磁路和变压器课件精华版

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1、5.1铁芯线圈、磁路第5章磁路和变压器5.2变压器的基本结构和工作原理5.3实用中的常见变压器学习目的与要点电工技术中不仅要讨论电路问题，还将讨论磁路问题。因为很多电工设备与磁路都有关系，如电力系统中广泛应用的变压器、电动机、发电机、电磁铁及电工测量仪表等。为了更好的学习变压器、电机、电器的工作特性及应用，首先在理解有关磁路的问题。磁路问题与磁场有关，与磁介质有关，而且磁场往往还与电流相关联，因此本章要先从磁路、磁场及其基本物理量进行研究。通过本章学习，要求理解磁场的基本物理量、磁性材料的磁性能、交流铁心线圈电路

2、；熟悉变压器的结构组成及其绕组极性测定的方法。掌握变压器的工作原理(包括变压、变流和阻抗变换作用)；了解磁路及其基本定律、电磁铁、特殊变压器等。5.1磁路工程应用实际中，大量的电气设备都含有线圈和铁心。当绕在铁芯上的线圈通电后，铁芯就会被磁化而形成铁芯磁路，磁路又会影响线圈的电路。因此，电工技术不仅有电路问题，同时也有磁路问题。实用中常把铁磁物质做成一定的形状，以使磁通主要集中在一定的路径内，而路径以外的周围空间，由于磁导率很小，故磁通极少。磁路的概念：集中在一定路径上的磁通称为主磁通；主磁通经过的路径称作磁路，

3、磁路通常是由铁磁物质及空气隙组成，如下图所示：图中红色虚线表示磁路中的工作主磁通的路径；紫色虚线表示通过空气闭合的极少部分漏磁通。（b）磁路不分支；（a）、（c）磁路分支。不经过磁路的磁通称为漏磁通，在实际中，漏磁通很少，可忽略不计。1、磁感应强度它是表征磁场中某点磁场强弱和方向的物理量。用大写字母“B”表示。B是矢量，B的方向就是置于磁场中该点小磁针N极的指向。如果磁场内B大小相等，方向相同，则称该磁场为均匀磁场，B的大小可用载流导体在磁场中所受到的电磁力来定义。即：上式中，电磁力F的单位是牛顿[N]、电流的单

4、位是安培[A]、导体的有效长度(与磁场方向相垂直方向的长度投影)单位是米[m]时，磁感应强度B的单位是特斯拉[T]。5.1.1磁场的基本物理量uiΦ磁通Φ在磁场中，磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积称为通过该面积的磁通，用“Φ”来表示。单位是韦伯[Wb]。磁通是标量。其大小反映了与磁场相垂直的某个截面上的磁场强弱情况。2、磁通B在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位面积上的磁通，匀强磁场中某截面S上B值越大，穿过该截面上的磁力线总量越多。因此，B又称为磁通密度。磁导率是反映自然界物质导磁能力的物理量，用希

5、腊字母“μ”表示。物质的种类很多，且导磁能力也各不相同，为了有效地区别它们各自的导磁能力，我们引入一个参照标准—真空的磁导率μ0:自然界中各种物质的磁导率均与真空的磁导率相比，可得到不同的比值，我们把这个比值称为相对磁导率，用“μr”表示，即：显然，相对磁导率无量纲，其值越大，表明该类物质的导磁性能越好；反之，导磁性能越差。(3)磁导率μ4.磁场强度H磁场中因各种物质的μ不同，即相同的磁场而导磁物质不同，则B不同,这就给计算带来麻烦，为此引出另一个物理量——磁场强度H。它与μ无关，与产生该磁场的电流I的大小等有关

6、。磁场中某点磁场强度的大小等于该点的磁感应强度的数值除以该点的磁导率，H的方向与该点B的方向相同，即H是个矢量，单位：安/米（A/m）。5.1.2铁磁性材料的主要性能如铁、镍、钴、钢及其合金等。这些物质的导磁能力非常强，其磁导率一般为真空的几百、几千乃至几万、几十万倍。如铸铁，其相对磁导率μr≈200～400；铸钢的相对磁导率μr≈500～2200；硅钢的μr≈7000~10000；坡莫合金的μr≈20000~200000。显然，铁磁物质的μr不是常量，而是一个范围，即随外部条件变化。铁磁性物质的相对磁导率远大于

7、1。下面讨论铁磁性材料的主要性能：软磁材料具有磁导率很高、易磁化、易去磁的显著特点，适用于制作各种电机、电器的铁心。软磁材料2、铁磁材料的分类和用途铁磁材料根据工程上用途的不同可以分为三大类：硬磁材料的磁导率不太高、但一经磁化能保留很大剩磁且不易去磁，适用于制作各种永久磁体。硬磁材料矩磁材料磁导率极高、磁化过程中只有正、负两个饱和点，适用于制作各类存储器中记忆元件的磁芯。矩磁材料BH0软磁性材料磁滞回线包围的面积很小。BH0硬磁性材料磁滞回线包围的面积很宽大。BH05.1.3磁路欧姆定律交流铁芯线圈磁路通常由硅钢

8、片叠压制成，导磁率很高。当套在铁芯上的线圈通电后，铁芯迅速被磁化，成为一个人为集中的强磁场。uiΦ磁路部分电路部分交流铁芯线圈示意图电流通过N匝线圈所形成的磁动势用Fm=NI表示，磁路对磁通所呈现的阻碍作用用磁阻Rm表示，磁动势、磁通和磁阻三者之间的关系可表述为：磁路欧姆定律其中，N为线圈的匝数，I为励磁电流，l为磁路的平均长度，s为磁路的截面积。磁路欧姆定律中的磁阻Rm