模块三 变压器的原理及应用

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1、模块三变压器的原理及应用课题3.1磁路及铁芯线圈的认识课题3.2变压器的工作原理及应用课题3.1磁路及铁芯线圈的认识知识与技能要点磁场的基本物理量；铁磁物质的磁化；磁路的基本定律；交流铁芯线圈电与磁的关系及损耗。1.磁场的基本物理量（1）磁感应强度磁感应强度B:表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。磁感应强度B的大小:磁感应强度B的方向:与电流的方向之间符合右手螺旋定则。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，也称匀强磁场。（2）磁通磁通：穿过垂直于B方向的面积S

2、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·s真空的磁导率为常数，用0表示，有：（3）磁导率磁导率：表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁能力。相对磁导率r：任一种物质的磁导率和真空的磁导率0的比值。磁导率的单位：亨/米（H/m）根据相对磁导率μr值的不同，自然界的物质大致可分为两大类：①非磁性物质如空气、塑料、铜、铝、橡胶等。这些物质的导磁能力

3、很差，磁导率均与真空的磁导率非常接近，它们的相对磁导率均约等于1。非磁性物质的磁导率可认为是常量。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，铁磁物质的磁导率不是常量，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大大于1。②铁磁性物质（4）磁场强度磁场强度H：介质中某点的磁感应强度B与介质磁导率之

4、比。磁场强度H的单位：安培/米（A/m)任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流作为正、反之为负。式中：是磁场强度矢量沿任意闭合线(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。安培环路定律电流正负的规定：（1）安培环路定律（全电流定律）I1HI2安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。在均匀磁场中Hl=IN2.磁路的基本定律例:环形线圈如图，其中媒质是均匀的，试计算线圈内部各点的磁场强度。解:取磁通作为闭合回线，以其方向作为回线的围绕方向，则有：SxHx

5、IN匝线圈匝数与电流的乘积NI，称为磁通势，用字母F表示，则有F=NI磁通由磁通势产生，磁通势的单位是安[培]。式中：N线圈匝数；lx=2x是半径为x的圆周长；Hx半径x处的磁场强度；NI为线圈匝数与电流的乘积。故得：SxHxIN匝因半径为x处各点的磁场强度为故相应点磁感应强度为SxHxIN匝由例可见,磁场内某点的磁场强度H只与电流大小、线圈匝数、以及该点的几何位置有关，与磁场媒质的磁性()无关；而磁感应强度B与磁场媒质的磁性有关。（2）磁路的欧姆定律①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

6、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②磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律环形线圈如图，其中媒质是均匀的，磁导率为，试计算线圈内部的磁通。解：根据安培环路定律，有设磁路的平均长度为l，则有引例SxHxIN匝式中：F=NI为磁通势，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。磁路的欧姆定律若某磁路的磁通为，磁通势为F，磁阻为Rm，则即有：此即磁

7、路的欧姆定律。3.铁磁物质的磁化性能(1)非磁性物质非磁性物质分子电流的磁场方向杂乱无章，几乎不受外磁场的影响而互相抵消，不具有磁化特性。非磁性材料的磁导率都是常数，有：所以磁通与产生此磁通的电流I成正比，呈线性关系。当磁场媒质是非磁性材料时，有：即B与H成正比，呈线性关系。由于OHB0r1B=0H()(I)(2)磁性物质磁性物质内部形成许多小区域，其分子间存在的一种特殊的作用力使每一区域内的分子磁场排列整齐，显示磁性，称这些小区域为磁畴。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

8、磁性来，称为磁化。即磁性物质能被磁化。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)磁性材料的磁性能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