磁路和变压器第1讲课件.ppt

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1、第三章磁路与变压器第3章磁路和变压器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。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。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，最后学习电磁铁。第3章磁路和变压器3.1磁路及其分析方法3.2交流铁心线圈电路3.3变压器3.4电磁铁1.磁感应强度B（表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量）2.磁通Φ（磁感应强度B与垂直于磁场的截面积S的乘积）4.磁场强度H(为便于磁场计算而引入的辅助物理量）3.磁导率（表示磁场中物质即磁介质导磁能力的物理量)均匀磁场——磁场内各点B大小

2、相等，方向相同。Φ=B•S相对磁导率r=/0——矢量单位：安培/米(A/m)——矢量单位：特斯拉（T）3.1磁路及其分析方法3.1.1磁场的基本物理量——标量单位：韦伯（Wb)定义：真空磁导率单位：亨/米(H/m）H与B的主要区别：H代表电流本身所产生的磁场的强弱，反映了电流的励磁能力，大小只与电流有关；B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，故其大小不仅与励磁电流有关，还与磁场介质的性质有关。3.1.2磁性物质的磁性能铁磁性物质主要指铁、镍、钴及其合金。其相对磁导率为：自然界的物质按磁导率的不同，可分为两大类：非铁磁性物质和铁磁性物质。前者导磁性差，，不易被

3、磁化，故对磁场影响小；后者导磁性好，极易被磁化，因而对磁场影响很大。μ»μ0,μr»1(1)高导磁性在外磁场的作用下，磁性物质被强烈磁化而呈现出很强的磁性（）。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），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、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：硅钢片的最大相对磁导率为磁性物质的磁性能Hm–HmBr–HCBH(2)磁滞性剩磁矫顽磁力0通以正弦交变电流的铁芯线圈将受到交变磁化，且B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。–Br

4、HC磁性物质的磁性能ti0最初一段时间，B随H增加而接近于线性增加，当H增加到一定值时，B的增加缓慢下来，之后随着H的增加，B几乎不再增加，趋于饱和。B-H-H磁化曲线(3)磁饱和性H正比于i，B正比于Ф，但B与H不是线性关系。磁性物质的磁性能BH0磁滞回线Hm–HmBrHCBH0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。3.1.3磁路欧姆定律I主磁通漏磁通铁心线圈磁路：磁通相对集中通过的闭合路径。1.磁通连续性原理：通过任意闭合面的磁通量总为0。即穿入闭合面的磁力线，必同时穿出该闭合面。2.安培环路定律：磁场强度沿任意闭合路径的线积分

5、，等于穿过该闭合路径所包围的电流的代数和。I3I1I23.1.3磁路欧姆定律∴Hl=NI磁压降：HllNui3.磁路欧姆定律磁通势：F=NI（单位:安）=B·S=H·S--------------------------磁路磁阻磁路欧姆定律：–+∵设：3.2交流铁心线圈电路3.2.1感应电动势与磁通的关系则：感应电动势有效值：Nuiee––+–++3.2.2外加电压与磁通的关系u→F=iN→uR=Ri(主磁通)→(漏磁通)→由KVL：u+e+e–Ri=0→u=Ri–e–e∴u–e∵R和e很小UE=4.44fNmU=4.44fNBmSNuiee––+

6、–++或：小电流产生强磁场！Ni(1)铜损①磁滞损耗：使铁心反复磁化时所消耗的功率。②涡流损耗：在铁心中产生感应电流而引起的损耗。(2)铁损2.2.3功率损耗e–+u–+e–+线圈电阻所产生的损耗。交变的磁通在铁心中所产生的功率损耗。按用途分:电力变压器，特殊变压器（如广泛应用于电子线路中的电源变压器、耦合变压器、输出变压器、自耦变压器等等）3.3变压器1.变压器的分类变压器是利用电磁感应原理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装置，广泛应用于电力系统和电子线路中。按绕组数分:双绕组、多绕组及自耦变压器。按相数分:单相、三相和多相变压器。其它部件:

7、油箱、冷却装置、保护装置等。铁心线圈壳式变压器心式变压器铁心线圈2.变压器的结构变压器铁心:硅钢片（0.35～0.5mm）叠压而成。变压器绕组:高强度漆包铜线绕制而成。1N1i1一次绕组二次绕组3.变压器的工作原理AXax变压器符号u1–+e1–+e1–+N2e2u20SZLi2–++–AXaxSZ1N1N2i1e2u2e1u1e12i2i1(i1N1)i2(i2N2)变压器中的电磁关系e2–++––++–+–e2+–结论