第3章磁路和变压器第1讲.

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1、第三章第三章 磁路与电压器磁路与电压器第三章第三章 磁路与电压器磁路与电压器 变压器是电力系统中必不可少的电气设备，变压器是电力系统中必不可少的电气设备，在电子技术和其它方面也有广泛的应用。在电子技术和其它方面也有广泛的应用。 学习变压器不仅需要掌握电路的基本理论，学习变压器不仅需要掌握电路的基本理论，还要具备磁路的基本知识。还要具备磁路的基本知识。 本章在介绍磁路基本知识的基础上，分析交本章在介绍磁路基本知识的基础上，分析交流铁心电路，进而讨论变压器的工作原理，最后流铁心电路，进而讨论变压器的工作原理，最后学习电磁铁。学习电磁铁。第三章第三章 磁路与电压器磁路与电压器第三章第三章 磁路与电压

2、器磁路与电压器 （磁感应强度（磁感应强度 B 与垂直于磁场的截面积与垂直于磁场的截面积 S 的乘积）的乘积） (为便于磁场计算而引入的辅助物理量）为便于磁场计算而引入的辅助物理量） （表示磁场中物质（表示磁场中物质即即磁介质导磁能力的物理量磁介质导磁能力的物理量 )均匀磁场均匀磁场 磁场内各点磁场内各点 B 大小相等，方向相同。大小相等，方向相同。 = 70= 410 -=BH 第三章第三章 磁路与电压器磁路与电压器H与与B 的主要区别：的主要区别： H 代表电流本身所产生的磁场的强弱，反映了电流的励代表电流本身所产生的磁场的强弱，反映了电流的励磁能力，磁能力，大小只与电流有关大小只与电流有关

3、；B 代表电流所产生的以及磁场代表电流所产生的以及磁场介质被磁化后所产生的总磁场的强弱，故其介质被磁化后所产生的总磁场的强弱，故其大小不仅与励磁大小不仅与励磁电流有关，还与磁场介质的性质有关电流有关，还与磁场介质的性质有关。铁磁性物质主要指铁、镍、钴及其合金。铁磁性物质主要指铁、镍、钴及其合金。其其相对磁导率相对磁导率为：为：25r=1010=BH 自然界的物质按磁导率的不同，可分为两大类自然界的物质按磁导率的不同，可分为两大类： 非铁磁非铁磁性物质性物质和和铁磁性物质铁磁性物质。前者导磁性差前者导磁性差， ，不易不易被磁化，故对磁场影响小；后者导磁性好，被磁化，故对磁场影响小；后者导磁性好，

4、极易被磁化，因而对磁场影响很大。极易被磁化，因而对磁场影响很大。 r0, 1 0 ,r 1第三章第三章 磁路与电压器磁路与电压器在外磁场的作用下，磁性物质被强烈磁化在外磁场的作用下，磁性物质被强烈磁化 而呈现出很强的磁性而呈现出很强的磁性（ ）。）。0 磁性材料的高导磁性，使得其极易被磁化。磁性材料的高导磁性，使得其极易被磁化。 因而，当我们在线圈中置入铁芯时（即铁芯线圈）因而，当我们在线圈中置入铁芯时（即铁芯线圈），即可用较小的励磁电流产生足够强的磁场。，即可用较小的励磁电流产生足够强的磁场。 利用优质的磁性材料，可以使同一容量的变压器、利用优质的磁性材料，可以使同一容量的变压器、电动机等电

5、工设备的重量大大减轻，体积大大减小。电动机等电工设备的重量大大减轻，体积大大减小。常用铁芯材料：常用铁芯材料：硅钢片硅钢片的最大相对磁导率为的最大相对磁导率为max= 800010000第三章第三章 磁路与电压器磁路与电压器HmHmBrHCBH剩磁剩磁矫顽矫顽磁力磁力0 0mBmB-通以正弦交变电流的铁芯线圈将受到通以正弦交变电流的铁芯线圈将受到 交变磁化，且交变磁化，且 B 的变化滞后于的变化滞后于 H。 当正弦励磁电流交变一个周期时，磁滞回线如下图示。当正弦励磁电流交变一个周期时，磁滞回线如下图示。BrHC t ti0 0Im-Im第三章第三章 磁路与电压器磁路与电压器最初一段时间，最初一

6、段时间，随随增加而接近于线性增加，增加而接近于线性增加，当当增加到一定值时，增加到一定值时，的增加缓慢下来，之后的增加缓慢下来，之后随着随着的增加，的增加，几乎不再增加，趋于饱和。几乎不再增加，趋于饱和。 B-H -HH正比于正比于i，B正比于正比于，但，但B与与H不是线性关系。不是线性关系。BH 0HmHmBrHC CBHmBmB-0第三章第三章 磁路与电压器磁路与电压器 磁路欧姆定律是分析磁路的基本定律。磁路分析磁路欧姆定律是分析磁路的基本定律。磁路分析是研究局限于一定范围内的磁场问题的分析。是研究局限于一定范围内的磁场问题的分析。I 主磁通主磁通 漏磁通漏磁通磁路磁路：磁通相对集中通过的

7、闭合路径。：磁通相对集中通过的闭合路径。第三章第三章 磁路与电压器磁路与电压器 通过任意闭合面的磁通量总为通过任意闭合面的磁通量总为0 0。即穿入闭合。即穿入闭合面的磁力线，必同时穿出该闭合面。面的磁力线，必同时穿出该闭合面。 磁场强度沿任意闭合路径的线积分，等于穿过磁场强度沿任意闭合路径的线积分，等于穿过该闭合路径所包围的电流的代数和。该闭合路径所包围的电流的代数和。I3I1I2= 0SB dS =lH dlI 123=lH dlIII 第三章第三章 磁路与电压器磁路与电压器磁压磁压降降： lNui 磁通势磁通势：F = N I（单单位位: 安安） = BS = HS - 磁路磁阻磁路磁阻磁

8、路欧姆定律磁路欧姆定律：+=lH dlI NINIlRFSSlm= FRm= lRSm= 第三章第三章 磁路与电压器磁路与电压器设：设：d=d-Nte d=d-Nte 则：则：mmmm= 2= 2ENfNfNB S mmm2= 4.4422EfNEfN 感应电动势感应电动势 有效值有效值： Nui e ee e +tm=sin eNtEt Omm= -cos=sin(90 ) 第三章第三章 磁路与电压器磁路与电压器uF = iN uR= Ri ( (主磁通主磁通) ) ( (漏磁通漏磁通) )由由KVL：u + e + e Ri = 0 u = Ri e e u eR 和和e 很小很小d=d-

9、Nte d=d-Nte Nui ee +小电流产生强磁场！小电流产生强磁场！第三章第三章 磁路与电压器磁路与电压器 N Ni e e +u+e e+PPP FeCu=PPP heFe=PRI 2Cu=第三章第三章 磁路与电压器磁路与电压器按用途分按用途分: 电力变压器，特殊变压器电力变压器，特殊变压器 （如广泛应用于电子线路中的（如广泛应用于电子线路中的电源变压器电源变压器 、 耦合变压器耦合变压器、输出变压器输出变压器、自耦变压器自耦变压器等等）等等） 变压器变压器是利用是利用电磁感应原理电磁感应原理将某一电压的交流将某一电压的交流电变换成频率相同的另一电压的交流电的能量变换电变换成频率相同