《磁路和变压器》ppt课件

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1、第5章磁路和变压器5.1磁场与磁路5.2磁性材料5.3交流铁心线圈电路5.4变压器在前面的几章中已经讨论过分析与计算各种电路的基本定律和基本方法。虽然电路是本书所研究的基本对象，但在生产实际中，许多电工设备（例如电机、变压器、电磁铁、电工测量仪器仪表以及其它各种铁磁元件）中，不仅仅存在电路的问题，同时还存在磁路的问题。在掌握电路的基础上，本章主要介绍磁场与磁路的基本概念、磁性材料、交流铁心线圈电路、变压器。只有同时掌握电路和磁路两方面的内容，才能对各种电工设备做出全面的分析。5.1磁场与磁路5.1

2、.1磁场的基本知识1.磁感应强度（磁通密度）描述磁场内某点的磁场强弱及方向的物理量称为磁感应强度，为了形象地描绘磁场，往往采用磁感应线，常称为磁力线，磁力线是无头无尾的闭合曲线。磁力线的方向与产生它的电流方向满足右手螺旋关系。磁感应强度B的大小:磁感应强度B的单位:特斯拉(T)，1T=1Wb/m2均匀磁场:各点磁感应强度大小相等，方向相同的磁场。2.磁通磁通：穿过垂直于B方向的面积S中的磁力线总数。说明:如果不是均匀磁场，则取B的平均值。在均匀磁场中=BS或B=/S磁感应强度B在数值上可以看

3、成为与磁场方向垂直的单位面积所通过的磁通,故又称磁通密度。磁通的单位:韦[伯](Wb)1Wb=1V·s3.磁场强度磁场强度H：是计算磁场时所引用的一个物理量，也是矢量，通过它来确定磁场与电流之间的关系。磁场强度H的单位：安培/米（A/m)与磁感应强度的关系式中，为导磁物质的磁导率。真空的磁导率为铁磁材料的例如铸钢的约为的1000倍。5.1.2磁路及其基本定律磁路：为了使较小的励磁电流产生足够大的磁通（或磁感应强度），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

4、空气或其他物质的磁导率高很多，因此磁通的绝大部分通过铁心而形成一个闭合通路。这种人为造成的磁通的路径，称为磁路。i空气隙空气隙线圈铁芯线圈变压器磁路接触器磁路继电器磁路线圈铁芯i2i1ΦΦδ主磁通:通过磁路（包括空气隙）闭合的磁通。漏磁通：经过磁路周围非铁磁性物质而闭合的磁通。1.安培环路定律——描述电流产生磁场的规律凡导体中有电流流过时，就会产生与该载流导体相交链的磁通。在磁场中，沿任意一个闭合磁回路的磁场强度线积分等于该回路所包围的所有电流的代数和，即i1Hi2式中：是磁场强度矢量沿任意闭合线

5、(常取磁通作为闭合回线)的线积分；i是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。2.电磁感应定律——描述磁场产生电势的规律当导体处于变化的磁场（磁通）中时，导体中会产生感应电势，这就是电磁感应现象。这个感应电势的大小和磁通随时间的变化率的负值成正比，这就是电磁感应定律。3磁路欧姆定律套装在铁心上用于产生磁通的N匝线圈称为励磁线圈，励磁线圈中的电流i称为励磁电流。若励磁电流为直流，磁路中的磁通是恒定的，不随时间变化，这种磁路称为直流磁路，直流电机的磁路属于这一类；若励磁电流为交流，磁路中的磁通是交变的，

6、随时间变化，这种磁路称为交流磁路，交流电机、变压器的磁路属于这一类。电流产生的沿铁心闭合的主磁通Φ，沿空气闭合的漏磁通为假设漏磁通可以不考虑，由全电流定律有因可得式中：F=Ni为磁通(动)势，由其产生磁通；Rm称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用；l为磁路的平均长度；S为磁路的截面积。在非均匀磁路（磁路的材料或截面积不同，或磁场强度不等）中，总磁动势等于各段磁压降之和。总磁动势5.2磁性材料铁磁材料（magneticmaterial）一般是由铁或铁与钴、钨、镍、铝及其他金属的合金构成，迄今为止是最通

7、用的磁性材料。虽然这些材料的性能差异很大，但决定其性能的基本现象却是共同的。研究发现，铁磁材料由许许多多的磁畴构成，每个磁畴相当于一个小永磁体，具有较强的磁矩，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。外磁场磁畴在外磁场作用下，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。即磁性物质能被磁化。1.高导磁性磁性材料的磁导率通常都很高，即r1(如坡莫合金，其r可达2105)。磁性材料能被强烈的磁化，具有很高的导磁性能

8、。磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。在这种具有铁心的线圈中通入不太大的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强度。2.磁饱和性BJ磁场内磁性物质的磁化磁场的磁感应强度曲线；B0磁场内不存在磁性物质时的磁感应强度直线；BBJ曲线和B0直线的纵坐标相加即磁场的B-H磁化曲线。OHBB0BJB•a•b磁化曲线磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定程度时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转