《电机与电气控制技术》课程教学课件（打印版）第一章 磁路与变压器

电机与电气控制技术 第1章磁路与变器 1.1铁心线圈、磁路 1.2单相变压器的基本结构和工作原理 1.3三相电力变压器 1.4其他常用变压器 第1章磁路与变压器

电削乡电吃嬷制说光 自学提示 讨论变压器时，既会遇到电路问题，又会遇到磁路问题， 其中磁路问题是掌握变压器原理的基础知识，也是学习电 机、电器的理论基础。要求： 】了解 磁路的相关概念、变压器的结构组 成，实际中常用的特殊变压器 ∑熟悉 变压器的变换电压原理、变换电流原 理、变换阻抗原理以及用途 ∑掌握 应用磁路欧姆定律和主磁通原理分 析、解决磁路中的相关实际问题 第1章磁路与变压器

包抄乡电吃逸制拉芹 1.1铁芯线圈、磁路 工程应用实际中，大量的电气设备都含有线圈和铁芯。当绕 在铁芯上的线圈通电后，铁芯就会被磁化而形成铁芯磁路，下 图所示为电气设备中常见的几种磁路。 (a)电磁铁的磁路 (b)变压器的磁路 (c)直流电机的磁路 磁路是导磁性能很好的材料制成的磁力线的通路，也是人为 的、集中的强磁场。图示各磁路中的红色虚线表示工作主磁通 的路径；紫色虚线表示通过空气闭合的极少部分的漏磁通。 第1章酸路与变压器

电削乡电吃嬷制遊光 1.1.1磁路的基本物理量 1、磁通 穿过磁路的磁力线总通过 量的多少可以定性地说明磁 u 路上的磁场情况，磁力线总 磁通Φ 数可量化为磁通，用“Φ”表 示。显然，磁通Φ的大小可 线圈通电后使铁芯磁 定量地反映磁路中的磁场强 化，形成铁芯磁路。 弱。 国际单位制中，磁通的单位有韦伯[Wb]和麦克斯韦 [Mx]，二者之间的换算关系为： 1Wb=10Mx 第1章磁路与变压器

电扔与电气馋制拉光 2、磁感应强度 均匀磁场中，磁感应强度B等于磁通Φ与垂直于磁场方向的 面积S的比值，即： Φ B 铁芯磁路的磁场通常均可认为是均强磁场。由上式可知，匀 强磁场中穿过磁路截面的磁通量越多，磁感应强度B值就越 大，因此磁感应强度B又称之为磁通密度。 匀强磁场中，B的大小可用载流导体在磁场中所受到的电磁 力来衡量。即： 国际单位制中，磁感应强度的单位有特斯拉 B= [T]和高斯[Gs],二者之间的换算关系 为： 1T=104Gs 第1章磁路与变压器

电削乡电吃嬷制说光 3、磁导率 磁导率是反映自然界物质导磁能力的物理量，用希腊字母 “μ”表示。物质的种类很多，且导磁能力也各不相同，为了 有效地区别它们各自的导磁能力，我们引入一个参照标准— 真空的磁导率μ 40=4元x10-?H/m 自然界中各种物质的磁导率均与真空的磁导率相比，可得 到不同的比值，我们把这个比值称为相对磁导率，用“μ”表 示，即： 显然，相对磁导率无量纲，其值越大，表明此类物质的导 磁性能越好；反之，导磁性能越差。 第1章磁路与变压器

包扔与电气渔制拉光 根据μ值的不同， 自然界的物质大致可分为两大类： (1)非磁性物质 如空气、塑料、铜、铝、橡胶等。非磁性物质的导磁能力 很差，其磁导率与真空的磁导率非常接近，工程实际中，非 磁性物质的磁导率可用真空磁导率代替，即它们的相对磁异 率均约等于1。 （2)铁磁性物质 如铁、镍、钴、钢及其合金等。铁磁物质的导磁能力很强， 其磁导率一般为真空的几百、几千乃至几万、几十万倍。如铸 铁，其相对磁导率4，≈200~400；铸钢的相对磁导率”≈500 ~2200:硅钢的4，≈7000-10000：坡莫合金的4，≈20000~ 200000。显然，铁磁物质的磁导率不是常量，而是一个范围， 即随外部条件变化。铁磁性物质的相对磁导率大大于1。 第1章磁路与变压器

电削乡电吃嬷制遊光 4、磁场强度 磁场强度也是表征磁场中某点强弱和方向的物理量，用大写 字母“H”表示。 磁场强度和磁 磁感应强度B是描述磁路介质 感应强度有何 磁场的强弱和方向的物理量： 区别和联系？ 磁场强度H则描述的是电流的 磁场强弱和方向，与磁路的介 质无关。 磁感应强度和磁场强度之间的联系可用下式表示： H=B[A/ml 磁场强度H的单位有安每米和安每厘米，二者之间的换算关 系为： 1A/m=10-2A/cm 第1章酸路与变压器

饱批乡电先渔制拉芹 1.1.2磁路欧姆定律 电路部分 磁路部分 交流铁芯线圈磁路通常由硅 钢片叠压制成，导磁率很高。 当套在铁芯上的线圈通电后， 铁芯迅速被磁化，成为一个人 为集中的强磁场。 电流通过N匝线圈所形成的磁 动势用Fm=N表示，磁路对磁通 交流铁芯线圈示意图 所呈现的阻碍作用用磁阻R表示，磁动势、磁通和磁阻三者 之间的关系可表述为： 磁路欧姆定律 八N其中磁阻：R=S =RR 磁路欧姆定律中的磁阻R与磁导率μ有关，因此对铁芯磁路 来讲是一个变量，定量计算相对复杂，因此没有电路欧姆定律 应用得那么广泛，磁路欧姆定律通常用来定性分析磁路情况。 第1章藏路与变压器

电乡炮吃馆制遊光 1.1,3铁磁物质的磁性能 1、高导磁性 铁磁材料之所以具有高导磁性。是因为在 其内部具有一种特殊的物质结构—磁畴。 这些磁畴相当于一个个小磁铁。 磁畴在外界磁场的作 用下，均发生归顺性 通常情况下，铁磁材 转向， 使得铁磁材料 料内部的磁畴排列杂 内部形成一个很强的 乱无章，其磁性相互 附加磁场。 抵消，因此对外不显 有外磁场作用时 示磁性】 铁磁材料内部往往有相邻的几百个分子电流 磁睛是怎么 圈流向一致，这些分子电流产生的磁场叠加 形成的？ 起来，就形成了一个个天然的小磁性区域一 磁畴。不同铁磁物质内部磁畴的数量不同。 显然，磁畴是由分子电流产生的。 第1章藏路与变压器