第5章磁路和變壓器

第五章

磁路和變壓器5.1磁路磁性材料2.磁性材料軟磁：電工軟鐵、硅鋼片、鐵鎳合金硬磁：碳綱、鐵、鎳鋁鈷合金矩磁材料：鐵氧體、坡莫合金1.磁化曲線B-H曲線磁性材料主要是指鐵、鎳、鈷及其合金。

磁滯現(xiàn)象

當(dāng)磁化電流為交變電流時，設(shè)磁性材料沒有被磁化過：H0BBrBmHm－Hm－Br－BmH＝Hm→0

B＝Bm→Br

H＝0→Hm

B＝0→Bm

H＝0→－Hm

B＝Br→－Bm

H＝－Hm→0

B＝－Bm→－BrH＝0→Hm

B＝－Br→Bm

可見，磁感應(yīng)強度B的變化總是滯后于磁場強度H的變化，這種現(xiàn)象叫做磁滯現(xiàn)象。描述上述過程的閉合曲線叫磁滯回線。H0BH0B0HB永磁材料

矩磁材料軟磁材料磁路：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1.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+_EI5.1.3二.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

5.2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(dāng)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

變壓器的阻抗變換

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’）。變壓器的工作特性1.電壓調(diào)整率

電壓變化率反映電壓U2的變化程度。通常希望U2的變動愈小愈好，一般變壓器的電壓變化率約在5%左右。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()：PFE2.變壓器的損耗與