湖南大学：《电工电子技术基础》课程教学资源（PPT课件）第3章 磁路和变压器

第3章磁路和变压器 习要 单磁路概念和分析方法 变压器工作原理 03,1磁路 03,2变压器 跳转到第一页

跳转到第一页 第3章 磁路和变压器 3.1 磁路 3.2 变压器 简单磁路概念和分析方法 变压器工作原理 学习要点

3.1磁路 实际电路中有大量电感元件的线圈中有铁心。 线圈通电后铁心就构成磁路,磁路又影响电 路。因此电工技术不仅有电路问题,同时也 有磁路问题。 (a)电磁铁的磁路(b)变压器的磁路 (c)直流电机的磁路 跳转到第一页

跳转到第一页 3.1 磁路 + － (a) 电磁铁的磁路 (b) 变压器的磁路 (c) 直流电机的磁路 实际电路中有大量电感元件的线圈中有铁心。 线圈通电后铁心就构成磁路，磁路又影响电 路。因此电工技术不仅有电路问题，同时也 有磁路问题

3L1磁路的基本物理量 1.磁感应强度B 磁感应强度B是表示磁场内某点磁场强弱及 方向的物理量。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。单位是特斯拉(T) 2.磁通Φ 均匀磁场中磁通φ等于磁感应强度B与垂直 于磁场方向的面积S的乘积,单位是韦伯(Wb) O= Bs 跳转到第一页

跳转到第一页 3.1.1 磁路的基本物理量 1．磁感应强度B 磁感应强度B是表示磁场内某点磁场强弱及 方向的物理量。 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。单位是特斯拉(T)。 2．磁通Φ 均匀磁场中磁通Φ等于磁感应强度B与垂直 于磁场方向的面积S的乘积，单位是韦伯(Wb)。  = BS

3.磁导率 磁导率表示物质的导磁性能,单位是 亨米(H/m) 真空的磁导率p=4×107Hm 非铁磁物质的磁导率与真空极为接近, 铁磁物质的磁导率远大于真空的磁导率。 相对磁导率:物质磁导率与真空磁 导率的比值。非铁磁物质p近似为1,铁磁 物质的远大于1。 跳转到第一页

跳转到第一页 3．磁导率μ 磁导率μ表示物质的导磁性能，单位是 亨/米(H/m)。 真空的磁导率 4 10 H/m 7 0 −  =   非铁磁物质的磁导率与真空极为接近， 铁磁物质的磁导率远大于真空的磁导率。 相对磁导率μr：物质磁导率与真空磁 导率的比值。非铁磁物质μr近似为1，铁磁 物质的μr远大于1

.磁场强度H B 或B= 磁场强度只与产生磁场的电流以及 这些电流分布有关,而与磁介质的磁导 率无关,单位是安/米(A/m)。是 为了简化计算而引入的辅助物理量 跳转到第一页

跳转到第一页 4．磁场强度H 磁场强度只与产生磁场的电流以及 这些电流分布有关，而与磁介质的磁导 率无关，单位是安／米（A／m）。是 为了简化计算而引入的辅助物理量。  B H = 或 B = H

312磁场的基本定律 1.安培环路定律 H·al=∑I 计算电流代数和时,与绕行方向符合右 手螺旋定则的电流取正号,反之取负号。 若闭合回路上各点的磁场强度相等且其 方向与闭合回路的切线方向一致,则: H=∑I=M=F F=M称为磁动势,单位是安(A) 跳转到第一页

跳转到第一页 3.1.2 磁场的基本定律 1．安培环路定律   =  l H dl I   计算电流代数和时，与绕行方向符合右 手螺旋定则的电流取正号，反之取负号。 若闭合回路上各点的磁场强度相等且其 方向与闭合回路的切线方向一致，则： Hl =  I = NI = F F=NI 称为磁动势，单位是安（A）

2.磁路欧姆定律 Φ=BS=HS= us N F M l R 1称为磁阻,表示磁路对磁 S通的阻碍作用。 因铁磁物质的磁阻R不是常数,它 会随励磁电流f的改变而改变,因而通常 不能用磁路的欧姆定律直接计算,但可 以用于定性分析很多磁路问题。 跳转到第一页

跳转到第一页 2．磁路欧姆定律 Rm F S l NI S l NI  = BS = HS = = =    S l Rm  = 称为磁阻，表示磁路对磁 通的阻碍作用。 因铁磁物质的磁阻Rm不是常数，它 会随励磁电流I的改变而改变，因而通常 不能用磁路的欧姆定律直接计算，但可 以用于定性分析很多磁路问题

3.电磁感应定律 c 式中N为线圈匝数。感应电动势的方向由些的符 号与感应电动势的参考方向比较而定出 >0,即 穿过线圈的磁通增加时,e0,这时感应电动势的方向与参考方向相同,表明感 应电流产生的磁场要阻止原磁场的减少 跳转到第一页

跳转到第一页 3．电磁感应定律 dt d e N  = − 式中 N 为线圈匝数。感应电动势的方向由 dt d 的 符 号与感应电动势的参考方向比较而定出。当  0  dt d ， 即 穿过线圈的磁通增加时， e  0 ，这时感应电动势的方向 与参考方向相反，表明感应电流产生的磁场要阻止原磁 场的增加；当  0  dt d ，即穿过线圈的磁通减少时， e  0 ，这时感应电动势的方向与参考方向相同，表明感 应电流产生的磁场要阻止原磁场的减少

3.13铁磁材料的磁性能 高导磁性:磁导率可达102~104,由铁磁材 料组成的磁路磁阻很小,在线圈中通入较 小的电流即可获得较大的磁通。 磁饱和性:B不会随H的增强而无限增强, H增大到一定值时,B不能继续增强。 磁滞性:铁心线圈中通过交变电流时,H的 大小和方向都会改变,铁心在交变磁场中 反复磁化,在反复磁化的过程中,B的变化 总是滞后于H的变化。 跳转到第一页

跳转到第一页 3.1.3 铁磁材料的磁性能 高导磁性：磁导率可达102~104 ，由铁磁材 料组成的磁路磁阻很小，在线圈中通入较 小的电流即可获得较大的磁通。 磁饱和性：B不会随H的增强而无限增强， H增大到一定值时，B不能继续增强。 磁滞性：铁心线圈中通过交变电流时，H的 大小和方向都会改变，铁心在交变磁场中 反复磁化，在反复磁化的过程中，B的变化 总是滞后于H的变化

B AB 磁化曲线 H O H 磁滞回线 铁磁材料的类型: 软磁材料:磁导率高,磁滯特性不明显,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,磁滯性明显, 磁滞回线较宽。 矩磁材料: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 跳转到第一页

跳转到第一页 －Hc O a b H B H B O Br Hc 铁磁材料的类型： 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，磁滞性明显， 磁滞回线较宽。 矩磁材料：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。 磁 化 曲 线 磁 滞 回 线