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第3章 磁路与变压器,3.2 交流铁心线圈电路,3.3 变压器(自学为主),3.1 磁路,3.1 磁路,+u,磁路：主磁通所经过的闭合路径。,磁场的特性可用磁通、磁感应强度、磁场强度、磁导率等几个物理量表示。,一、磁通 磁场中穿过某一截面积S 的磁感应线数，称为通过该面积的磁通量。磁感应线上每一点的切线方向既为该点的磁场方向。,的单位：伏秒，通称为韦伯 Wb 或麦克斯韦Mx 1Wb108Mx,磁场的基本物理量,如 磁场内各点的磁感应强度的大小相等，方向相同，这样的磁场则称为均匀磁场。,二、磁感应强度,与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通（磁力线），可表示磁场内某点的磁场强弱和方向。,B的单位：特斯拉（T）的单位：韦伯,矢量,BS,磁力线的疏密程度，反映了该处磁场的强弱。,三、磁场强度,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。,H的单位：安米 的单位：亨米,矢量,真空中的磁导率为常数,四、磁导率 磁导率 是一个用来表示磁场媒质磁性和衡量物质导磁能力的物理量。,一般材料的磁导率 和真空磁导率 0 的比值，称为该物质的相对磁导率 r,或,磁性材料的磁性能,一、高导磁性 指磁性材料的磁导率很高，r1，使其具有被强烈磁化的特性。,3.1.2 磁性材料的磁性能,高导磁性、磁饱和性、磁滞性、非线性,磁性物质的磁化,二、磁饱和性 当外磁场（或励磁电流）增大到一定值时，磁性材料的全部磁畴的磁场方向都转向与磁场的方向一致，磁化磁场的磁感应强度BJ达到饱和值。,磁化曲线,注:当有磁性物质存在时B与H不成比例,与I也不成比例。,B,，,B,H,O,三、磁滞性 当铁心线圈中通有交变电流（大小和方向都变化）时，铁心就受到交变磁化，电流变化时，B随H而变化，当H已减到零值时，但B未回到零，这种磁感应强度滞后于磁场强度变化的性质称磁性物质的磁滞性。,磁滞回线,剩磁：当线圈中电流减到零（H0），铁心在磁化时所获的磁性还未完全消失，这时铁心中所保留的磁感应强度称为剩磁感应强度Br,Br,Br,Hc,H（I）,B(),0,铁磁材料分类：,软磁材料（磁滞回线窄长。常用做磁头、磁心等）,永磁材料（磁滞回线宽。常用做永久磁铁）,矩磁材料（磁滞回线接近矩形。可用做记忆元件）。,安培环路定律（全电流定律）：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。即,磁路及其分析,电流方向和磁场强度的方向符合右手定则，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：,磁路的欧姆定律,对于环形线圈,磁路的欧姆定律,说明,F=NI为磁通势 Rm为磁阻l为磁路的平均长度 S为磁路的截面积,磁路和电路的比较（一）,磁路,电路,磁通,I,N,R,+,_,E,I,磁压降,磁通势,U,基本定律,磁阻,磁感应强度,安培环路定律,磁 路,I,N,欧姆定律,电阻,电流强度,克氏电压定律,克氏电流定律,磁路与电路的比较(二),电 路,R,+,_,E,I,一.电磁关系,铁心线圈的交流电路,3.2 交流铁心线圈电路,电路方程：,一般情况下 很小,二、交流磁路的分析,：主磁通,：漏磁通,u,i,-+,-+,+-,假设,则,有效值,变压器是变换各种交流电压的电器。它是利用电磁感应定律并通过磁路的耦合作用,把某一个数量级的交流电压，变换成同频率的另一个数量级的交流电压的能量变换装置。,3.3 变压器,S9-M-400/10配电变压器,变压器的分类,N1,变压器的基本结构,一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。,设变压器空载运行,一次侧接交流电源，二次侧开路。,空载时，铁心中主磁通是由一次绕组磁通势产生的。,1.电压变换,变压器的工作原理,结论：改变匝数比，就能改变输出电压。,K为变比,原、副边电压关系,根据交流铁心线圈电路的分析可得：,时,（变电压）,带负载运行情况,一次侧接交流电源，二次侧接负载。,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.电流变换,由上式，若U1、f 不变，则 m 基本不变，近于常数。,空载磁势：,有载磁势：,=,磁势平衡式：,或,结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。,+,+,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。,3.阻抗变换,阻抗变换举例：扬声器上如何得到最大输出功率。,设：,信号电压的有效值:,U1=50V;,信号内阻：,Rs=100,;,负载为扬声器，等效电阻：RL=8。,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：由此例可见加入变压器以后，输出功率提高了 很多。原因是满足了电路中获得最大输出的条 件（信号源内、外阻抗差不多相等）。,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。,二、变压器的铭牌数据（以单相变压器为例）,U2N应比满载运行时的输出电压U2高出510%,额定容量 传送功率的最大能力。,（理想）,二、变压器的铭牌数据,三相变压器,单相变压器,（理想）,3.3.2 变压器的等值电路及外特性,1.变压器的等值电路,（1）空载运行等值电路,（2）负载运行等值电路,XS1 漏磁感抗,Xm 励磁感抗,I2,n,ZL,U2,U1,I1,Z0,cos=0.8,cos=1,1,0,U2/U2N,I2/I2N,1,外特性 U2=f(I2),2.变压器的外特性,1.损耗 P=PCu+PFe,2.效率,通常大于 95%,3.3.3 变压器的损耗与效率,P2 变压器的输出功率,P1 变压器的输入功率,注意：变压器几个功率的关系,变压器的功率因数,变压器的效率,1、自耦变压器,3.3.4 特殊变压器简介,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。,2.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：,A,X,a,x,i,i,1,2,3.3.5 变压器绕组的极性,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）。,两绕阻串联,两绕阻并联,第P122-125页：A选择题：、B基本题：,作 业,
