电工与电子技术第五章-磁路与铁芯线圈电路讲述.ppt

电工与电子技术 曹现刚 西安科技大学机械工程学院 2004.9 第五章 磁路与铁芯线圈电路 §5-1 磁场的基本物理量 本章将介绍与磁路有关的电路问题。 在电工技术中不仅要讨论电路问题，还将讨论磁路问题。因为很多电工设备与电路和磁路都有关系，如电动机、变压器、电磁铁及电工测量仪表等。 磁路问题与磁场有关，与磁介质有关，但磁场往往与电流相关联，所以本章将研究磁路和电路的关系及磁和电的关系。 本章讨论对象将以变压器和电磁铁为主，重点研究其电磁特性，为以后研究电动机的基本特性作基础。 §5-1. 磁场的基本物理量 对磁场特性的描述，已在大学物理中进行了详尽的讨论。这里将对几个基本物理量做以下复述。 磁感应强度 B 的大小及方向： 当然，对磁感应强度的定义也可从运动电荷的角度进行定义。 二、磁通 磁感应强度 B 在面积 S 上的通量积分称为磁通 如果用磁力线描述磁场，磁力线的密度就反映了磁场的大小。 通过某一面积的磁力线总数应表示通过该面积的磁通的大小。 由于磁通的连续性，磁力线是闭合的空间曲线。 三、磁场强度 磁场强度 H 是计算磁场时常用的物理量，也是矢量。它与磁感应强度矢量的关系为 以环形线圈为例，计算线圈内的磁场强度。 四、磁导率 磁导率μ是表示磁场空间 媒质 磁性质的物理量，是物质导磁能力的标志量。 相对磁导率：某种物质的磁导率μ与真空磁导率μ0的比值称为相对磁导率，用μr表示。 上式说明，在同样电流的情况下，磁场空间某点的磁感应强度与该点媒质的磁导率有关，若媒质的磁导率为μ，则磁感应强度 B 将是真空中磁感应强度的μr倍。 §5-2. 磁性材料的磁性能 磁性材料主要是指由过度元素铁、钴、镍极其合金等材料。它们主要的磁性能如下。 高磁导率的成因 磁性物质没有外场时，各磁畴是混乱排列的，磁场互相抵消；当在外磁场作用下，磁畴就逐渐转到与外场一致的方向上，即产生了一个与外场方向一致的磁化磁场，从而磁性物质内的磁感应强度大大增加——物质被强烈的磁化了。 磁性物质的磁化示意图 二、磁饱和性 磁性物质因磁化产生的磁场是不会无限制增加的，当外磁场(或激励磁场的电流)增大到一定程度时，全部磁畴都会转向与外场方向一致。这时的磁感应强度将达到饱和值。 三、磁滞性 在铁心线圈通有交变电流时，铁心将受到交变磁化。但当H减少为零时，B 并未回到零值，出现剩磁Br。 磁性物质的分类 根据滞回曲线和磁化曲线的不同，大致分成三类： 常用磁性材料的最大相对磁导率、剩磁及矫顽磁力 §5-3. 磁路及其基本定律 为了使励磁电流产生尽可能大的磁通，在电磁设备或电磁元件中要放置一定形状的铁心。绝大部分磁通将通过铁心形成闭合路径——磁路。 式中：F=IN 称为磁动势，此为产生磁通的激励； Rm 为磁阻，是磁路对磁通具有阻碍作用的物理量； l 为磁路的平均长度； S 为磁路的截面积。 磁路的计算 计算磁路问题时，可以应用上面介绍的磁路欧姆定律，但由于磁路的磁导率μ不是常数(随励磁电流而变)，往往要借助于磁场强度H这个物理量。 气隙中的磁场强度H0 B0的单位为特斯拉，若用高斯为单位，则 例 一均匀闭合铁心线圈，匝数为 300，铁心中磁感应强度为0.9T，磁路的平均长度为45cm, 7-4 交流铁心线圈电路 一、电磁关系 二、线圈两端的电压与电流之间的函数关系 ② 涡流损耗 四、等效电路 例：有一交流铁心线圈，电源电压U=220V，电路中 电流I=4A，功率表读数P=100W，频率f=50Hz, 漏磁通和线圈上的电压降可忽略不计，  试求（1）铁心线圈的功率因数 （2）铁心线圈的等效电阻和感抗 变压器 变压器的构造和基本原理 变压器的运行分析 单相变压器的空载与短路实验 变压器的运行特性 三相变压器 特种变压器 变压器的构造和基本原理 变压器是静止的电磁器械，它利用电磁感应原理，将一种交流电转变为另一种或几种频率相同、大小不同的交流电。 变压器的构造 变压器的外形图 变压器的结构 变压器的分类 变压器的基本原理 变压器的铭牌数据 变压器的外形图 1一信号式温度计； 2一吸湿器； 3一储油柜； 4一油表； 5一安全气边； 6一气体继电器； 7一高压套管； 8一低压套管； 9一分接开关； 10一油箱； 11—铁心； 12—线圈； 13—放油阀门 变压器的结构 铁心 绕组 附件 主要包括油箱、储油柜、分接开关、安全气道、气体继电器、绝缘套管等。其作用是保证变压器安全和可靠运行 铁心 材料 铁心一般由0.35~0.5mm厚的硅钢片叠装而成。硅钢片的两面涂以绝缘