电工学I 电工技术 第2版 教学课件 作者 王桂琴 第06章 铁心线圈与变压器.ppt

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1、第六章铁心线圈与变压器第一节磁路第二节磁路的基本定律第三节铁心线圈第四节变压器第五节常用变压器简介目录第一节磁路磁路的基本概念磁性材料的磁性能返回一、磁路的基本概念1.磁路磁感应强度（B）：磁感应强度表示磁场中某点磁场强弱方向的物理量。如果磁场内各点的磁感应强度大小相等，方向相同，这样的磁场称为均匀磁场。2.磁路的基本物理量磁路就是磁力线或磁通集中通过的路径。磁路是个闭合路径。返回磁通（Φ）：磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，成为通过该面积的磁通。磁通的单位是韦伯（wb）。Φ=BS磁场

2、强度（H）：表示磁场中与磁铁材料无关的磁场大小和方向的物理量。磁场强度的单位是安/米（A/m）。H=B/µ磁感应强度的单位是特斯拉（T）返回磁导率（µ）：是用来衡量物质导磁能力的物理量，单位是亨/米(H/m)真空磁导率µ0=4π×10－7H/m相对导磁系数µr=µ/µ0若µr=1说明是非磁性材料，。若µr>>1说明是磁铁材料。返回二、磁性材料的磁性能1.高导磁性磁性材料之所以具有高导磁性是因为内部具有磁畴结构。磁畴：由于磁性材料的分子之间有一种特殊的作用而使每一区域内的分子磁铁都排列整齐，显示磁

3、性，这些区域称为磁畴。返回磁畴：返回在无外磁场时磁畴任意排列，处于无序状态，对外不显磁性。在有外磁场作用时，磁场就顺外磁场方向转向，形成一个很强的与外磁场方向一致的磁化磁场，磁铁材料被磁化。返回2.磁饱和性磁化磁场不会随着外磁场的增加而无限地增加，当外磁场增加到一定值时，全部磁畴的方向都已与外磁场的方向一致，这时磁化磁场不在增强，B达到最大值，这一特性称为磁饱和性。HBOabc返回当磁铁材料在交变磁场作用下，将受到交变磁化,曲线如图。HB磁滞曲线3.磁滞性可见，当H为零时，滞后一些时间才能到零值

4、，这段为磁铁材料的磁滞性。当H到零时，铁磁材料在磁化时所获得的磁性不能完全消失，还要保留一定的磁性，这种磁性称为剩磁Br。使B=0的H值，即HC称为矫顽磁力。BrHC返回软磁材料：具有较小的Br和HC磁滞回线较窄，它的导率很高，一般用来制作电极，变压器等的磁心。硬磁材料：具有较大的Br和HC磁滞回线较宽，它们被磁化后，剩磁不易消失，一般用来制造永久磁铁。磁铁材料按磁滞回线形状不同分为两类：返回全电流定律磁路欧姆定律第二节磁路的基本定律返回在磁路中，磁场强度H沿任何一闭合路径的线积分，等于包围在闭

5、合回路内各电流的代数和。其中，凡是电流的方向与总积分路程的方向符合右手定则的取正，反之取负。一、全电流定律返回若材料单一，结构均匀IxHSΦHL=IN若材料、结构分段均匀IHL1L2L3L4返回二、磁路欧姆定律IΦNEIR电动势E磁动势F=IN电流I磁通Φ电压U=E磁压F=HL电阻R=l/Sr磁阻Rm=L/Sμ电路欧姆定律I=U/R磁路欧姆定律Φ=F/Rm返回Rm=L/Sµ称为磁阻磁通Φ与磁动势F成正比，与磁阻成反比，这就是磁路欧姆定律。注意：由于磁铁材料的磁导率µ不是常数，所以Rm不是常数。所

6、以磁路欧姆定律一般用于定性分析磁路，而不是直接通用于计算磁路。磁路的定量计算要用全电流定律辅以物质的磁化曲线来进行。返回例1、在铁心线圈中通直流电，N=1000匝，磁路平均长度L=30cm，截面积S=10cm2，工作点上相对磁导率μr=1137。与在铁心中建立磁通Φ=0.001Wb，电流I=？IΦNSL解：由HL=IN返回例2、均匀无分支磁路，S、L、N一定，若磁路中B保持不变，试分析用磁导率高的材料作铁心时，所需激励电流比用磁导率低的材料作铁心时是增加还是减少了？解：S一定，B不变∴Φ=BS不

7、变磁阻Rm=L/Sμ，L、S不变Rm与μ成反比磁路欧姆定律Φ=IN/Rmμ↓，Rm↑，Ｉ↑返回第三节铁心线圈交流铁心线圈直流铁心线圈交直流磁路的比较返回当铁心线圈的励磁电流为直流时成为直流铁心线圈，当励磁电流为交流时，就是交流铁心线圈。交流铁心线圈的电磁关系是分析交流电机、变压器等电器的基础。1.各物理量之间的关系一、交流铁心线圈返回电磁关系如下：ui(iN)ΦΦσiRΦ：主磁通Φσ漏磁通iueeσ返回列铁心线圈的KVL方程：u=－e－eσ+iR一般线圈的电压降eσ和漏感电动势都很小，所以上式近

8、似写为：u≈-e=NdΦ/dt设主磁通Φ=Φmsinωt则：e=NdΦ/dt=-NωΦmcosωt=2πfNΦmsin(ωt－90°)=Emsin(ωt－90°)返回这是一个常用公式，它表明当线圈匝数N及电源频率f一定时，主磁通Φm的大小只取决于外加电压的有效值U。Em=2πfNΦmE=Em/=4.44fNΦmU≈E=4.44fNΦm返回例、已知日光灯镇流器的铁心由硅钢片叠成，平均磁路长度L=20cm，截面积S=7cm2，N=1000匝，接在工频f=50Hz交流电路中，测得线圈的电压有效值为19