《电工电子技术》-第4章磁路和变压器PPT课件

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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PPT教学课件

U I
220 2
83.5 11083.5 12.5
j109.3 Ω
Ro 12.5 Ω，X o 109.3 Ω
（2）铜损： PCu I 2 R 22 1 4 W 铁损： PFe P PCu 50 4 46 W
或： PFe I 2 Ro 22 (12.5 1) 46 W
线几乎成矩形。
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3.1.4 交流铁心线圈电路
1．电压、电流和磁通的关系
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
－
u e e iR
设主磁通按正弦规律变化： m sin t ，则：
e
N
d dt
Nm
cost
Em
sin(t
90)
e
的有效值为：E
(c) 直流电机的磁路
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3.1.1 磁路的基本物理量
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)。
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)。
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磁化
B
ab
曲
线O
B
Br
－Hc
O
Hc H
磁滞回
H
线
铁磁材料的类型：
软磁材料：磁导率高，磁滞特性不明显，矫顽
力和剩磁都小，磁滞回线较窄，磁滞损耗小。
硬磁材料：剩磁和矫顽力均较大，磁滞性明显，
磁滞回线较宽。

电工电子技术及应用第四章磁路与变压器

当副绕组接入负载Z 称有载运行. 当副绕组接入负载 2时,称有载运行.图4-9为变压器的有为变压器的有载运行原理图. 载运行原理图. 在理想情况下,输入变压器的功率全部消耗在负载上, 在理想情况下,输入变压器的功率全部消耗在负载上,有
I 1 / I 2 = U 2 / U 1 = N 2 / N1 = 1 / K
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第一节磁路的基本知识
四,交流铁芯线圈电路
为交流铁芯线圈电路. 图4 -6为交流铁芯线圈电路.由于线圈中有铁芯存在,使线为交流铁芯线圈电路由于线圈中有铁芯存在, 圈的外加电压与线圈中的电流是非线性关系. 圈的外加电压与线圈中的电流是非线性关系.这种非线性关系主要是因为磁通与电流的非线性关系造成的. 系主要是因为磁通与电流的非线性关系造成的.其非线性关系可由磁化曲线分析得出. 系可由磁化曲线分析得出.而电压与磁通的关系由以下公式得出. 得出.
I 1 / I 2 = N 2 / N1
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图4-1 磁路
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表4-1 磁路与电路对照表
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图4-4 磁滞回线
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表4-3 硬,软磁材料比较表
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表4-3 硬,软磁材料比较表
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图4-5 涡流
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图4-6 交流铁芯线圈电路
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图4-7 变压器的结构和图形符号
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U = 4.44 fNΦ m
式中 U—加在铁芯线圈上的电压的有效值加在铁芯线圈上的电压的有效值; 加在铁芯线圈上的电压的有效值 N—线圈匝数线圈匝数; 线圈匝数 f—电源频率电源频率; 电源频率 Φm—铁芯中交变磁通的幅值. 铁芯中交变磁通的幅值. 铁芯中交变磁通的幅值

磁路与变压器-课件

B
A
-Hm O
Hm H
对应于不同的Hm，将得到一系列的磁滞回线，
将各磁滞回线的顶点与原点O连接起来，得到一条曲线OA，称为标准磁化曲
线，它是分析与计算磁路的依据。
磁性材料按其磁滞回线的特点，可以分为三类：
（1）软磁材料：
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。
HlNI
Hl：称为磁压降。
线圈匝数N
I
磁路长度l
F=NI：称为磁动势。
在非均匀磁路中，各段磁压降之和等于总磁动势。
H lN IF
I
N
l0
总磁动势
l
例
HlH0l0NI
2.2 磁路欧姆定律
Φ
对于均匀磁路 Hl Bl l I
S
S
N
l
令
Rm
l
S
Rm 称为磁阻
则 HlRm
又 HlN IF ∴ Rm F
磁路与变压器
精品
在很多电工设备中（变压器、电磁
铁、电工测量仪表、电机等），不仅有电路问题，同时还有磁路问题，只有同时掌握了电路和磁路的基本理论，才能对各种电工设备做全面的分析。
§1 磁场的基本物理量
1 磁感应强度B
磁感应强度B是用来表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。它是一个矢量。
B的大小
材料和绝缘材料的导电系数相差特别大，因此在分析电路时很少考虑漏电流；但在磁路中，由于磁性材料的磁导率只比非磁性材料的磁导率大几千或几万倍，所以漏磁在很多情况下是不能忽略的，或者说，不存在磁的绝缘材料。
F
Rm
磁路欧姆定律
2.3 磁路与电路的比较

电工与电子技术电子课件——变压器

饱和状态；
B点饱和状态，铁心的增磁作用已达到极以后限，同直线 1。
电机、变压器等铁心中工作磁通选在磁化曲线AB段
4.1.2 磁路
由铁心构成磁通的通路叫磁路。
铁心中的磁通 F 称主磁通。
F 是由励磁电流 I 产
生的，I 与线圈匝数 N 的
乘积叫磁通势。
少量磁通通过空气也会构成回路称漏磁通。
铁心
磁通通过铁心时，铁心物质会阻碍磁通通过，
不同物质的铁心阻碍作用不同。其阻碍作用用磁阻
表示，记作 RM。
主磁通 F 与磁通势 IN 和磁阻 RM 的关系可
与电路欧姆定律对应
磁路与电路对应关系
磁路
F
+I
U
N
-
磁通 F
磁通势 IN 磁阻 RM
磁路欧姆定律
F IN
RM
电
+ E
-
路
I
R
电流 I 电动势 E 电阻 R
变压器铁心一般分心式为心式和壳式两大类；
铁心
线圈
铁心绕组
铁心绕组
(I) (I)
高压绕组低压绕组
(a) 心式
高压绕组低压绕组 (b) 壳式
2. 变压器绕组: 高强度漆包线绕制而成。接电源的绕组称为原绕组，接负载的绕组称为副绕组；
3. 变压器冷却装置: 油箱、散热器等。
4. 变压器的图形符号
4.3.4 变压器的损耗及效率
1. 变压器的功率损耗主要有两部分铜损耗
铁损耗
磁滞损耗涡流损耗
外加电压固定时磁通固定，铁损不变，称固定损耗。
铜损的大小随电流变化而变化，称可变损耗。
2. 变压器的效率
效率=

电工电子技术-第4章磁路和变压器

U 20 4.44 f N2m N2
显然，改变线圈绕组的匝数即可实现电压的变换。且
k>1时为降压变压器；k<1时为升压变压器。
（2）变压器的有载运行与变换电流原理
i1
Φ
u1
i2
变压器负载运行时，一次侧电流由i0变为i1，
u2
二次侧则产生负载电流
i2，而电压u20相应变为 u2。
变压器负载运行时，二次侧电流i2产生副边磁动势I2N2，该磁动势对I0N1起削弱作用。
k
k2 U2 I2
k2 ZL
上式告诉我们：只要改变变压器的匝数比，即可获得合适的二次侧对一次侧的反射阻抗|Z1|。式中k2称为负载阻抗折算到一次侧时的变换系数。
设交流信号源电压U=100V，内阻R0=800Ω，负载RL=8Ω。 (1)将负载直接接至信号源，负载获得多大功率？ (2)经变压器阻抗匹配，求负载获得的最大功率是多少？此时变压器变比是多少？
（2）铁磁性物质
如铁、镍、钴、钢及其合金等。这些物质的导磁能力非常强，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μr≈200～400；铸钢的相对磁导率μr≈500～2200；硅钢的μr≈7000~10000；坡莫合金的 μr≈20000~200000。显然，铁磁物质的磁导率不是常量，而且是一个随外部条件变化的范围。铁磁性物质的相对磁导率大大于1。
0
H
软磁性材料磁滞回线包围的面积很小。
硬磁性材料磁滞回线包围的面积很宽大。
(1)磁滞损耗
5. 铁芯损耗
铁磁材料反复磁化时，内部磁畴的极性取向随着外磁场
的交变来回翻转，在翻转的过程中，由于磁畴间相互摩擦而引起的能量损耗称为磁滞损耗。磁滞损耗使铁芯发热。

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
圈
铁心
拍合式
螺管抽吸式
铁心
F
F
线圈
衔
直动式
铁
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

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

电工技术与技能训练课件：磁路与变压器

5.4 变压器图5-17 油浸式三相电力变压器的外形结构
5.5 特殊变压器 5.5.1 自耦变压器：是一次绕组和二次绕组在同一个绕组上的变压器。一、二次绕组没有直接的电的联系，而自耦变压器一、二次绕组有直接的电的联系，它的低压绕组就是高压绕组的一部分，如图5-18所示。
图5-18 自耦变压器原理图
磁路与变压器
5.1 磁场的基本物理量 5.2 磁路 5.3 铁磁材料 5.4 变压器 5.5 特殊变压器
『情境链接』硬盘存储器中的磁记录技术
硬盘存储器是利用磁记录技术进行数据存储的存储器。读/写磁头是硬盘中最昂贵的部件，也是硬盘技术中最重要和最关键的一环。
在计算机中，电脉冲信号被转化为磁信号，读/写磁头上的电磁铁能把置于硬盘上的磁性金属微粒吸到不同的位置，磁铁的南北极分别对应二进制数的1 和 0，从而在硬盘上记录数据。这个过程也是可逆的，硬盘上记录的数据（磁信号）又可以被转化成电脉冲信号，从而读取数据,如图51所示。
图5-20 电压互感器工作原理图
5.5 特殊变压器 1.电压互感器：是用于测量交流高电压的一个降压变压器，图 5-22是电压互感器的工作原理图。
图5-21 各种电压互感器
5.5 特殊变压器 2.电流互感器：是一种将大电流变换为小电流的变压器，图5感器原理图
图5-2 变压器及电动机中的磁路
5.3 铁磁材料 5.3.1 铁磁物质的磁化
自然界的物质按导磁性能可以分为两大类：一类为铁磁材料，如铁、钢、镍、钴等，这类材料的导磁性能好；另一类为非铁磁材料，如铜、铝、纸、空气等，此类材料的导磁性能差。
图5-3 铁磁材料的磁化
5.3 铁磁材料
『情境链接』
麦斯纳效应与磁悬浮列车

《电工电子技术》最新版精品课件4模块四磁路、变压器及异步电动机

图4-24 变压器同极性端标志
电工电子技术
模块四：磁路、变压器及异步电动机
有的变压器具有两个相同的副绕阻，如图4-25所示。如果有同极性端的标志，可以将两个绕组串联起来，以提高输出电压；也可以将两个绕组并联起来，以提高输出电流。串联时要求两绕组的异极性端连接，另外的两个异极性端作输出；并联时要求两个绕组的同极性端相接，然后接负载。如图4-25 a)和 b)所示，即为变压器副边绕组的串联与并联。
2 铁芯线圈
3 变压器的基本结构和工作原理
主
要内
4 变压器的运行特性和额定值
容
5 特殊变压器及应用
6 变压器绕组的同极性端
7 三相异步电动机
电工电子技术
模块四：磁路、变压器及异步电动机
4.1 磁路的基本知识
主磁通所通过的闭合路径称为磁路，图4-2是几种常见的电工设备的磁路。
a)电磁铁的磁路
b)变压器的磁路
模块四：磁路、变压器及异步电动机
知识点
1. 磁路基本概念、物理量及分析方法。 2. 变压器基本知识。 3. 三相异步电动机基础知识。
电工电子技术
模块四：磁路、变压器及异步电动机
目标
知识目标： 1. 掌握磁场的基本物理量，磁性材料及其性能，磁路及其基本定律。
2. 理解铁心线圈电路中的电磁关系、电压电流关系以及功率与能量问题。
c)直流电机的磁路
图4-2 几种常见电工设备的磁路
电工电子技术
模块四：磁路、变压器及异步电动机
4.1.1磁路的基本物理量
1.磁感应强度B 磁感应强度B是表示磁场内某点的磁场强弱及方向的物理
量。它是一个矢量，其方向与该点磁力线的切线方向一致，与产生该磁场的电流之间的方向关系符合右手螺旋法则。若磁场内各点的磁感应强度大小相等、方向相同，则为均匀磁场。在我国法定计量单位中，磁感应强度的单位是特斯拉（T），简称特，以前在工程上也常用电磁制单位高斯（Gs）,它们的关系是：

城市轨道交通电工电子课件项目四磁路和变压器应用PPT文档76页

46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
城市轨道交通电工电子课件项目四磁
路和变压器应用
Hale Waihona Puke 21、没有人陪你走一辈子，所以你要适应孤独，没有人会帮你一辈子，所以你要奋斗一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该是坚强。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之首，因为这种德性保证了所有其余的德性。--温斯顿．丘吉尔。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的，它只是让人们的脚放上一段时间，以便让别一只脚能够再往上登。

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