电工与电子技术 -第3章课件.ppt

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1、主讲王将信息学院电工与电子技术电工与电子技术第3章磁路和变压器本章主要内容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3.1磁路及其分析方法3.1.1磁场的基本物理量1．磁感应强度B——矢量单位：T均匀磁场——磁场内各点的B大小相等，方向相同。2．磁通——标量单位：Wb对于均匀磁场=B·S3．磁导率真空磁导率0=410–7H/m(亨/米)相对磁导率r=/0对于铁磁材料r=1021054．磁场强度H——矢量定义H=B/单位：A/m(安/米)在外磁场作用下，磁畴方向发生变化，使之与外磁场方向趋于一致，物质整体显示出磁性来，称为磁化。即磁性物

2、质能被磁化。磁畴外磁场在没有外磁场作用的普通磁性物质中，各个磁畴排列杂乱无章，磁场互相抵消，整体对外不显磁性。磁畴3.1.2磁性材料的磁性能3.1.2磁性材料的磁性能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。2．磁滞性B的变化落后于H。Hm–HmBr–HCBH剩磁矫顽力即r13．磁饱和性H增加，B增加很小的现象。Hm–HmBrHCBHB-H-HbcBHaa、c段值大、过c点出现饱和3.1.2磁性材料的磁性能几种常见磁性物质的磁化曲线a铸铁b铸钢c硅钢片O0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0103H/(A/m)H/(A/m

3、)12345678910103B/T1.81.61.41.21.00.80.60.40.2ababcc磁路的概念在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其它物质的磁导率高的多，磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。+–NIfNSS直流电机的磁路交流接触器的磁路3.1.3磁路的分析方法3.1.3磁路的分析方法磁路是研究局限于一定范围内的磁场问题。磁路与电路一样，也是电工学课程所研究的基本对象。I主磁通漏磁通铁心线圈磁路：磁通相对集中通过的路径。3.1.3磁路的分析方法1．磁通连续性原理：通过任意闭合面的磁通量

4、总为0。即穿入闭合面的磁感线，必同时穿出该闭合面。2．安培环路定律：I1I2I3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。3．磁路的欧姆定律lNui–+根据得Hl=NI磁通势：F=NI(单位：安)磁压降：Hl磁路欧姆定律：磁路为不同材料组成时磁路磁阻：Rm磁路的分析计算主要任务:预先选定磁性材料中的磁通(或磁感应强度)，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和材料,求产生预定的磁通所需要的磁通势F=NI，确定线圈匝数和励磁电流。基本公式:设磁路由不同材料或不同长度和截面积的n段组成，则基本公式为：即例1:一个具有闭合的均匀的铁心线圈，其匝数为300，铁心中的磁

5、感应强度为0.9T，磁路的平均长度为45cm，试求：(1)铁心材料为铸铁时线圈中的电流;(2)铁心材料为硅钢片时线圈中的电流。解：（1）查铸铁材料的磁化曲线，当B=0.9T时，磁场强度H=9000A/m，则(2)查硅钢片材料的磁化曲线，当B=0.9T时，磁场强度H=260A/m，则结论：如果要得到相等的磁感应强度，采用磁导率高的铁心材料，可以降低线圈电流，减少用铜量。例2:有一环形铁心线圈，其内径为10cm，外径为5cm，铁心材料为铸钢。磁路中含有一空气隙，其长度等于0.2cm。设线圈中通有1A的电流，如要得到0.9T的磁感应强度，试求线圈匝数。解:空气隙的磁场强度查铸钢的磁化曲线，

6、B=0.9T时，磁场强度H1=500A/m铁心的平均长度磁路的平均总长度为总磁通势为线圈匝数为磁路中含有空气隙时，由于其磁阻较大，磁通势几乎都降在空气隙上面。结论：当磁路中含有空气隙时，由于其磁阻较大，要得到相等的磁感应强度，必须增大励磁电流（设线圈匝数一定）。3.2交流铁心线圈电路1．感应电动势与磁通的关系Nuiee––+–++设：=msinte=–Nmcost=Emsin(t–90)Em=Nm=2fNm=2fNBmS感应电动势的有效值：2．外加电压与磁通的关系Nuiee––+–++u→Fm=iN→uR=iR(主磁通)→(漏磁通)→由

7、KVL：u=iR–e–e因为R和e很小所以u–eU的有效值UE=4.44fNmU=4.44fNBmS3．功率损耗Nie–+u–+e–+(1)磁滞损耗铁心反复磁化时所消耗的功率。(2)涡流损耗在铁心中产生的感应电流而引起的损耗。(3)铁心损耗铁心损耗=磁滞损耗+涡流损耗(4)铜损耗线圈电阻产生的损耗PCu=I2R3.3变压器3.3.1变压器的工作原理1．变压器的分类按用途分：电力变压器，特种用途变压器。按相数分：单相、三相和多相变压器。按