电工(第6章磁路与变压器)

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1、海南风光第6章磁路与变压器清华大学电机系电工学教研室唐庆玉编1第6章磁路与变压器6.1磁路6.2变压器的工作原理6.3变压器的使用6.4特殊变压器简介2磁路：主磁通所经过的闭合路径。i6.1磁路6.1.1.磁路的基本概念线圈通入电流后，产生磁通，分主磁通和漏磁通。：主磁通：漏磁通铁心（导磁性能好的磁性材料）线圈36.1.2磁路计算中的基本物理量一、磁感应强度（磁通密度）与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通（磁力线）单位：韦伯1Tesla=104高斯B的单位：特斯拉（Tesla）4二、磁导率：表征各

2、种材料导磁能力的物理量（亨/米）真空中的磁导率()为常数一般材料的磁导率和真空中的磁导率之比，称为这种材料的相对磁导率，则称为磁性材料，则称为非磁性材料5磁性材料的磁性能：1.非线性大小BH(I)2.磁饱和性HBBH3.磁滞性根据磁性能，磁性材料又可分为三种：软磁材料（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）。6三、磁场强度H磁场强度是计算磁场所用的物理量，其大小为磁感应强度和导磁率之比。单位：B：特斯拉：亨/米：安/米7

3、一.安培环路定律（全电流律）：6.1.3磁路的基本定律磁场中任何闭合回路磁场强度的线积分,等于通过这个闭合路径内电流的代数和.I1I2I3电流方向和磁场强度的方向符合右手定则，电流取正；否则取负。8在无分支的均匀磁路（磁路的材料和截面积相同，各处的磁场强度相等）中，安培环路定律可写成：磁路长度L线圈匝数NIHL：称为磁压降。NI：称为磁动势。一般用F表示。F=NI9总磁动势在非均匀磁路（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。例：IN10对于均匀磁路磁路中的欧姆定律二

4、.磁路的欧姆定律则：INSL注：由于磁性材料是非线性的，磁路欧姆定律多用作定性分析，不做定量计算。令：Rm称为磁阻11磁路和电路的比较（一）磁路电路磁通INR+_EI磁压降磁动势电动势电流电压降U12基本定律磁阻磁感应强度安培环路定律磁路IN欧姆定律电阻电流强度克氏电压定律克氏电流定律磁路与电路的比较(二)电路R+_EI13励磁电流：在磁路中用来产生磁通的电流励磁电流直流-------直流磁路交流-------交流磁路磁路分析直流磁路交流磁路6.1.4磁路的分析14IU一.直流磁路的分析直流磁路的特

5、点:直流磁路和电路中的恒压源类似直流电路中E固定I随R变化随变化直流磁路中F固定一定一定磁动势F=IN一定磁通和磁通成反比（线圈中没有反电动势）（R为线圈的电阻）15电路方程：一般情况下很小交流激励线圈中产生感应电势二.交流磁路的分析：主磁通：漏磁通ui的感应电势和产生16假设则最大值有效值ui17ui一定时磁动势IN随磁阻的变化而变化。当外加电压U、频率f与线圈匝数N一定时，便确定下来。根据磁路欧姆定律，当交流磁路的特点:交流磁路和电路中的恒流源类似直流磁路中：固定F随变化直流电路中：IS固定U随

6、R变化18交流磁路中磁阻对电流的影响电磁铁吸合过程的分析：在吸合过程中若外加电压不变,则基本不变。iu电磁铁吸合前(气隙大）大起动电流大电磁铁吸合后(气隙小）小电流小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。注意：19(U不变，I不变）(I随Rm变化）（U不变时，基本不变）直流磁路交流磁路磁路小结（随Rm变化）20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6.2变压器的工作原理21发电厂1.05

7、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22单相变压器铁芯原边绕组副边绕组一、变压器的基本结构23变压器符号：工作过程：241.空载运行原边接入电源，副边开路。接上交流电源原边电流i1等于励磁电流i10产生感应电动势二、变压器的工作原理i10产生磁通（交变）（方向符合右手定则）25结论：改变匝数比，就能改变输出电压。K为变比原、副边电压关系根据交流磁路的分析可得：时（变电压）262.负载运行Z副边带负载后对磁路的影响：在副边感应电压的作用下

8、，副边线圈中有了电流i2。此电流在磁路中也会产生磁通，从而影响原边电流i1。但当外加电压、频率不变时，铁芯中主磁通的最大值在变压器空载或有负载时基本不变。带负载后磁动势的平衡关系为：27结论：原、副边电流与匝数成反比由于变压器铁芯材料的导磁率高、空载励磁电流很小，可忽略。即：原、副边电流关系（变电流）28（变阻抗）原、副边阻抗关系从原边等效：结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以变比的平方。29阻抗变换举例：扬声器上如何得到最大输出功率。RsRL信号源设：信号