电工技术 第6章.ppt

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1、16.1磁场与磁路6.2单相变压器6.3变压器绕组的同名端6.4特殊变压器6.5三相变压器第六章磁场与变压器21.理解磁路欧姆定律。2.了解变压器的构造，掌握变压器的工作原理。3.掌握同名端的判断。4.了解自耦变压器、仪用互感器的特点。【本章教学目标与要求】6.1.1磁场的基本物理量1.磁感应强度B反应不同位置磁场强弱和方向的物理量。磁感应强度的大小等于垂直于磁场方向的单位长度和单位电流的一小段直导体所受的磁场力，即磁感应强度的方向符合右手螺旋定则。单位：特斯拉（T）6.1磁场与磁路2.磁通Ф在磁场中，垂直穿过某一面积的磁感

2、线的条数称为穿过这一面积的磁通量，简称磁通。在匀强磁场中，磁通等于磁感应强度B和与磁感应强度垂直的某一面积S的乘积，即磁感应强度B在数值上等于垂直于磁场方向上单位面积的磁通量，所以也称磁通密度。单位：韦伯（Wb）3.磁场强度H为计算方便引入的物理量，是矢量，与磁感应强度方向一致，单位是安培每米（A/m）。4.磁导率表征磁场中物质导磁能力的物理量，数值上等于磁感应强度与磁场强度的比值，即单位：享利每米（H/m）H的大小：只与产生该磁场的电流大小成正比.B的大小：不仅与产生该磁场的电流大小有关，还与介质的性质有关。4.磁导率

3、真空中的磁导率0是常数，可以通过实验测得相对磁导率r任何一种物质的磁导率与真空中的磁导率0的比值。根据不同物质在磁场中被磁化的程度不同，可将物质非磁性物质、磁性物质。6.1.2磁性物质的磁性能磁性物质由分子电流形成的小的磁性区域称为磁畴，在外磁场的作用下磁畴由原来的杂乱无章变为沿磁场方向排列，并增强原有外磁场。磁性物质主要有铁、镍、钴及其合金。非磁性物质（非铁磁物质）μ≈μ0顺磁物质、反磁物质:例铜、铋磁畴外磁场磁畴磁性物质（铁磁物质）1.高导磁性磁性物质能被强烈的磁化，具有很高的导磁性能。磁性物质的磁导率通常都很高

4、。磁性物质是构成磁路的主要物质，使得用较小的励磁电流就可以产生足够强的磁场。因此需要强磁场的场合，如电机、变压器、电磁铁、电磁仪表等广泛选用磁性物质作为磁路。2.磁饱合性当外磁场达到一定值后，磁性物质内部的磁畴几乎全部转向与外磁场与外磁场方向一致，以后外磁场再增加，磁感应强度的变化也很小，磁感应强度就达到了饱合。如图a点以后，B增加很少。图6.1磁化曲线图O由于磁饱合性，μ不是常数，随B变化。磁化曲线一般由实验测得。3.磁滞性磁性材料在交变磁场中反复磁化，其B-H关系曲线是一条回形闭合曲线，称为磁滞回线。图6.2磁滞回线OH

5、B••••BrHc剩磁Br：当外磁场H降到零（线圈中电流减小到零）时，铁芯中的磁感应强度。例如:永久磁铁的磁性就是由剩磁产生的。磁性材料中磁感应强度B的变化总是滞后于外磁场变化的性质。矫顽磁力Hc：要去掉剩磁Br，必需加的一反向磁场强度。即使B＝0所需的反向磁场H值。磁感应强度的大小等于垂直于磁场方向的单位长度和单位电流的一小段直导体所受的磁场力，即磁感应强度的方向符合右手螺旋定则。单位：特斯拉（T）3.磁滞性(1)软磁物质具有较小的矫顽磁力（HC小），磁滞回线较窄（Br小）。一般用来制造变压器、电机、接触器等的铁芯。(2)

6、永磁物质具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。常用来制造永久磁铁。(3)矩磁物质具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线接近矩形，稳定性良好。常用在控制元件中。按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型：如图均匀环形线圈，由安培环路定律可知若铁芯中心线长度为l,线圈匝数为N即图6.3均匀环形线圈磁路O6.1.3磁路欧姆定律磁路欧姆定律反映了磁路的磁通、磁通势和磁阻之间的关系。因为即代入上式得其中NI称为磁通势，用F表示，反映线圈励磁能力的大小。为磁阻，用表示，反映了磁路导磁性能的强弱即为磁路欧姆定律对于磁性材料，由于不是常数，其也

7、不是常数，磁路欧姆定律主要用来定性分析磁路，一般不对磁路进行定量计算。对于由不同材料或不同截面组成的几段磁路，例如带有空气隙的直流电机磁路。磁路的总磁阻为各段磁阻之和，对于空气隙这段磁路，其长度虽小，但因磁导率很小，故磁阻很大，从而使整个磁路的磁阻大大增加。若磁通势不变，要保持磁通不变，则空气隙愈大，所需的励磁电流也愈大。6.2单相变压器6.2.1变压器的构造绕组绕组铁芯铁芯（a）芯式（b）壳式铁芯一般用0.35～0.5mm的硅钢片叠装而成，硅钢片表面涂有绝缘漆，形成绝缘层，其作用是减少涡流和磁滞损耗。磁路电路图6.5单相变

8、压器构造图6.2.2变压器的工作原理空载（开关断开）空载运行时i0(i0N1)1带负载运行（开关闭合）1i1(i1N1)i2(i2N2)2带负载运行时1.电压变换作用根据基尔霍夫电压定律：忽略绕组电阻电压降和漏磁电动势若主磁通为正弦量其有效值为：可见，改变匝数比就可以得到不