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文檔簡(jiǎn)介
關(guān)于磁路與鐵心線圈電路第1頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月一、磁路3.1磁路及其分析方法磁路: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)線圈第2頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月磁場(chǎng)的特性可用磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通、磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁導(dǎo)率等幾個(gè)物理量表示。1、磁感應(yīng)強(qiáng)度
與磁場(chǎng)方向相垂直的單位面積上通過(guò)的磁通(磁力線),可表示磁場(chǎng)內(nèi)某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向。B的單位:特[斯拉](T)
1T=104Gs的單位:韋伯矢量二、磁場(chǎng)的基本物理量第3頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月2、磁通
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。如磁場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相等,方向相同,這樣的磁場(chǎng)則稱為均勻磁場(chǎng)。=BS的單位:伏?秒,通稱為韋[伯]Wb
或麥克斯韋Mx1Wb=108Mx
第4頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月3、磁場(chǎng)強(qiáng)度
磁場(chǎng)強(qiáng)度是計(jì)算磁場(chǎng)所用的物理量,其大小為磁感應(yīng)強(qiáng)度和導(dǎo)磁率之比。H的單位:安/米
的單位:亨/米矢量4、磁導(dǎo)率
磁導(dǎo)率是一個(gè)用來(lái)表示磁場(chǎng)媒質(zhì)磁性和衡量物質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量。第5頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月?真空中的磁導(dǎo)率為常數(shù)?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(duì)磁導(dǎo)率r
或第6頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月磁性材料的磁性能
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。三、磁性材料的磁性能高導(dǎo)磁性、磁飽和性、磁滯性、非線性
磁性物質(zhì)的磁化第7頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月二、磁飽和性
當(dāng)外磁場(chǎng)(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(chǎng)方向都轉(zhuǎn)向與磁場(chǎng)的方向一致,磁化磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度BJ達(dá)到飽和值。磁化曲線:B和與H的關(guān)系第8頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月三、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(chǎng)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第9頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月BrHcH(I)B(φ)0BrHcH(I)B(φ)0BrHcH(I)B(φ)0鐵磁材料分類:軟磁材料(磁滯回線窄長(zhǎng)。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??捎米鲇洃浽5?0頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月I1I2I3電流方向和磁場(chǎng)強(qiáng)度的方向符合右手定則,電流取正;否則取負(fù)。1、安培環(huán)路定律(全電流定律):
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.即四、磁路的分析方法第11頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月其中l(wèi)x=2x是半徑為x的圓周長(zhǎng)Hx是半徑
x
處的磁場(chǎng)強(qiáng)度F=NI即線圈匝數(shù)與電流的乘積,稱磁通勢(shì)
單位為安[培](A)
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,如環(huán)形線圈,安培環(huán)路定律可寫(xiě)成:第12頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月討論磁場(chǎng)內(nèi)某一點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度H與有關(guān)嗎?
由上式可知,磁場(chǎng)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(wú)關(guān)H與B不成比例第13頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月2、磁路的歐姆定律對(duì)于環(huán)形線圈磁路的歐姆定律說(shuō)明F=NI為磁通勢(shì)
Rm為磁阻l為磁路的平均長(zhǎng)度
S為磁路的截面積磁路長(zhǎng)度L線圈匝數(shù)NI第14頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月磁路和電路的比較(一)磁路電路磁通INR+_EI磁壓降磁通勢(shì)電動(dòng)勢(shì)電流電壓降U第15頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月基本定律
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)度基氏電壓定律基氏電流定律磁路與電路的比較(二)電路R+_EI第16頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月3、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(shì)F=NI。
計(jì)算均勻磁路要用磁場(chǎng)強(qiáng)度H,即NI=Hl,
如磁路由不同的材料、長(zhǎng)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)第17頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月如:由三段串聯(lián)而成的繼電器磁路NI=H1l1+H2l2+H0б=(Hl)第18頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月勵(lì)磁電流:在磁路中用來(lái)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3.2交流鐵心線圈電路鐵心線圈分為:直流鐵心線圈和交流鐵心線圈第19頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月IU直流磁路的特點(diǎn):
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(méi)有反電動(dòng)勢(shì))(R
為線圈的電阻)一.直流磁路的分析第20頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月二.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21頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月電路方程:一般情況下交流激勵(lì)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì):主磁通:漏磁通的感應(yīng)電勢(shì)
和產(chǎn)生2.電壓電流關(guān)系ui+-++--第22頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月假設(shè)則最大值有效值ui+-++--第23頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月一定時(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):ui+-++--第24頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月交流磁路中磁阻對(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(氣隙小)
小電流小
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:第25頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月(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26頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月鐵損PFe:磁滯損耗:
Ph:磁滯現(xiàn)象引起鐵芯發(fā)熱造成的損失。渦流損耗Pe:交變磁通在鐵芯中產(chǎn)生的感應(yīng)電流(渦流),造成的損失??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:Ph=UIh=KhfBmVPe=UIe=Kef2BmV2=1.62Bm<1TBm>1T第27頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月變壓器是變換各種交流電壓的電器。它是利用電磁感應(yīng)定律并通過(guò)磁路的耦合作用,把某一個(gè)數(shù)量級(jí)的交流電壓,變換成同頻率的另一個(gè)數(shù)量級(jí)的交流電壓的能量變換裝置。3.3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)用舉例實(shí)驗(yàn)室380/220伏降壓儀器36伏降壓…降壓第28頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月變壓器鐵心:硅鋼片疊壓而成。變壓器繞組:高強(qiáng)度漆包線繞制而成。其它部件:油箱、冷卻裝置、保護(hù)裝置等。鐵心線圈2.構(gòu)造殼式變壓器心式變壓器鐵心線圈按用途分:
電力變壓器,特種用途變壓器。按相數(shù)分:單相、三相和多相變壓器。按繞組數(shù)分:雙繞組、多繞組及自耦變壓器。1.分類概述第29頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月各式各樣的變壓器第30頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月單相變壓器鐵芯一次繞組二次繞組結(jié)構(gòu):3.3.1變壓器的工作原理第31頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月電磁關(guān)系:N1N2變壓器符號(hào):N1N2第32頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月空載運(yùn)行:一次繞組接入電源,二次繞組開(kāi)路。接上交流電源
一次繞組電流i1等于勵(lì)磁電流i10
產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
i10
產(chǎn)生磁通(交變)1.電壓變換-+-+第33頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月結(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)第34頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月負(fù)載運(yùn)行:Z
二次繞組帶負(fù)載后對(duì)磁路的影響:在二次繞組感應(yīng)電壓的作用下,二次繞組線圈中有了電流i2。此電流在磁路中也會(huì)產(chǎn)生磁通,從而影響一次繞組電流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
。所以,帶負(fù)載后磁動(dòng)勢(shì)的平衡式為:2.電流變換第35頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月結(jié)論:一次、二次繞組電流與匝數(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36頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月從一次繞組等效:結(jié)論:變壓器一次繞組側(cè)的等效負(fù)載,為二次繞組所帶負(fù)載乘以變比的平方。
3.阻抗變換u1i1RL’第37頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月例: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38頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月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:由此例可見(jiàn)加入變壓器以后,輸出功率提高了很多。第39頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月二次輸出電壓和輸出電流的關(guān)系。即:U2I2U20U20:一次邊加額定電壓、二次邊開(kāi)路時(shí),二次邊的輸出電壓。一般供電系統(tǒng)希望要硬特性(隨I2的變化,U2
變化不多)3.3.2變壓器的外特性第40頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月為防止渦流損失,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():PFE3.3.3變壓器的損耗與效率()第41頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月一.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。3.3.4特殊變壓器簡(jiǎn)介(調(diào)壓器)第42頁(yè),課件共47頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月二.電流互感器:用低
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