《电工电子技术基础》课程教学资源（PPT课件讲稿）第4章 磁路和变压器

电工电子披术第章磁路与变压器 金要壢嫘内容 曬路概念、压器工作原塑 主编曾令琴 制作曾今琴 2004年8月 第1章

2004 年 8 月 制作 曾令琴 主编 曾令琴 第 1 章

电工电子披术第章磁路与变压器 第4章磁路与变压器 41、 42弯压器的基本鲒和二诈原覆 43三相电力变压器 44变压器 第1章

4.1 铁芯线圈、磁路 4.2 变压器的基本结构和工作原理 4.3 三相电力变压器 4.4 特殊变压器 第1章

电工电子披术第磁路与变压器 4.1铁花线團、磁路 实际电路中有大量电感元件的线團中有铁 心。绕團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冋题,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 第2页

4.1 铁芯线圈、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。 第2页

电工电子披术第章磁路与变压器 磁路部分 1.磁路的基本概念 电流通过N匝线圈产生 的磁动势 f=in t ∫在铁芯中激发按正 弦规律变化,沿铁芯电路部分 闭合的工作磁通φ。 交流铁心线圈示意图 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) ①=BS…Wb=10Mx 第2页

1. 磁路的基本概念 i u φ 交流铁心线圈示意图 电路部分 磁路部分 电流通过N匝线圈产生 的磁动势：f = i N f 在铁芯中激发按正 弦规律变化，沿铁芯 闭合的工作磁通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 ……1Wb=108Mx 第2页

电工电子披术第章磁路与变压器 磁导率p 磁导率川表示物质的导磁性能,单位是亨米(Hm) 真空的磁导率: 40=4x×10Hm 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 (无量纲) 第2页 O包

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： （ r 无量纲） 0 r     = 物质磁导率与真空磁导率的比值。 第2页

电工电子披术第章磁路与变压器 物质根据相对敬导亭的不同分为大类 非磁性物质:H≈1的物质,如铜、铝、橡胶、空 气、塑料等。 0铁磁性物质:1>1的物质,如铁、镍、钴、钢 合金钢、坡莫合金等。 铁磁性物质彼此之间的相对磁导率差别很大。如铸铁 的≈200~400;铸钢的≈500~2200;硅钢的 =7000~100003坡莫合金的≈2000020000 一个磁路中若有气隙存在,则气隙磁阻>>铁芯磁阻。 第2页

非磁性物质：μr≈1的物质，如铜、铝、橡胶、空 气、塑料等。 铁磁性物质：μr>>1的物质，如铁、镍、钴、钢、 合金钢、坡莫合金等。 铁磁性物质彼此之间的相对磁导率差别很大。如铸铁 的μr≈200～400；铸钢的μr≈500～2200；硅钢的 μr≈7000～10000；坡莫合金的μr≈20000～200000。 一个磁路中若有气隙存在，则气隙磁阻>>铁芯磁阻。 物质根据相对磁导率的不同可分为两大类 第2页

电工电子披术第章磁路与变压器 磁感应强度B和磁场强度H 1.磁感应强度B是表征磁场中某点强弱和方向的物理量。 B的大小与磁场周围介质的磁导率有关; 2.磁场强度是表征电流的磁场强弱和方向的物理量。 H的大小与磁场周围介质的磁导率无关 磁路欧姆定律: FⅠ 其中.p_1 RR l一磁路的长度;S一磁路的截面积。 磁路欧姆定律可以用来定性的分析磁路的情况。 第2页

磁感应强度B和磁场强度H 1. 磁感应强度B是表征磁场中某点强弱和方向的物理量。 B的大小与磁场周围介质的磁导率μ有关； 2.磁场强度H是表征电流的磁场强弱和方向的物理量。 H的大小与磁场周围介质的磁导率μ无关。 磁路欧姆定律： — 磁路的长度； — 磁路的截面积。 其中 l S S l R R IN R F   = = m = m m : 磁路欧姆定律可以用来定性的分析磁路的情况。 第2页

电工电子披术第章磁路与变压器 2.铁磁材料的磁性能 铁磁材料之所以具有高导磁 性,是因为在它们的内部具有 种特殊的物质结构—磁畴。 (a)无外磁场情况 磁畴因受外磁 场作用而顺着外磁 铁磁材料内部的 场的方向发生归顺 磁畴排列杂乱无章, 性重新排列,在内 部形成一个很强的 磁性相互抵消,因此(b)有外磁场情况附加磁场。 对外不显示磁性。 铁磁材料内部往往有相邻的几百个分子 磁畴是怎么 电流圈流向一致,因此在这些极小的区域内 形成的? 就形成了一个个天然的磁性区域磁畴。 显然,磁畴是由分子电流产生的。 第2页

铁磁材料内部往往有相邻的几百个分子 电流圈流向一致，因此在这些极小的区域内 就形成了一个个天然的磁性区域—磁畴。 2. 铁磁材料的磁性能 铁磁材料内部的 磁畴排列杂乱无章， 磁性相互抵消，因此 对外不显示磁性。 铁磁材料之所以具有高导磁 性，是因为在它们的内部具有一 种特殊的物质结构—磁畴。 磁畴是怎么 形成的？ 显然，磁畴是由分子电流产生的。 磁畴因受外磁 场作用而顺着外磁 场的方向发生归顺 性重新排列，在内 部形成一个很强的 附加磁场。 （a）无外磁场情况 （b）有外磁场情况 第2页

电工电子披术第章磁路与变压器 起始磁化曲线和磁滞回线 铁磁材料反复磁化一周 B bc段是磁化曲线的膝部 所构成的曲线称为磁滞 回线。 食 磁滞回线中B的变化总 C点以后是饱和段 是落后于H的变化说明 铁磁材料具有磁滞性; a段是上升段」 起始磁化 曲线反映 H 了什么? 磁滞回线中H为 起始磁化曲线 零时B并不为零 的现象说明铁 0a段是线性段 磁材料具有剩 磁性。 起始磁化曲线的ab段反映了铁磁材料的 高导磁性;c点以后说明铁磁材料具有 磁饱和性。 第2页 O包

磁滞回线中H为 零时B并不为零 的现象说明铁 磁材料具有剩 磁性。 B H 0 c b a 起始磁化曲线 oa段是线性段 ab段是上升段 bc段是磁化曲线的膝部 C点以后是饱和段 起始磁化 曲线反映 了什么？ 起始磁化曲线的ab段反映了铁磁材料的 高导磁性；c点以后说明铁磁材料具有 磁饱和性。 磁滞回线中B的变化总 是落后于H的变化说明 铁磁材料具有磁滞性； 铁磁材料反复磁化一周 所构成的曲线称为磁滞 回线。 起始磁化曲线和磁滞回线 第2页

电工电子披术第章磁路与变压器 铁磁性材料具有高导磁性、磁饱和性、磁滞性和剩磁性 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 定值时,B不能继续增强。 磁滞性和剩磁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的过 程中,B的变化总是滞后于H的变化,这种现象称为磁 滞性;当H减为零时B并不为零 第2页

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的过 程中，B的变化总是滞后于H的变化，这种现象称为磁 滞性；当H减为零时B并不为零。 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。 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。 高导磁性 磁滞性和剩磁性 磁饱和性： 铁磁性材料具有高导磁性、磁饱和性、磁滞性和剩磁性。 第2页