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《电工电子技术》课程教学模块2 电工技术基础 2011年春 第3章 磁路与变压器 本章从磁路的基本概念出发，介绍了磁路的基本概念；介绍变压器的电压变换、电流变换和阻抗变换；应理解磁路的基本概念、磁路与电路的区别；深入理解变压器的电压变换、电流变换和阻抗变换原理。 任何磁体都有两个磁极。 磁体两端磁性最强的区域叫磁极。 磁的基本概念 磁体周围存在磁力作用的空间，称为磁场。 在磁场中某一点放一个能自由转动的小磁针，静止时N极所指的方向，规定为该点的磁场方向。 磁力线能够形象的描述磁场的大小和方向。 一、磁场的基本物理量 磁场的基本物理量 1. 磁感应强度 磁感应强度 B 是表示磁场空间某点的磁场强弱和方向的物理量。 磁感应强度 B 的大小： 电流强度为 I 长度为 l 的导体，在磁场中将受到磁力的作用。此时规定磁场的大小 磁场的基本物理量 磁通： 在均匀磁场中，磁通 等于磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，即 的单位是韦伯(Wb)。 垂直通过单位面积的磁力线的多少，叫做该点的磁感应强度。 磁感应强度的另一个定义 磁力线的疏密程度反映了磁场的强弱。磁力线越密表示磁场越强；越疏表示磁场越弱。 磁导率 ：表示物质导磁性能的物理量。 根据物质的导磁性能，把物质分成两类： 第一类为“非铁磁物质”，如空气、铝、铜等， 导磁性能差。 第二类为“铁磁物质”，如铁，导磁性能强 磁场强度只与产生磁场的电流以及电流的分布有关，而与物质的磁导率无关，单位是安／米（A／m）。是为了简化计算而引入的辅助物理量。 以下是几种常用的铁磁材料的基本磁化曲线。 铁磁材料的性质： 1.磁导率不是常数。 2.磁感应强度有一个饱和值。 二、磁路 1. 什么是磁路 磁通（磁力线）集中通过的闭合路径称为磁路。 形成磁路的最好方法是利用铁磁材料按照电器的结构要求而作成各种形状的铁心。由于铁心为铁磁材料制作，其磁导率μ远高于周围的空气，所以，磁通的绝大部分经过铁芯而形成一个闭合的通路。 2.磁路欧姆定律 即磁路欧姆定律。 三．变压器 变压器主要由构成磁路的铁心和绕在铁心上的构成电路的原绕组（也叫初级绕组、一次绕组）和副绕组（也叫次级绕组、二次绕组）组成。 φ 电源和负载所存在的两个回路并没有直接连接在一起，能量完全是通过磁场传递的。变压器就是通过电磁之间的相互转换达到能量传输的目的。 理想变压器模型如左图。图中，e1、e2为磁通Ф在初级绕组和次级绕组的感应电动势，N1、N2为初级、次级绕组匝数。 次级绕组 初级绕组 闭合铁心 初级感应电动势 次级感应电动势 变压器应用举例 变压器空载运行（电压变换原理） 次级绕组开路 变压器的电压变换关系为 K称为变压器的变压比（匝数比） 变压器的负载运行（电流变换原理） U1 I1 U2 I2 只要U1不变，主磁通就不应该变，所以有： 一般 I0 很小，小型变压器只有2 ~ 3%，大的不过10% 当略去I0N1 后有： 变电流作用 变压器阻抗变换 U1 I1 U2 I2 付边 ZL 异步 定子由机座用铸铁或铸钢制成；定子铁心由硅钢片叠成作磁路部分；定子绕组由三个彼此独立的绕组A X、B Y、C Z构成对称的三相绕组。 三相异步电动机定子结构 三相异步电动机转子结构 笼型转子 绕线转子 绕线式转子绕组和定子绕组相似，是嵌放在转子铁心槽内的三相对称绕组，接成三角形或星形，绕组的3根引出线分别接到装在转子一端轴上的三个集电滑环上，再通过电刷引出来，如图所示。其优点是可以通过集电滑环和电刷给转子回路串入附加阻抗，以改善电动机的起动性能。缺点是结构复杂，价格贵，维护麻烦。 转子 定子 定子绕组 （三相） 定子绕组通电：产生旋转磁场 转子导体 旋转磁场的产生 A Y C B Z 规定：电流为正时，从A、B、C 流进()，X、Y、Z出(•) (•) 电 流 出 ()电流入 X 正 负 合成磁场方向： 向下 同理分析，可得 其它电流角度下 的磁场方向： 旋转磁场的旋转方向：取决于三相电流的相序。 改变电机的旋转方向：换接其中两相 结论：三相正弦交流电流通过电机的三相对称绕组，在电机中所建立的合成磁场是一个旋转磁场。 旋转磁场的转速大小 极对数（P）的概念 极对数（P）的改变 将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形 成的磁场则是两对磁极。 极对数和转速的关系 三相异步电动机的同步转速 极对数 每个电流周期 磁场转过的空间角度 同步转速 旋转磁场顺时针方向旋转，相当于转子导体逆时针方向切割磁通，产生感应电动势和感应电流。载流导体在磁场中会受到电磁力F的作用，电动机的转子就