1、磁路與互感現(xiàn)象第1頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五一、 磁路的基本物理量二、 鐵磁材料三、 磁路歐姆定律4.1 磁路及其基本定律四、 功率損耗第2頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五第3頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五一、磁路的基本物理量 1. 磁感應強度B(磁通密度)：是表示磁場內(nèi)某點的磁場強弱和方向的物理量。均勻磁場 磁場內(nèi)各點的 B 大小相等，方向相同。單位： T （特斯拉）方向：與電流之間用右螺旋定則確定。（該點磁場作用于1米長、1安電流的導體上的力）第4頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五

2、4. 磁場強度 H 定義：H=B/3. 磁導率 相對磁導率 r=/0 對于鐵磁材料 r=102 105單位：A/m (安/米)鐵磁材料廣泛應用在變壓器、電機、電工儀表等。真空磁導率 0= 410 7 H/m （亨/米）對于均勻磁場 F =B S F - 標量 單位：Wb （韋伯）2. 磁通F 等于磁感應強度B與垂直于磁場方向的面積S的乘積。第5頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五1. 高導磁性 鐵磁材料的內(nèi)部存在許多磁化小區(qū)，稱為磁疇。 在外磁場作用下，磁疇方向發(fā)生變化，使之與外磁場方向趨于一致，物質(zhì)整體顯示出磁性來，稱為磁化。磁疇外磁場 在沒有外磁場作用的普通磁性物質(zhì)中

3、，各個磁疇排列雜亂無章，磁場互相抵消，整體對外不顯磁性。磁疇二、鐵磁材料第6頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五2 磁飽和性BJ 鐵磁材料的磁化特性曲線；B0 非鐵磁材料的磁化特性曲線；B BJ曲線和B0直線的縱坐標相 加即磁場的 B-H 磁化曲線。OHBB0BJBab磁化曲線當外磁場增大到一定程度時，磁性物質(zhì)的全部磁疇的磁場方向都轉(zhuǎn)向與外部磁場方向一致，磁化磁場的磁感應強度將趨向某一定值。如圖。第7頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五 B-H 磁化曲線的特征： Oa段：B 與H幾乎成正比地增加； ab段： B 的增加緩慢下來； b點以后：B增加很少

4、，達到飽和。OHBB0BJBab 有磁性物質(zhì)存在時，B 與 H不成正比，磁性物質(zhì)的磁導率不是常數(shù)，隨H而變。 OHB,B磁化曲線B和與H的關(guān)系第8頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五3 磁滯性 磁滯回線：磁性材料在交變磁場中反復磁化，其B-H關(guān)系曲線是一條回形閉合曲線。磁滯性：磁性材料中磁感應強度B的變化總是滯后于 外磁場變化的性質(zhì)。磁滯回線OHBBrHc剩磁感應強度Br (剩磁) ： 當線圈中電流減小到零(H=0)時，鐵心中的磁感應強度。矯頑磁力Hc： 使 B = 0 所需的 H 值。 磁性物質(zhì)不同，其磁滯回線和磁化曲線也不同。第9頁，共52頁，2022年，5月20日，

5、10點32分，星期五按鐵磁材料的磁性能，磁性材料分為三種類型：(1)軟磁材料 具有較小的矯頑磁力，磁滯回線較窄。一般用來制造電機、電器及變壓器等的鐵心。常用的有鑄鐵、硅鋼、坡莫合金即鐵氧體等。(2)永磁材料 具有較大的矯頑磁力，磁滯回線較寬。一般用來制造永久磁鐵。常用的有碳鋼及鐵鎳鋁鈷合金等。(3)矩磁材料 具有較小的矯頑磁力和較大的剩磁，磁滯回線接近矩形，穩(wěn)定性良好。在計算機和控制系統(tǒng)中用作記憶元件、開關(guān)元件和邏輯元件。常用的有鎂錳鐵氧體等。第10頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五三、磁路歐姆定律磁通勢：F=NI 單位A(安） 單位H-1(每亨）磁路歐姆定律：I NU

6、+鐵心磁路 I NU+鐵心磁路 磁通勢：勵磁電流和線圈匝數(shù)的乘積。磁路磁阻：磁路磁阻：1、磁路歐姆定律第11頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五2、磁路與電路的比較 磁路磁通勢F磁通磁阻電路電動勢 E電流密度 J 電阻磁感應強度B電流 INI+_EIR第12頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五3、 磁路分析的特點(1)在處理電路時不涉及電場問題，在處理磁路時離不開磁場的概念；(2)在處理電路時一般可以不考慮漏電流，在處理磁路時一般都要考慮漏磁通；(3)磁路歐姆定律和電路歐姆定律只是在形式上相似。由于 不是常數(shù)，其隨勵磁電流而變，磁路歐姆定律不能直接用

7、來計算，只能用于定性分析；(4)在電路中，當 E=0時，I=0；但在磁路中，由于有剩磁，當 F=0 時， 不為零；第13頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五四、 功率損耗 交流鐵心線圈的功率損耗主要有銅損和鐵損兩種。1. 銅損（Pcu） 在交流鐵心線圈中, 線圈電阻R上的功率損耗稱銅損，用Pcu 表示。 Pcu = RI2式中：R是線圈的電阻；I 是線圈中電流的有效值。2. 鐵損（PFe） 在交流鐵心線圈中，處于交變磁通下的鐵心內(nèi)的功率損耗稱鐵損，用PFe 表示。鐵損由磁滯和渦流產(chǎn)生。+ui第14頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五 為了減少鐵心損耗

8、，變壓器、電機等電器設(shè)備中鐵心通常用厚度為0.35mm或0.5mm硅鋼片疊裝而成。 鐵磁材料反復磁化時，內(nèi)部磁疇的極性取向隨著外磁場的交變來回翻轉(zhuǎn)，在翻轉(zhuǎn)的過程中，由于磁疇間相互摩擦而引起的能量損耗稱為磁滯損耗。磁滯損耗 鐵磁材料反復磁化時，內(nèi)部磁疇的極性取向隨著外磁場的交變來回翻轉(zhuǎn)，在翻轉(zhuǎn)的過程中，由于磁疇間相互摩擦而引起的能量損耗稱為磁滯損耗。磁滯損耗渦流在鐵芯中造成的熱量損耗。渦流損耗為減小渦流損耗，常用硅鋼片疊壓制成電機電器的鐵芯。第15頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五1.為什么說磁路歐姆定律只能用于定性分析？ 2.磁滯損耗和渦流損耗是怎么產(chǎn)生的？如何減小這兩

9、種損耗？ 第16頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五*4-2 自感與互感一、自感現(xiàn)象與自感電動勢當導體中的電流發(fā)生變化時，導體本身就產(chǎn)生感應電動勢，這個電動勢總是阻礙導體中原來電流的變化。這種由于導體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象叫做自感現(xiàn)象。1自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應電動勢，叫做自感電動勢。 2自感電動勢注意：公式中的符號表明自感電動勢總是企圖阻止電流的變化。 第17頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五二、互感現(xiàn)象由于一線圈電流變化引起另一個線圈產(chǎn)生感應電動勢的現(xiàn)象，稱為互感現(xiàn)象。產(chǎn)生的感應電動勢叫互感電動勢。 1互感現(xiàn)象演示實驗：線圈

10、A和滑鍵變阻器RP、開關(guān)S串聯(lián)起來以后接到電源E上。線圈B的兩端分別和靈敏電流計的兩個接線柱連接。觀察當開關(guān)S閉合或斷開的瞬間，電流計的變化情況。 現(xiàn)象：當開關(guān)S閉合或斷開的瞬間，電流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，并且指針偏轉(zhuǎn)的方向相反，說明電流方向相反。當開關(guān)閉合后，迅速改變變阻器的阻值，電流計的指針也會左右偏轉(zhuǎn)，而且阻值變化越快，電流計指針偏轉(zhuǎn)的角度越大。 第18頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五分析：實驗表明線圈A中的電流發(fā)生變化時，電流產(chǎn)生的磁場也要發(fā)生變化，通過線圈的磁通也要隨之變化，其中必然要有一部分磁通通過線圈B，這部分磁通叫做互感磁通?；ジ写磐ㄍ瑯与S著線圈A中電流的

11、變化而變化，因此，線圈B中要產(chǎn)生感應電動勢。同樣，如果線圈B中的電流發(fā)生變化時，也會使線圈A中產(chǎn)生感應電動勢。這種現(xiàn)象叫做互感現(xiàn)象，所產(chǎn)生的電動勢叫做互感電動勢。 第19頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五2互感現(xiàn)象的意義1）、互感現(xiàn)象的應用： 應用互感可以很方便的把能量或信號由一個線圈傳遞到另一個線圈。我們使用的各種各樣的變壓器，如電力變壓器、鉗形電流表等都是根據(jù)互感原理工作的。 2）、互感現(xiàn)象在某些情況下是非常有害的。 例如：有線電話常常會由于兩路電話間的互感而引起串音；無線電設(shè)備中，若線圈位置安放不當，線圈間相互干擾，影響設(shè)備正常工作。 在此類情況下就需要避免互感的

12、干擾。第20頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五三、耦合系數(shù) “ 耦合系數(shù) k ”用來反映耦合電感中兩電感耦合的緊密程度，定義為 可見，耦合系數(shù) k 決定于兩個電感的耦合程度M（即，互感與線圈的結(jié)構(gòu)、相對位置有關(guān)）和自感系數(shù)L1、L2。 0 k 1。 k=0時，無耦合； k=1時，全耦合。第21頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五 1. 同極性端（同名端）：當電流從同極性端流入時，兩線圈產(chǎn)生的磁通方向相同。1、3為同名端1、4為同名端正確的串聯(lián)接法 同名端標注i1 i2 124321i1 i2 124321四、互感線圈的同名端第22頁，共52頁，20

13、22年，5月20日，10點32分，星期五2.同名端的測定（1）直流法（三“正”法）1423smA0100+_電流表正指，1、3為同名端（2）交流法1423V01001、3為同名端1、4為同名端第23頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五五、耦合電感的VAR 耦合電感的電壓有兩部分組成（以u1為例）: i1引起的自感電壓L1di1/dt（若u1、 i1參考方向非關(guān)聯(lián), 則前面加負號）; 確定互感電壓極性的方法：若電流從一個同名端流入（流出），則另一個同名端必為互感電壓的正極（負極）， i2引起的互感電壓Mdi2/dt , 其M前面的正負號，決定于互感電壓極性是否與u1相同，若

14、相同則為正號，若相反則為負號 。以阻礙磁鏈變化。第24頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五【例】寫出圖示耦合電感的VAR。【解】第25頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五六、耦合電感的去耦等效（1）串聯(lián)去耦等效 同名端順向串聯(lián)第26頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五 同名端反向串聯(lián)第27頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五（2）并聯(lián)（T型）去耦等效 一對同名端并聯(lián)第28頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五 一對異名端并聯(lián)第29頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五

15、一、 變壓器的結(jié)構(gòu)二、 變壓器的工作原理三、 變壓器的額定值6.3 變壓器第30頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五變壓器可以變換電壓、電流和阻抗的功能。應用非常廣泛。電力系統(tǒng)：變壓器用于改變供電系統(tǒng)的電壓。電子線路：變壓器用于改變電壓、耦合電路、傳送信號和實現(xiàn)阻抗的匹配等。 還有一些特殊變壓器（如：自耦變壓器、電流互感器等）及專用變壓器（如：電焊變壓器、整流變壓器等）。 按相數(shù)分: 單相、三相和多相變壓器。分類：按用途分: 電力變壓器，特殊用途變壓器。按結(jié)構(gòu)分: 心式變壓器、殼式變壓器。按冷卻方式分: 自冷變壓器、油冷變壓器。第31頁，共52頁，2022年，5月20日，

16、10點32分，星期五其它部件: 油箱、冷卻裝置、保護裝置等殼式變壓器變壓器主要組成部分變壓器鐵心: 硅鋼片疊壓而成變壓器繞組: 原邊(一次線圈、高壓繞組)副邊(二次線圈、低壓繞組)心式變壓器線圈鐵心鐵心線圈1、鐵心一、變壓器的結(jié)構(gòu)第32頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五2、繞組 變壓器的繞圈通常稱為繞組。在變壓器中，接到高壓電網(wǎng)的繞組稱為高壓繞組，接到低壓電網(wǎng)的繞組稱為低壓繞組。 按照高壓繞組和低壓繞組的相互位置和形狀的不同，繞組可以分為同心式和交疊式兩種。 低壓繞組 高壓繞組 低壓繞組 高壓繞組第33頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五殼式變壓器

17、繞組和鐵心的結(jié)構(gòu)示意圖 第34頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五+u1e1變壓器原理示意圖i1 e1 主磁通1N1e2 e2i2u2+ZLN22原繞組副繞組2 e21 e1變壓器符號二、變壓器的工作原理第35頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五U1U20 = = KN1N2U1U20E1E2 4.44 f N1m 4.44 f N2mN1N2 = = = 變壓器變比E2 = 4.44 f N2 m1. 空載運行變壓器空載：E1 = 4.44 f N1 m+u1e1i1 e1 N1e2N2u20+變壓器帶載工作時U1U2 = KN1N2第36頁，共5

18、2頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五i2u2+ZLe2 +u1e1i1 e1 N1e2N22. 負載運行變壓器接負載：U1E1 = 4.44 f N1 m 變壓器接負載后,副邊磁動勢也產(chǎn)生磁通,主磁通 為合成磁通。 電源電壓U1沒有變變壓器接負載后,主磁通 m 不變。（空載電流很?。㎞1I1= N2 I2結(jié)論有效值第37頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五3. 阻抗變換I2KU2U1I1+Z2Z1負載阻抗結(jié)論 在電子線路和通信工程中，常用變壓器來實現(xiàn)阻抗的匹配。第38頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五三、變壓器的額定值1. 變壓器的額

19、定值 （1）額定電壓（V、KV）U2N 原繞組加U1N時，副繞組的開路電壓。U1N 原繞組的額定電壓。三相變壓器為線電壓。（2）額定容量（VA、KVA）三相變壓器單相變壓器第39頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五（3）額定電流（A） I2N 副繞組的額定電流。I1N 原繞組的額定電流。三相變壓器為線電流。（4）額定頻率fN 額定頻率fN是指變壓器應接入的電源頻率，我國電力系統(tǒng)的標準頻率為50Hz。 （5）型號 第40頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五例: 某收音機輸出變壓器的原線圈匝數(shù)N1=600匝，N2=30匝，接有阻抗為16揚聲器（匹配），現(xiàn)

20、要改接成4揚聲器，問二次線圈匝數(shù)為多少才能匹配？解：原變比K+第41頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五一、 自藕變壓器二、 小功率電源變壓器三、 三相電力變壓器6.4 常用變壓器四、 儀用互感器第42頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五一、自耦變壓器和調(diào)壓器N1N2u1u2+-滑動頭原理圖 U1 N1N2 U2I1 I2Z接零線接火線第43頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五(1) 原、副邊不能對調(diào)使用，否則可能會燒壞繞組，甚至造成電源短路。(2) 接通電源前，應先將滑動觸頭調(diào)到零位，接通電源后再慢慢轉(zhuǎn)動手柄，將輸出電壓調(diào)至所

21、需值。使用自耦調(diào)變壓器時應該注意：第44頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五二、小功率電源變壓器 1、小功率電源變壓器：在各種儀器設(shè)備中提供所需電源電壓的變壓器，一般容量和體積都較小。小功率電源變壓器 第45頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五2、變壓器線圈極性 如果變壓器有兩個相同的原邊，串聯(lián)時可接于高壓，并聯(lián)時可接于低壓，但接線時一定要注意同極性端。 同極性端（同名端）：當電流從同極性端流入時，兩線圈產(chǎn)生的磁通方向相同。1、3為同名端1、4為同名端正確的串聯(lián)接法 同名端標注i1 i2 124321i1 i2 124321第46頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五三、三相電力變壓器 在電力系統(tǒng)中，用來變換三相交流電壓，輸送電能的變壓器稱為三相電力變壓器 。三相電力變壓器 第47頁，共52頁，2022年，5月20日，10點32分，星期五三相變壓器的接法 三相電力變壓器的額定容量為 ： 三相變壓器的