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1、Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,第七章磁路和变压器,磁路的基本物理量和基本性质铁磁材料磁路的概念及磁路的基本定律,直流磁路的计算交流磁路与交流铁心线圈电磁铁变压器,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,7.1 磁路的基本物理量和基本性质,磁路的基本物理量磁感应强度（磁通密度）B磁通磁导率磁场强度H磁路的基本性质磁通连续性原理,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,磁路的基本物理量,
2、磁感应强度B又称为磁通密度，用来表示磁场中某一点磁场强弱和方向的物理量方向与产生磁场的励磁电流的方向遵循右手螺旋定则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。(或者用公式F=qvB=IlB表示)单位为特斯拉（T）,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,磁路的基本物理量,磁通表示在磁场内穿过某一界面S的磁感应强度B的通量数学表达式为S BdS磁场方向与截面方向垂直时候=BS单位为韦伯（Wb）,磁导率表示物质导磁能力大小的物理量真空导磁率04107H/m相对磁导率r/ 0单位为亨/米（H/m
3、）,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,磁路的基本物理量和基本性质,磁场强度H表示磁感应强度B在不同物质中的分布磁场强度H和磁感应强度B的关系式H=B/计算式单位为安/米（A/m）,磁通连续性原理磁场中任何一个闭合曲面的磁通量为零,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,7.2 铁磁材料,铁磁材料的特点磁导率高：r1，可达102104数量级磁饱和现象：B随H的增大而非线性增加并趋饱和磁滞现象：B的变化总是滞后于H,Design By CYQ Compile
4、 By LZW,Electronical Engineering,铁磁材料的分类及特点,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，磁滞损耗小硬磁材料剩磁和矫顽力均较大，磁滞特性明显，磁滞回线较宽矩磁材料(生产记忆元件：磁盘、磁带等)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,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,7.3 磁路的概念及磁路的基本定律,磁路的概念指磁通在物质（导磁材料）中分布的闭合路径常见设备的磁路,Design By CYQ Compile By
5、LZW,Electronical Engineering,安培环路定律,在磁场中，任取一闭合路径，沿此路径对磁场强度H矢量的线积分等于积分线所环链的传导电流的代数和,当电流参考方向与闭合路径的方向符合右手螺旋法则时，电流值为正，反之为负IN为电流与线圈匝数的乘积，称为磁通势Fm,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,磁路欧姆定律,均匀环形磁路中的磁通量等于磁通势Fm与磁阻Rm的比值,式中：l为环形磁路的长度；S为环形磁路的截面面积；为铁磁材料的磁导率因为值不是常数，因此不能Rm用直接计算磁路，但可用于对磁路作定性分析说明,D
6、esign By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,磁路与电路对照,磁通势Fm电动势E磁通电流I磁感应强度B电流密度J磁阻Rm=l/S电阻R=l/A,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,磁路与电路的对照,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,磁路基本定律题例,如图所示均匀环形螺线管，已知平均长度l=0.12m,截面积S=210-4m2。求当螺线管分别为非磁性材料和铸钢时，在环中产生1.510-4Wb的
7、磁通所需的磁通势,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,均匀环形螺线管,螺线管为非磁性材料时,螺线管为铸钢时,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,非均匀磁路的安培环路定律,如图所示，铁心磁路由硅钢片和空气隙构成。磁路各部分结构参数如图分别为(S1,l1),(S2,l2)和(S3,l3)求安培环路定律的表达式,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,非均匀磁路的安培环路定律,Design
8、By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,有分支磁路的安培环路定律和欧姆定律,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,7.4 直流磁路计算,如图为一直流起重电磁铁的示意图。铁心由硅钢片叠成，占空系数k=0.95，衔铁为铸钢制成。图中尺寸单位为mm。已知铁心中的磁通=0.002Wb，求所需的磁通势Fm。如励磁线圈的匝数N=1000，则励磁电流为多大？,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,直流磁路计算题例,D
9、esign By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,直流磁路计算题例,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,直流磁路计算题例,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,7.5 交流磁路与交流铁心线圈,交流磁路的特点磁通与电压、电流的关系磁通与电压、电流的关系表达式交流磁路与直流磁路的区别铁心损耗磁滞损耗及其经验公式涡流损耗及其经验公式交流铁心线圈的等效电路,Design By CYQ Compile By
10、LZW,Electronical Engineering,交流磁路及其特点,交流磁路的概念指由交流电励磁的磁路交流磁路的特点交流磁路中的磁通是交变的时间函数交变磁通在励磁线圈中将产生感生电动势感生电动势阻碍电流的变化并产生对磁路的影响以及产生铁心损耗,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,磁通与电压、电流的关系,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,交流磁路与直流磁路的比较,交流磁路中，只要电压u不变，则基本不变，的变化会引起Rm的变化从而励磁电流i随之变
11、化直流磁路中，U不变，则励磁电流I不变， 的变化会引起Rm的变化从而随之变化,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,铁心损耗,磁滞损耗Ph指由铁磁材料的磁滞现象所产生的损耗经验公式为,涡流损耗Pe指由感生电流与回路电阻所产生的热能经验公式为,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,交流铁心线圈的等效电路,忽略线圈电阻和漏磁,考虑线圈电阻和漏磁,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,7.6
12、电磁铁,直流电磁铁,交流电磁铁,I与衔铁运动无关F与衔铁运动有关气隙减小磁阻Rm减小磁通势Fm不变磁通增大磁感应强度B增大电磁力F增大,Fav与衔铁运动无关i与衔铁运动有关气隙减小磁阻Rm减小磁通基本不变励磁电流i减小,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,7.7 变压器,变压器的基本原理电压变换电流变换阻抗变换变压器的运行特性外特性和电压调整率损耗和效率变压器绕组的同名端,三相变压器变压器的额定值额定电压额定电流额定容量其他类型的变压器自耦变压器仪用互感器,Design By CYQ Compile By LZW,Elec
13、tronical Engineering,变压器的基本原理,变压器的基本原理交变电压经一次绕组在闭合铁心中产生交变磁场交变磁场与二次绕组交链产生感生电动势感生电动势为二次端负载提供电能,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,空载运行和电压变换,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,带载运行和电流变换,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,阻抗变换,Design By CYQ Compil
14、e By LZW,Electronical Engineering,阻抗变换题例,变压器耦合电路如图所示，已知正弦信号源的电压US=5V，内阻为RS=1000，负载电阻RL=40。问变压器的匝数比为多少时，负载可获得最大功率？并求一次侧和二次侧电流大小,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,阻抗变换题例,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,外特性和电压调整率,外特性描述当一次侧接额定电压U1N并且保持不变时，二次侧的端电压与负载电流I2的关系,电压调整率
15、指变压器带负载后，二次电压U2随负载电流I2变化的程度,U20：二次侧的空载电压U2 ：二次侧电流为额定 电流时的端电压,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,变压器的损耗,铜损PCu,铁损PFe,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,变压器的效率,变压器的效率定义为输出功率P2与输入功率P1的比值,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,变压器绕组的同极性端,Design By CYQ
16、Compile By LZW,Electronical Engineering,变压器绕组的同极性端,同极性端的定义当电流以相同的方向通过绕组端子流入相同铁心上的不同绕组时，若它们的磁通势产生的磁通方向相同，则该端子称为不同绕组的同极性端，亦称同名端,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,变压器绕组的同极性端,同极性端的表示方法同极性端通常采用“”表示一次绕组和二次绕组的同极性端可用同一字母的大小写来表示变压器绕组的同极性端与绕组的绕向有关,Design By CYQ Compile By LZW,Electronical Engineering,
