电工电子技术项目化教程 项目3 磁路与电机

任务3.1 磁路与变压器
2.线圈 线圈（绕组）是变压器的电路部分，绕组通常用绝缘的铜线或铝线绕制，
其中与电源相连的绕组称为原绕组（又称原边或初级）；与负载相连的绕组 称为副绕组（又称副边或次级）。
按铁芯和绕组的组合结构，通常把变压器分为芯式和壳式两种。
图3-7 芯式变压器图
3-8 壳式变压器
任务3.1 磁路与变压器 （五）变压器的作用
3.阻抗变换作用
图3-10 变压器负载运行
Z L
U1 I1
KU 2
1 K
I2
K2 U2 I2
K2 ZL
变压器电路
等效电路
图3-11 变压器阻抗变换
任务3.1 磁路与变压器
变压器副边的负载阻抗 Z 反映到变压器原边的等效阻抗
是
Z
' L
K2 Z
，即扩大K 2 倍，这就是变压器的阻抗变换作用。
变压器的阻抗变换作用常应用于电子电路中。
变压器空载运行时，原、副绕组上电压的比值等于两者的匝数比，这个比 值K称为变压器的变压比或变比。
任务3.1 磁路与变压器
2.电流变换作用（变压器负载运行）
I1 N2 1 I2 N1 K
负载运行时，其原绕组和副绕组电 流有效值之比近似等于它们的匝数比的 倒数，即变比的倒数，这就是变压器的 电流变换作用。
任务3.1 磁路与变压器
图3-1 平面磨床
图3-2 磨床上的矩形电磁铁
任务3.1 磁路与变压器
二、教学目标
知识目标： ➢ 了解磁路的概念与磁路欧姆定律； ➢ 理解铁磁材料的性能； ➢ 掌握变压器的结构和作用。 能力目标： ➢ 能够根据磁路欧姆定律分析简单的磁路； ➢ 能够识别变压器的铭牌数据； ➢ 能够正确应用变压器的变压、变流、变阻抗作用。 素质目标: ➢ 培养独立思考，勇于探索的精神和能力； ➢ 培养分析问题和解决问题的能力。
任务3.1 磁路与变压器
三、相关知识
（一）磁路基本知识
在电工设备中，常采用导磁性能良好的铁 磁材料做成一定形状的铁芯，给绕在铁芯上的 线圈通以较小的电流，就会在铁芯中产生很强 的磁场。铁磁材料的磁路如图3-3所示。
常用于描述磁场的物理量有以下几个：
图3-3 铁磁材料的理想磁路
磁感应强度B：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线所受电磁力F与电 流I和导线有效长度L乘积的比值,即为该处的磁感应强度。
B F /(IL)
磁通ϕ：磁感应强度和与它垂直方向的某一截面积S的乘积，称为通过该面积的
磁通
Φ BS
任务3.1 磁路与变压器
磁场强度H：计算导磁物质中的磁场时，引入辅助物理量磁场强度H，它与
磁感应强度B的关系为 B H
（二）磁路欧姆定律
NI NI F
Φμ S
l
l Rm
S
上式在形式上与电路的欧姆定律（I=E/R）相似，称为磁路欧姆定律。
任务3.1 磁路与变压器
（三）铁磁材料
根据导磁性能的不同，自然界的物质可分为两大类： 一类称为铁磁材料，如铁、钢、镍、钴及其合金和铁氧体等材料，这类材
料的导磁性能好，磁导率很高； 另一类为非铁磁材料，如铝、铜、纸、空气等，这类材料的导磁性能差，
磁导率很低。 非铁磁材料的相对磁导率大多接近于1，铁磁材料的相对磁导率可达几百、
（六）变压器的额定数据
每台变压器的上面都装有一块铭牌，上面标明该设备的型号、主要额定 数据和使用方法等信息。
1.变压器的型号
任务3.1 磁路与变压器
高压绕组的电压等级（kV）
额定容量（ kVA）
设计序号（下角标）
特殊标注
L 铝绕组（铜绕组不表示 ） Z 有载调压（无激励调压 不表示） S 三绕组（双绕组不表示 ）
功率损耗。线圈上损耗的功率称为铜损，铁芯中损耗的功率称为铁损。
（四）变压器的基本结构
变压器虽然种类很多，形状不同，但基本结构相同，都是由铁芯和线圈组成。 1.铁芯
铁芯构成变压器的磁路部分。变压器的铁芯大多用0.35～0.5 mm厚的硅 钢片交错叠装而成，叠装之前，硅钢片上还需涂一层绝缘漆。交错叠装即将 每层硅钢片的接缝错开，这样可以减小铁芯中的磁滞和涡流损耗。
图3-9是一台单相变压器的空载运行原理 图。它有两个绕组，为了分析方便，将原绕 组和副绕组分别画在两边，其中原绕组的匝 数为N1，副绕组的匝数为N2。
1.电压变换作用（变压器空载运行）
图3-9 变压器空载运行
U1 E1 4.44 f N1m N1 K U 20 E2 4.44 f N2m N2
几千,甚至几万，是制造变压器、电机、电器等各种电工设备的主要材料。铁 磁材料的磁性能主要包括高导磁性、磁饱和性和磁滞性。
任务3.1 磁路与变压器
1.高导磁性
（a）磁化前
（b）磁化后
图3-4 铁磁材料的磁化
2.磁饱和性和磁滞性
图3-5 磁化曲线
图3-6 磁滞回线
任务3.1 磁路与变压器
4.功率损耗 交流铁芯线圈电路中，除了在线圈电阻上有功率损耗外，铁芯中也会有
矩形电磁吸盘系平面磨床或铣床的磁力工作台，用以吸附各类导磁工件， 实现工件的定位和磨削加工，如图3-1所示。该系列吸盘吸力均匀，定位可靠， 操作方便，可直接安装在平面磨床或铣床上使用，是一种理想的磁力夹具。 矩形电磁吸盘两侧有吊装螺孔，如图3-2所示，在安装时拧入T形螺钉即可吊 装，接通机床上的直流电源和地线，然后将吸盘上平面精磨一次，以保证上 平面对底面的平行度。在吸附工件时，只要搭接相邻的两个磁极，可获得足 够的定位吸力，即可进行磨削加工。
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项目3 磁路与电机
任务3.1 磁路与变压器 任务3.2 电机
任务3.1 磁路与变压器
任务3.1 磁路与变压器 一、任务引入
随着我国工业的不断发展，电磁吸盘在工业生产中的使用越来越广泛， 电磁吸盘是一种利用电磁原理，通过使内部线圈通电产生磁力，经过导磁面 板，将接触在面板表面的工件紧紧吸住，线圈断电，磁力消失实现退磁，取 下工件的原理而生产的一种机床附件产品。电磁吸盘主要应用在磨床、 FYMC系列电磁磨刀机、龙门铣床、龙门刨床等铁质工件加工时的工件固定。
冷却方式
F 风冷式； S 水冷式
P
强迫油循环
D
强迫油导向循环
油浸自冷式不表示
D 单相 相数 S 三相
O 自耦变压器（在型号首位表示降压，在末位表示升压）
Hale Waihona Puke Baidu
任务3.1 磁路与变压器
2.变压器的额定参数 （1）额定电压：原边绕组上的额定电压规定了变压器原边应加的电源电压，当 原边加额定电压、副边开路时的空载电压为副边的额定电压，对于三相变压器， 额定电压是指线电压。 （2）额定电流：指变压器在额定容量情况下，各绕组允许长期通过的线电流， 单位为A。 （3）额定容量：指变压器在额定工作条件下输出能力的保证值，是变压器的额 定视在功率，为变压器副边绕组的额定电压和额定电流的乘积。由于双绕组变压 器效率高，通常将原、副边的额定容量设计成相等的。 （4）额定频率：我国规定额定频率50Hz。 （5）短路电压：指一边绕组短路，另一边绕组中流过额定电流时所加的电 压，一般以额定电压的百分数表示。它反映了变压器在通过额定电流时的漏 阻抗压降情况，所以也称为阻抗电压。