第4章铁芯线圈与变压器

b
c B-H
♦2、磁饱和性： H 增加，B几乎
不再增加的现象。如曲线的过c段。 o
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a
H
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3.1.3 铁磁材料的磁性能
♦3、磁滞性 ： B的变化滞后于H 的变化。 ♦磁滞回线：铁磁材料在交变磁场中反复
B
Br d
磁化，其B-H关系曲线是一条回形闭合
曲线，这条闭合线称为磁滞回线。 ♦剩磁性 ：当线圈中电流减小到零(H=0)
＋ u －
i

电源电压有效值与自感电压有效值近似相等。因此： U 2fNm U Lm 4.44 fNm
2 1.414
♦主磁通原理：对交流铁芯线圈而言，当外加电压有效值U与 频率f一定时，铁芯中工作主磁通的最大值φm将始终维持不变。
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电磁铁
利用电磁力实现某一机械发生动作的电磁元件。 结构 ：线圈、铁心、衔铁
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3.1.6 主磁通原理
线圈两端所加电压为正弦量 ，根据法拉第电磁感应定率，线
圈上的感应电压：
d (m sin t ) d uL N N Nm cost dt dt 2fNm sin(t 90) U Lm sin(t 90)
1 A / m 102 A / cm
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3.1.2 磁路欧姆定律
铁芯的磁导率比周围空气或其它物质的磁导率高的多，磁通的 绝大部分经过铁芯形成闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。 磁通势:电流i与线圈匝数的乘积 （磁动势）
铁芯
电路部分: 由电源和 绕组构成
Fm=IN
磁通
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3.1.1 磁路的基本物理量
磁通
♦磁通φ ：垂直穿过某一面积S 的磁力线的总根数。 ♦单 位：韦伯(Wb)和麦克斯韦(简称麦，Mx)。1 Wb =108Mx
BS
或 S
B / S
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3.1.1 磁路的基本物理量
磁导率
♦磁导率 ：用来衡量物质导磁性能的物理量。
•
c a Hc •g
b
•
O
时，铁磁材料中的B并不为零的现象。
♦剩磁：用 Br表示，图中的oc段和of段。 ♦娇顽磁力Hc：使 B = 0 所需的 H 值。图 中的od段和og段。
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H
•f
e 磁滞回线
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3.1.4 铁磁材料的分类和用途
磁性材料分为三种类型： ♦软磁材料 具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。一般用来 制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢片 、 铁氧体等。 ♦硬磁材料 具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。一般用来 制造永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。 ♦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。在计算机和
学习情境3 认识变压器
3.1 铁芯线圈、磁路 3.2变压器 3.3实用中的常见变压器
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学习情境3 认识变压器
了解变压器的基本结构组成 ； 了解变压器的用途； 了解变压器变换电压、变换电流及变换阻抗的工作原 理。
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学习情境3 认识变压器
上式表明，磁通Φ与磁动势Fm成正比，与磁阻Rm成反比。
Rm l / S 因磁导率μ是一个变量，因此磁阻Rm不是常数。
磁阻Rm
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3.1.3 铁磁材料的磁性能
1 、高导磁性 ♦磁畴：铁磁材料内部的小天然磁性区域。 ♦在没有外磁场作用的普通磁性物质中，各个磁畴排列杂乱 无章，磁场互相抵消，整体对外不显磁性。 ♦在外磁场作用下，磁畴方向发生变化，使之与外磁场方向趋 于一致，物质整体显示出磁性来，称为磁化。 磁 畴
控制系统中用作记忆元件、开关元件和逻辑元件。常用的有
镁锰铁氧体及1J51型铁镍合金等 。
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3.1.5 铁芯损耗
♦磁滞损耗：因磁滞现象而产生一些功率损耗，从而使铁磁材 料发热，这种损耗叫磁滞损耗。 ♦涡流损耗：由于涡流引起的功率损耗。 ♦减少涡流损耗措施：提高铁心的电阻率；铁芯用彼此绝缘的 钢片叠成；把涡流限制在较小的截面内。
♦变压器：是一种静止电器,它通过线圈间的电磁感应,将一种电 压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能
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3.1 铁芯线圈、磁路
3.1.1 磁路的基本物理量 ♦电流 → 磁场→ 用磁力线描述 ♦磁路：磁场中磁力作用的通路。 ♦磁场的强弱和方向：在磁路中可以用磁力线定性描述。 ♦磁路的基本物理量：磁感应强度 、磁通、磁导率 和磁场强度。
外 磁 场
铁磁材料的磁畴与磁化
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3.1.3 铁磁材料的磁性能
由实验测出铁磁材料的磁化曲线
B

b
c B-H
a o
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H
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3.1.3 铁磁材料的磁性能
♦高导磁性 ：在外磁场的作用下， 铁磁材料被强烈磁化而呈现出很 强的磁性。如曲线的ab 段。 高导 磁性被广泛地应用于电机、变压 器等电工设备中。 B
的单位：亨/米（H/m）
♦真空的磁导率为常数，用 0表示，有： 0 4π 107 H/m ♦相对磁导率 r： r / 0
非铁磁材料的相对磁导率约等于1；而铁磁材料的 r» 1。
磁场强度
B ♦磁场强度H：磁感应强度B与该处物质的磁导率之比： H H的单位：安/米(A/m)或安/厘米(A/cm)
＋ u －
i

磁路部分: 由铁芯构成。
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3.1.2 磁路欧姆定律
磁路欧姆定律 把电路与磁路进行比较： 电路中的电流I、电动势E和电阻R对应于磁路中磁通Φ、磁动 势Fm和磁阻Rm。因此，磁路中的磁动势、磁通和磁阻三者之 间的关系可比照电路欧姆定律写作：
Fm NI S Rm l
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3.1.1 磁路的基本物理量 磁感应强度
♦磁感应强度B : 表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。 ♦B的方向: 与电流的方向之间符合右手螺旋定则。
♦B的单位: 特斯拉(T)，和高斯（Gs）
1T =104Gs
♦均匀磁场: 各点磁感应强度大小相等，方向相同的 磁场，也称匀强磁场。