《电工技术 第六章 磁路与铁心线圈电路 总结课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工技术 第六章 磁路与铁心线圈电路 总结课件（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第6章 磁路与铁心线圈电路,6.2 交流铁心线圈电路,6.3 变压器,6.4 电磁铁,6.1 磁路及其分析方法,一、几个概念,1.磁感应强度B : 表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。,磁感应强度B的单位: 特斯拉(T)，1T = 1Wb/m2,2. 磁通 ：穿过垂直于B方向的面积S中的磁力线总数。,磁感应强度B在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位面积所通过的磁通,故又称磁通密度。,磁通 的单位:韦伯(Wb) 1Wb =1Vs,3.磁场强度,磁场强度H ：是计算磁场时所引用的一个物理量，也是矢量，通过它来确定磁场与电流之间的关系。,磁场强度H的单位 ：安培/米（A/m),4. 磁导率,磁导
2、率 ：表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁能力。它与磁场强度的乘积就等于磁感应强度.,磁导率 的单位：亨/米（H/m）,由实验可测得：真空的磁导率为：,相对磁导率 r： 任一种物质的磁导率 和真空的磁导率0的比值。,二、磁性材料的磁性能,1. 高导磁性,磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。在这种具有铁心的线圈中通入不太大的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强度。,2.磁饱和性,磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定程度时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与外部磁场方向一致，磁化磁场的
3、磁感应强度将趋向某一定值。,有磁性物质存在时，B 与 H不成正比，磁性物质的磁导率不是常数，随H而变。 与 I 不成正比。,3.磁滞性,磁滞性：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。,磁滞回线,Br,Hc,剩磁感应强度Br (剩磁) ： 当线圈中电流减小到零(H=0)时，铁心中的磁感应强度。,矫顽磁力Hc： 使 B = 0 所需的 H 值。,按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型： (1)软磁材料 具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。一般用来制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢、坡莫合金即铁氧体等。 (2)永磁材料 具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。一般用来制造
4、永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。 (3)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，稳定性良好。在计算机和控制系统中用作记忆元件、开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰铁氧体等。,三、磁性材料的分类,四、交流铁心线圈电路,1. 电压电流关系,五、功率损耗,交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。,1. 铜损(Pcu),在交流铁心线圈中, 线圈电阻R上的功率损耗称铜损，用Pcu 表示。,Pcu = RI2,2. 铁损(PFe),在交流铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的功率损耗称铁损，用PFe 表示。它与铁心内磁感应强度的最大值Bm的平方成正比。,铁损由磁滞和涡流产生。,（
5、1）磁滞损耗（Ph）,由磁滞所产生的能量损耗称为磁滞损耗(Ph ) 。,磁滞损耗的大小： 单位体积内的磁滞损耗正比于磁滞回线的面积和磁场交变的频率 f。,磁滞损耗转化为热能，引起铁心发热。,减少磁滞损耗的措施： 选用磁滞回线狭小的磁性材料制作铁心。变压器和电机中使用的硅钢等材料的磁滞损耗较低。,设计时应适当选择值以减小铁心饱和程度。,(2)涡流损耗（Pe）,涡流损耗: 由涡流所产生的功率损耗。,涡流：交变磁通在铁心内产生感应电动势和电流，称为涡流。涡流在垂直于磁通的平面内环流。,涡流损耗转化为热能，引起铁心发热。,减少涡流损耗措施：,提高铁心的电阻率（通常由于硅钢片）。铁心用彼此绝缘的钢片叠成
6、，把涡流限制在较小的截面内。,铁心线圈交流电路的有功功率为：,六、变压器,1. 电磁关系,空载时，铁心中主磁通是由一次绕组磁通势产生的。,有载时，铁心中主磁通是由一次、二次绕组磁通势共同产生的合成磁通。,2. 电压变换（设加正弦交流电压）,3. 电流变换,4. 阻抗变换,由图可知：,结论： 变压器一次侧的等效阻抗模，为二次侧所带负载的阻抗模的K 2 倍。,1) 变压器的型号,5.变压器的铭牌和技术数据,2) 额定值,额定电压 U1N、U2N 变压器二次侧开路（空载）时，一次、二次侧绕组允许的电压值,额定电流 I1N、I2N 变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的电流值。,额定容量 SN 传送
7、功率的最大能力。,容量 SN 输出功率 P2,一次侧输入功率 P1 输出功率 P2,注意：变压器几个功率的关系(单相),效率,变压器运行时的功率取决于负载的性质,2) 额定值,6. 变压器的外特性,当一次侧电压 U1和负载功率因数 cos2保持不变时，二次侧输出电压 U2和输出电流 I2的关系，U2 = f (I2)。,U20：一次侧加额定电压、二次侧开路时，二次侧的输出电压。,一般供电系统希望要硬特性（随I2的变化，U2 变化不大），电压变化率约在5%左右。,电压变化率：,8.变压器的效率(),变压器的损耗包括两部分：,铜损 (PCu) ：绕组导线电阻的损耗。与负载大小（正比于电流平方）有关
8、。,铁损(PFe )：,变压器的效率为,一般 95% ,负载为额定负载的(5075)%时,最大。,输出功率,输入功率,它与铁心内磁感应强度的最大值Bm的平方成正比。与负载大小无关。,当电流流入(或流出）两个线圈时，若产生的磁通方向相同，则两个流入(或流出）端称为同极性端。,9. 同极性端 ( 同名端 ),或者说，当铁心中磁通变化时，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。,同极性端用“”表示。,增加,+,+,+,+,同极性端和绕组的绕向有关。,联接 23,变压器原一次侧有两个额定电压为 110V 的绕组：,10. 线圈的接法,联接 13， 2 4,当电源电压为220V时：,电源电压为110V时：,七、 特殊变压器,1.自耦变压器,注意：一次、二次侧千万不能对调使用，以防变压器损坏。,2.电压互感器,二次侧不能短路， 以防产生过流；,3.电流互感器,二次侧不能开路，以防产生高电压,
