第七章磁路与铁心线圈电路.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七章,磁路与铁心线圈电路,7.1,磁场的基本物理量,7.1.1 磁感应强度(,B),磁感应强度:,表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量。,B,的单位：,特斯拉,（,Tesla),7.1.2 磁通(,),磁通：,磁感应强度与垂直于磁场方向的面积,S,的乘积。,或,1,Tesla,=10,4,高斯,单位,：,韦伯（,Wb,）,1,Wb,=10,8,麦克斯韦,7.1.3 磁感强度(,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,7.1.4 磁导率,：,表征各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,7.2,磁性材料的磁性能,7.2.1 高导磁性,磁性材料的磁导率很高，,可达数百、数千、乃至数,万之值。所以它们具有被强烈磁化的特性。,7.2.2 磁饱和性,H,B,0,a,b,B-H,磁化曲线,ab,段,B,的,增加缓慢下来,Oa,段,B,与,H,差不多成正比地增加,b,以后一,段,B,增加的很少，达到 了磁饱和,7.2.3 磁滞性,B,H,磁滞回线,1,5,4,3,2,6,0,5,时，铁心在磁化时所获得的磁性还,未完全消失，这时铁心所保留的磁,剩磁：,0-2和0-5,感应强度。,当线圈中电流减到零值（即,H=0）,表示,B,与,H,变化关系的闭合曲线。,磁滞回线：,在铁心反复交变磁化的情况下，,如果要使铁心的剩磁消失，通常改变线圈中励磁电流的方向，也就是改变磁场强度,H,的方向来进行反向磁化。使,B=0,的,H,值，称为矫顽磁力。,矫顽磁力,：,0-3,和0-6,根据磁性能，磁性材料又可分为三种：,软磁材料：具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。,常用做磁头、磁心等,。,永磁材料：具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。,常用做永久磁铁,。,矩磁材料：具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞,回线接近矩形，可用做记忆元件。,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.,I,1,I,2,I,3,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。,7.3,磁路及其基本定律,磁路的欧姆定律,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,N,I,HL,：,称为磁压降。,NI,：,称为磁动势。一般,用,F,表示。,F,=,NI,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,：,I,N,对于均匀磁路,磁路中的,欧姆定律,则：,I,N,S,L,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：,R,m,称为磁阻,磁路和电路的比较（一）,磁,路,电,路,磁通,I,N,R,+,_,E,I,磁压降,磁动势,电动势,电流,电压降,U,基本定律,磁阻,磁感应,强度,安培环路,定律,磁 路,I,N,欧姆定律,电阻,电流,强度,基尔霍夫,电压定律,基尔霍夫,电流定律,磁路与电路的比较,(二),电 路,R,+,_,E,I,7.4,交流铁心线圈电路,u,i,电磁关系：,主磁通（）,：,磁通势,Ni,产生的磁,通绝大部分通过铁心而闭合，这部分磁通称为主磁通或工作磁通。,主磁电动势（）,：,主磁通在线圈,中,产生的感应电动势。,漏磁通（）,：,很少的一部分磁通,主要经过空气或其他非导磁媒质而闭合，这部分磁通称为漏磁通。,主磁电动势（）,：,漏磁通在线圈,中,产生的感应电动势。,7.1 电磁关系,7.电压电流关系,u,i,电路方程,：,或：,当,u,是,正弦电压时，上式用相量表示为：,设,主磁通,则,最大值,有效值,通常由于线圈的电阻,和感抗,较小，因而它们上面的电压降也,较小，与主磁电动势比较起来，可以忽略不计。则：,7.功率损耗,功率损耗,铜损 ：,铁损 ：,线圈,R,上的功率损耗,铁心上的功率损耗,铁损,磁滞损耗 ：,由磁滞产生的铁损,涡流损耗 ：,由涡流产生的铁损,铁心线圈交流电路的有功功率,7.5,变压器,原边,绕组,副边,绕组,铁芯,原绕组,：与电源相联的绕组。,原绕组,：与负载相联的绕组。,原绕组匝数,：,原绕组匝数,：,7.5.1 变压器的工作原理,变压器的电磁关系：,结论：改变匝数比，就能改变输出电压。,K,为,变比,1.,电压变换,根据交流磁路的分析,可得：,时,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，副边线圈中有了,电流,i,2,。,此电流在磁路中,也会产生磁通，从而影响原边电流,i,1,。,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：,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：,2.,电流变换,3.,阻抗变换,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。,7.5.2 变压器的外特性,副边输出电压和输出电流的关系。即：,U,2,I,2,U,20,U,20,：,原边加额定电压、,副边开路时，副边的输,出电压。,一般供电系统希望要硬特性（随,I,2,的变化，,U,2,不多,）,电压变化率,7.5.3 变压器的损耗与效率,为防止涡流损失，铁芯一般由一片片导磁材料叠合而成。,变压器的损耗包括两部分：,铜损,(,)：,绕组导线电阻所致,。,磁滞损失：磁滞现象引起铁芯发热，,造成的损失。,涡流损失：交变磁通在铁芯中产生,的感应电流（涡流），,造成的损失。,铁损,(),：,7.5.4 特殊变压器,1.,自耦变压器,A,B,P,使用时，改变滑动端的位置，便可得到不同的输出电压。实验室中用的调压器就是根据此原理制作的。,注意：原、副边千万不能对调使用，,以防变压器损坏。因为,N,变小时，磁通增大，电流会迅速增加。,2.电流互感器：,用低量程的电流表测大电流,N,1,（,匝数少,）,N,2,（,匝数多,）,A,R,i,1,i,2,（,被测电流,）,电流表,被测电流=电流表读数,N,2,/,N,1,1.副边不能开路，以防产生高电压；,2.铁心、低压绕组的一端 接地，以防在绝缘损坏时，在副,边出现过压。,使用注意事项：,7.5.5 变压器绕组的极性,当电流流入两个线圈(或流出）时，若产生的磁通方向相同，则两个流入端称为同极性端（同名端）。或者说，当铁芯中磁通变化（增大或减小）时，在两线圈中产生的感应电动势极性相同的两端为同极性端。,同极性端(同名端),A,X,a,x,A,X,a,x,