電工學(xué)第六章 電工技術(shù)(第六版)課件

第六章磁路與鐵心線圈電路一、磁感應(yīng)強(qiáng)度：表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量也可看成與磁場(chǎng)方向相垂直的單位面積上通過(guò)的磁通（磁力線）。所以B又可稱為磁通密度。6.1.1磁場(chǎng)的基本物理量用一個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直的1米長(zhǎng)導(dǎo)體通以1A電流時(shí)導(dǎo)體上受的力來(lái)衡量。6.1磁路及其分析方法二、磁通單位：韋伯（Wb）B

單位：特斯拉（T）磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場(chǎng)方向的面積S的乘積，稱為通過(guò)該面積的磁通。單位：伏·秒四、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)磁導(dǎo)率與磁場(chǎng)強(qiáng)度的乘積等于磁感應(yīng)強(qiáng)度一般材料的磁導(dǎo)率和真空中的磁導(dǎo)率之比，稱為這種材料的相對(duì)磁導(dǎo)率，則稱為磁性材料，則稱為非磁性材料1.高導(dǎo)磁性

2.磁飽和性6.1.2磁性材料的磁性能磁性材料的磁導(dǎo)率很高，具有被強(qiáng)烈磁化的特性。磁性材料主要指鐵、鎳、鈷及其合金HB磁路：主磁通所經(jīng)過(guò)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6.1.3磁路的分析方法磁路的基本概念一.安培環(huán)路定律（全電流律）：

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

在無(wú)分支的均勻磁路（磁路的材料和截面積相同，各處的磁場(chǎng)強(qiáng)度相等）中，安培環(huán)路定律可寫成：磁路長(zhǎng)度L線圈匝數(shù)NIHL：稱為磁壓降。NI：稱為磁動(dòng)勢(shì)。一般用F表示。F=NI對(duì)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稱為磁阻磁路和電路的比較磁路電路磁通INR+_EI磁壓降磁動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)電流電壓降U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+_EIIU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(shì)F=IN一定磁通和磁阻成反比（線圈中沒有反電動(dòng)勢(shì)）（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(lì)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)：主磁通：漏磁通ui的感應(yīng)電勢(shì)和產(chǎn)生2.電壓電流關(guān)系一定時(shí)磁動(dòng)勢(shì)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交流磁路中磁阻對(duì)電流的影響

電磁鐵吸合過(guò)程的分析：在吸合過(guò)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?。┬‰娏餍?/p>

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

注意：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(shì)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

6.3變壓器發(fā)電廠1.05萬(wàn)伏輸電線22萬(wàn)伏升壓變電站1萬(wàn)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?jiǎn)蜗嘧儔浩麒F芯原邊繞組副邊繞組結(jié)構(gòu)：6.3.1變壓器的工作原理空載運(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(shì)（方向符合右手定則）1.電壓變換

i10產(chǎn)生磁通（交變）結(jié)論：改變?cè)褦?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)負(fù)載運(yùn)行：Z

副邊帶負(fù)載后對(duì)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(shì)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(lì)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(fù)載，為副邊所帶負(fù)載乘以變比的平方。

3.阻抗變換例：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：Rs（2）將負(fù)載通過(guò)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’）。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）6.3.2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()：PFE6.3.3變壓器的損耗與效率()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(wàn)不能對(duì)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。6.3.4特殊變壓器簡(jiǎn)介（調(diào)壓器）二.電壓互感器：用低量程的電壓表測(cè)高電壓1.副邊不能短路，以防產(chǎn)生過(guò)流；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)高壓。使用注意：VR

N1（匝數(shù)多）保險(xiǎn)絲

N2（匝數(shù)少）~u（被測(cè)電壓）電壓表被測(cè)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(cè)大電流（被測(cè)電流）N1（匝數(shù)少）N2（匝數(shù)多）ARi1i2電流表被測(cè)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(guò)壓。使用注意事項(xiàng)：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(shuō)，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(shì)極性相同的兩端為同極性端。同極性端(同名端)AXax**AXax**6.3.5變壓器繞組的極性電器使用時(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**220V：聯(lián)結(jié)2－3勵(lì)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(shuō)明：兩種接法下不變，所以鐵芯磁路的設(shè)計(jì)相同勵(lì)磁'問(wèn)題：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(cè)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(shì)電流

很大原因：**1324’方法一：交流法AXax若說(shuō)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。測(cè)量：若說(shuō)明A與x或X與a是同極性端；結(jié)論：同極性端的測(cè)定方法方法二：直流法mA表+_AXaxK+-**AXax+_K設(shè)K閉合時(shí)增加。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，阻止的增加。如果當(dāng)

K閉合時(shí)，mA表正偏，則A－a為同極性端;如果當(dāng)K閉合時(shí)，mA表反偏，則A－x為同極性端結(jié)論：

額定電壓

變壓器副邊開