电工技术-第6章讲稿.ppt

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1、第6章磁路与铁心线圈电路本章要求：1、了解磁路的概念、物理量；2、了解磁性材料的磁性能；3、掌握变压器的工作原理及简单计算。电工技术1电工技术实际电路中有大量电感元件的线圈中有铁心。线圈通电后铁心就构成磁路，磁路又影响电路。因此电工技术不仅有电路问题，同时也有磁路问题。关于磁路：26.1磁场的基本物理量电工技术6.1.1．磁感应强度B磁感应强度B是表示磁场内某点磁场强弱及方向的物理量。B的大小等于通过垂直于磁场方向单位面积的磁力线数目，B的方向用右手螺旋定则确定。单位是特斯拉(T)。6.1.2．磁通Φ均匀磁场中磁通Φ等于磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，单位是韦伯(Wb

2、)。3电工技术6.1.3．磁场强度H磁场强度只与产生磁场的电流以及这些电流分布有关，而与磁介质的磁导率无关，单位是安／米（A／m）。是为了简化计算而引入的辅助物理量。4电工技术6.1.4磁导率μ磁导率μ表示物质的导磁性能，单位是亨/米(H/m)。真空的磁导率非铁磁物质的磁导率与真空极为接近，铁磁物质的磁导率远大于真空的磁导率。相对磁导率μr：物质磁导率与真空磁导率的比值。非铁磁物质μr近似为1，铁磁物质的μr远大于1。56.2磁性材料的磁性能电工技术6.2.1高导磁性磁导率可达102~104，由铁磁材料组成的磁路磁阻很小，在线圈中通入较小的电流即可获得较大的磁通。铁心磁畴磁畴：铁

3、心自身存在的自然磁性小区域注意：在没有外磁场作用时，磁畴的方向杂乱无章，宏观不显磁性。铁心：由铁磁材料制成6磁化：在一定强度外磁场的作用下,磁畴将沿外磁场方向趋向规则排列，产生附加磁场，使通电线圈的磁场显著增强。IIΦ铁心通电线圈磁化过程ΦIO..AB直线1曲线2直线1表示空心线圈的情况；曲线2表示线圈放入铁心的情况。电工技术7磁化过程说明直线1曲线2(磁化曲线)I与Φ成正比且增加率较小OA段AB段B点以后大部分磁畴的磁场沿外磁场方向排列,Φ与I成正比且增加率较大所有磁畴的磁场最终都沿外磁场方向排列,铁心磁场从未饱和状态过渡到饱和状态称饱和状态，铁心的增磁作用已达到极限6.2.2

4、磁饱和性电工技术8B不会随H的增强而无限增强，H增大到一定值时，B不能继续增强。6.2.3磁滞性铁心线圈中通过交变电流时，H的大小和方向都会改变，铁心在交变磁场中反复磁化，在反复磁化的过程中，由于磁畴本身存在“惯性”B的变化总是滞后于H的变化。磁化曲线磁滞回线电工技术9电工技术铁磁材料的类型：软磁材料：磁导率高，磁滞特性不明显，矫顽力和剩磁都小，磁滞回线较窄，磁滞损耗小。永磁材料：剩磁和矫顽力均较大，磁滞性明显，磁滞回线较宽。矩磁材料：只要受较小的外磁场作用就能磁化到饱和，当外磁场去掉，磁性仍保持，磁滞回线几乎成矩形。外磁场不断克服磁畴的“惯性”消耗的能量，为磁滞损耗。磁滞损耗是

5、铁心发热的原因之一。10硬磁材料B矩磁材料铁磁材料的磁性能：1、高导磁性2、磁饱和性3、磁滞性B软磁材料HHHB电工技术116.3磁路及其基本定律电工技术1．安培环路定律计算电流代数和时，与绕行方向符合右手螺旋定则的电流取正号，反之取负号。若闭合回路上各点的磁场强度相等且其方向与闭合回路的切线方向一致，则：122．磁路欧姆定律电工技术称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用。因铁磁物质的磁阻Rm不是常数，它会随励磁电流I的改变而改变，因而通常不能用磁路的欧姆定律直接计算，但可以用于定性分析很多磁路问题。13磁路和电路的比较磁路电路磁通INR+_EI磁压降磁动势电动势电流电压降U电工技术

6、146.4交流铁心线圈电路电工技术7.4.1电磁关系Φ----主磁通或工作磁通Φσ----漏磁通e----主磁电动势eσ----漏磁电动势e=-N•dΦ/dteσ=-N•dΦσ/dt=-Lσ•di/dtLσ----漏磁电感156.4.2电压电流关系电工技术设线圈的电阻为R，主磁电动势为e和漏感电动势为eσ，由KVL，有：写成相量形式：16电工技术e的有效值为：如果忽略线圈的电阻R和感抗Xσ（或漏磁通Φσ，于是：U=E17有一个铁心线圈接在交流220V、50Hz的交流电源上，铁心中磁通的最大值为0.001Wb，问铁心上的线圈至少应绕多少匝？解U≈4.44fNΦm有若铁心中的线圈只绕

7、了100匝，线圈通电后会产生什么后果？结果是线圈通电后会烧坏——由于磁通最大值远远超过了规定的最大值，对应线圈中的电流远远超过正常值。例：电工技术186.4.3功率损耗电工技术铁心线圈交流电路的有功功率为：19涡流：ii交变的磁通穿过铁心导体时，在其内部产生的旋涡状的电流。涡流会使铁心发热并消耗能量，为了减小涡流损耗，铁心常采用涂有绝缘材料的硅钢片叠成。由硅钢片叠成的铁心铁磁材料的铁心线圈电工技术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