《电工电子技术》——磁路与变压器

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电工与电子技术 第6章 磁路和变压器

电工与电子技术 第6章 磁路和变压器
定的+Hm和-Hm 的幅度内多次反复交变磁化。当电流为 0 (即 H=0) 到,B 并未回到 0, 称为剩磁,剩磁的强弱用剩磁感应强度±Br 表示。使 B为零的磁场强度±Hc 称为矫顽力。 磁感应强度 B 的变化落后磁场强度 H 变化的性质称为磁滞特性。
B
Bm H 减小
Br
H 增加
- Hm
- Hc
磁饱和
加,称为磁饱和。
图中的 Bo-H 为真空状态下 B-H 曲线,以示比较。μ-H 曲线为磁导率随磁场强
度 H 变化的情况,如图6-2所示。
O
B0 - H 曲线
H
图6-2 B-H、μ-H 曲线
第 6 章 | 磁路和变压器
6.1 磁路的概念和基本定律
3.磁滞特性 当铁心线圈通过交流电时,铁心受到交变磁化,将一块尚未磁化的铁磁材料,放在选
l 直流磁路
磁通恒定
图6-5 直流磁路
第 6 章 | 磁路和变压器
6.2 直流和交流磁路
6.2.2 交流磁路
交流电流励磁的磁路称为交流磁路,交流状态下励磁铁心线圈又称为交流铁心线
圈。交变电流变化在线圈中产生主磁通 Φ 和漏磁通 Φσ,分别产生主感应电动势 e 和
漏感应电动势 eσ,如图6-6所示。主、漏感应电动势的表达式分别为:
第6章
磁路和变压器
6.1 磁路的概念和基本定律 6.2 直流和交流磁路 6.3 变压器
磁路和变压器
本章学习磁路和变压器,磁路是基础,变压器是其应用。包括磁性 材料、主要物理量、磁路的概念和基本定律。交流磁路的分析,包括电磁 关系、电压和电流、功率。变压器的结构、工作原理、特性、效率和功能。
N1
N2
6.2.1 直流磁路
励磁:为利用电磁感应原理工作的电气设备(如发动机等)提供工作磁场称为励磁,

电工电子技术基础第3章 磁路与变压器PPT课件

电工电子技术基础第3章 磁路与变压器PPT课件

29.07.2020
11
第3章 磁路与变压器
(3)矩磁性材料:很容易被磁化,剩磁大(不易去 磁)。如镁锰铁氧体及锂锰铁氧体等。 适用于存储与记录信号,常用来制作记忆元件,比如 比如计算机内部存储器的磁心和外部设备中的磁鼓、 磁带及磁盘等。
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第3章 磁路与变压器
二、涡流与趋肤效应 1.涡流及涡流损耗
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第3章 磁路与变压器
5.铁磁性物质的分类和用途
(1)软磁性材料:容易被磁化,但去掉外磁场后,磁 性大部分消失。 如硅钢、铸铁、铸钢、电工钢、坡莫合金、铁氧体等 都属于软磁性材料。 常被用来制造变压器、交流电机和各种继电器的铁心 等。 (2)硬磁性材料:须用较强的外磁场才能使之磁化, 但去掉外磁场后,磁性不易消失,将保留下很强的剩 磁。如碳钢、钴钢、铝镍钴合金、钕铁硼等都属于硬 磁性材料。 适用于制造永久磁铁、磁电式仪表、永磁式扬声器、 耳机中的永久磁铁和小型直流电机中的永磁磁极等。
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第3章 磁路与变压器
U1 E1 N1 K U20 E2 N2 • K称为变压器的变压比(简称为变比),该式表明 变压器原、副绕组的电压与原副绕组的匝数成正比。 • 当K>1时为降压变压器, • K<1时为升压变压器。 • 对于已经制成的变压器而言,值一定,故副绕组电 压随原绕组电压的变化而变化。
1.变压器的变压原理(变压器的空载运行)
Байду номын сангаас在u1的作用下,原绕组中有电流i1通过,此时i1=i0 称为空载电流。它在原边建立磁动势i0N1,在铁心中 产生同时交链着原、副绕组的主磁通Φ,主磁通Φ的
存在是变压器运行的必要条件。

电工技术磁路与变压器精品课件

电工技术磁路与变压器精品课件

二、 磁场的基本物理量
1、磁感应强度B
表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。
磁感应强度B的方向: 与电流的方向之间符合右手螺旋定则。
磁感应强度B的大小:单位正电荷在磁场中以单位速 度沿与磁场垂直方向运动时所受的最大磁场力。
FqvB
磁感应强度B的单位: 特斯拉(T),1T = 1Wb/m2 均匀磁场: 各点磁感应强度大小相等,方向相同的
B0
磁化曲线 H
数,随H而变。
B,
有铁磁材料存在时,与 I 不成
B
正比。
铁磁材料的磁化曲线在磁路计
算上极为重要,其为非线性曲线,
实际中通过实验得出。
O B和与H的关系 H
3、 磁滞性
磁滞性:铁磁材料中磁感应强度B的变化总是滞后于
外磁场变化的性质。
铁磁材料在交变磁场中反复磁化,其B-H关系曲线
是一条回形闭合曲线,称为磁滞回线。 B
非铁磁材料没有磁畴结构,所以不具有磁化结构。
2、磁饱和性
铁磁材料由于磁化所产生的磁化磁场不会随着
外磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定
程度时,磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与
外部磁场方向一致,磁化磁场的磁感应强度将趋向
某一定值。如图。
B
BJ 磁场内铁磁材料的磁化磁场 的磁感应强度曲线;
B0 磁场内不存在铁磁材料时的
四、 磁路欧姆定律
磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律
1. 引例 环形线圈如图,其中介质是均 匀的,磁导率
为, 试计算线圈内部 的磁通 。
解:根据安培环路定律,有
Hdl I
设磁路的平均长度为 l,则有
N匝 x
NIH l B l
Sl

磁路和变压器概论

磁路和变压器概论
原副绕组的匝数不同,将匝数多的称为高压绕组,将匝数 少的称为低压绕组 。通常,为利于绝缘,将低压绕组安放 在靠近铁心的内层,将高压绕组放在低压绕组的外层。
高压绕组
低压绕组
图5.2.4芯式单相变压器
5.2.2 变压器的工作原理
i1

u1


e+1

e+s1
s1 s2
N1
原绕组
电磁关系 u1 i1(i1)
《电工电子技术》
第5章 磁路和变压器
磁路和变压器
磁路与电路是相互联系的,如变压器、 电动机以及测量仪表等电工设备的内部都有 铁心和线圈,都是利用电磁相互作用的原理 工作的。
+ -
(a) 电磁铁的磁路 (b) 变压器的磁路
(c) 直流电机的磁路
目录
5.1 磁路的基本概念 5.2 变压器的用途与结构 5.3 变压器 5.4 特殊变压器
磁路与电路对照
I
I N
磁路
+
E
_
U
R 电路
磁通势F
磁通
磁感应强度B 磁阻Rm
Rm l
S
电动势E 电流I 电流密度J 电阻R
R l
S
磁路的计算
在计算电机、电器等的磁路时,要预先给定铁心 中的磁通(或磁感应强度),而后按照所给的 磁通及磁路各段的尺寸和材料去求产生预定磁通所
需的磁通势F=NI。
计算均匀磁路要用磁场强度H,即NI=Hl,
图5.1.1 通电的线圈
Bx
NI lx
NI 2πx
N:线圈匝数
I:通过线圈的电流
lx:x点处磁力线的长度
可见,磁导率的大小将影响 磁感应强度的大小。

磁路和变压器电工电子技术基础

磁路和变压器电工电子技术基础

磁路和变压器电工电子技术基础概述磁路和变压器是电工电子技术中重要的基础知识,它们在电力系统、通信系统以及各种电子设备中起着重要的作用。

本文将介绍磁路和变压器的基础概念、工作原理以及应用。

磁路的基础概念磁路是由磁性材料构成的路径,磁场通过磁路来传导。

磁路主要由磁性材料和空气间隙组成,其中磁性材料的主要作用是增强磁场强度。

磁通量和磁势磁通量是磁场通过磁路的量度,用Φ表示,单位是韦伯(Wb)。

磁通量的大小与磁场强度和磁路截面积成正比。

磁势是磁场在磁路中存在的力量,用Φ表示,单位是安培·匝(Am)。

磁路中的欧姆定律磁路中的欧姆定律类似于电路中的欧姆定律,描述了磁路中的磁势、磁通量和磁路电阻之间的关系。

根据磁路中的欧姆定律,磁势与磁通量的比例关系可以表示为Φ = R × Ψ,其中Φ表示磁通量,Ψ表示磁势,R表示磁路电阻。

磁路中的磁阻磁路中的磁阻决定了磁场通过磁路的难易程度。

磁阻与磁性材料的特性以及磁路的几何形状有关。

磁路中的磁阻可以通过磁路的长度、截面积以及磁性材料的磁导率来计算。

变压器的基本原理变压器是利用电磁感应原理而工作的电器,主要用于将交流电能从一个电路传输到另一个电路。

变压器可以将交流电的电压和电流进行变换,同时也可以提高或降低电压的大小。

变压器的结构典型的变压器由一个或多个绕组和一个铁芯构成。

绕组一般分为输入绕组和输出绕组,它们通过铁芯相连接。

铁芯主要起到增加磁路磁阻、导磁和集中磁感应线的作用。

变压器的工作原理变压器的工作原理基于电磁感应定律。

当输入绕组通电时,产生的磁场通过铁芯传导到输出绕组,由于磁场的变化,输出绕组中会产生感应电动势,从而产生输出电流。

变压器的变压比变压器的变压比是输入电压和输出电压之间的比值。

变压器的变压比可以通过绕组的匝数比来确定。

变压比的大小决定了变压器的升压或降压功能。

变压器的效率变压器的效率是指输出功率与输入功率之间的比值。

变压器的效率通常高达90%以上,主要损耗包括铜损、铁心损耗和额定功率损耗。

谭久刚电工电子技术基础电子教案_电工电子技术课件_第4章___磁路和变压器

谭久刚电工电子技术基础电子教案_电工电子技术课件_第4章___磁路和变压器
Z1 k 2 ZL 202 16 6400
把变压比和变流比公式代入可得:
Z1
U1 I1
kU 2 I2
k
k2
U2 I2
k2ZL
改接成 ZL 4扬声器后
k
'2
6400 4
1600,则k
'
40
所以: N 2
N1
k'
600 40
15匝
第2页
例:设交流信号源电压U 100 V ,内阻Ro 800 Ω,负载RL 8 Ω。 (1)将负载直接接至信号源,负载获得多大功率?
(2)变压器的负载运行与变换电流作用
i1 A X u1
Φ
N1N2
i2 S a
u2
x
|ZL|
变压器在能量传递的 过程中损耗甚小,因此:
P1 P2 或:U1I1 U 2 I 2
变压器的一次侧接电源,二次侧与 负载接通,这种运行状态称为负载运行。
变压器负载运行时由于副边电流存 在的去磁作用,因此原边电流由 i10增 大至i1。原边磁动势增加的数值恰好等 于二次侧负载所需要的磁动势。即:
第2页
B
bc段是磁化曲线的膝部
c
b
C点以后是饱和段
ab段是上升段
a H
0 起始磁化曲线
起始磁化 曲线反映 了什么?
oa段是线性段
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。
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。
2.变压器的工作原理
(1)变压器的空载运行与变换电压作用

电工与电子技术单元4磁路和变压器精品文档

电工与电子技术单元4磁路和变压器精品文档
2
目录 单元4 磁路和变压器
1 4.1 磁路 2 4.2 变压器的结构及原理 3 4.3 三相变压器 4 4.4 特殊变压器 5 小结
3
4.1 磁 路
4.1 磁 路
4.1.1 磁场的基本物理量
4.1.1.1 磁感应强度 磁场是由电流产生的。磁感应强度B是表示磁场内某点 的磁场强弱和方向的物理量。它是一矢量。为了形象 地描述磁场,采用磁力线表示,磁力线是无头无尾的 闭合曲线,磁力线的方向与电流方向符合右手螺旋定 则。
11
4.1 磁 路
不同的磁性物质,饱和磁感应强度是不一样的。但对 同一种磁性材料,饱和磁感应强度是一定的。电机和 变压器,通常都工作在曲线b~c。
图4.3 B,μ与H的关系 12
4.1 磁 路
(3)磁滞性
上面讨论的磁化曲线,只是反映了磁性物质在外磁场 由零逐渐增强时的磁化过程。但在很多实际应用中, 磁性物质都工作在交变磁场中,
4
4.1 磁 路
4.1.1.2 磁通
磁感应强度B(如果是不均匀磁场,则取B的平均值)
与垂直于磁场方向面积S的乘积,称为通过该面积的
磁通Φ,有:
Φ=B·S
(4.1)
B也可以表示为磁场方向垂直的单位面积上的磁通,
又称为磁通密度。在国际单位制中,磁通的单位是韦
伯(Wb);磁感应强度的单位是特斯拉(T),也
21
4.1 磁 路
为减少涡流损耗,交流电机、电器中广泛采用表面涂 有薄层绝缘漆或绝缘氧化物的薄硅钢片叠压制成的铁 芯,这样涡流被限制在狭窄的薄片之内,磁通穿过薄 片的狭窄截面时,这些回路中的净电动势较小,回路 的长度较大,回路的电阻很大,涡流大为减弱。再由 于这种薄片材料的电阻率大(硅钢的涡流损失只有普 通钢的1/5~1/4),从而使涡流损失大大降低。 另一方面,利用涡流作用可以做成一些感应加热的设 备,或用以减少运动部件振荡的阻尼器件等。

电工技术之磁路和变压器(ppt 33页)_1143

电工技术之磁路和变压器(ppt 33页)_1143

线几乎成矩形。
2021/2/23
7.2 交流铁心线圈电路
7.2.1 电磁关系
设线圈的电阻为R,主
i
Φ
磁电动势为e和漏感电动势 + e
为eσ,由KVL,有:
u e
Φσ

uee i R
设 主 磁 通 按 正 弦 规 律 变 化 : msint, 则 :
e N d d tN m co t s E m sitn 9 ( )0
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 04107H/m 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。
+ -
(a) 电 磁 铁 的 磁 路 (b) 变 压 器 的 磁 路 (c) 直 流 电 机 的 磁 路7.1.1 磁路ຫໍສະໝຸດ 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)。
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 lIN IF
F = N I 称 为 磁 动 势 , 单 位 是 安 ( A ) 。
2.磁路欧姆定律
BSHSNISNI F
l
l Rm
S
l 称为磁阻,表示磁路对磁
R m S 通的阻碍作用。

第五章磁路与变压器

第五章磁路与变压器

A*
A*
X
X
a* x
a x*
i
F1
A •
Xi a
• x
F2
A •
X a•
x
i
F1
A •
Xi a
x 同名端

F2
A •
X a
x•
同名端
二、线圈的接法 电器使用时两种电压(220V/110V)的切换:
1
*
3
*
2
4
220V: 联结 2 -3
110V: 联结 1 -3,2 -4
两种接法下线圈工作情况的分析
220V:联结 2 -3
i
1 10 *
N
3
U 220
*
2
N
4
励磁
i10
2
N
Φ m
U220 4.44 f (2N )Φm
Φ m
U 220
4.44 f 2N
220V:联结 2 -3
Φ m
U 220
4.44 f 2N
110V:联结 1 -3,2 -4
i10 1
*
1,3
3
U 110
*
2
2,4
4
U110 4.44 f (N )Φm
按绕组数分: 双绕组、多绕组及自耦变压器。
二. 构造
变压器铁心: 硅钢片叠压而成。 变压器绕组: 高强度漆包线绕制而成。 其它部件: 油箱、冷却装置、保护装置等。
线圈 铁心
铁心
壳式变压器
线圈 心式变压器
单相变压器的基本结构
i1 Φ
u1
铁芯
i2
u2 RL
原边 绕组
副边 绕组

磁路与变压器PPT课件

磁路与变压器PPT课件
磁滞回线较窄,比如 铸铁、铸钢等。一般 用来制造变压器、电 机等的铁芯。
(2)硬磁材料:
磁滞回线较宽,比 如碳钢等。
一般用来制造永久 磁铁。
(3)矩磁材料:
磁滞回线接近矩形, 比如铁氧体材料。一 般用于计算机或控制 系统中的记忆元件。
B
B
B
H
H
H
磁路与变压器
§3 磁路及磁路的基本定律
1 磁路
i
u
: 主磁通 :漏磁通
2 磁路的基本定律 2.1 安培环路定律(全电流定律)
I2 I1
I3
安培环路定律指出:在磁场 中,任取一闭合路径,并指定其
方向,沿此闭合路径的方向对磁
H 场强度H 的矢量进行线积分,则
线积分值等于通过该闭合路径的
所有电流的代数和。
H d l I I1 I2 I3
若电流方向和磁场强度H 的方向之间符合右手螺旋关
ninihl整理ppt17对于均匀磁路称为磁阻22磁路欧姆定律nihl整理ppt18磁路电路磁动势fni电动势e电流i磁压降hl电压降u磁通密度b磁阻电阻23磁路与电路的比较整理ppt19磁路电路磁路欧姆定律电路欧姆定律安培环路定律基尔霍夫电压定律磁通的连续性基尔霍夫电流定律hlni整理ppt20磁路欧姆定律安培环路定律磁通的连续性分别与电路欧姆定律基尔霍夫电压定律基尔霍夫电流定律具有相同的形式
的单位 韦伯(Wb) 1T=1Wb/m2
通常用磁力线来描述磁场,使磁力线的疏密反 映磁感应强度的大小。显然,通过某一面积的磁力 线疏密也反映了通过该面积的磁通的大小。
由于磁通的连续性,磁磁路与力变压线器 总是闭合的空间曲线。
3 磁导率
磁导率是一个用来表示磁场媒质磁性的物理量,也

电工电子技术(第二版)第五章

电工电子技术(第二版)第五章
电能输送到用电区域后,为了适应用电设备的电压要求,还需通过各级 变电站(所)利用变压器将电压降低为各类电器所需要的电压值。
那么变压器结构如何?如何实现电压升高或降低?图5-1所示为电力变压 器外形。
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5. 1 磁路及基本物理量
工程中常见的电气设备如变压器、电动机等,不仅包含电路部分,而 且还有磁路部分。
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5. 3 变压器
5. 3. 1 变压器的基本结构
变压器的种类很多,结构形式多种多样,但基本结构及工作原理都相 似,均由铁芯和线圈(或称绕组)组成。铁芯的基本结构形式有心式和 壳式两种,如图5-5所示。铁芯一般是由导磁性能较好的硅钢片叠制而 成,硅钢片的表面涂有绝缘漆,以避免在交流电源作用下铁芯中产生 较大的涡流损耗。与电源相接的线圈,称为一次侧绕组;与负载相接的 线圈称为二次侧绕组。
示意图。
例5 -1有一台电压为220/36 V的降压变压器,二次侧接一盏36 V, 40 W 的灯泡,试求:(1)若变压器的一次侧绕组N1 = 1100匝,二次侧绕组匝数 应是多少?(2)灯泡点亮后,一次侧、二次侧的电流各为多少?
解:(1)由公式(5一3),可以求出二次侧的匝数:
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5. 2 交流铁芯线圈
设电压、电流和磁通及感应电动势的参考方向如图5 -4所示。 由基尔霍夫电压定律有
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5. 2 交流铁芯线圈
大多数情况下,线圈的电阻R很小,漏磁通 较小即 根据法拉第电磁感应定律,有 得
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5. 2 交流铁芯线圈
由于电源电压与产生的磁通同频变化,设 电压的有效值为
作用而消耗的那部分能量。磁滞损耗的能量转换为热能而使磁性材料 发热为了减少磁滞损耗,一般交流铁芯都采用软磁材料。

电子技术(电工学Ⅱ)(第3版)课件:磁路与变压器

电子技术(电工学Ⅱ)(第3版)课件:磁路与变压器

1 2 3 4 5 6 7 8 9 (×103) H/(A/m)
c
c
b
b
a
a
H/(A/m) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 (×103)
图7-7 不同材料的磁化曲线
【例7-1】一个闭合的均匀的铁心线圈,其匝数为300,铁心中的磁 感应强度为0.9T,磁路的平均长度为45cm,试求:(1)铁心材料为铸 铁时线圈中的电流;(2)铁心材料为硅钢片时线圈中的电流。
F
线

铁 心
拍合式
螺管抽吸式
铁 心
F
F
线 圈

直动式

常见电磁铁的结构
7.6.2 电磁铁吸力的计算 根据电源类型电磁铁分为直流电磁铁和交流电磁铁两种。
直流电磁铁吸力的大小与气隙的截面积S0及气隙中的磁感 应强度B0的平方成正比。基本公式如下:
F
10 7 8π
B02 S0
交流电磁铁磁感应强度周期性交变,其吸力是周期性变化
铜损 (PCU) :绕组导线电阻所致。
铁损( PF)E:
磁滞损失:磁滞现象引起铁芯发热, 造成的损失。
涡流损失:交变磁通在铁芯中产生
P2
P1
P2
P2 PFe
的感应电流(涡流),
P造Cu成的损失。
变压器绕组极性
同极性端(同名端) 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)。或 者说,当铁芯中磁通变化(增大或减小)时,在两线圈 中产生的感应电动势极性相同的两端为同极性端。
P I2
100 42
6.25
Ω
RFe

磁路和变压器ppt课件

磁路和变压器ppt课件

剩磁感应强度Br (剩磁) : 当线圈中电流减小到零(H=0)时,
Br•
铁心中的磁感应强度。
例如: 永久磁铁的磁性就是由剩磁产 生的;自励直流发电机的磁极,为了 使电压能建立,也必需具有剩磁。
• O •Hc H •
磁滞回线
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但剩磁也存在着有害的一面,例如, 当工件在平面磨床上加工终了后, 由于电磁吸盘有剩磁,还将工件吸 住。为此要通入反向去磁电流,去 掉剩磁,才干取下工件。
到与随达IH饱而磁不和性变成物。。质正的比磁。化曲线在磁路
计算上极为重要,其为非线性曲
线,实践中经过实验得出。
O
B和与H的关系
H
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3.磁滞性
磁滞性:磁性资料中磁感应强度B的变化总是滞后于
外磁场变化的性质。
磁性资料在交变磁场中反复磁化,其B-H关系曲 线是一条回形闭合曲线,称为磁滞回线。 B
第5章 磁路和变压器
5.1 磁场与磁路 5.2 磁性资料 5.3 交流铁心线圈电路 5.4 变压器
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在前面的几章中曾经讨论过分析与计算各种电路 的根本定律和根本方法。虽然电路是本书所研讨的根 本对象,但在消费实践中,许多电工设备〔例如电机、 变压器、电磁铁、电工丈量仪器仪表以及其它各种铁 磁元件〕中,不仅仅存在电路的问题,同时还存在磁 路的问题。在掌握电路的根底上,本章主要引见磁场 与磁路的根本概念、磁性资料、交流铁心线圈电路、 变压器。只需同时掌握电路和磁路两方面的内容,才 干对各种电工设备做出全面的分析。
(如坡莫合金,其 r 可达 2105 ) 。 磁性资料能被剧烈的磁化,具有很高的导磁
性能。 磁性物质的高导磁性被广泛地运用于电工设

电工电子技术试题库

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率电工电子技术试题库第五章磁路和变压器一、填空题1、磁感应强度是表示磁场内某点的磁场( )和( )的物理量。

2、变压器由( )和( )组成。

3、变压器的三变作用是变( )、变( )和变( ) 。

4、变压器线圈极性测定的方法有( )法和( )法。

5、变压器运行时其内部存在( )损耗和( )损耗。

6、变压器原、副边电压和原、副边线圈匝数成( )比。

7、变压器是根据( )原理制成的( )电器。

8、自耦变压器原、副边之间不仅有( )耦合,而且有( )的联系。

9、交流铁心线圈的磁路分为( )磁路和( )磁路。

10、在电力系统中传输电能的变压器称为( )变压器。

二、选择题1、铁磁性物质的磁导率( ) 。

A 、μ r >1B μr =1C 、μ r <1D 、μ r >>12、变压器的负载为感性负载时,随着负载的增大副边电压将( ) 。

A 、上升 B 、下降 C 、不变 D 、可能上升、也可能下降3、变压器原、副边的电流和原、副边线圈匝数( ) 。

A 、成正比B 、成反比C 、无关D 、可能成正比,也可能成反比 4、一台变压器 U 1=220V,N 1=100 匝,N 2=50 匝,则 U 2=( )V 。

A 、 110 B 、440 C 、220 D 、505、Y,yn 联接的三相变压器常用于低压为( )电力变压器。

A 、220V B 、500V C 、 110V D 、400V6、磁场强度和磁场中某点的磁感应强度( ) 。

A 、成正比 B 、成反比 C 、相等 D 、无关7、变压器的额定容量 S n 表示( ) 。

A 、输入的视在功率B 、输出的视在功率C 、输入的有功功率D 、输出的有功功8、交流铁心线圈的主磁通与电源电压( ) 。

A 、成正比 B 、成反比 C 、无关 D 、相等 9、变压器的变比 K>1 时,变压器为( )。

A 、升压变压器B 、降压变压器C 、升压降压变压器D 、电流互感器 10、变压器副边负载增加时,变压器的铁耗( ) 。

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已制成的变压器、互感器等,通常都无法从外观上看出 绕组的绕向,如果使用时需要知道它的同名端,可通过实验 方法测定同名端。
直流电感法
交流感应法
3.4 特殊变压器
3.4.1 自耦变压器
若变压器的原、副绕组有一部分是共用的,这类的变 压器叫自耦变压器。自耦变压器的原、副绕组之间既有磁 的耦合,又有电的联系。
在实际工作中可以选用不同匝数比的变压器,将负载阻抗变换 为所需要的阻抗值。在电子线路中常利用变压器的这种阻抗变 换作用实现阻抗匹配。
4. 变压器的外特性、损耗和效率 (1)变压器的外特性
当原绕组上外加电压和副绕组的负载功率因数cosφ2不变 时,副边端电压U2随负载电流I2变化的规律,称为变压器 的外特性。 从图中可看出,负载性质和功率因数不同时,从空载(I2=0) 到满载(I2=I2N),变压器副边电压U2变化的趋势和程度是 不同的。,我们用副边电压变化率(或称电压调整率)来表示。 副边电压变化率ΔU(%)规定为:当原边接在额定电压和额 定频率的交流电源上,副边开路电压U2N和在指定的功率 因数下副边输出额定电流时的副边电压U2的算术差与副边 额定电压U2N的百分比值,即
r 0
4. 磁场强度H 同一通电线圈内的磁场强弱(用磁感应强度B来表征), 不仅与所同电流的大小有关,而且与线圈内磁场介质的导磁性 能有关。
在通电线圈中,H这个单位只与电流的大小有关,而与线圈 中被磁化的物质,即与物质的磁导率μ无关。但通电线圈中的磁 感应强度B的大小却与线圈中被磁化的物质的磁导率μ有关。H 的大小由B与μ的比值决定,即磁场强度为
2.额定电流
额定电流是根据变压器允许温升而规定的电流值,以 安或千安为单位,变压器的额定电流有原边额定电流I1N和 副边额定电流I2N。
3.额定容量 变压器额定容量是指其副边的额定视在功率SN,以伏 安或千伏安为单位。额定容量反映了变压器传递电功率的能 力。 SN和U2N、I2N间的关系,对单相变压器为:
3.3 单相变压器
3.3.1 变压器的基本结构
1. 变压器的用途和种类 变压器是一种常见的电气设备,其主要功能是将某一电 压值的交流电能,转换为同频率的另一电压值的交流电能。 变压器的种类很多,常用的有:输配电用的电力变压器; 电解用的整流变压器;实验用的调压变压器;电子线路中的输 入、输出变压器等。虽然变压器种类很多,结构上也各有特点, 但它们的基本结构和工作原理是类似的。
自耦变压器的低压绕组与高压绕组直接有电的联系, 要采用同样的绝缘,而且使用中有不够安全的缺点。因此, 一般变比要求很大的电力变压器和输出电压为12V、36v的 安全灯的变压器都不采用自耦变压器。
有的自耦变压器利用滑动触头均匀改变副绕组的匝数,从 而能改变输出电压。这种可以平滑地调节输出电压的自耦变压 器称为调压器。
2. 铁磁性材料的种类及用途
软磁材料
硬磁材料
矩磁性材料
3.2 交流铁心线圈电路
直流铁心线圈的励磁电流是直流电流,铁心中产生的磁通 是恒定的,在线圈和铁心中不会产生感应电动势,其损耗仅仅 是电流通过线圈作功的热损耗。交流铁心线圈的励磁电流是交 流电流,铁心中产生的磁通是交变的,在线圈和铁心中会产生 感应电动势,存在着电磁关系、电压和电流关系以及功率损耗 等问题。
2. 变压器的基本构造 变压器主要由铁心和线圈(也叫绕组)两部分组成。 铁心是变压器的磁路通道。为了减小涡流和磁滞损耗, 铁心是用磁导率较高而且相互绝缘的硅钢片叠装而成的。
变压器的铁心结构
3.3.2 单相变压器的工作原理
在变压器原线圈中产生自感电动势的同时,在副线圈中 也产生了互感电动势。这时,如果在副线圈上接上负载,那 么电能将通过负载转换成其他形式的能。 1. 变压器的空载运行 变压器的原绕组加额定电压,副绕组开路(不接负载) 的情况,称为空载运行。
B S
或 Φ=BS
式中 ,磁通Φ的单位是韦伯(Wb),面积S的单位为米2(m2)。 3. 磁导率μ 磁导率又称为导磁系数,是用来衡量物质导磁能力的物 理量,用来表示磁场中介质导性能的强弱,其单位是亨利/ 米(H/m)。
就导磁能力来说,大体可分为磁性材料和非磁性材料两大 类。非磁性材料,如铜、铝、空气等,它们的导磁能力很差, 磁导率接近于真空的磁导率μ0(μ0 =4л×10-7H/m),且为一常 数。 磁性材料,如铁、钴、镍及其合金,它们的导磁能力很强, 它们的磁导率可以是真空磁导率μ0的数百、数千乃至数万倍, 而且不是一个常数。 各种材料的磁导率通常用真空磁导率μ0的倍数表示,称为相对 磁导率μr,即
3.2.1 电磁关系
上图是交流铁心线圈的电路图。由于主磁通Φ是流经铁心 的,铁心的磁导率μ是随磁场强度H而变化的,所以铁心线圈 的励磁电流i和主磁通Φ不呈线性关系;而漏磁通Φσ不流经铁 心,其漏磁电感Lσ可近似是个定值,所以励磁电流i和漏磁通 Φσ呈线性关系。
3.2.2 电压电流关系
交流铁心线圈电路中的电压电流关系较为复杂,经过电磁 感应定律和基尔霍夫定律推导以及分析,可得出以下关系式
I1 1 I2 K
反映了变压器变换电流的功能,即一次、二次绕组的电流 之比等于匝数比的倒数。
3. 变压器的变换阻抗作用
负载接在变压器副边,图中虚线框部分可以用一个阻抗来等效 代换,两者从电源取用的电压、电流和功率相同。
U 1 KU 2 2 U2 Z fz K K 2 Z fz I1 1 I 2 I2 K
P1 P 2 PFe PCu
变压器的效率为:
P2 P2 100 % 100 % P1 P 2 PFe PCu
一般电力变压器的效率很高,为95%~99%。
变压器的铁损和铜损可以通过空载试验和短路试验测得。
3.3.3 单相变压器的额定值
1.额定电压
额定电压是根据变压器的绝缘强度和允许温升而规定的 电压值,以伏或以千伏为单位。变压器的额定电压有原边额 定电压U1N和副边额定电压U2N。
H

B
3.1.2 磁路和磁路的基本定律
由于铁心的磁导率比周围空气或其他非铁磁材料的磁 导率大很多倍,所以磁力线几乎全部都从铁心中通过而形 成一闭合的路径.这种约束在铁心所限定的范围内的磁通 路径,称为磁路。
磁路的形成
当线圈中通过电流时,大部分磁通沿铁心、衔铁和工作气 隙构成回路,这部分磁通称为主磁通。还有一小部分磁通,它 们没有经过铁心、衔铁和工作气隙形成构成的回路,而是经空 气自成回路,这部分磁通称为漏磁通。 通过实验发现,励磁电流I越大,通电线圈产生的磁场就 越强;线圈的匝数N越多,通电线圈产生的磁场也越强。把励 磁线圈匝数N和励磁电流I的乘积称为磁通势F 。
I 1N1 I 2 N 2 I 10N1
这是变压器接负载时的磁动势平衡方程式。由于空载电流比 较小,与负载时电流相比,可以忽略空载磁动势 I 10N1 ,因 此:
I 1N 1 I 2 N 2 0
改写为
I1 N2 1 I2 N1 K
或写成有效值
磁场的特性可用下列几个基本物理量来表示。 1.磁感应强度B
磁感应强度B是描述空间某点磁场的强弱和方向的物理量, 它是一个矢量。它的大小可用该点磁场作用于1m长,通有1A电 F 流的导体上的作用力F来衡量( B Il )。磁感应强度B的方向可 根据产生磁场的电流方向,用右手螺旋定则来确定。B的单位为 特斯拉(T)。 2.磁通Ф 磁通Ф是描述磁场在某一范围内分布情况的物理量。穿过某 一截面积S的磁力线的总数就是通过该截面积的磁通Φ。垂直 穿过单位面积的磁力线数就反映此处的磁感应强度B的大小。 所以磁感应强度B又称为磁通密度。
F NI
当磁通势F一定时,磁通Φ与μ、S成正比,而与l成反比。 它们之间的运算关系是:
F F F l l Rm S
S
其中,Rm称为磁阻,是表示物质对磁通具有阻碍作用的物 理量,其大小与磁路中磁性材料的材质及几何尺寸有关。 上式称为磁路欧姆定律。
下表列出磁路与电路对应的物理量及其关系式。
当一次绕组接电源电压u1 ,一次绕组中通过的电流称 为空载电流,用符号 i10表示。i10建立变压器铁芯中的磁场, 故又称为励磁电流。
主磁通在一次绕组中产生的感应电动势为:
E1 j 4.44N1 fm
同理,二次绕组中的感应电动势为
E 2 j 4.44N 2 fm
因此
E1 N 1 K 2 N2 E
3.1.3 铁磁性材料的磁性质
1. 铁磁性材料的磁性能
铁பைடு நூலகம்性材料是指铁、钴、镍及其合金。它们具有下列磁性能。
(1)高导磁性
(2)磁饱和性 通过实验可测出铁磁材料的磁感应强度B随外加磁场的 磁场强度H变化的曲线(B~H磁化曲线),如下图所示。
磁感应强度B的变化滞后于磁场强度H的变化,这种现 象称为磁滞现象。
U≈E=4.44ƒNΦm=4.44ƒNBmS
对于交流铁心线圈来讲,当电压、频率、线圈匝数一定 时,Φm基本保持不变,即交流铁心线圈具有恒磁通特性。
3.2.3 功率损耗
与直流线圈不同,交流铁心线圈的功率损耗除了有铜损,还 有由于铁心的交变磁化作用产生的铁损。 所以,交流铁心线圈 功率损耗为: P = UIcosφ=RI2+ΔPFe 铜损是由于铁心线圈有电阻R,电流通过时产生的热损耗。 铁损是由磁滞损耗和涡流损耗两部分组成,是线圈通以交 流电时线圈交变磁化时的铁心损耗。
U (%)
U 2N U 2 100 % U 2N
它反映了变压器供电电压的稳定性 ,一般电力变压器的电 压变化率约为3%~5%。
(2)变压器的损耗和效率
变压器负载运行时,原边从电源输入有功功率P1,其中很 小部分消耗于原绕组的电阻(称为原边铜损)和铁心(称为铁损, 包括磁滞损耗和涡流损耗)中,其余部分以主磁通为媒介通过 电磁感应传递给副绕组,称为电磁功率。副边获得的电磁功 率,除去副绕组的铜损,其余的传输给负载,这就是变压器 的输出功率P2。
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