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* 第 3 章　磁路和变压器 3.1 磁路及其分析方法 3.2 交流铁心线圈电路 3.3 变压器 3.4 电磁铁 退出 1. 磁感应强度 B —矢量 2. 磁通 F —标量 单位：Wb 4. 磁场强度 H —矢量 定义：H = B/? 3. 磁导率 ? 真空磁导率 ?0 = 4??10 – 7 H/m (亨/米) 均匀磁场 — 磁场内各点的 B 大小相等，方向相同。 对于均匀磁场 F = B · S 相对磁导率 ?r=? /?0 对于铁磁材料 ?r = 102 ?105 单位：A/m (安培/米) 单位：T，Gs，1 T = 104 Gs 3.1　磁路及其分析方法 3.1.1 磁场的基本物理量 1. 高导磁性 在外磁场的作用下，磁性物质被强烈磁化 而呈现出很强的磁性。 Hm –Hm Br –HC B H 3.1.2 磁性物质的基本性能 2. 磁滞性 B 的变化落后于 H。 剩磁 矫顽力 3. 磁饱和性 H 增加，B 增加很小的现象。 Hm –Hm Br HC B H B - H ? - H b c B H ? a a、c 段 ? 值大、过 c 点出现饱和 3.1.2 磁性物质的基本性能 　　磁路是研究局限于一定范围内的磁场问题。磁路与电路一样，也是电工学课程所研究的基本对象。 3.1.3 磁路的分析方法 I ? 主磁通 ?? 漏磁通 铁心 线圈 磁路：磁通相对集中通过的路径。 1. 磁通连续性原理 　　通过任意闭合面的磁通量总为 0。即穿入闭合面的 磁感线，必同时穿出该闭合面。 2. 安培环路定律 　　磁场强度沿任意闭合路径的线积分，等于穿过该闭 合路径所包围的电流的代数和。 I3 I1 I2 3.1.3 磁路的分析方法 得 　　　H l = N I 磁压降：Hl l N u i 3. 磁路的欧姆定律 根据 磁通势：F = NI (单位：安) ? = B S = ? HS 磁路磁阻：Rm 磁路欧姆定律： – + 返回 ? ?? N u i 设：? = ?msin? t 3.2 交流铁心线圈电路 1. 感应电动势与磁通的关系 e e? e = - ?N?mcos? t = Emsin(? t - 90?) 感应电动势的有效值： – – + – + + 2. 外加电压与磁通的关系 u→ Fm= iN → uR= iR ? (主磁通) → ??(漏磁通)→ 由 KVL： u = iR– e – e? 所以 u ? – e 因为 R 和 e? 很小， U 的有效值 U ? E = 4.44 f N?m U = 4.44 f NBmS ? ?? N u i e e? – – + – + + ? ?? N i (4)铜损 线圈电阻产生的损耗 　　(1) 磁滞损耗　铁心反复 磁化时所消耗的功率。 　　(2)涡流损耗 ? 在铁心中 产生的感应电流而引起的损耗。 (3)铁心损耗 = 磁滞损耗 + 涡流损耗 PCu = I 2R 3. 功率损耗 3.2 交流铁心线圈电路 e? – + u – + e – + 返回 按用途分: 电力变压器，特种用途变压器。 按相数分: 单相、三相和多相变压器。 按绕组数分: 双绕组、多绕组及自耦变压器。 3.3 变 压 器 3.3.1 变压器的工作原理 2. 变压器的结构 1. 变压器的分类 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。 其他部件: 油箱、冷却装置、保护装置等。 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。 其他部件: 油箱、冷却装置、保护装置等。 铁心 线圈 壳式变压器 心式变压器 铁心 线圈 2. 变压器的结构 ? ??1 N1 i1 一次绕组 二次绕组 3. 变压器的工作原理 A X a x 变压器符号 A x u1 – + e1 – + e?1 – + N2 e2 u20 a x S ZL i2 – + + – S |ZL | ??1 N1 N2 ? i1 e2 u2 e1 u1 e?1 ??2 i2 u1 → i1( i1N1) ??1→ e?1 ? →e1 i2 (i2N2 ) → ? ?2→ e?2 3. 变压器的工作原理 e2 – + + – – + + – + – e?2 + – ??1 N1 N2 A X a x ? ? ? U1 ? – E1 ? ? E2 ? – E1 ? U1 ? ? U20 —– = —– U1 U20 —– = –— = K N1 N2 U20 = E2 ? ? I0 ? U1 U20 E1