第14章 铁心线圈与变压器

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1、14.3变压器14.1磁路的基本概念14.2铁心线圈14.4电磁铁第14章铁心线圈与变压器1磁路：主磁通所经过的闭合路径。F14.1.1铁磁性材料的磁性能线圈通入电流后，产生磁通，分主磁通和漏磁通。F：主磁通F：漏磁通铁心（导磁性能好的铁磁性材料）线圈14.1磁路的基本概念i2磁路的基本物理量及相互间的关系SBF=复习磁感应强度（磁通密度）：B：单位：特斯拉（T）磁通：F：单位：韦伯（Wb）磁动势：F：单位：安（A）磁场强度：H：单位：安/米（A/m）磁导率：：单位：亨/米（H/m）F=NIlHNI=表征各种材料

2、导磁能力的物理量mBH=3真空中的磁导率()为常数0m称为这种材料的相对磁导率一般材料的磁导率m和真空中的磁导率mr之比，，则称为磁性材料，则称为非磁性材料-70104=pm·非磁性材料：磁导率低，如真空、空气；磁性材料：磁导率高，如铁磁物质。4非线性！m不是常数矫顽力矫顽力剩磁剩磁磁滞性磁饱和非线性磁性材料的磁性能非线形；高导磁性；磁饱和性；磁滞性。基本磁化曲线：B=f（H）或F=f（I）H（I）B（F）0baB（F）H（I）ti励磁电流励磁电流ti0011223344556615根据磁性能，磁性材料又可分为三种：软

3、磁材料（磁滞回线窄长。常用做磁头、磁心等）、永磁材料（磁滞回线宽。常用做永久磁铁）、矩磁材料（滞回线接近矩形。可用做记忆元件）。B（F）H（I）B（F）H（I）B（F）H（I）6对于均匀磁路14.1.2磁路的欧姆定律则：INSL由于磁性材料的不常数，磁路欧姆定律只用作定性分析，不做定量计算。slRmm=令：Rm称为磁阻φmRLSNIF==m注意！7例1一环型铁心线圈，尺寸如图示，铁心材料为铸钢，磁路中含有长度为两厘米的空气隙。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。15cm10cm0.2c

4、mI解:磁路的平均长度为L=(10+15)*3.14=39.2cm铸钢磁路的长度为L1=39.2-0.2=39cm查磁化曲线,当B=0.9T时，H=500AH1L1=500·39·10-2=195A气隙磁路长度为H0L0=B0/0=1440ANI=H1L1+H0L0=1635A?L0=0.2cm0=410-7Hm8励磁电流：在磁路中用来产生磁通的电流。（线圈中的电流）14.2铁心线圈14.2.1直流铁心线圈励磁电流为直流：RUI=（R为线圈的电阻）IUU一定I一定，与磁路特性无关；磁动势恒定：F=NI磁通

5、：)(mRFΦ=Rm一定Φ一定，恒定磁通，无感应电动势产生；功率损耗：P=I2R只由线圈中的电流和线圈电阻决定。9直流电磁铁磁路如图示。分在衔铁吸合前后的电流、磁通的变化情况。IU1）因电流只与电源电压和线圈电阻有关，所以，吸合前后电流不变：I=U/R2）因磁动势一定，F=NI吸合前，磁路中气隙大，磁阻大，Φ小；吸合后，磁路中气隙小，磁阻小，Φ大。)(mRFΦ=例210：主磁通：漏磁通uΦsΦesei14.2.2交流铁心线圈交流励磁：线圈中上加正弦交流电压，励磁电流为交流电流产生交变磁通在线圈中产生感应电动势uΦsΦ

6、i（iN）e=-NdΦdtes=-NdΦsdt电流与磁通方向符合右螺旋法则11电路方程：eeuuR-+-+=)()(sΦ：漏磁通，很小；R：线圈电阻，很小，1.基本电磁关系uΦsΦesei假设则tfNΦmwpcos2=最大值有效值mmfNΦUU44.42=tNΦumwwcosmmfNΦUp2122、功率损耗P=Pcu+Pfe铜损：Pcu=I2R铁损：Pcu=Ph+PePh：磁滞损耗：铁心材料的磁滞回线面积采用软磁性材料做铁心可以减少磁滞损耗。Pe：涡流损耗：与铁心的截面积、电源频率、磁感应强度有关。采用顺磁

7、场方向的硅钢片叠成的铁心可以减少涡流损耗。13mNfUF44.4当外加电压U、频率f与线圈匝数N一定时，便一定。mΦ3.交流磁路的特点mR一定，磁动势IN随磁阻的变化而变化；mΦmRΦIN=uiX0R0RX线圈铁心交流铁心线圈的串联等效电路：14在吸合过程中若外加电压U不变,则Φ不变。iumRΦIN=电磁铁吸合后(气隙小）小电流小。mR如果气隙中有异物卡住，电磁铁长时间吸不上，线圈中的电流一直很大，将会导致过热，把线圈烧坏。交流电磁铁磁路如图示。分在衔铁吸合前后的电流、磁通的变化情况。电磁铁吸合前(气隙大

8、）大电流大；mR例3注意！15变压器功能：变电压：电力系统变阻抗：电子电路中的阻抗匹配（如喇叭的输出变压器）变电流：电流互感器14.3变压器16发电厂1.05万伏输电线22万伏升压变电站1万伏降压变压器应用举例…降压实验室380/220伏降压仪器36伏降压17单相变压器铁芯原边绕组副边绕组14.2.1变压器的结构铁心：变压器的磁路