变压器和电动机

I
线圈匝数N
HL NI
磁路长度L
磁压降
磁通势F
变压器和电动机
5
非均匀磁路（磁路的材料或截面积不同，或磁场强度不等）安培环 路定律，总磁通势等于各段磁压降之和。
例：
I
NIHLNIHlH0l0
N
l 0 总磁通势
总磁压降
l
2、磁路的欧姆定律
I N
对于均匀磁路
S F Rm
L
Rm
l
s
F NI HL
磁阻
三、磁滞性
剩磁，Br
i—H---B, B和H变化不同步。 矫顽磁力，Hc B
解释：
当铁心线圈中通有交变电流（大 小和方向都变化）时，铁心就受
2
Br
到交变磁化，电流变化时，B随
3
H而变化，当H已减到零值时，
O
6
但B未回到零，这种磁感应强度
滞后于磁场强度变化的性质称磁
性物质的磁滞性。
4
Hc
5
磁滞回线
1
无铁芯时，需要很大的变励压器磁和电电动流机。
11.1.1 磁性材料的磁性能
一、高导磁性:指磁性材料具有磁畴，磁导率很高，
r>>1，使其具有被强烈磁化的特性。
二、磁饱和性:当外磁场（或励磁电流）增大到
一定值时，磁性材料的全部磁畴的磁场方向都
转向与磁场的方向一致，磁化磁场的磁感应强
度BJ达到饱和值。
B
Bwenku.baidu.com )
大
小
H( I )
1 . 高导磁性
B
三、磁滞性 :i—H---B, B和H变化不同步， 磁感应强度B滞后于磁场强度H变化的性质
变压器
励磁电流：在磁路中用 励磁 来产生磁通的电流。 电流
直流 --- 直流磁路 交流 ---交流磁路
磁路 分析
直流磁路 交流磁路
IN
Rm
铁芯的作用：
同样的励磁电流下，有铁芯时，铁芯磁阻很小，可以得到较强的磁 场；无铁芯时，空气磁阻很大，漏磁也很大，得到的磁场很小。
或者说，要得到同样的磁场，有铁芯时，只需要很小的励磁电流；
– 起动
– 转向控制
– 调速
– 制动
变压器和电动机
2
11.1 磁路magnetic circuit 11.1.1 磁路的基本概念
1. 磁路 线圈通入电流后，产生磁通，分主磁通和漏磁通。
i
u1
Φσ
：主磁通
Φσ：漏磁通
u2
线圈
铁心 （导磁性能好
的磁性材料）
磁路：主磁通所经过的闭合路径。
变压器和电动机
3
电工电子技术
第11章 变压器和电动机
变压器和电动机
1
主要内容
• 磁路，磁路与电路的比较 • 交流铁心线圈电路 • 变压器及其三种变换作用：电压变换、电流变换、阻抗变换
• 三相异步电动机的结构及工作原理
• 三相异步电动机的电路分析
• 三相异步电动机的转矩与机械特性
• 三相异步电动机的使用
– 铭牌和技术指标
H
根据磁性能，磁性材料又可分为三种：
软磁材料（磁滞回线窄长。常用做磁头、磁心等）、
永磁材料（磁滞回线宽。常用做永久磁铁）、
矩磁材料（磁滞回线接近矩变形压。器和可电动用机 做记忆元件）。
10
11.1.2 铁心线圈电路
铁心线圈：一个绕有线圈的闭合铁心。
Φ
I
Φ
i
Φ
U
u
e
L
e
i1
Φ
u1
i2
u 2 RL
电磁铁
铁芯磁路： 查铸钢的磁化曲线，当B＝0.9T 时，H1＝500A／m H1 l1＝500×（39.2－0.2）×10-2＝195A
空气隙磁路 ：H0=B0／0=0.9／(4 ×10－7）=7.2×105A/m H0＝7.2×105× 0.2×10-2＝1440A
总磁通势： NI＝（H l）=H1 l1＋H0=195＋1440=1635 线圈匝数为：N＝NI／I＝1635
4）磁导率 ：表征各种材料导磁能力的物理量。真空磁导率 0相
对磁导率 r :一般材料磁导率和真空磁导率之比。
B （特斯拉T） H (安/米)
B F S Il
矢量
HB
（韦伯Wb） ,0,r (亨/米)
e B 变N压S器dd和t电动机r0401rr 0711, 磁 , 非性 磁 4 材 性料 材
B S
FNIRm
l
Rm s
结论：若要得到相等的磁感应强度，采用磁导率高的铁心材 料，可使线圈的用铜量大为降低。
若线圈中通有同样大小的励磁电流，要得到相等的磁 通，采用磁导率高的铁心材料，可使铁心的用铁量大为降低。
当磁路中含有空气隙时，由于其磁阻较大，要得到相 等的磁感应强度，变必压须器和增电大动机励磁电流（线圈匝数一定） 8
电流强度
JI S
R 基氏电压定律
欧姆定律
EU
I U E
变压器和电动机
RR
7
例：一环形铁心线圈，内径10cm，外径15cm，铁心材料为铸钢。磁路中含有 一空气气隙，长度等于0.2cm。设线圈中通有1A电流，如要得到0.9T的磁感 应强度（H1＝500A／m），试求线圈匝数。
解: 由 NI＝（H l） 得 N= （H l）/I 而 (H l)=H1 l1＋H0 磁路总长度 l＝（（10＋15）／2） ＝39.2cm
H
H
称磁性物质的磁滞性。
3. 磁滞性
2. 磁饱和性
B与H 的关系：是非线性的，即B不H是常数。
m
B
B a 0
bB
BJ
B—H 曲线分为三段： 1）oa段： H 增大,B 直线上升。
B0 2）ab段： H 增大,B 上升缓慢。
B
0B和与H的关H系
磁化曲线
3）b～段：变H压增器和大电动,B机 变化很小，达到饱和。9
11.1.1 磁路的欧姆定律
1、安培环路定律（全电流定律law of total current）
磁场中任何闭合回路磁场强度的线积分,等于通过这个闭合路径内
电流的代数和.即
I I2
1
I
3
H
HdlI
总磁压降 总磁通势F 电流方向和磁场强度的方向符合右手定则，
电流取正；否则取负。
无分支的均匀磁路（磁路的材料和截面积相同，各处的磁场强度 相等）安培环路定律：
B L L
S
Rm
注：由于磁性材料 是非变线压器性和的电动，机磁路欧姆定律多用作定性6 分
析，不做定量计算。
磁路 Φ
I N
电路
I
+
EU
_
磁路和电路的比较
安培环路定律
欧姆定律
NIHL
F Rm
HL
FINΦ
Rm
l S
磁压降 磁通势 磁通 磁阻
Φ B
S
磁感应强度
电压降 电动势
UE
电流 电阻
I
R l S
2. 磁场的基本物理量：磁感应强度、磁场强度、磁通、磁导率
1）磁感应强度B： 与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通 （磁力线），表示磁场内某点的磁场强弱和方向。
均匀磁场：磁场内各点磁感应强度大小相等，方向相同。
2）磁场强度 H： 磁场强度是计算磁场所用的物理量，其大小为
磁感应强度和导磁率之比。
3）磁通：磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积。称为 通过该面积的磁通。