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1、返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页第第6章章 磁路与变压器磁路与变压器6.2 6.2 交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路6.3 6.3 变压器变压器变压器变压器6.4 6.4 电磁铁电磁铁电磁铁电磁铁 6.1 6.1 磁路磁路磁路磁路返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页2. 2. 了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义
2、；绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；3. 3. 掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；本章要求：本章要求：第第6章章 磁路与变压器磁路与变压器1. 1. 理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的基本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁基本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁基本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁
3、基本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁心线圈电路；心线圈电路；心线圈电路；心线圈电路；返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页 在很多电工设备（像变压器、电机、电磁铁电在很多电工设备（像变压器、电机、电磁铁电工测量仪器等）中，不仅有电路的问题，同时还有工测量仪器等）中，不仅有电路的问题，同时还有磁路的问题。只有同时掌握了电路和磁路的基本理磁路的问题。只有同时掌握了电路和磁路的基本理论，才能对以上电工设备进行全面分析。论，才能对以上电工设备进行全面分析。 本章结合磁路和铁心线圈电路的分析，讨论变本章结合磁路和铁心线圈电路的分析，讨论变压器和电磁铁的工作原理，作为应用实例。压器
4、和电磁铁的工作原理，作为应用实例。 磁路和电路往往是相关的，因此在这里要研究磁路和电路往往是相关的，因此在这里要研究磁路和电路的关系以及磁和电的关系。磁路和电路的关系以及磁和电的关系。 在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其做成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其做成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其做成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其它物质的磁导率高的多，它物质的磁导率高的多，它物质的磁导率高的
5、多，它物质的磁导率高的多，磁通的绝大部分经过铁心形磁通的绝大部分经过铁心形磁通的绝大部分经过铁心形磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。成闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。成闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。成闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页直流电机的磁路直流电机的磁路直流电机的磁路直流电机的磁路交流接触器的磁路交流接触器的磁路交流接触器的磁路交流接触器的磁路_ _+ +N NS SN NS SI If f四极直流电机和交流接触器的磁路四极直流电机和交流接触器的磁路四极直流电机和交流接触器的磁路四极直流电机和交流接
6、触器的磁路6.1 磁路及其分析方法磁路及其分析方法返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页6.1.1 磁场的基本物理量磁场的基本物理量1 1. . . .磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B : : : : 表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B的大小的大小的大小的大小: : : :磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B的方向的方向的方向的方向: : : : 与电
7、流的方向之间符合右手螺旋定则。与电流的方向之间符合右手螺旋定则。与电流的方向之间符合右手螺旋定则。与电流的方向之间符合右手螺旋定则。磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B的单位的单位的单位的单位: : : : 特斯拉特斯拉特斯拉特斯拉( ( ( (T T) ) ) )，1 1 1 1T = 1Wb/mT = 1Wb/m2 2 均匀磁场均匀磁场均匀磁场均匀磁场: : : : 各点磁感应强度大小相等，方向相同的各点磁感应强度大小相等，方向相同的各点磁感应强度大小相等，方向相同的各点磁感应强度大小相等，方向相同的 磁场，也称磁场，也称磁场，也称磁场，也称匀强磁场匀强磁场匀强磁场匀强磁场。返回
8、返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页2. 2. 磁通磁通磁通磁通磁通磁通磁通磁通 ：穿过垂直于穿过垂直于穿过垂直于穿过垂直于B B方向的面积方向的面积方向的面积方向的面积S S中的磁力线总数。中的磁力线总数。中的磁力线总数。中的磁力线总数。 说明说明说明说明: : : : 如果不是均匀如果不是均匀如果不是均匀如果不是均匀磁场，则取磁场，则取磁场，则取磁场，则取B B的平均值。的平均值。的平均值。的平均值。在在在在均匀磁场中均匀磁场中均匀磁场中均匀磁场中 = B S = B S 或或或或 B= B= / /S S 磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B在数值上可以看成为与
9、磁场方向在数值上可以看成为与磁场方向在数值上可以看成为与磁场方向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垂直的单位面积所通过的磁通垂直的单位面积所通过的磁通垂直的单位面积所通过的磁通, , , ,故又称故又称故又称故又称磁通密度磁通密度磁通密度磁通密度。磁通磁通磁通磁通 的单位的单位的单位的单位: : : :韦韦韦韦 伯伯伯伯(WbWb) ) ) ) 1Wb =1V 1Wb =1Vs s3 3. . . .磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度HH ：是计算磁场时所引用的一个物理量，是计算磁场时所引用的一个物理量，是计算磁场时所引用的一个物理量，是计算磁
10、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。也是矢量，通过它来确定磁场与电流之间的关系。也是矢量，通过它来确定磁场与电流之间的关系。也是矢量，通过它来确定磁场与电流之间的关系。磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度HH的单位的单位的单位的单位 ：安培安培安培安培/ /米（米（米（米（A/mA/m) ) ) )返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页 任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电方向与闭合
11、回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电方向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电方向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流作为正、反之为负。流作为正、反之为负。流作为正、反之为负。流作为正、反之为负。 式中：式中：式中：式中： 是磁场强度矢量沿任意闭合是磁场强度矢量沿任意闭合是磁场强度矢量沿任意闭合是磁场强度矢量沿任意闭合 线线线线( (常取磁通作为闭合回线常取磁通作为闭合回线常取磁通作为闭合回线常取磁通作为闭合回线) )的线积分；的线积分；的线积分；的线积分； I I I I 是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。
12、是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。安培环路定律安培环路定律安培环路定律安培环路定律电流正负的规定电流正负的规定电流正负的规定电流正负的规定：即：即：即：即：安培环路定律（全电流定律）安培环路定律（全电流定律）安培环路定律（全电流定律）安培环路定律（全电流定律）I I1 1HHI I2 2所以安培环路定律将所以安培环路定律将所以安培环路定律将所以安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。电流与磁场强度联系起来。电流与磁场强度联系起来。电流与磁场强度联系起来。 在在在在均匀磁场中均匀磁场中均匀磁场中均匀磁场中 Hl = IN Hl = IN 返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页
13、由实验可测得：真空的磁导率为：由实验可测得：真空的磁导率为：由实验可测得：真空的磁导率为：由实验可测得：真空的磁导率为：4. 4. 磁导率磁导率磁导率磁导率 磁导率磁导率磁导率磁导率 ：表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质 的导磁能力的导磁能力的导磁能力的导磁能力。它与磁场强度的乘积就等。它与磁场强度的乘积就等。它与磁场强度的乘积就等。它与磁场强度的乘积就等于磁感应强度，即：于磁感应强度，即：于磁感应强度，即：于磁感应强度，即：磁导率磁导率磁导率磁导率 的单位：的单位：的单位：的单位：亨亨亨亨/
14、 /米（米（米（米（H/mH/m） 因为它是一个常数，将其它物质的磁导率和它因为它是一个常数，将其它物质的磁导率和它因为它是一个常数，将其它物质的磁导率和它因为它是一个常数，将其它物质的磁导率和它比较是很方便的。比较是很方便的。比较是很方便的。比较是很方便的。返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页4 4. . . .磁导率磁导率磁导率磁导率相对磁导率相对磁导率相对磁导率相对磁导率 r r： 任一种物质的磁导率任一种物质的磁导率任一种物质的磁导率任一种物质的磁导率 和真空的磁导率和真空的磁导率和真空的磁导率和真空的磁导率 0 0的比值的比值的比值的比值。 也即当磁场媒质是某种物
15、质时某点的磁感应强度也即当磁场媒质是某种物质时某点的磁感应强度也即当磁场媒质是某种物质时某点的磁感应强度也即当磁场媒质是某种物质时某点的磁感应强度B B与在同样电流下真空时该点的磁感应强度与在同样电流下真空时该点的磁感应强度与在同样电流下真空时该点的磁感应强度与在同样电流下真空时该点的磁感应强度B B0 0之比的之比的之比的之比的倍数。倍数。倍数。倍数。 自然界的所有物质按磁导率的大小，大体上可分自然界的所有物质按磁导率的大小，大体上可分自然界的所有物质按磁导率的大小，大体上可分自然界的所有物质按磁导率的大小，大体上可分为磁性材料和非磁性材料。为磁性材料和非磁性材料。为磁性材料和非磁性材料。为
16、磁性材料和非磁性材料。返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页6.1.2 磁性材料的磁性能磁性材料的磁性能1. 1. 高导磁性高导磁性高导磁性高导磁性 磁性材料的磁导率通常都很高，即磁性材料的磁导率通常都很高，即磁性材料的磁导率通常都很高，即磁性材料的磁导率通常都很高，即 r r 1 1 ( (如如如如坡莫合金，其坡莫合金，其坡莫合金，其坡莫合金，其 r r 可达可达可达可达 2 2 10105 5 ) ) 。 磁性材料磁性材料磁性材料磁性材料能被强烈的磁化，能被强烈的磁化，能被强烈的磁化，能被强烈的磁化，具有很高的导磁具有很高的导磁具有很高的导磁具有很高的导磁性能。性能。性能
17、。性能。 磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。 磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设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备中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中备中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中备中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。在这种都放有铁心。在这种都放有铁心。在这种都放有铁心。在这种具有铁心的线圈中通入不太具有铁心的线圈中通入不太具有
18、铁心的线圈中通入不太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大的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应大的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应大的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强度。强度。强度。强度。返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着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。外磁场的增强而无限的增强。外磁场的增强而无限的增强。外磁场的增强而无限的增强。2 2. . . .磁饱和性磁饱和性磁饱和性
19、磁饱和性B BJ J 磁场内磁性物质的磁化磁场磁场内磁性物质的磁化磁场磁场内磁性物质的磁化磁场磁场内磁性物质的磁化磁场 的磁感应强度曲线；的磁感应强度曲线；的磁感应强度曲线；的磁感应强度曲线；B B0 0 磁场内不存在磁性物质时的磁场内不存在磁性物质时的磁场内不存在磁性物质时的磁场内不存在磁性物质时的 磁感应强度直线；磁感应强度直线；磁感应强度直线；磁感应强度直线；B B B BJ J曲线和曲线和曲线和曲线和B B0 0直线的纵坐标相直线的纵坐标相直线的纵坐标相直线的纵坐标相 加即磁场的加即磁场的加即磁场的加即磁场的 B B- -HH 磁化曲线。磁化曲线。磁化曲线。磁化曲线。O OHHB BB
20、 B0 0B BJ JB B a a b b磁化曲线磁化曲线磁化曲线磁化曲线磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着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外磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定外磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定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程度时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与程度时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与程度时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与外部磁场方向
21、一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向外部磁场方向一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向外部磁场方向一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向外部磁场方向一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向某一定值。如图。某一定值。如图。某一定值。如图。某一定值。如图。返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页 B B- -HH 磁化曲线的特征：磁化曲线的特征：磁化曲线的特征：磁化曲线的特征： O Oa a段：段：段：段：B B 与与与与HH几乎成正比地增加；几乎成正比地增加；几乎成正比地增加；几乎成正比地增加； abab段：段：段：段：B B 的增加缓慢下来；的增加缓慢下来；的增加缓慢下来；的增加缓慢下来； b b点以
22、后：点以后：点以后：点以后：B B增加很少，达到饱和。增加很少，达到饱和。增加很少，达到饱和。增加很少，达到饱和。O OHHB BB B0 0B BJ JB B a a b b 有磁性物质存在时，有磁性物质存在时，有磁性物质存在时，有磁性物质存在时，B B 与与与与 HH不不不不成正比，磁性物质的磁导率成正比，磁性物质的磁导率成正比，磁性物质的磁导率成正比，磁性物质的磁导率 不是不是不是不是常数，随常数，随常数，随常数，随HH而变。而变。而变。而变。 有磁性物质存在时，有磁性物质存在时，有磁性物质存在时，有磁性物质存在时， 与与与与 I I 不成正比。不成正比。不成正比。不成正比。 磁性物质的
23、磁化曲线在磁路磁性物质的磁化曲线在磁路磁性物质的磁化曲线在磁路磁性物质的磁化曲线在磁路计算上极为重要，其为非线性曲计算上极为重要，其为非线性曲计算上极为重要，其为非线性曲计算上极为重要，其为非线性曲线，实际中通过实验得出线，实际中通过实验得出线，实际中通过实验得出线，实际中通过实验得出。 O OHHB,B, B B 磁化曲线磁化曲线磁化曲线磁化曲线B B和和和和 与与与与HH的关系的关系的关系的关系(I)()返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页3 3. . . .磁滞性磁滞性磁滞性磁滞性 磁性材料在交变磁场中反复磁化，其磁性材料在交变磁场中反复磁化，其磁性材料在交变磁场中反
24、复磁化，其磁性材料在交变磁场中反复磁化，其B B- -HH关系曲关系曲关系曲关系曲线是一条回形闭合曲线，称为线是一条回形闭合曲线，称为线是一条回形闭合曲线，称为线是一条回形闭合曲线，称为磁滞回线磁滞回线磁滞回线磁滞回线。磁滞性：磁滞性：磁滞性：磁滞性：磁性材料中磁性材料中磁性材料中磁性材料中磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B的变化总是滞后于的变化总是滞后于的变化总是滞后于的变化总是滞后于 外磁场变化的性质。外磁场变化的性质。外磁场变化的性质。外磁场变化的性质。磁滞回线磁滞回线磁滞回线磁滞回线O OHHB BB Br rHHc c剩磁感应强度剩磁感应强度剩磁感应强度剩磁感应强度B B
25、r r ( (剩磁剩磁剩磁剩磁) ) ： 当线圈中电流减小到零当线圈中电流减小到零当线圈中电流减小到零当线圈中电流减小到零( (HH=0)=0)时，铁心中的磁感应强度。时，铁心中的磁感应强度。时，铁心中的磁感应强度。时，铁心中的磁感应强度。例如例如例如例如: : 永久磁铁的磁性就是由永久磁铁的磁性就是由永久磁铁的磁性就是由永久磁铁的磁性就是由剩磁产生的；自励直流发电机剩磁产生的；自励直流发电机剩磁产生的；自励直流发电机剩磁产生的；自励直流发电机的磁极，为了使电压能建立，的磁极，为了使电压能建立，的磁极，为了使电压能建立，的磁极，为了使电压能建立，也必须具有剩磁。也必须具有剩磁。也必须具有剩磁。
26、也必须具有剩磁。 (I)()返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页3. 3. 磁滞性磁滞性磁滞性磁滞性磁滞回线磁滞回线磁滞回线磁滞回线O OHHB BB Br rHHc c但剩磁也存在着有害的一面，但剩磁也存在着有害的一面，但剩磁也存在着有害的一面，但剩磁也存在着有害的一面，例如，当工件在平面磨床上加例如，当工件在平面磨床上加例如，当工件在平面磨床上加例如，当工件在平面磨床上加工完毕后，由于电磁吸盘有剩工完毕后，由于电磁吸盘有剩工完毕后，由于电磁吸盘有剩工完毕后，由于电磁吸盘有剩磁，还将工件吸住。为此要通磁，还将工件吸住。为此要通磁，还将工件吸住。为此要通磁，还将工件吸住。为
27、此要通入反向去磁电流，去掉剩磁，入反向去磁电流，去掉剩磁，入反向去磁电流，去掉剩磁，入反向去磁电流，去掉剩磁，才能取下工件。才能取下工件。才能取下工件。才能取下工件。矫顽磁力矫顽磁力矫顽磁力矫顽磁力HHc c： 使使使使 B B = 0 = 0 所需的所需的所需的所需的 H H 值。值。值。值。 磁性物质不同，其磁滞回磁性物质不同，其磁滞回磁性物质不同，其磁滞回磁性物质不同，其磁滞回线和磁化曲线也不同。线和磁化曲线也不同。线和磁化曲线也不同。线和磁化曲线也不同。返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页6.1.3 磁路的分析方法磁路的分析方法磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律磁路
28、的欧姆定律是分析磁路的基本定律磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律 环形线圈如图，其中媒质是均环形线圈如图，其中媒质是均环形线圈如图，其中媒质是均环形线圈如图，其中媒质是均 匀的，磁导率匀的，磁导率匀的，磁导率匀的，磁导率为为为为 ， 试计算线圈内部试计算线圈内部试计算线圈内部试计算线圈内部 的磁通的磁通的磁通的磁通 。 解：解：解：解：根据安培环路定律，有根据安培环路定律，有根据安培环路定律，有根据安培环路定律，有设磁路的平均长度为设磁路的平均长度为设磁路的平均长度为设磁路的平均长度为 l l，则有，则有，则有，则有1. 1. 引例引例引例引例S Sx x H
29、Hx xI IN N匝匝匝匝返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页式中：式中：式中：式中：F=NIF=NI 为磁通势，由其产生磁通；为磁通势，由其产生磁通；为磁通势，由其产生磁通；为磁通势，由其产生磁通； R Rmm 称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用；称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用；称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用；称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用； l l 为磁路的平均长度；为磁路的平均长度；为磁路的平均长度；为磁路的平均长度； S S 为磁路的截面积。为磁路的截面积。为磁路的截面积。为磁路的截面积。2. 2. 磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律磁路的欧姆
30、定律 若某磁路的磁通为若某磁路的磁通为若某磁路的磁通为若某磁路的磁通为 ，磁通势为磁通势为磁通势为磁通势为F F ，磁阻为，磁阻为，磁阻为，磁阻为R Rmm，则则则则即有：即有：即有：即有：此即此即此即此即磁路的欧姆定律。磁路的欧姆定律。磁路的欧姆定律。磁路的欧姆定律。返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页3. 3. 磁路与电路的比较磁路与电路的比较磁路与电路的比较磁路与电路的比较 磁路磁路磁路磁路磁通势磁通势磁通势磁通势F F磁通磁通磁通磁通 磁阻磁阻磁阻磁阻电路电路电路电路电动势电动势电动势电动势 E E电流密度电流密度电流密度电流密度 J J 电阻电阻电阻电阻磁感应强度
31、磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B电流电流电流电流 I I N NI I+ +_ _E EI IR R返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页4. 4. 磁路分析的特点磁路分析的特点磁路分析的特点磁路分析的特点(1)(1)在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离不开磁场的概念；例如在讨论电机时，常常要分析电不开磁场的概念；例如在讨论电机时，常常要分析电不开磁场的概念；例如在讨论电机时，常常要分析电不开磁场的概念；例如在讨论电机时，常常要分析电机磁路的
32、气隙中磁感应强度的分布情况。机磁路的气隙中磁感应强度的分布情况。机磁路的气隙中磁感应强度的分布情况。机磁路的气隙中磁感应强度的分布情况。(2)(2)在处理电路时一般可以不考虑漏电流，在处理磁在处理电路时一般可以不考虑漏电流，在处理磁在处理电路时一般可以不考虑漏电流，在处理磁在处理电路时一般可以不考虑漏电流，在处理磁路时一般都要考虑漏磁通；路时一般都要考虑漏磁通；路时一般都要考虑漏磁通；路时一般都要考虑漏磁通；(3)(3)磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。
33、由于由于由于由于 不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不能直接用来计算，只能用于定性分析；不能直接用来计算，只能用于定性分析；不能直接用来计算，只能用于定性分析；不能直接用来计算，只能用于定性分析；(4)(4)在电路中，当在电路中，当在电路中，当在电路中，当 E E=0=0时，时，时，时，I I=0=0；但在磁路中，由于有；但在磁路中，由于有；但在磁路中，由于有；但在磁路中，由于有剩磁，当剩磁，当剩磁，当剩磁，当 F F=0 =0 时，时，时，时， 不为零不为零不为零不为
34、零；返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页6.2 交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路6.2.1 电磁关系电磁关系 + +e e + +e e + + u uN Ni i（磁通势）（磁通势）主磁通主磁通主磁通主磁通 ：通过铁心闭合的通过铁心闭合的通过铁心闭合的通过铁心闭合的磁通。磁通。磁通。磁通。漏磁通漏磁通漏磁通漏磁通 ：经过空气或其经过空气或其经过空气或其经过空气或其它非导磁媒质闭合的磁通。它非导磁媒质闭合的磁通。它非导磁媒质闭合的磁通。它非导磁媒质闭合的磁通。线圈线圈线圈线圈铁心铁心铁心铁心 i i，铁心线圈的漏磁电感铁心线圈的漏磁电感铁心线圈的漏磁电感铁心线圈的漏磁电感
35、与与与与i i不是线性关系。不是线性关系。不是线性关系。不是线性关系。返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页6.2.2 电压电流关系电压电流关系根据根据根据根据KVL:KVL: + + + + + +e ee e u uN Ni i式中：式中：式中：式中：R R是线圈导线的电阻是线圈导线的电阻是线圈导线的电阻是线圈导线的电阻 L L 是漏磁电感是漏磁电感是漏磁电感是漏磁电感 当当当当 u u 是正弦电压时是正弦电压时是正弦电压时是正弦电压时，其它各电压、电流、，其它各电压、电流、，其它各电压、电流、，其它各电压、电流、电动势可视作正弦量，则电压、电流关系的相电动势可视作正弦量
36、，则电压、电流关系的相电动势可视作正弦量，则电压、电流关系的相电动势可视作正弦量，则电压、电流关系的相量式为：量式为：量式为：量式为：+返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页设主磁通设主磁通设主磁通设主磁通 则则则则有效值有效值有效值有效值 由于线圈电阻由于线圈电阻由于线圈电阻由于线圈电阻 R R 和感抗和感抗和感抗和感抗X X （或漏磁通（或漏磁通（或漏磁通（或漏磁通 ）较小，）较小，）较小，）较小，其电压降也较小，与主磁电动势其电压降也较小，与主磁电动势其电压降也较小，与主磁电动势其电压降也较小，与主磁电动势 E E 相比可忽略，相比可忽略，相比可忽略，相比可忽略，故有故
37、有故有故有式中：式中：式中：式中：B Bmm是是是是铁心中磁感应强度的最大值，单位铁心中磁感应强度的最大值，单位铁心中磁感应强度的最大值，单位铁心中磁感应强度的最大值，单位TT； S S 是铁心截面积，单位是铁心截面积，单位是铁心截面积，单位是铁心截面积，单位mm2 2 。返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页6.2.3 功率损耗功率损耗 交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。1. 1. 铜损铜损铜损铜损( ( P Pcucu) ) 在交流
38、铁心线圈中在交流铁心线圈中在交流铁心线圈中在交流铁心线圈中, , 线圈电阻线圈电阻线圈电阻线圈电阻R R上的功率损耗称铜损，用上的功率损耗称铜损，用上的功率损耗称铜损，用上的功率损耗称铜损，用 P Pcu cu 表示。表示。表示。表示。 P Pcu cu = = RIRI2 2式中：式中：式中：式中：R R是线圈的电阻；是线圈的电阻；是线圈的电阻；是线圈的电阻；I I 是线圈中电流的有效值。是线圈中电流的有效值。是线圈中电流的有效值。是线圈中电流的有效值。2. 2. 铁损铁损铁损铁损( ( P PFeFe) ) 在交流铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的在交流铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内
39、的在交流铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的在交流铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的功率损耗称铁损，用功率损耗称铁损，用功率损耗称铁损，用功率损耗称铁损，用 P PFeFe 表示。它与铁心内磁感应表示。它与铁心内磁感应表示。它与铁心内磁感应表示。它与铁心内磁感应强度的最大值强度的最大值强度的最大值强度的最大值B Bmm的平方成正比。的平方成正比。的平方成正比。的平方成正比。铁损由磁滞和涡流产生。铁损由磁滞和涡流产生。铁损由磁滞和涡流产生。铁损由磁滞和涡流产生。 + + u ui i返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页（1 1）磁滞损耗（）磁滞损耗（）磁滞损耗（）磁滞损耗（
40、 P Ph h） 由磁滞所产生的能量损耗称为由磁滞所产生的能量损耗称为由磁滞所产生的能量损耗称为由磁滞所产生的能量损耗称为磁滞损耗磁滞损耗磁滞损耗磁滞损耗( ( P Ph h ) ) 。磁滞损耗的大小：磁滞损耗的大小：磁滞损耗的大小：磁滞损耗的大小： 单位体积内的磁滞损耗正比单位体积内的磁滞损耗正比单位体积内的磁滞损耗正比单位体积内的磁滞损耗正比与磁滞回线的面积和磁场交变的与磁滞回线的面积和磁场交变的与磁滞回线的面积和磁场交变的与磁滞回线的面积和磁场交变的频率频率频率频率 f f。O OHHB B 磁滞损耗转化为热能，引磁滞损耗转化为热能，引磁滞损耗转化为热能，引磁滞损耗转化为热能，引起铁心发
41、热。起铁心发热。起铁心发热。起铁心发热。减少磁滞损耗的措施：减少磁滞损耗的措施：减少磁滞损耗的措施：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。变压器选用磁滞回线狭小的磁性材料制作铁心。变压器选用磁滞回线狭小的磁性材料制作铁心。变压器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。和电机中使用的硅钢等材料的磁滞损耗较低。和电机中使用的硅钢等材料的磁滞损耗较低。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。设计时应适当选择值以减小铁心饱和程度。设计时应适当选择值以减小铁心饱和程度。设计时应适当选择值以减小铁心饱和程
42、度。返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页(2)(2)涡流损耗（涡流损耗（涡流损耗（涡流损耗（ P Pe e）涡流损耗涡流损耗涡流损耗涡流损耗: : 由涡流所产生的功率损耗。由涡流所产生的功率损耗。由涡流所产生的功率损耗。由涡流所产生的功率损耗。 涡流涡流涡流涡流：交变磁通在铁心内产生交变磁通在铁心内产生交变磁通在铁心内产生交变磁通在铁心内产生感应电动势和电流，称为涡流。涡感应电动势和电流，称为涡流。涡感应电动势和电流，称为涡流。涡感应电动势和电流，称为涡流。涡流在垂直于磁通的平面内环流。流在垂直于磁通的平面内环流。流在垂直于磁通的平面内环流。流在垂直于磁通的平面内环流。涡流
43、涡流涡流涡流损耗转化为热能，引起铁心发热。损耗转化为热能，引起铁心发热。损耗转化为热能，引起铁心发热。损耗转化为热能，引起铁心发热。减少涡流损耗措施：减少涡流损耗措施：减少涡流损耗措施：减少涡流损耗措施： 提高铁心的电阻率（通常由于提高铁心的电阻率（通常由于提高铁心的电阻率（通常由于提高铁心的电阻率（通常由于硅钢片）。铁心用彼此绝缘的钢片硅钢片）。铁心用彼此绝缘的钢片硅钢片）。铁心用彼此绝缘的钢片硅钢片）。铁心用彼此绝缘的钢片叠成，把涡流限制在较小的截面内。叠成，把涡流限制在较小的截面内。叠成，把涡流限制在较小的截面内。叠成，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：铁心线圈交
44、流电路的有功功率为：铁心线圈交流电路的有功功率为：铁心线圈交流电路的有功功率为：返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页6.3 变压器变压器 变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电子线路中应用广泛。子线路中应用广泛。变电压：变电压：电力系统电力系统 变阻抗：变阻抗：电子线路中的阻抗匹配电子线路中的阻抗匹配变电流：变电流：电流互感器电流互感器 变压器的主要功能有变压器的主要功能有变压器的主要功能有变压器的主要功能有： 在能量传输过程中，当输送功率在能量传输过程中，当输送功率P =UI cos 及及负载功率因数负载功率因数cos 一定时
45、：一定时：电能损耗小电能损耗小节省金属材料（经济）节省金属材料（经济）6.3.1 概述概述U I P = I RlI S返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页 电力工业中常采用高压输电低压配电，实现节能电力工业中常采用高压输电低压配电，实现节能电力工业中常采用高压输电低压配电，实现节能电力工业中常采用高压输电低压配电，实现节能并保证用电安全。具体如下：并保证用电安全。具体如下：并保证用电安全。具体如下：并保证用电安全。具体如下： 发电厂发电厂10.5kV输电线输电线220kV升压升压仪器仪器36V降压降压实验室实验室380 / 220V降压降压变电站变电站 10kV降压降压降
46、压降压返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页单相变压器单相变压器+ Z Z 变压器的结构变压器的结构变压器的结构变压器的结构变压器的磁路变压器的磁路绕组：绕组：绕组：绕组：一次绕组一次绕组一次绕组一次绕组二次绕组二次绕组二次绕组二次绕组由高导磁硅钢片叠成由高导磁硅钢片叠成厚厚0.35mm 或或 0.5mm铁心铁心变压器的电路变压器的电路变压器的电路变压器的电路一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页变压器的结构变压器的结构返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页变压器的分类变压器的分类电压互感器电
47、压互感器电压互感器电压互感器 电流互感器电流互感器电流互感器电流互感器 按用途分按用途分按用途分按用途分电力变压器电力变压器电力变压器电力变压器 ( (输配电用输配电用输配电用输配电用) )仪用变压器仪用变压器仪用变压器仪用变压器 整流变压器整流变压器整流变压器整流变压器 按相数分按相数分按相数分按相数分三相变压器三相变压器三相变压器三相变压器 单相变压器单相变压器单相变压器单相变压器 按制造方式按制造方式按制造方式按制造方式壳式壳式壳式壳式心式心式心式心式变压器符号变压器符号变压器符号变压器符号返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页6.3.2 变压器的工作原理变压器的工作原
48、理 一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。单相变压器单相变压器+ Z Z 一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页(1) 空载运行情况空载运行情况1. 1. 电磁关系电磁关系电磁关系电磁关系一次侧接交流电源，一次侧接交流电源，二次侧开路。二次侧开路。+ 1 i0 ( i0N1) 1空载时，空载时，铁心中主铁心中主磁通磁通 是是由一次绕由一次绕组磁通势组磁通势产生的。产生的。返回返回退出退出章目录
49、章目录 上一页上一页 下一页下一页(2) 带负载运行情况带负载运行情况1. 1. 电磁关系电磁关系电磁关系电磁关系一次侧接交流电源，一次侧接交流电源，二次侧二次侧接负载接负载接负载接负载。+ 1 1i1 ( i1N1) i1i2 ( i2N2) 2有载时，铁心有载时，铁心中主磁通中主磁通 是是由一次、二次由一次、二次绕组磁通势共绕组磁通势共同产生的合成同产生的合成磁通。磁通。 2i2+e2+e 2+u2 Z Z 返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页 当电流流入当电流流入当电流流入当电流流入( (或流出）两个线圈时，若产生的磁通方或流出）两个线圈时，若产生的磁通方或流出）两个
50、线圈时，若产生的磁通方或流出）两个线圈时，若产生的磁通方向相同，则两个流入向相同，则两个流入向相同，则两个流入向相同，则两个流入( (或流出）端称为同极性端。或流出）端称为同极性端。或流出）端称为同极性端。或流出）端称为同极性端。 AXax AX Xax1. 1. 同极性端同极性端同极性端同极性端 ( ( 同名端同名端同名端同名端 ) ) 或者说，当铁心中磁通变化时，在两线圈中产生的或者说，当铁心中磁通变化时，在两线圈中产生的或者说，当铁心中磁通变化时，在两线圈中产生的或者说，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。感应电动势极性相同的两端为同极性端。感应电动势
51、极性相同的两端为同极性端。感应电动势极性相同的两端为同极性端。 同极性端用同极性端用“”表示表示。增加增加+ 同极性端同极性端同极性端同极性端和绕组的绕和绕组的绕和绕组的绕和绕组的绕向有关。向有关。向有关。向有关。变压器绕组的极性变压器绕组的极性 返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页方法一：交流法方法一：交流法方法一：交流法方法一：交流法把两个线圈的任意两端把两个线圈的任意两端把两个线圈的任意两端把两个线圈的任意两端 (X - x) (X - x)连接连接连接连接, , 然后在然后在然后在然后在 AX AX 上加一低电压上加一低电压上加一低电压上加一低电压 uAX 。测量：
52、测量： 若若 说明说明 A 与与 x 或或 X 与与 a 是是同极性端同极性端.若若若若 说明说明说明说明 A A 与与与与 a a 或或或或 X X 与与与与 x x 为同极性端。为同极性端。为同极性端。为同极性端。 结论：结论：结论：结论：VaAXxV2. 2. 同极性端的测定方法同极性端的测定方法同极性端的测定方法同极性端的测定方法+返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页方法二：直流法方法二：直流法方法二：直流法方法二：直流法设设设设S S闭合时闭合时闭合时闭合时 增加。增加。增加。增加。 感应电动势的方向，感应电动势的方向，感应电动势的方向，感应电动势的方向，阻止阻止
53、阻止阻止 的增加。的增加。的增加。的增加。 如果当如果当如果当如果当 S S 闭合时，电闭合时，电闭合时，电闭合时，电流表正偏，则流表正偏，则流表正偏，则流表正偏，则 A-a A-a 为同为同为同为同极性端极性端极性端极性端; ;结论：结论：结论：结论：Xx电流表电流表+_A a+S 如果当如果当如果当如果当 S S 闭合时，电闭合时，电闭合时，电闭合时，电流表反偏，流表反偏，流表反偏，流表反偏，则则则则 A-x A-x 为同为同为同为同极性端。极性端。极性端。极性端。AXax+_S+返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页N2N1- -+ +u1- -+ +u2n : 1i1
54、i2电压与匝数成正比。电压与匝数成正比。= =N2N1u2u1= = nu1和和u2的参考的参考“+ +”都在同名端时：都在同名端时：2. 2. 电压变换电压变换电压变换电压变换（设加正弦交流电压）（设加正弦交流电压）（设加正弦交流电压）（设加正弦交流电压）3.变流关系变流关系 N2N1- -+ +u1- -+ +u2n : 1i1i2i1 = =N1N2i2 或者或者u1 = =N2N1u2 = = nu2i1和和i2都从同名端流入都从同名端流入(或流出或流出)时：时： = -= -n1i2电流与匝数成反比。电流与匝数成反比。- -返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页4.
55、变阻抗关系变阻抗关系 N2N1- -+ +u1- -+ +u2n : 1i1i2ZLZeqZeq= = .U1 .I1= = - -n1 .I2n .U2= = n2- - .U2 .I2= = n2ZL 理想变压器的阻抗变换性质是只改变阻抗的理想变压器的阻抗变换性质是只改变阻抗的Zeq是二次侧阻抗是二次侧阻抗ZL折算到一次侧的等效阻抗。折算到一次侧的等效阻抗。大小，不改变阻抗的性质。大小，不改变阻抗的性质。+返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页5. 功率性质功率性质由理想变压器的变压、变流关系由理想变压器的变压、变流关系可得一次侧端口与二次侧端口吸可得一次侧端口与二次侧端
56、口吸收的功率之和：收的功率之和： N2N1- -+ +u1- -+ +u2n : 1i1i2u1i1 + + u2i2= = u1i1+ + n1u1(- -ni1)= = 0理想变压器既不储能，也理想变压器既不储能，也不耗能不耗能，在电路中只起传，在电路中只起传递信号和能量的作用。递信号和能量的作用。理想变压器的特性方程为理想变压器的特性方程为代数关系，因此它代数关系，因此它是无记是无记忆的多端元件忆的多端元件。理想变压器理想变压器仅一个参数仅一个参数 n。实际的铁心变压器与理实际的铁心变压器与理想变压器特性相近。在想变压器特性相近。在实用中，能根据需要完实用中，能根据需要完成不同的变换。成
57、不同的变换。 返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页求图示电路负载电阻求图示电路负载电阻上的电压上的电压解法解法 1 ：列方程求解。列方程求解。 一次回路：一次回路： .I1+ + .U1= = 10100 0o o二次回路：二次回路： 50 .I2+ + .U2= 0= 0理想变压器的特性方程理想变压器的特性方程 .U1= =10101 1 .U2 .I1 = -10= -10 .I2 .U2。解得解得 .U2 = = 33.33 0o V解法解法2 ： 应用阻抗变换应用阻抗变换得一次侧等效电路得一次侧等效电路 .U1= =1+ 0.51+ 0.51010 0 0o o0.
58、5 = =3 310100 0o o V .U2 =10=10 .U1= = 33.330 0o o V- -+ +- -+ +1 : 1050 .U2 .U11 - -+ +10 0o V .I1 .I2- -+ + .U11 - -+ +10 0oV501012 .I11返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页解法解法3 ：应用戴维南定理。：应用戴维南定理。- -+ +- -+ +1 : 10 .Uoc .U11 - -+ +10 0o V .I1 .I2 .I2 =0=0， .I1 =0=0 .Uoc= =10 .U1= =100 0o V- -+ +- -+ +1 :
59、10 .U2 .U11 .I1 .I2ReqReq= = .U2 .I2= =102 21 = =100 - -+ + .U2- -+ + .I2 .UocReq50 .U2 = = .UocReq+ + 5050= =100 + + 50100 0o = = 33.33 0 0o o V返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页(1)(1) 变压器的匝数比应为变压器的匝数比应为变压器的匝数比应为变压器的匝数比应为：解解解解: :例例例例2:2: 如图，交流信号源的电动如图，交流信号源的电动势势 E= 120V，内阻，内阻 R 0=800 ，负载为扬声器，其等效电阻负载为扬声器，
60、其等效电阻为为RL=8 。要求。要求: (1)当当RL折折算到原边的等效电阻算到原边的等效电阻 时，求变压器的匝数比和信号时，求变压器的匝数比和信号源输出的功率；（源输出的功率；（2）当将负）当将负载直接与信号源联接时载直接与信号源联接时,信号信号源输出多大功率？源输出多大功率？R0+RL信号源信号源+R0RL返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页信号源的输出功率：信号源的输出功率：信号源的输出功率：信号源的输出功率：电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。电子线路中，常利用阻抗匹配实
61、现最大输出功率。 结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。原因：原因：原因：原因：满足了最大功率输出的条件：满足了最大功率输出的条件：满足了最大功率输出的条件：满足了最大功率输出的条件：（2）将负载直接接到信号源上时）将负载直接接到信号源上时）将负载直接接到信号源上时）将负载直接接到信号源上时，输出功率输出功率输出功率输出功率为：为：返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页1) 1) 变压器的型号变压器的型号变压器的型号变压器的型号5. 5.变压器的铭牌和技术
62、数据变压器的铭牌和技术数据变压器的铭牌和技术数据变压器的铭牌和技术数据S J L 1000/10S J L 1000/10 变压器额定容量变压器额定容量(KVA) 铝线圈铝线圈铝线圈铝线圈 冷却方式冷却方式冷却方式冷却方式J:J:油浸自冷式油浸自冷式油浸自冷式油浸自冷式F:F:风冷式风冷式风冷式风冷式相数相数相数相数S:三相三相D:单相单相 高压绕组的额定电压高压绕组的额定电压高压绕组的额定电压高压绕组的额定电压(KV)(KV)返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页2) 2) 额定值额定值额定值额定值额定电压额定电压额定电压额定电压 U U1N1N、U U2N2N 变压器二次
63、侧开路（空载）时，一次、二次侧变压器二次侧开路（空载）时，一次、二次侧变压器二次侧开路（空载）时，一次、二次侧变压器二次侧开路（空载）时，一次、二次侧绕组允许的电压值绕组允许的电压值绕组允许的电压值绕组允许的电压值单相：单相：单相：单相：U U1N 1N ，一次侧电压，一次侧电压，一次侧电压，一次侧电压， U U2N2N，二次侧空载时的电压，二次侧空载时的电压，二次侧空载时的电压，二次侧空载时的电压三相：三相：三相：三相：U U1N1N、U U2N2N，一次、二次侧的线电压，一次、二次侧的线电压，一次、二次侧的线电压，一次、二次侧的线电压 额定电流额定电流额定电流额定电流 I I1N1N、I
64、I2N2N 变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的电流值。电流值。电流值。电流值。单相：一次、二次侧绕组允许的电流值单相：一次、二次侧绕组允许的电流值单相：一次、二次侧绕组允许的电流值单相：一次、二次侧绕组允许的电流值三相：一次、二次侧绕组线电流三相：一次、二次侧绕组线电流三相：一次、二次侧绕组线电流三相：一次、二次侧绕组线电流返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页 额定容量额定容量额定容量额定容量 S SN N 传送功率的最大能力。传送功率的最大能力。传
65、送功率的最大能力。传送功率的最大能力。单相：单相：单相：单相：三相：三相：三相：三相：容量容量容量容量 S SN N 输出功率输出功率输出功率输出功率 P P2 2 一次侧输入功率一次侧输入功率一次侧输入功率一次侧输入功率 P P1 1 输出功率输出功率输出功率输出功率 P P2 2注意：变压器几个功率的关系注意：变压器几个功率的关系注意：变压器几个功率的关系注意：变压器几个功率的关系( (单相单相单相单相) )效率效率效率效率容量：容量：一次侧输入功率：一次侧输入功率：输出功率：输出功率： 变压器运行变压器运行时的功率取时的功率取决于负载的决于负载的性质性质2) 2) 额定值额定值额定值额定
66、值返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页 使用时，改变滑动端的位置，便可得到不同的使用时，改变滑动端的位置，便可得到不同的使用时，改变滑动端的位置，便可得到不同的使用时，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输出电压。实验室中用的调压器就是根据此原理输出电压。实验室中用的调压器就是根据此原理输出电压。实验室中用的调压器就是根据此原理制作的。制作的。制作的。制作的。注意：一次、二次侧千万不能对调使用，注意：一次、二次侧千万不能对调使用，注意：一次、二次侧千万不能对调使用，注意：一次、二次侧千万不能对调使用，以防变压器损坏。因为以防变压器损坏。
67、因为以防变压器损坏。因为以防变压器损坏。因为N N变小时，磁通增大，电流变小时，磁通增大，电流变小时，磁通增大，电流变小时，磁通增大，电流会迅速增加。会迅速增加。会迅速增加。会迅速增加。6.3.4 特殊变压器特殊变压器1.1.1.1.自耦变压器自耦变压器自耦变压器自耦变压器ABP+返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页1.二次侧不能短路，二次侧不能短路，二次侧不能短路，二次侧不能短路，2. 以防产生过流；以防产生过流；以防产生过流；以防产生过流；2. 2. 铁心、低压绕组的铁心、低压绕组的铁心、低压绕组的铁心、低压绕组的 一端接地，以防在一端接地，以防在一端接地，以防在一端接
68、地，以防在 绝缘损坏时，在二绝缘损坏时，在二绝缘损坏时，在二绝缘损坏时，在二次侧出现高压。次侧出现高压。次侧出现高压。次侧出现高压。使用注意事项：使用注意事项：使用注意事项：使用注意事项：电压表电压表被测电压被测电压=电压表读数电压表读数 N1/N22.2.2.2.电压互感器电压互感器电压互感器电压互感器 实现用低量程的电压表测量高电压实现用低量程的电压表测量高电压实现用低量程的电压表测量高电压实现用低量程的电压表测量高电压VR N1（匝数多（匝数多）保险丝保险丝 N2（匝数少（匝数少）u（被测电压）（被测电压）返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页电流表电流表被测电流被测电
69、流=电流表读数电流表读数 N2/N11.二次侧不能开路，二次侧不能开路，二次侧不能开路，二次侧不能开路， 2. 以防产生高电压；以防产生高电压；以防产生高电压；以防产生高电压；2. 2. 铁心、低压绕组的铁心、低压绕组的铁心、低压绕组的铁心、低压绕组的 一端接地，以防在一端接地，以防在一端接地，以防在一端接地，以防在 绝缘损坏时，在二绝缘损坏时，在二绝缘损坏时，在二绝缘损坏时，在二次侧出现过压。次侧出现过压。次侧出现过压。次侧出现过压。使用注意事项：使用注意事项：使用注意事项：使用注意事项：3.3.3.3.电流互感器电流互感器电流互感器电流互感器实现用低量程的电流表测量大电流实现用低量程的电流
70、表测量大电流实现用低量程的电流表测量大电流实现用低量程的电流表测量大电流（被测电流）（被测电流）N N1 1（匝数少（匝数少（匝数少（匝数少）N N2 2（匝数多（匝数多（匝数多（匝数多）ARi1i2返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页6.4 电磁铁电磁铁1. 1. 概述概述概述概述 电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或保电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或保电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或保电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或保持某种机械零件、工件于固定位置的一种电器。持某种机械零件、工件于固定位置的一种电器。持某种机械零件、工件于固定位置的一种电器。持某种机械零件、
71、工件于固定位置的一种电器。当电源断开时电磁铁的磁性消失，衔铁或其它零当电源断开时电磁铁的磁性消失，衔铁或其它零当电源断开时电磁铁的磁性消失，衔铁或其它零当电源断开时电磁铁的磁性消失，衔铁或其它零件即被释放。电磁铁衔铁的动作可使其它机械装件即被释放。电磁铁衔铁的动作可使其它机械装件即被释放。电磁铁衔铁的动作可使其它机械装件即被释放。电磁铁衔铁的动作可使其它机械装置发生联动。置发生联动。置发生联动。置发生联动。 根据使用电源类型分为：根据使用电源类型分为：根据使用电源类型分为：根据使用电源类型分为：直流电磁铁：直流电磁铁：直流电磁铁：直流电磁铁：用直流电源励磁；用直流电源励磁；用直流电源励磁；用直
72、流电源励磁；交流电磁铁：交流电磁铁：交流电磁铁：交流电磁铁：用交流电源励磁。用交流电源励磁。用交流电源励磁。用交流电源励磁。返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页2. 2. 基本结构基本结构基本结构基本结构 电磁铁由线圈、铁心及衔铁三部分组成，常见的电磁铁由线圈、铁心及衔铁三部分组成，常见的电磁铁由线圈、铁心及衔铁三部分组成，常见的电磁铁由线圈、铁心及衔铁三部分组成，常见的结构如图所示。结构如图所示。结构如图所示。结构如图所示。铁心铁心铁心铁心衔铁衔铁衔铁衔铁衔铁衔铁衔铁衔铁 有时是机械零件有时是机械零件有时是机械零件有时是机械零件 、工件充当衔铁、工件充当衔铁、工件充当衔铁
73、、工件充当衔铁F FF FF FF F线圈线圈线圈线圈线圈线圈线圈线圈衔铁衔铁衔铁衔铁铁心铁心铁心铁心线圈线圈线圈线圈铁心铁心铁心铁心返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页3. 3.电磁铁吸力的计算电磁铁吸力的计算电磁铁吸力的计算电磁铁吸力的计算 电磁铁吸力的大小与气隙的截面积电磁铁吸力的大小与气隙的截面积电磁铁吸力的大小与气隙的截面积电磁铁吸力的大小与气隙的截面积S S0 0及气隙中的及气隙中的及气隙中的及气隙中的磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B0 0的平方成正比。基本公式如下：的平方成正比。基本公式如下：的平方成正比。基本公式如下：的平方成正比。基本公式如下
74、：式中：式中：式中：式中： B B0 0 的单位是特的单位是特的单位是特的单位是特 斯拉斯拉斯拉斯拉 ； S S0 0 的单位是平方米；的单位是平方米；的单位是平方米；的单位是平方米； F F 的单位是牛的单位是牛的单位是牛的单位是牛 顿顿顿顿 （N N）。）。）。）。直流电磁铁的吸力直流电磁铁的吸力直流电磁铁的吸力直流电磁铁的吸力直流电磁铁的吸力依据上述基本公式直接求取。直流电磁铁的吸力依据上述基本公式直接求取。直流电磁铁的吸力依据上述基本公式直接求取。直流电磁铁的吸力依据上述基本公式直接求取。返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页交流电磁铁的吸力交流电磁铁的吸力交流电磁铁
75、的吸力交流电磁铁的吸力交流电磁铁中磁场是交变的，设交流电磁铁中磁场是交变的，设交流电磁铁中磁场是交变的，设交流电磁铁中磁场是交变的，设则则则则吸力瞬时值为吸力瞬时值为吸力瞬时值为吸力瞬时值为: :式中：式中：式中：式中：为吸力的最大值。为吸力的最大值。为吸力的最大值。为吸力的最大值。吸力的波形吸力的波形吸力的波形吸力的波形: :吸力平均值为吸力平均值为吸力平均值为吸力平均值为: :t tF Fmmf fO返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页 (1) (1) 交流电磁铁的吸力在零与最大值交流电磁铁的吸力在零与最大值交流电磁铁的吸力在零与最大值交流电磁铁的吸力在零与最大值之间脉
76、动。衔铁以两倍电源频率在颤动，之间脉动。衔铁以两倍电源频率在颤动，之间脉动。衔铁以两倍电源频率在颤动，之间脉动。衔铁以两倍电源频率在颤动，引起噪音，同时触点容易损坏。引起噪音，同时触点容易损坏。引起噪音，同时触点容易损坏。引起噪音，同时触点容易损坏。为了消除为了消除为了消除为了消除这种现象，在磁极的部分端面上套一个分这种现象，在磁极的部分端面上套一个分这种现象，在磁极的部分端面上套一个分这种现象，在磁极的部分端面上套一个分磁环（或称短路环），工作时，在分磁环磁环（或称短路环），工作时，在分磁环磁环（或称短路环），工作时，在分磁环磁环（或称短路环），工作时，在分磁环中产生感应电流，其阻碍磁通的变
77、化，在中产生感应电流，其阻碍磁通的变化，在中产生感应电流，其阻碍磁通的变化，在中产生感应电流，其阻碍磁通的变化，在磁极端面两部分中的磁通磁极端面两部分中的磁通磁极端面两部分中的磁通磁极端面两部分中的磁通 1 1 和和和和 2 2 之间产之间产之间产之间产生相位差，相应该两部分的吸力不同时为生相位差，相应该两部分的吸力不同时为生相位差，相应该两部分的吸力不同时为生相位差，相应该两部分的吸力不同时为零，实现消除振动和噪音，如图所示；而零，实现消除振动和噪音，如图所示；而零，实现消除振动和噪音，如图所示；而零，实现消除振动和噪音，如图所示；而直流电磁铁吸力恒定不变；直流电磁铁吸力恒定不变；直流电磁铁
78、吸力恒定不变；直流电磁铁吸力恒定不变；综合上述：综合上述：综合上述：综合上述： 1 1 2 2 (2) (2) 交流电磁铁中交流电磁铁中交流电磁铁中交流电磁铁中, ,为了减少铁损，铁心由钢片叠为了减少铁损，铁心由钢片叠为了减少铁损，铁心由钢片叠为了减少铁损，铁心由钢片叠成；直流电磁铁的磁通不变，无铁损，铁心用整块软成；直流电磁铁的磁通不变，无铁损，铁心用整块软成；直流电磁铁的磁通不变，无铁损，铁心用整块软成；直流电磁铁的磁通不变，无铁损，铁心用整块软钢制成；钢制成；钢制成；钢制成；返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页 (4) (4) 直流电磁铁的励磁电流仅与线圈电阻有关，直
79、流电磁铁的励磁电流仅与线圈电阻有关，直流电磁铁的励磁电流仅与线圈电阻有关，直流电磁铁的励磁电流仅与线圈电阻有关，在吸合过程中，励磁电流不变。在吸合过程中，励磁电流不变。在吸合过程中，励磁电流不变。在吸合过程中，励磁电流不变。 (3) (3) 在交流电磁铁中，线圈电流不仅与线圈电阻在交流电磁铁中，线圈电流不仅与线圈电阻在交流电磁铁中，线圈电流不仅与线圈电阻在交流电磁铁中，线圈电流不仅与线圈电阻有关，主要的还与线圈感抗有关。在其吸合过程中，有关，主要的还与线圈感抗有关。在其吸合过程中，有关，主要的还与线圈感抗有关。在其吸合过程中，有关，主要的还与线圈感抗有关。在其吸合过程中，随着磁路气隙的减小，线
80、圈感抗增大，电流减小。随着磁路气隙的减小，线圈感抗增大，电流减小。随着磁路气隙的减小，线圈感抗增大，电流减小。随着磁路气隙的减小，线圈感抗增大，电流减小。如果衔铁被卡住，通电后衔铁吸合不上，线圈感抗如果衔铁被卡住，通电后衔铁吸合不上，线圈感抗如果衔铁被卡住，通电后衔铁吸合不上，线圈感抗如果衔铁被卡住，通电后衔铁吸合不上，线圈感抗一直很小，电流较大，将使线圈严重发热甚至烧毁；一直很小，电流较大，将使线圈严重发热甚至烧毁；一直很小，电流较大，将使线圈严重发热甚至烧毁；一直很小，电流较大，将使线圈严重发热甚至烧毁；4. 4. 电磁铁的应用电磁铁的应用电磁铁的应用电磁铁的应用 电磁铁在生产中获得广泛应
81、用。其主要应用原电磁铁在生产中获得广泛应用。其主要应用原电磁铁在生产中获得广泛应用。其主要应用原电磁铁在生产中获得广泛应用。其主要应用原理是：理是：理是：理是：用电磁铁衔铁的动作带动其他机械装置运动，用电磁铁衔铁的动作带动其他机械装置运动，用电磁铁衔铁的动作带动其他机械装置运动，用电磁铁衔铁的动作带动其他机械装置运动，产生机械连动，实现控制要求。产生机械连动，实现控制要求。产生机械连动，实现控制要求。产生机械连动，实现控制要求。返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页应用实例应用实例应用实例应用实例 图示为应用电磁铁图示为应用电磁铁图示为应用电磁铁图示为应用电磁铁实现制动机床或
82、起重机电动机实现制动机床或起重机电动机实现制动机床或起重机电动机实现制动机床或起重机电动机的基本结构，其中电动机和制的基本结构，其中电动机和制的基本结构，其中电动机和制的基本结构，其中电动机和制动轮同轴。原理如下：动轮同轴。原理如下：动轮同轴。原理如下：动轮同轴。原理如下：M3 抱闸抱闸抱闸抱闸制动轮制动轮制动轮制动轮弹弹弹弹簧簧簧簧电电电电磁磁磁磁铁铁铁铁通通通通电电电电电磁铁电磁铁电磁铁电磁铁动作动作动作动作拉开拉开拉开拉开弹簧弹簧弹簧弹簧抱闸抱闸抱闸抱闸提起提起提起提起松开松开松开松开制动轮制动轮制动轮制动轮 电机电机电机电机转动转动转动转动断断断断电电电电电磁铁电磁铁电磁铁电磁铁释放释
83、放释放释放弹簧弹簧弹簧弹簧收缩收缩收缩收缩抱闸抱闸抱闸抱闸抱紧抱紧抱紧抱紧抱紧抱紧抱紧抱紧制动轮制动轮制动轮制动轮 电机电机电机电机制动制动制动制动启动过程：启动过程：启动过程：启动过程：制动过程：制动过程：制动过程：制动过程：返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页 例例例例1:1: 如图是一拍合式交流电磁铁，其磁路尺寸为：如图是一拍合式交流电磁铁，其磁路尺寸为：如图是一拍合式交流电磁铁，其磁路尺寸为：如图是一拍合式交流电磁铁，其磁路尺寸为： c c= 4 cm, = 4 cm, l l =7cm=7cm。铁心由硅钢片叠成。铁心和衔铁的截。铁心由硅钢片叠成。铁心和衔铁的截。铁
84、心由硅钢片叠成。铁心和衔铁的截。铁心由硅钢片叠成。铁心和衔铁的截面都是正方形，每边长度面都是正方形，每边长度面都是正方形，每边长度面都是正方形，每边长度 a a= 1 cm= 1 cm。励磁线圈电压为交。励磁线圈电压为交。励磁线圈电压为交。励磁线圈电压为交流流流流 220V 220V。今要求衔铁在最大空气隙。今要求衔铁在最大空气隙。今要求衔铁在最大空气隙。今要求衔铁在最大空气隙 = 1 cm= 1 cm（平均值）（平均值）（平均值）（平均值）时须产生吸力时须产生吸力时须产生吸力时须产生吸力 50 N 50 N，试计算线圈匝数和此时的电流值。，试计算线圈匝数和此时的电流值。，试计算线圈匝数和此时
85、的电流值。，试计算线圈匝数和此时的电流值。计算时可忽略漏磁通，并认为铁心和衔铁的磁阻与空计算时可忽略漏磁通，并认为铁心和衔铁的磁阻与空计算时可忽略漏磁通，并认为铁心和衔铁的磁阻与空计算时可忽略漏磁通，并认为铁心和衔铁的磁阻与空气隙相比可以不计。气隙相比可以不计。气隙相比可以不计。气隙相比可以不计。 l lc ca aa a解解解解: :按已知吸力求按已知吸力求按已知吸力求按已知吸力求（空气隙中和铁心中的可认为相等）（空气隙中和铁心中的可认为相等）（空气隙中和铁心中的可认为相等）（空气隙中和铁心中的可认为相等）返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页故有故有故有故有计算线圈匝数计算线圈匝数计算线圈匝数计算线圈匝数求初始励磁电流求初始励磁电流求初始励磁电流求初始励磁电流
