強度增加很多的一類物質(zhì)。2.鐵磁性物質(zhì)的性質(zhì)主要體現(xiàn)在高導(dǎo)磁性、磁飽和性及磁滯性三個方面。（1）高導(dǎo)磁性鐵磁物質(zhì)具有磁化的特性，外磁場越強，與外磁場一致方向的磁疇越多，附加磁場也越強，也就使得鐵磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率遠大于非鐵磁性材料的磁導(dǎo)率，說明磁性物質(zhì)具有很高的導(dǎo)磁性能。（2）磁飽和性：鐵磁物質(zhì)磁化過程中，外磁場增大，其附加磁場也隨之增強。但當外磁場的強度繼續(xù)增加達到某一數(shù)值時，所有的磁疇分子都按著外磁場方向排列，這時即使再增加外磁場的強度，其附加磁場也無法增強，而基本保持不變，這種現(xiàn)象說明鐵磁性物質(zhì)具有“磁飽和”性能。（3）磁滯性：鐵磁性物質(zhì)如果處于交變磁場中時，外磁場方向的不斷改變，使得磁疇分子也跟著不斷轉(zhuǎn)向。由于分子熱運動的存在會阻止磁疇轉(zhuǎn)向，因而出現(xiàn)磁疇分子的轉(zhuǎn)動變向跟不上外磁場變向的問題，也就是說磁感應(yīng)強度B的變化滯后于磁場強度H的變化，這種現(xiàn)象稱為“磁滯”，體現(xiàn)了鐵磁性物質(zhì)具有的“磁滯”特性。3.磁化曲線及其磁化特性分析（1）磁化曲線：鐵磁性物質(zhì)具有磁化的特點，對應(yīng)的磁化曲線通常用B-H關(guān)系線來描述，稱“磁化曲線”。（2）鐵磁物質(zhì)的磁滯回線及其特性分析4．鐵磁性物質(zhì)分類：根據(jù)磁滯回線的形狀特點，將鐵磁性材料分為：軟磁材料、硬磁材料和矩磁材料三類。（1）軟磁性材料①特點：具有較小的矯頑磁力和剩磁，磁滯回線窄而細長，回線面積小。這種材料易磁化，也易退磁。常見的軟磁材料有：鑄鐵、硅鋼、坡莫合金及鐵氧體等。②應(yīng)用：軟磁材料一般被用來制造交流電工設(shè)備的鐵芯。例如交流電機、變壓器、電磁鐵等的鐵芯。（2）硬磁材料①特點：具有較大的矯頑磁力，磁滯回線寬而短，回線面積大。這種材料難磁化，磁化后磁性不易消失。常見的永磁材料有：碳鋼、鐵鎳鋁鈷合金等。近年來稀土永磁材料發(fā)展很快，像稀土鈷、稀土釹鐵硼等，它們的矯頑磁力都很大。②應(yīng)用：永磁材料一般被用來制造永久磁鐵。例如電信儀表的鐵芯、永磁式揚聲器及小型直流電機的永磁鐵芯等。（3