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1、第七章磁路与铁心线圈电路,7.1 磁场的基本物理量7.2 磁性材料的磁性能7.3 磁路及其基本定律7.4 交流铁心线圈电路7.5 变压器,第七章 磁路与铁心线圈电路,与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通（磁力线）。,7.1 磁场的基本物理量,二、磁通,磁感应强度B与垂直与磁场方向的面积S的乘积，称为通过该面积的磁通。,单位：伏秒,三、磁场强度 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。,四、磁导率,：表征各种材料导磁能力的物理量,7.2 磁性材料的磁性能,磁路：主磁通所经过的闭合路径。,线圈通入电流后，产生磁通，分主磁通和漏磁通。,7.3 磁路及其基本定律,磁路的基
2、本概念,一. 安培环路定律（全电流律）：,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。,电流方向和磁场强度的方向符合右手定则的，电流取正；否则取负。,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,HL：称为磁压降。,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：,对于均匀磁路,二. 磁路的欧姆定律：,磁路和电路的比较,磁路,电路,磁通,I,N,R,+,_,E,I,磁压降,磁动势,U,基本定律,磁阻,磁感应强度,安培环路定律,磁 路,I,N,欧姆
3、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,电 路,R,+,_,E,I,励磁电流：在磁路中用来产生磁通的电流,7.4 交流铁心线圈电路,I,U,直流磁路的特点:,直流磁路和电路中的恒压源类似,（R 为线圈的电阻）,一. 直流磁路的分析,二.交流磁路的分析 (交流铁心线圈电路),1. 电磁关系,电路方程：,一般情况下 很小,：主磁通,：漏磁通,2.电压电流关系,假设,则,最大值,有效值,交流磁路的特点:,交流磁路中磁阻 对电流的影响,电磁铁吸合过程的分析：,在吸合过程中若外加电压不变, 则 基本不变。,i,u,(U不变，I不变）,( I 随 Rm 变化）,（ U不
4、变时， 基本不变）,直流磁路,交流磁路,磁路小结,（,随Rm变化）,铁损PFe:,磁滞损耗: Ph:由于磁滞回线,交变磁化产生。,涡流损耗Pe:铁心中感应的电动势和电流。,克服方法:,1.磁滞损耗: 选用软磁材料.,2.涡流损耗:采用硅钢片,叠加而成,3. 功率损耗,铜损Pcu: 线圈电阻R上的损耗（ ）.,铁心线圈交流电路的有功功率为：,变压器功能：,7.5 变压器,变压器应用举例,单相变压器,结构：,7.5.1 变压器的工作原理,电磁关系：,N1,N2,N1,N2,空载运行 ：原边接入电源，副边开路。,接上交流电源,（ 方向符合右手定则）,1. 电压变换,结论：改变匝数比，就能改变输出电压
5、。,K为变比,根据交流磁路的分析可得：,时,负载运行：,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 i2 。此电流在磁路中也会产生磁通，从而影响原边电流 i1。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式为：,2. 电流变换,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：,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。,3. 阻抗变换,例：扬声器上如何得到最大输出功率,求：负载上得到的功率,解：（1）将负载直接接到信号源上，得到的输出
6、功 率为：,（2）将负载通过变压器接到信号源上。,输出功率为：,结论：由此可见，加入变压器以后，输出功率提高了很多。原因是满足了电路获得最大输出功率的条 件（RS=RL）。,副边输出电压和输出电流的关系。即：,U20：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I2的变化，U2 变化不多）,7.5.2 变压器的外特性,为防止涡流损失，铁芯一般由一片片导磁材料叠成(如硅钢片)。,7.5.3 变压器的损耗与效率(),一. 自耦变压器,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
7、。因为N变小时，磁通增大，电流会迅速增加。,7.5.4 特殊变压器简介,（调压器）,二.电压互感器：用低量程的电压表测高电压,被测电压=电压表读数 N1/N2,三.电流互感器：用低量程的电流表测大电流,被测电流=电流表读数 N2/N1,1. 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：,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),7.5.5变压器绕组的极性,
8、电器使用时两种电压（220V/110V）的切换：,220V： 联结 2 3,110V： 联结 1 3，2 4,线圈的接法,220V：联结 2 3,励磁,两种接法下线圈工作情况的分析,110V：联结 1 3，2 4,220V：联结 2 3,问题1：在110V 情况下，如果只用一个绕组（N），行不行？,答：不行（两绕组必须并绕）,原边有两个相同绕组的电源变压器（220 / 110），使用中应注意的问题：,问题2：如果两绕组的极性端接错，结果如何？,结论：在极性不明确时，一定要先测定极性再通电。,答：有可能烧毁变压器,方法一：交流法,若 说明 A 与 a 或 X 与 x 为同 极性端。,测量：,若 说明 A 与 x 或 X 与 a 是同 极性端；,结论：,同极性端的测定方法,方法二：直流法, 额定电压 变压器副边开路（空载）时，原、副边绕组允 许的电压值。, 额定电流 变压器满载运行时，原、副边绕组允许的电流值。,7.3.6 变压器的铭牌数据（以单相变压器为例）,注意：变压器几个功率的关系,第七章,结 束,
