电工技术：第6章 磁路与铁心线圈电路

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1、6.16.1 磁路及分析方法磁路及分析方法磁路及分析方法磁路及分析方法6.26.2 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* *6.46.4 电磁铁电磁铁电磁铁电磁铁第6章 磁路与铁心线圈电路磁路与铁心线圈电路一、磁场基本物理量一、磁场基本物理量二、磁性材料的磁性能二、磁性材料的磁性能三、磁三、磁路的分析方法路的分析方法6.1 磁路及分析方法磁路及分析方法一、磁场基本物理量一、磁场基本物理量 磁场的基本物理量主要包括磁场的基本物理量主要包括:磁感应强度、磁感应强度、 磁通、磁场强度、磁导率等磁通、磁场强度、磁导率等1. 磁感应强

2、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: : : :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, , , , 磁感应强度是矢量磁感应强度是矢量磁感应强度是矢量磁感应强度是矢量, , , ,用用用用 B B 表示。表示。表示。表示。大小大小大小大小: : : : 用该点磁场作用用该点磁场作用用该点磁场作用用该点磁场作用于于于于1m1m长长长长, , , ,通有通有通有通有 1A1A 电流且垂直于该磁电流且垂直于该磁电流且垂直于该磁电流且垂直于该磁场的导体上的力场的导体上的力场的导体

3、上的力场的导体上的力 F F 来衡量，即来衡量，即来衡量，即来衡量，即 B B= = = =F F/ / / /( (l I)l I)。方向方向方向方向: : : : 电流产生的磁场电流产生的磁场电流产生的磁场电流产生的磁场, , , ,B B 的方向用右手螺旋定则确定；的方向用右手螺旋定则确定；的方向用右手螺旋定则确定；的方向用右手螺旋定则确定；I IB B 永久磁铁磁场，在磁铁外部，永久磁铁磁场，在磁铁外部，永久磁铁磁场，在磁铁外部，永久磁铁磁场，在磁铁外部，B B 的方向由的方向由的方向由的方向由N N极到极到极到极到S S极。极。极。极。单位单位单位单位: : : : 国际单位制国际单

4、位制国际单位制国际单位制: : : :特特特特 斯拉斯拉斯拉斯拉(T T) ) ) ) T T=Wb/mWb/m2 2 ( ( ( (韦伯韦伯韦伯韦伯/ / / /米米米米2 2) ) ) )电磁制单位电磁制单位电磁制单位电磁制单位: : : :高斯高斯高斯高斯( ( ( (GsGs) ) ) ) 1T=101T=104 4 GsGs2 磁通磁通 磁路磁路磁通：磁通：磁通：磁通：磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度 B B与垂直与该磁场方向的面积与垂直与该磁场方向的面积与垂直与该磁场方向的面积与垂直与该磁场方向的面积S S的的的的 乘积，称为通过该面积的乘积，称为通过该面积的乘积，称为通过

5、该面积的乘积，称为通过该面积的磁通磁通磁通磁通，用，用，用，用 表示表示表示表示, ,即即即即 =BS =BS 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在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位 面积所通过的磁通面积所通过的磁通面积所通过的磁通面积所通过的磁通, , , ,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。磁通的单位：磁通的单位：磁通的单位：磁通的单位： 国际单位制国际单位制国际单位制国际单位制: : : :韦韦韦韦 伯伯伯伯(W

6、bWb) ) ) ) WbWb=伏伏伏伏 秒秒秒秒电磁制单位电磁制单位电磁制单位电磁制单位: : : :麦克斯韦麦克斯韦麦克斯韦麦克斯韦( ( ( (MxMx) ) ) ) 1Wb=101Wb=108 8 Mx Mx磁路磁路磁路磁路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HH ： 计算磁场时所引用的一个物理量。计算磁场时所引用的一个物理量。计算磁场时所引用的一个物理量。计算磁场时所引用的一个物理量。 大小：大小：大小：大小：借助磁场强度建立了借助磁场强度建立了借助磁场强度建立了借助磁场强度建立了磁场与产生该磁场与产生该磁场与产生该磁场与产生该 磁场的电流之间的关系。磁场的电流之间的

7、关系。磁场的电流之间的关系。磁场的电流之间的关系。 即：即：即：即： 安培环路定律（或称全电流定律）。安培环路定律（或称全电流定律）。安培环路定律（或称全电流定律）。安培环路定律（或称全电流定律）。方向：方向：方向：方向：磁场强度方向与产生磁场的电流方向之间符合磁场强度方向与产生磁场的电流方向之间符合磁场强度方向与产生磁场的电流方向之间符合磁场强度方向与产生磁场的电流方向之间符合 右手螺旋定则。右手螺旋定则。右手螺旋定则。右手螺旋定则。与与与与B B B B方向一致方向一致方向一致方向一致I IHH单位：单位：单位：单位：国际单位制国际单位制国际单位制国际单位制: : : :安每米（安每米（安

8、每米（安每米（A/mA/m) ) ) ) 电磁制单位电磁制单位电磁制单位电磁制单位: : : :奥斯特奥斯特奥斯特奥斯特（OOe e） 1 A/m=41 A/m=41010-8 -8 OeOe 任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方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流作向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流作向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流作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。为正、反之为负。为正、反之为负。为正、

9、反之为负。 其中：其中：其中：其中： 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； 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。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： 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

10、定律（全电流定律）安培环路定律（全电流定律）I I1 1HHI I2 2 真空的磁导率为常数，用真空的磁导率为常数，用真空的磁导率为常数，用真空的磁导率为常数，用 0 0表示，有：表示，有：表示，有：表示，有：4 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，衡量物质的导表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导 磁能力磁能力磁能力磁能力, ,用符号用符号用符号用符号 表示。表示。表示。表示。 、B B、HH的关系为的关系为的关系为的关系为相对磁导率：相对磁导率：相对磁导率：相对磁导率： 任一种物质

11、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的比的比的比的比值，用值，用值，用值，用 r r 表示表示表示表示。单位：单位：单位：单位： 亨亨亨亨/ /米（米（米（米（H/mH/m）根据上述有根据上述有根据上述有根据上述有相对磁导率相对磁导率相对磁导率相对磁导率: : 当磁场媒质是当磁场媒质是当磁场媒质是当磁场媒质是某种物质某种物质某种物质某种物质时某点的磁感应强度与时某点的磁感应强度与时某点的磁感应强度与时某点的磁感应强度与 在同样电流值下在同样电流值下在同样电流值下在同样电流值下真空时真空时真空时真空时该点

12、的磁感应强度之比值。该点的磁感应强度之比值。该点的磁感应强度之比值。该点的磁感应强度之比值。H :H :只与电流大小、线圈匝数、及该点的几何位置有关只与电流大小、线圈匝数、及该点的几何位置有关只与电流大小、线圈匝数、及该点的几何位置有关只与电流大小、线圈匝数、及该点的几何位置有关 与磁场媒质的磁性与磁场媒质的磁性与磁场媒质的磁性与磁场媒质的磁性( ( ) ) 无关，无关，无关，无关， 即在同一电流值下，同一点的磁场强度不因磁场媒质即在同一电流值下，同一点的磁场强度不因磁场媒质即在同一电流值下，同一点的磁场强度不因磁场媒质即在同一电流值下，同一点的磁场强度不因磁场媒质 的不同而不同。的不同而不同

13、。的不同而不同。的不同而不同。B: B: 与磁场媒质的磁性有关，当媒质不同时，即与磁场媒质的磁性有关，当媒质不同时，即与磁场媒质的磁性有关，当媒质不同时，即与磁场媒质的磁性有关，当媒质不同时，即 不同，不同，不同，不同， 在同样电流值下，同一点的磁感应强度的大小不同，在同样电流值下，同一点的磁感应强度的大小不同，在同样电流值下，同一点的磁感应强度的大小不同，在同样电流值下，同一点的磁感应强度的大小不同， 线圈内磁通也就不同。线圈内磁通也就不同。线圈内磁通也就不同。线圈内磁通也就不同。H与与B二、磁性材料的磁性能二、磁性材料的磁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

14、合金等。在此主要介绍其磁性能。在此主要介绍其磁性能。1 高导磁性高导磁性 磁性材料的磁性材料的磁性材料的磁性材料的 r r1 ,1 ,可达数百、数千、乃至数万可达数百、数千、乃至数万可达数百、数千、乃至数万可达数百、数千、乃至数万之值。能被强烈的磁化，之值。能被强烈的磁化，之值。能被强烈的磁化，之值。能被强烈的磁化，具有很高的导磁性能。具有很高的导磁性能。具有很高的导磁性能。具有很高的导磁性能。 磁性材料在外磁性材料在外磁性材料在外磁性材料在外 磁场作用下磁场作用下磁场作用下磁场作用下, , 磁性物质内的磁感应磁性物质内的磁感应磁性物质内的磁感应磁性物质内的磁感应强度大大增加，即磁性物质被强烈

15、的磁化。磁力线集强度大大增加，即磁性物质被强烈的磁化。磁力线集强度大大增加，即磁性物质被强烈的磁化。磁力线集强度大大增加，即磁性物质被强烈的磁化。磁力线集中于磁性物质中通过。中于磁性物质中通过。中于磁性物质中通过。中于磁性物质中通过。 磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备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中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。实现用小的励磁电流产

16、生较大的磁通和磁有铁心。实现用小的励磁电流产生较大的磁通和磁有铁心。实现用小的励磁电流产生较大的磁通和磁有铁心。实现用小的励磁电流产生较大的磁通和磁感应强度。感应强度。感应强度。感应强度。当外磁场增大到一定程度时，磁化磁场的磁感应当外磁场增大到一定程度时，磁化磁场的磁感应当外磁场增大到一定程度时，磁化磁场的磁感应当外磁场增大到一定程度时，磁化磁场的磁感应强度达到饱和值。如图。强度达到饱和值。如图。强度达到饱和值。如图。强度达到饱和值。如图。2 磁饱和性磁饱和性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

17、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 为为为为B BJ J曲线和曲线和曲线和曲线和B B0 0直线的纵坐标直线的纵坐标直线的纵坐标直线的纵坐标 相加即磁场的相加即磁场的相加即磁场的相加即磁场的 B B- -HH 磁化曲线。磁化曲线。磁化曲线。磁化曲线。O OHHB BB B0 0B BJ JB B a a b bB 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 OaOa段：段：

18、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 bB-H B-H 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不成不成不成不成正比，正比，正比，正比， 不是常数，不是常数，不是常数，不是常数， 随随随随HH而变。

19、而变。而变。而变。 -I 磁性物质存在时，磁性物质存在时，磁性物质存在时，磁性物质存在时， 与与与与I I不成不成不成不成正比。（非线性元件）正比。（非线性元件）正比。（非线性元件）正比。（非线性元件） 磁性物质的磁化曲线为非线性曲线，磁性物质的磁化曲线为非线性曲线，磁性物质的磁化曲线为非线性曲线，磁性物质的磁化曲线为非线性曲线， 实际中通过实验得出实际中通过实验得出实际中通过实验得出实际中通过实验得出。 O OHHB,B, B B 3 磁滞性磁滞性 当铁心线圈中通有交变电流时，铁心受到交变磁化。当铁心线圈中通有交变电流时，铁心受到交变磁化。当铁心线圈中通有交变电流时，铁心受到交变磁化。当铁心

20、线圈中通有交变电流时，铁心受到交变磁化。在电流变化一次时，在电流变化一次时，在电流变化一次时，在电流变化一次时，B B随随随随HH而变化，变化关系如图。而变化，变化关系如图。而变化，变化关系如图。而变化，变化关系如图。磁滞性：磁滞性：磁滞性：磁滞性：磁性物质中，当磁性物质中，当磁性物质中，当磁性物质中，当 H H 已减至已减至已减至已减至0 0时时时时 B B 并未回到并未回到并未回到并未回到0 0，这种，这种，这种，这种B B滞后于滞后于滞后于滞后于HH变化的性质称为变化的性质称为变化的性质称为变化的性质称为磁性物质的磁性物质的磁性物质的磁性物质的磁滞性。磁滞性。磁滞性。磁滞性。磁滞回线：磁

21、滞回线：磁滞回线：磁滞回线：在铁心反复交变磁化的情况在铁心反复交变磁化的情况在铁心反复交变磁化的情况在铁心反复交变磁化的情况下，表示下，表示下，表示下，表示 B B 与与与与 H H 变化关系的闭合曲线变化关系的闭合曲线变化关系的闭合曲线变化关系的闭合曲线 1234561 1234561 称称称称磁滞回线。磁滞回线。磁滞回线。磁滞回线。O OHHB B2 23 36 65 51 14 4剩磁感应强度（剩磁）：剩磁感应强度（剩磁）：剩磁感应强度（剩磁）：剩磁感应强度（剩磁）：当线圈当线圈当线圈当线圈中电流减到零值（即中电流减到零值（即中电流减到零值（即中电流减到零值（即HH=0=0）时）时）时）

22、时, ,铁铁铁铁心中保留的磁感应强度称为心中保留的磁感应强度称为心中保留的磁感应强度称为心中保留的磁感应强度称为剩磁剩磁剩磁剩磁感应强度感应强度感应强度感应强度 B Br r（剩磁）。（剩磁）。（剩磁）。（剩磁）。矫顽磁力：矫顽磁力：矫顽磁力：矫顽磁力：如果要使铁心的剩磁如果要使铁心的剩磁如果要使铁心的剩磁如果要使铁心的剩磁消失，通常改变线圈中的励磁电消失，通常改变线圈中的励磁电消失，通常改变线圈中的励磁电消失，通常改变线圈中的励磁电流方向，即流方向，即流方向，即流方向，即HH的方向，进行反向的方向，进行反向的方向，进行反向的方向，进行反向磁化。使磁化。使磁化。使磁化。使B B=0=0的的的的

23、 H H 值称为值称为值称为值称为矫顽磁矫顽磁矫顽磁矫顽磁力力力力HHC C。O OHHB B2 23 36 65 51 14 4B Br rHHC C 磁性物质不同，其磁滞回线和磁化曲线也不同。磁性物质不同，其磁滞回线和磁化曲线也不同。磁性物质不同，其磁滞回线和磁化曲线也不同。磁性物质不同，其磁滞回线和磁化曲线也不同。按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型：按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型：按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型：按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型：（1 1）软磁材料）软磁材料）软磁材料）软磁材料 具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。具有较小的矫顽磁力，磁滞回

24、线较窄。具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。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。一般用来制造电机、电器及变压器等的铁心。一般用来制造电机、电器及变压器等的铁心。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。常用的有铸铁、硅钢、坡莫合金即铁氧体等。常用的有铸铁、硅钢、坡莫合金即铁氧体等。常用的有铸铁、硅钢、坡莫合金即铁氧体等。（2 2）永磁材料）永磁材料）永磁材料）永磁材料 具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。 一般用来制造

25、永久磁铁。一般用来制造永久磁铁。一般用来制造永久磁铁。一般用来制造永久磁铁。 常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。（3 3）矩磁材料）矩磁材料）矩磁材料）矩磁材料 具有较小矫顽磁力和较大剩磁，接近矩形，稳定性良好。具有较小矫顽磁力和较大剩磁，接近矩形，稳定性良好。具有较小矫顽磁力和较大剩磁，接近矩形，稳定性良好。具有较小矫顽磁力和较大剩磁，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、开关和逻辑元件。在计算机和控制系统中用作记忆元件、开关和逻辑元件。在计算机和控制系统中用作记忆元件、开关和逻辑元件。

26、在计算机和控制系统中用作记忆元件、开关和逻辑元件。 常用的有镁锰铁氧体等常用的有镁锰铁氧体等常用的有镁锰铁氧体等常用的有镁锰铁氧体等。三、磁三、磁路的分析方法路的分析方法 1 . 磁路的概念磁路的概念2. 磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律3. 磁路的分析计算磁路的分析计算1 . 磁路的概念磁路的概念磁通的闭合路径称为磁路。磁通的闭合路径称为磁路。磁通的闭合路径称为磁路。磁通的闭合路径称为磁路。如四极直流电机、交流接触器等如四极直流电机、交流接触器等如四极直流电机、交流接触器等如四极直流电机、交流接触器等的磁路如图。的磁路如图。的磁路如图。的磁路如图。2. 磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律

27、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2.12.1引例引例引例

28、引例S Sx x HHx xI IN N匝匝匝匝式中：式中：式中：式中：F=NIF=NI 为磁通势，由其产生磁通；磁通为磁通势，由其产生磁通；磁通为磁通势，由其产生磁通；磁通为磁通势，由其产生磁通；磁通单位单位单位单位A A 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 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

29、的欧姆定律 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。2.3 2.3 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 形式比较形式比较形式比较形式比较 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磁感应

30、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 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；不开磁场的概念；不开磁场的概念；不开磁场的概念；（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

31、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。由于由于由于由于 不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不能直接用来计算，它只能用于定性分析；能直接用来计算，它只能用于定性分析；能直接用来计算，它只能用于定性分析；能直接用来计算，它只能用于定性

32、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零；（5 5）磁路的基本物理量单位较复杂，学习时应注意。）磁路的基本物理量单位较复杂，学习时应注意。）磁路的基本物理量单位较复杂，学习时应注意。）磁路的基本物理量单位较复杂，学习时应注意。3 磁路的分析磁路的分析计算（不要求）计算（不要求）主要任务主要任务主要任务主要任务: : 预先选定磁性材料中的磁通预先选定

33、磁性材料中的磁通预先选定磁性材料中的磁通预先选定磁性材料中的磁通 ( (或磁感应或磁感应或磁感应或磁感应强度强度强度强度) )，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和材料，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和材料，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和材料，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和材料, ,求产生预定的磁通所需要的磁通势求产生预定的磁通所需要的磁通势求产生预定的磁通所需要的磁通势求产生预定的磁通所需要的磁通势F=NIF=NI ， 确定线确定线确定线确定线圈匝数和励磁电流。圈匝数和励磁电流。圈匝数和励磁电流。圈匝数和励磁电流。基本公式基本公式基本公式基本公式: : 设磁路由不同材料或不同长度和截面积的设

34、磁路由不同材料或不同长度和截面积的设磁路由不同材料或不同长度和截面积的设磁路由不同材料或不同长度和截面积的 n n 段组成，段组成，段组成，段组成，则基本公式为：则基本公式为：则基本公式为：则基本公式为： 即即即即基本步骤基本步骤基本步骤基本步骤: : （由磁通（由磁通（由磁通（由磁通 求磁通势求磁通势求磁通势求磁通势F=NIF=NI ）（1 1）求各段磁感应强度）求各段磁感应强度）求各段磁感应强度）求各段磁感应强度 B Bi i 各段磁路截面积不同，通过同一磁通各段磁路截面积不同，通过同一磁通各段磁路截面积不同，通过同一磁通各段磁路截面积不同，通过同一磁通 ，故有：，故有：，故有：，故有：（

35、2 2）求各段磁场强度）求各段磁场强度）求各段磁场强度）求各段磁场强度 HHi i 根据各段磁路材料的磁化曲线根据各段磁路材料的磁化曲线根据各段磁路材料的磁化曲线根据各段磁路材料的磁化曲线 B Bi i=f =f ( ( H H i i) ,) ,求求求求B B1 1， B B2 2 ，相对应的相对应的相对应的相对应的 HH1 1， HH2 2 ，。（3 3）计算各段磁路的磁压降）计算各段磁路的磁压降）计算各段磁路的磁压降）计算各段磁路的磁压降 （HHi i l li i ） （4 4）根据下式求出磁通势（）根据下式求出磁通势（）根据下式求出磁通势（）根据下式求出磁通势（ NINI ） 【例例

36、例例1 1】有一环形铁心线圈，其内径为有一环形铁心线圈，其内径为有一环形铁心线圈，其内径为有一环形铁心线圈，其内径为10cm10cm，外径为，外径为，外径为，外径为15cm15cm，铁心材料为铸钢。磁路中含有一空气隙，其，铁心材料为铸钢。磁路中含有一空气隙，其，铁心材料为铸钢。磁路中含有一空气隙，其，铁心材料为铸钢。磁路中含有一空气隙，其长度等于长度等于长度等于长度等于 0.2cm0.2cm。 设线圈中通有设线圈中通有设线圈中通有设线圈中通有 1A 1A 的电流，如要得的电流，如要得的电流，如要得的电流，如要得到到到到 0.9T 0.9T 的磁感应强度，试求线圈匝数。的磁感应强度，试求线圈匝数

37、。的磁感应强度，试求线圈匝数。的磁感应强度，试求线圈匝数。 【解解解解】磁路的平均总长度为磁路的平均总长度为磁路的平均总长度为磁路的平均总长度为（1 1）对空气隙）对空气隙）对空气隙）对空气隙磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度平均长度平均长度平均长度平均长度（2 2）对铸钢材料）对铸钢材料）对铸钢材料）对铸钢材料磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度 查铸钢的磁化曲线，查铸钢的磁化曲线，查铸钢的磁化曲线，查铸钢的磁化曲线，B B=0.9 T =0.9 T 时时时时, , 查出磁场强度查出磁场强度查出磁场强度查出磁场强度 HH1 1=500 A/m=500 A/m平均长度平均长度平均长度平均长度 对各段

38、有对各段有对各段有对各段有 总磁通势为总磁通势为总磁通势为总磁通势为 线圈匝数为线圈匝数为线圈匝数为线圈匝数为 磁路中含有空气隙时，由于其磁阻较大，磁通势磁路中含有空气隙时，由于其磁阻较大，磁通势磁路中含有空气隙时，由于其磁阻较大，磁通势磁路中含有空气隙时，由于其磁阻较大，磁通势几乎都降在空气隙上面。几乎都降在空气隙上面。几乎都降在空气隙上面。几乎都降在空气隙上面。综合上述例题，可得如下结论：综合上述例题，可得如下结论：综合上述例题，可得如下结论：综合上述例题，可得如下结论：（1 1）如果要得到相等的磁感应强度，采用磁导率高的）如果要得到相等的磁感应强度，采用磁导率高的）如果要得到相等的磁感应

39、强度，采用磁导率高的）如果要得到相等的磁感应强度，采用磁导率高的铁心材料，可以降低线圈电流，减少用铜量；铁心材料，可以降低线圈电流，减少用铜量；铁心材料，可以降低线圈电流，减少用铜量；铁心材料，可以降低线圈电流，减少用铜量；（2 2）如果线圈中通有同样大小的励磁电流，要得到相）如果线圈中通有同样大小的励磁电流，要得到相）如果线圈中通有同样大小的励磁电流，要得到相）如果线圈中通有同样大小的励磁电流，要得到相等的磁通，采用磁导率高的铁心材料，可使铁心的用等的磁通，采用磁导率高的铁心材料，可使铁心的用等的磁通，采用磁导率高的铁心材料，可使铁心的用等的磁通，采用磁导率高的铁心材料，可使铁心的用铁量大为

40、降低；铁量大为降低；铁量大为降低；铁量大为降低；（3 3）当磁路中含有空气隙时，由于其磁阻较大，要得）当磁路中含有空气隙时，由于其磁阻较大，要得）当磁路中含有空气隙时，由于其磁阻较大，要得）当磁路中含有空气隙时，由于其磁阻较大，要得到相等的磁感应强度，必须增大励磁电流（设线圈匝到相等的磁感应强度，必须增大励磁电流（设线圈匝到相等的磁感应强度，必须增大励磁电流（设线圈匝到相等的磁感应强度，必须增大励磁电流（设线圈匝数一定）。数一定）。数一定）。数一定）。6.2 交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路1.电磁关系电磁关系2.电压电流关系电压电流关系3.功率损耗功率损耗铁心线圈铁心线圈 直流铁心线圈（直流

41、电励磁）直流铁心线圈（直流电励磁） 交流铁心线圈（交流电励磁）交流铁心线圈（交流电励磁）自感电动势的参考方向自感电动势的参考方向规定规定:自感电动势的正方向与电流正方向相同自感电动势的正方向与电流正方向相同自感电动势的正方向与电流正方向相同自感电动势的正方向与电流正方向相同 自感电动势瞬时极性的判别自感电动势瞬时极性的判别 0 0 1 电磁关系电磁关系 + + + + + +e ee e u uN Ni i基本关系基本关系基本关系基本关系（磁通势）（磁通势）主磁通主磁通主磁通主磁通 ：产生的磁通产生的磁通产生的磁通产生的磁通中，通过中，通过中，通过中，通过铁心闭合的部分铁心闭合的部分铁心闭合的

42、部分铁心闭合的部分漏磁通漏磁通漏磁通漏磁通 ：经过空气或其它非导磁媒质闭合的部分经过空气或其它非导磁媒质闭合的部分经过空气或其它非导磁媒质闭合的部分经过空气或其它非导磁媒质闭合的部分漏磁电感漏磁电感漏磁电感漏磁电感磁通势产生的磁通磁通势产生的磁通 漏磁电感为常数漏磁电感为常数漏磁电感为常数漏磁电感为常数 漏磁通主要经过空气隙或非磁性物质，铁心漏磁通主要经过空气隙或非磁性物质，铁心漏磁通主要经过空气隙或非磁性物质，铁心漏磁通主要经过空气隙或非磁性物质，铁心线圈的漏磁电感为常数，即有线圈的漏磁电感为常数，即有线圈的漏磁电感为常数，即有线圈的漏磁电感为常数，即有 铁心线圈为非线性电感元件铁心线圈为非

43、线性电感元件铁心线圈为非线性电感元件铁心线圈为非线性电感元件 主磁通通过铁心，主磁主磁通通过铁心，主磁主磁通通过铁心，主磁主磁通通过铁心，主磁电感不是常数，电感不是常数，电感不是常数，电感不是常数， L L随励磁电流随励磁电流随励磁电流随励磁电流 i i 而变化，如图。而变化，如图。而变化，如图。而变化，如图。O OL, L, L Li i2 电压电流关系电压电流关系瞬时值形式瞬时值形式瞬时值形式瞬时值形式 + + + + + +e ee e u uN Ni i其中：其中：其中：其中：R R 为铁心线圈电阻，为铁心线圈电阻，为铁心线圈电阻，为铁心线圈电阻， L L 为漏磁电感，为漏磁电感，为漏

44、磁电感，为漏磁电感，相量形式相量形式相量形式相量形式 当当当当 u u 是正弦电压时，其它各电压、电流、电动是正弦电压时，其它各电压、电流、电动是正弦电压时，其它各电压、电流、电动是正弦电压时，其它各电压、电流、电动势可视作正弦量，则电压、电流关系的相量式为：势可视作正弦量，则电压、电流关系的相量式为：势可视作正弦量，则电压、电流关系的相量式为：势可视作正弦量，则电压、电流关系的相量式为：其中：其中：其中：其中：R R 为线圈电阻；为线圈电阻；为线圈电阻；为线圈电阻； X X = = L L 漏磁感抗漏磁感抗漏磁感抗漏磁感抗主磁感应电动势主磁感应电动势主磁感应电动势主磁感应电动势漏磁感应电动势

45、漏磁感应电动势漏磁感应电动势漏磁感应电动势主磁感应电动势主磁感应电动势主磁感应电动势主磁感应电动势设主磁通设主磁通设主磁通设主磁通 则则则则幅值幅值幅值幅值有效值有效值有效值有效值分析可知：分析可知：分析可知：分析可知： 电源电压电源电压电源电压电源电压 分三个分量：分三个分量：分三个分量：分三个分量： 由于由于由于由于R R 和和和和X X （或漏磁通（或漏磁通（或漏磁通（或漏磁通 ）较小，其电压降也较小，）较小，其电压降也较小，）较小，其电压降也较小，）较小，其电压降也较小， 故有故有故有故有其中：其中：其中：其中：B Bm m 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

46、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 铁心截面积，单位铁心截面积，单位铁心截面积，单位铁心截面积，单位mm2 2 。 电阻上的电压降；电阻上的电压降；电阻上的电压降；电阻上的电压降；平衡漏磁电动势的电压分量；平衡漏磁电动势的电压分量；平衡漏磁电动势的电压分量；平衡漏磁电动势的电压分量； 平衡主磁电动势的电压分量。平衡主磁电动势的电压分量。平衡主磁电动势的电压分量。平衡主磁电动势的电压分量。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

47、率损耗主要有铜损和铁损两种。一、铜损（一、铜损（一、铜损（一、铜损（ P Pcucu） 在交流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 其中：其中：其中：其中：R R 线圈电阻；线圈电阻；线圈电阻；线圈电阻；I I 线圈中通过的电流。线圈中通过的电流。线圈中通过的电流。线圈中通过的电流。二、铁损（二、铁损（二、铁损（二、铁损（ P PFeFe） 在交流铁心线圈

48、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。表示。表示。表示。铁损由铁损由铁损由铁损由磁滞磁滞磁滞磁滞和和和和涡流涡流涡流涡流产生。产生。产生。产生。 + + u ui i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： 交变磁化一交变磁化一交变磁化一交变磁化一周周周周 在铁心的单位体积内所产生的磁在铁心的单位体积内所

49、产生的磁在铁心的单位体积内所产生的磁在铁心的单位体积内所产生的磁滞损耗能量与磁滞回线所包围的面滞损耗能量与磁滞回线所包围的面滞损耗能量与磁滞回线所包围的面滞损耗能量与磁滞回线所包围的面积成正比。积成正比。积成正比。积成正比。O OHHB B2 23 36 65 51 14 4 磁滞损耗转化为热能，引起铁心磁滞损耗转化为热能，引起铁心磁滞损耗转化为热能，引起铁心磁滞损耗转化为热能，引起铁心发热。发热。发热。发热。 减少磁滞损耗措施：减少磁滞损耗措施：减少磁滞损耗措施：减少磁滞损耗措施：选用磁滞回线狭小的磁性材料选用磁滞回线狭小的磁性材料选用磁滞回线狭小的磁性材料选用磁滞回线狭小的磁性材料制作铁心

50、。变压器和电机中使用的硅钢等其磁滞损耗制作铁心。变压器和电机中使用的硅钢等其磁滞损耗制作铁心。变压器和电机中使用的硅钢等其磁滞损耗制作铁心。变压器和电机中使用的硅钢等其磁滞损耗较低。较低。较低。较低。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: : 由涡流所产生的铁损。由涡流所产生的铁损。由涡流所产生的铁损。由涡流所产生的铁损。 涡流涡流涡流涡流： 交变磁通在铁心内产生感交变磁通在铁心内产生感交变磁通在铁心内产生感交变磁通在铁心内产生感应电动势和感应电流，其感应电流应电动势和感应电流，其感应电流应电动势和感应电流，其感应电流应电动势和感应电流，其感

51、应电流称为涡流。涡流在称为涡流。涡流在称为涡流。涡流在称为涡流。涡流在垂直于磁通垂直于磁通垂直于磁通垂直于磁通的平的平的平的平面内环流。面内环流。面内环流。面内环流。 涡流涡流涡流涡流损耗转化为热能，引起损耗转化为热能，引起损耗转化为热能，引起损耗转化为热能，引起铁心发热。铁心发热。铁心发热。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。铁心用提高铁心的电阻率。铁心用提高铁心的电阻率。铁心用提高铁心的电阻率。铁心用彼此绝缘的钢片叠成（如图），彼此绝缘的钢片叠成（如图），彼此绝缘的钢片叠成（如图），彼此绝缘的钢片叠成（如图），把涡流限制在

52、较小的截面内。把涡流限制在较小的截面内。把涡流限制在较小的截面内。把涡流限制在较小的截面内。 综合上述，铁心线圈交流电路的有功功率为：综合上述，铁心线圈交流电路的有功功率为：综合上述，铁心线圈交流电路的有功功率为：综合上述，铁心线圈交流电路的有功功率为：6.3 变压器变压器*一、概述一、概述二、二、变压器的工作原理变压器的工作原理* 电磁关系电磁关系 电压变换电压变换 电流变换电流变换 阻抗变换阻抗变换三、变压器的铭牌和技术数据三、变压器的铭牌和技术数据 四、变压器的效率四、变压器的效率( )五、变压器的五、变压器的极性极性极性极性* *变电压：变电压：电力系统电力系统 变阻抗：变阻抗：电子线

53、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，当输送功率及负载功率因数及负载功率因数 一定时：一定时：（电能损耗小）（电能损耗小）节省金属材料节省金属材料 （经济）（经济）一、一、 概述概述 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

54、。具体如下： 发电厂发电厂发电厂发电厂1.051.05万伏万伏万伏万伏输电线输电线输电线输电线2222万伏万伏万伏万伏升压升压升压升压仪器仪器仪器仪器3636伏伏伏伏降压降压降压降压实验室实验室实验室实验室380 / 220380 / 220伏伏伏伏降压降压降压降压变电站变电站变电站变电站 1 1万伏万伏万伏万伏降压降压降压降压降压降压降压降压结构结构结构结构作用：构成磁路作用：构成磁路作用：构成磁路作用：构成磁路绕组绕组绕组绕组原绕组原绕组原绕组原绕组( (初级绕组、一次绕组）初级绕组、一次绕组）初级绕组、一次绕组）初级绕组、一次绕组）副绕组副绕组副绕组副绕组( (次级绕组、二次绕组）次级绕

55、组、二次绕组）次级绕组、二次绕组）次级绕组、二次绕组）由高导磁硅钢片叠成由高导磁硅钢片叠成由高导磁硅钢片叠成由高导磁硅钢片叠成厚厚厚厚0.35mm 0.35mm 或或或或 0.5mm0.5mm铁芯铁芯铁芯铁芯单相变压器单相变压器单相变压器单相变压器N1作用：构成电路作用：构成电路作用：构成电路作用：构成电路+结构和分类结构和分类结构和分类结构和分类副绕组副绕组副绕组副绕组N2铁心铁心铁心铁心原绕组原绕组原绕组原绕组变压器的结构变压器的结构分类分类分类分类电压互感器电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

56、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 二、二、二、二、变压器的工作原理变压器的工作原理变压器的工作原理变压器的工作原理 原、副绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合原、副绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合原、副绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合原、副绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合变压器符号变压器符号变压器符号变压器符号+1. 1. 电磁关系电磁关系电磁关系电磁关系原边接交流电原边接交

57、流电 源，副边开路。源，副边开路。(1)空载运行情况空载运行情况+ 1 i0 ( i0N1) 1空载时，空载时，铁心中主铁心中主磁通磁通 是是由原绕组由原绕组磁势产生磁势产生的。的。 原边接交流电原边接交流电原边接交流电原边接交流电 源源源源, ,副边接负载。副边接负载。副边接负载。副边接负载。(2)(2)带负载运行情况带负载运行情况带负载运行情况带负载运行情况+ 2 1 i1 ( i1N1) 1Zi1i2+u2+e2+e 2i2 ( i2N2) 2有载时，铁心有载时，铁心中主磁通中主磁通 是是由原、副绕组由原、副绕组磁势共同产生磁势共同产生的合成磁通。的合成磁通。2. 2. 电压变换（设加正

58、弦交流电压）电压变换（设加正弦交流电压）电压变换（设加正弦交流电压）电压变换（设加正弦交流电压）有效值有效值:同同 理：理：主磁通按正弦规律变化，设为主磁通按正弦规律变化，设为主磁通按正弦规律变化，设为主磁通按正弦规律变化，设为 则则则则(1) (1) 原、副边主磁通感应电动势原、副边主磁通感应电动势原、副边主磁通感应电动势原、副边主磁通感应电动势对原边，与交流铁心对原边，与交流铁心线圈电压关系线圈电压关系一样一样+u u2 2+ i i1 1i i2 2+e e2 2+e e 2 2忽略电阻忽略电阻R1和漏抗和漏抗X1的电压，的电压，则：则：变压器空载时变压器空载时变压器空载时变压器空载时:

59、 :对副边，对副边，根据根据KVL：(2) (2) 原、副边电压原、副边电压原、副边电压原、副边电压（匝比）（匝比）（匝比）（匝比）K K为为为为变比变比变比变比结论：改变匝数比，就能改变输出电压。结论：改变匝数比，就能改变输出电压。+u u2 2+ i i1 1i i2 2+e e2 2+e e 2 2式中式中式中式中U U2020为变压器空载电压。为变压器空载电压。为变压器空载电压。为变压器空载电压。故有故有故有故有3. 3. 电流变换电流变换电流变换电流变换 ( (原副边电流关系原副边电流关系原副边电流关系原副边电流关系) ) 可见，铁心中主磁通的最大值可见，铁心中主磁通的最大值 m在变

60、压器空载在变压器空载和有载时近似保持不变。即有和有载时近似保持不变。即有 不论变压器空载还不论变压器空载还不论变压器空载还不论变压器空载还是有载，原绕组上的阻是有载，原绕组上的阻是有载，原绕组上的阻是有载，原绕组上的阻抗压降均可忽略，故有抗压降均可忽略，故有抗压降均可忽略，故有抗压降均可忽略，故有由上式，若由上式，若由上式，若由上式，若U U1 1、 f f 不变，则不变，则不变，则不变，则 mm 基本不变，近于常数。基本不变，近于常数。基本不变，近于常数。基本不变，近于常数。+Z+有载运行有载运行有载运行有载运行空载空载空载空载：有载：有载：有载：有载：+Z2+或：或：1 1. .提供产生提

61、供产生提供产生提供产生 mm的磁势的磁势的磁势的磁势2 2. .提供用于补偿提供用于补偿提供用于补偿提供用于补偿 作用作用作用作用 的磁势的磁势的磁势的磁势磁势平衡式：磁势平衡式：磁势平衡式：磁势平衡式：空载磁势空载磁势有载磁势有载磁势或：或：结论：原、副边电流与匝数成反比。结论：原、副边电流与匝数成反比。一般情况下：一般情况下：I0 (23)%I1N 很小可很小可忽忽略。略。4. 4. 阻抗变换阻抗变换阻抗变换阻抗变换由图可知：由图可知：由图可知：由图可知： 结论：结论： 变压器原边的等效阻抗模，为副边所变压器原边的等效阻抗模，为副边所带负载的阻抗模的带负载的阻抗模的K 2 倍。倍。 +(1

62、)(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：信号源信号源R0RL+R R0 0+【解解解解】【例例例例2 2】交流交流信号源的电动势信号源的电动势 E= 120V，内阻，内阻 R 0=800 ，负负载为扬声器，其电阻为载为扬声器，其电阻为RL=8 。要求要求: （1）当）当RL折算到原边的等效折算到原边的等效电阻电阻RL =R0时，求变压器的匝时，求变压器的匝数比和信号源输出的功率；数比和信号源输出的功率；（2）当将负载直接与信号源）当将负载直接与信号源联接时联接时,信号源输出多大功率？信号源输出多大功率？信号源的输出功率：信号源的输出功率：信号源的输出

63、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，

64、输出功率输出功率输出功率输出功率为：为：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三、变压器的铭牌和技术数据三、变压器的铭牌和技术数据三、变压器的铭牌和技术数据三、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)三相电压的变换三相电压的变换ABC

65、XYZabczyx1) 1) 三相变压器的结构三相变压器的结构三相变压器的结构三相变压器的结构高压绕组：高压绕组：A-X B-Y C-ZX、Y 、Z ：尾端：尾端A、B、C ：首端首端低压绕组：低压绕组：a-x b-y c-za、b、c：首端：首端x、y、z：尾端：尾端2) 2) 三相变压器的联接方式三相变压器的联接方式三相变压器的联接方式三相变压器的联接方式联接方式联接方式联接方式联接方式：三相配电变压器三相配电变压器动力供电系统（井下照明）动力供电系统（井下照明）高压、超高压供电系统高压、超高压供电系统高压、超高压供电系统高压、超高压供电系统常用接法常用接法常用接法常用接法: :（1 1）

66、三相变压器）三相变压器）三相变压器）三相变压器Y/YY/Y0 0联接联接联接联接线电压之比：线电压之比：线电压之比：线电压之比：ACBbca+（2 2）三相变压器）三相变压器）三相变压器）三相变压器Y Y0 0/ / 联接联接联接联接线电压之比：线电压之比：线电压之比：线电压之比：ACBabc+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 变压器副边开路（空载）时，原、副边绕组允许变压器副边开路（空载）时，原、副边绕组允许变压器副边开路（空载）时，原、副边绕组允许变压器副边开路（空载）时，原、副边绕组允许的电压值的电压值的电压值的电压值单相：单相：单相：单相：U UI

67、N IN ，原边电压，原边电压，原边电压，原边电压， U U2N2N，副边空载时的电压，副边空载时的电压，副边空载时的电压，副边空载时的电压三相：三相：三相：三相：U UININ、U U2N2N，原、副边的线电压，原、副边的线电压，原、副边的线电压，原、副边的线电压 额定电流额定电流额定电流额定电流 变压器满载运行时，原、副边绕组允许的电流值。变压器满载运行时，原、副边绕组允许的电流值。变压器满载运行时，原、副边绕组允许的电流值。变压器满载运行时，原、副边绕组允许的电流值。单相：原、副边绕组允许的电流值单相：原、副边绕组允许的电流值单相：原、副边绕组允许的电流值单相：原、副边绕组允许的电流值三

68、相：原、副边绕组线电流三相：原、副边绕组线电流三相：原、副边绕组线电流三相：原、副边绕组线电流 额定容量额定容量额定容量额定容量 传送功率的最大能力。传送功率的最大能力。传送功率的最大能力。传送功率的最大能力。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 原边输入功率原边输入功率原边输入功率原边输入功率 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（单相）注意：变压器几个功率的关系（单相）注意：变压器几个功率的关系（单相）注意：变压器几个功率的关系（单相）效率效率效率效率容量：容量：原边输入功率：原边输入功率：输出功率

69、：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1. 1. 变压器的外特性变压器的外特性变压器的外特性变压器的外特性 当一次侧电压当一次侧电压当一次侧电压当一次侧电压 U U1和负载功率因数和负载功率因数和负载功率因数和负载功率因数 coscos 2保持不变时，保持不变时，保持不变时，保持不变时，二次侧输出电压二次侧输出电压二次侧输出电压二次侧输出电压 U U2和输出电流和输出电流和输出电流和输出电流 I I2的关系，的关系，的关系，的关系，U U2 = = f f ( (I I2)。 U U2020：一次侧加额定：一次侧加额定：一次侧加额定：一次侧加额定电压

70、、二次侧开路时，电压、二次侧开路时，电压、二次侧开路时，电压、二次侧开路时，二次侧的输出电压。二次侧的输出电压。二次侧的输出电压。二次侧的输出电压。 一般供电系统希望要硬特性（随一般供电系统希望要硬特性（随一般供电系统希望要硬特性（随一般供电系统希望要硬特性（随I I2 2的变化，的变化，的变化，的变化，U U2 2 变变变变化不大），电压变化率约在化不大），电压变化率约在化不大），电压变化率约在化不大），电压变化率约在5%5%左右。左右。左右。左右。电压变化率：电压变化率：电压变化率：电压变化率：coscos 2 =0.8=0.8( (感性）感性）感性）感性）U2I2U20I2Ncoscos

71、 2 =1=1O四、四、变压器的外特性和效率变压器的外特性和效率( ( ) ) 变压器的损耗包括两部分：变压器的损耗包括两部分：变压器的损耗包括两部分：变压器的损耗包括两部分：铜损铜损铜损铜损 ( ( P PCuCu) ) ：绕组导线电阻的损耗。绕组导线电阻的损耗。绕组导线电阻的损耗。绕组导线电阻的损耗。涡流损耗涡流损耗涡流损耗涡流损耗磁滞损耗磁滞损耗磁滞损耗磁滞损耗 铁损铁损铁损铁损( ( P PFeFe ) )：变压器的效率为变压器的效率为变压器的效率为变压器的效率为一般一般一般一般 95% ,95% ,95% ,95% ,负载为额定负载的负载为额定负载的负载为额定负载的负载为额定负载的(

72、50(50(50(5075)%75)%时，时，时，时， 最大。最大。最大。最大。输出功率输出功率输出功率输出功率输入功率输入功率输入功率输入功率2. 2. 变压器的损耗变压器的损耗变压器的损耗变压器的损耗 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

73、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，当铁芯中磁通变化时，在两线圈中产生的或者说，当铁芯中磁通变化时，在两线圈中产生的或者说，当铁芯中磁通变化时，在两线圈中产生的或者说，当铁芯中磁通变化时，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。 五、变压器的极性五、变压器的极性联接联接 23 变

74、压器原边有两个额定电压为变压器原边有两个额定电压为变压器原边有两个额定电压为变压器原边有两个额定电压为 110V 110V 的绕组：的绕组：的绕组：的绕组：2 2、线圈的接法、线圈的接法、线圈的接法、线圈的接法1324 1324 联接联接 13， 2 4当电源电压为当电源电压为220V时：时：+电源电压为电源电压为110V时：时：问题：问题：问题：问题：如果两绕组的极性端接错，结果如何？如果两绕组的极性端接错，结果如何？如果两绕组的极性端接错，结果如何？如果两绕组的极性端接错，结果如何？结论：结论：结论：结论：在同极性端不明确时，一定要先测定同极性端在同极性端不明确时，一定要先测定同极性端在同

75、极性端不明确时，一定要先测定同极性端在同极性端不明确时，一定要先测定同极性端 再通电。再通电。再通电。再通电。答：有可能烧毁变压器答：有可能烧毁变压器答：有可能烧毁变压器答：有可能烧毁变压器两个线圈中的磁通抵消两个线圈中的磁通抵消原因：原因：电流电流 很大很大烧毁变压器烧毁变压器烧毁变压器烧毁变压器感应电势感应电势1324 +一次侧有两个相同绕组的电源变压器一次侧有两个相同绕组的电源变压器一次侧有两个相同绕组的电源变压器一次侧有两个相同绕组的电源变压器(220/110)(220/110)(220/110)(220/110)直流法直流法直流法直流法设设设设S S闭合时闭合时闭合时闭合时 增加。增

76、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，电流表闭合时，电流表闭合时，电流表闭合时，电流表正偏，则正偏，则正偏，则正偏，则 A Aa a 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：Xx电流电流表表+_Aa+-S如果当如果当如果当如果当 S S 闭合时，电流闭合时，电流闭合时，电流闭合时，电流表反偏，表反偏，表反偏，表反偏，则则则则 A Ax x 为同为同为同为同极性端。极性端。极性端。极性端。+-+ 使用时，改变滑动端的位置，便

77、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。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

78、，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。六、六、 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+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， 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

79、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）电流表电流表被测电流被测电流=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， 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

80、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电磁铁的应用

81、电磁铁的应用 电磁铁在生产中获得广泛应用。其主要应用原理电磁铁在生产中获得广泛应用。其主要应用原理电磁铁在生产中获得广泛应用。其主要应用原理电磁铁在生产中获得广泛应用。其主要应用原理是：是：是：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。2. 2. 了解变压器的基本结构、工作原理和绕组的同极性了解变压器的基本结构、工作原理和绕组的同极性了解变压器的基本结构、工作原理

82、和绕组的同极性了解变压器的基本结构、工作原理和绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；端，理解变压器额定值的意义；端，理解变压器额定值的意义；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；4 4. . . .了解三相电压的变换方法和原、副绕组常用的连接了解三相电压的变换方法和原、副绕组常用的连接了解三相电压的变换方法和原、副绕组常用的连接了解三相电压的变换方法和原、副绕组常用的连接 方式；方式；方式；方式；本章要求：本章要求：1. 1. 理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的基理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的基理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的基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，会分析计算交流铁心线本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁心线本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁心线本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁心线圈电路；圈电路；圈电路；圈电路；