电工电子技术基础第3章磁路与变压器

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1、1第3章磁路与变压器1.磁路3.1磁路的基本概念内容提要1.磁路的基本概念；2.变压器；3.特殊用途变压器。一、磁场的基本物理量磁路是用来将磁场聚集在空间一定范围内的总体，实质上是局限在一定路径内的磁场。磁场中的各个基本物理量也适用于磁路。2021/9/14（1）磁感应强度B磁感应强度是描述空间某点磁场强弱与方向的物理量。即：B的方向即该点的磁场方向，与产生该磁场的电流之间的方向关系符合右手螺旋法则。式中：F—牛顿（N），q—库仑（C），v—米每秒（m/s），B—特［斯拉］（T）。第3章磁路与变压器2.磁场的基本物理量20

2、21/9/14（2）磁通量Ф磁通量Ф（或称为磁通）是表示穿过某一截面S的磁感应强度矢量B的通量，也可理解为穿过该截面的磁力线总数。即：Φ的方向与B的方向相同，即与产生该磁场的电流之间的方向关系符合右手螺旋法则。式中：S—平方米（m2）Φ—韦［伯］（Wb），B—特［斯拉］（T）。第3章磁路与变压器2021/9/14（3）磁场强度H磁场中某点的磁场强度的大小等于该点的磁感应强度与介质导磁率的比值。即：磁场强度的大小只与其激励电流有关，而与介质材料的导磁性能无关。H的方向与该点的磁感应强度B的方向一致。式中：S—安/米（A/m）

3、第3章磁路与变压器（4）导率μ磁导率μ是表示物质导磁性能的物理量。其SI单位是亨/米（H/m）。第3章磁路与变压器真空中的磁导率为的物质称为非磁性材料；的物质称为铁磁性材料；1.铁磁性物质的磁化二、铁磁性材料的磁性能（1）磁畴：在铁磁性物质内部存在许多体积约10-9cm3的磁化小区域，称为磁畴。（2）在没有外磁场作用时，这些磁畴的排列是无序的，它们所产生的磁场的平均值几乎等于零，对外不显示磁性。（3）在一定的外磁场作用下，这些磁畴将转向外磁场方向，作有序排列，显示出很强的磁性，形成磁化磁场。从而使铁磁性物质内的磁感应强度大

4、大增强，这就是铁磁性物质在外磁场作用下产生的磁化现象。（4）非磁性材料内没有磁畴结构，所以不具有磁化特性。第3章磁路与变压器2021/9/14（a）磁化前(b)磁化后第3章磁路与变压器2021/9/14由于磁化现象，从而使铁磁性材料具有高导磁性能，其磁导率很大，是工业生产中用于制造电机、电器与电工仪表的主要材料。利用铁磁性物质的高导磁性，可用较小的励磁电流产生足够大的磁通，如优质的铁磁性物质可使相同容量的变压器或电动机的重量和体积大大减小。铁磁性材料还具有磁饱和性。当外加磁场H增加到一定程度后，即便H再继续增加，B的数值几

5、乎不再增长，即进入饱和状态了。第3章磁路与变压器2.高导磁性3.磁饱和性2021/9/14磁滞性表现在铁磁性物质在交变磁场中反复磁化时，磁感应强度的变化总是滞后于磁场强度的变化。磁滞性是由于分子热运动所产生的。在交变磁化过程中，磁畴在外磁场作用下不断转向，但它的分子热运动又阻止其转向。故磁畴的转向总是跟不上外加磁场的变化，从而产生了磁滞现象。4.磁滞性第3章磁路与变压器2021/9/14第3章磁路与变压器（1）软磁性材料：容易被磁化，但去掉外磁场后，磁性大部分消失。如硅钢、铸铁、铸钢、电工钢、坡莫合金、铁氧体等都属于软磁性

6、材料。常被用来制造变压器、交流电机和各种继电器的铁心等。5.铁磁性物质的分类和用途（2）硬磁性材料：须用较强的外磁场才能使之磁化，但去掉外磁场后，磁性不易消失，将保留下很强的剩磁。如碳钢、钴钢、铝镍钴合金、钕铁硼等都属于硬磁性材料。适用于制造永久磁铁、磁电式仪表、永磁式扬声器、耳机中的永久磁铁和小型直流电机中的永磁磁极等。2021/9/14（3）矩磁性材料：很容易被磁化，剩磁大（不易去磁）。如镁锰铁氧体及锂锰铁氧体等。适用于存储与记录信号，常用来制作记忆元件，比如比如计算机内部存储器的磁心和外部设备中的磁鼓、磁带及磁盘等。

7、第3章磁路与变压器2021/9/14第3章磁路与变压器1.涡流及涡流损耗二、涡流与趋肤效应（1）涡流：铁心线圈在外加交流电源作用下，产生交变磁通穿过铁心，使得铁心内部产生感应电动势和感应电流。由于这种电流在铁心中自成回路，其形状如同水中旋涡，所以称做涡流。2021/9/14第3章磁路与变压器（2）涡流损耗：涡流所经路径是有电阻的，因此会消耗能量而使得铁心发热，这种由涡流引起的电能损耗叫做涡流损耗。涡流的大小与铁心材料的电阻率成正比，与铁心的厚度成反比。故减小涡流损耗常用两种方法：一是增大铁心材料的电阻率，在钢片中渗入硅能使

8、其电阻率大大提高。二是把铁心沿磁场方向剖分为许多薄片且相互绝缘后再叠装成铁心，以减小铁心的厚度，增大铁心中涡流路径的电阻。2021/9/14第3章磁路与变压器2.趋肤效应（1）直流电通过导线时：导线横截面上各处的电流密度相等。（2）交流电通过导线时：导线横截面上电流的分布是不均匀的，越靠近导线中心处电流