第六章 磁路与铁心线圈电路精要.ppt

第6章 磁路与铁心线圈电路 6.1 磁路及其分析方法 6.2 交流铁心线圈电路 6.3 变压器 本章要求 1.电压变换 原绕组： 根据交流铁心线圈电路的分析可得： 副绕组： 变压器空载时: I2=0 E2=U20 Φσ1 i1 Φ N1 i2 |Z| N2 Φσ2 u1 + - u2 + - eσ2 - + e2 - + e1 + - eσ1 + - 结论： 原、副绕组电压比： 改变匝数比，可得到不同的输出电压。 空载时副绕 组的端电压 所谓副绕组的额定电压是指原绕组加上额定电压时副绕组的空载电压。 说明： 变比在变压器的名牌上注明，它表示原、副绕组的额定电压之比。 --变比 2.电流变换 U1、f 不变时，Φm基本恒定不变。可见，铁心中主磁通的最大值?m在变压器空载和有载时近似保持不变。即有 空载： 有载： ---磁通势平衡式 空载磁势 有载磁势 一般情况下，I0 ? (2~3)%I1N很小，可忽略。 结论： 额定容量： 变压器原、副绕组的电流与匝数成反比。 单相变压器 三相变压器 相量式为： 3.阻抗变换 等效 ---阻抗匹配 |Z| u1 i1 u2 i2 + - + - u1 i1 + - 例6.3.1 如下图：交流信号源的电动势E=120V，内阻 R0=800?，负载电阻RL=8?。(1)当RL折算到原边的等效电阻为R0时，求匝数比和信号源输出功率；(2)当将负载直接与信号源联接时，信号源输出多大功率？ 解： (1)变压器的匝数比为 RL R0 + - (2)当负载直接接在信号源时 信号源输出功率为 结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。 6.3.2 变压器的外特性 当电源电压和负载功率因数为常数时，U2和I2的变化关系U2=f(I2)曲线称为变压器的外特性。 一般变压器中电压变化率约为5%左右 电压变化率△U ： U20 I2N I2 0 U2 6.3.3 变压器的损耗与效率 变压器的损耗包括两部分： 变压器的效率h ： 1.绕组上的铜损 2.铁心中的铁损 一般 ?? 95%，负载为额定负载的(50~75)%时，?最大。 6.3.4 特殊变压器 1.自耦变压器 负载 N1 N2 + + - - 使用时，改变滑动端的位置，便可得到不同的输出电压，实验室中用的调压器就是根据此原理制作的。 6.2 交流铁心线圈电路 6.3 变压器 6.1 磁路及其分析方法 磁路： 磁通的路径。 交流接触器的磁路 + – N If N S S 直流电机的磁路 1. 磁感应强度B(磁通密度) 6.1.1 磁场的基本物理量 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。 磁场内各点的磁感应强度的大小相等，方向相同的磁场称为均匀磁场。 单位： 1 Gs=10-4T 高斯(Gs) 特[斯拉](T) 1T=1 Wb/m2 矢量 B与I 的方向符合右手螺旋定则 大小: 方向: 或 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?。 2. 磁通? ?的单位： 韦[伯](Wb) 1Wb=1V?s (伏?秒) 麦克斯韦Mx 1Wb＝108Mx 说明: 如果不是均匀磁场，则取B的平均值。 3. 磁场强度H --计算磁场时所引用的一个物理量，也是矢量，通过它来确定磁场与电流之间的关系。 4.磁导率? --表征各种材料导磁能力的物理量 真空中的磁导率(?0 )为常数： ? 的单位：亨/米(H/m) 单位 ：安培/米(A/m) 相对磁导率? r ： 称为磁性材料 称为非磁性材料 某种物质的磁导率?与真空磁导率? 0的比值称为相对磁导率。 B媒质中磁感应强度 B0真空中磁感应强度 ?r≈ 1 ?r ? 1 1.高导磁性 6.1.2 磁性材料的磁性能 ? r 1 具有被强烈磁化的特性 磁化前 磁化后 外磁场 铁磁材料的磁化 磁畴 磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中，如电机、变压器等的线圈中都放有铁心。在这种具有铁心的线圈中通入不太大的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强度。 H B O B 2.磁饱和性 a b oa段：B 与H几乎成正比地增加； ab段： B 的增加缓慢下来； b点以后：B增加很少，达到饱和。 B-H 磁化曲线的特征： 磁化曲线 H B、 ? O ? B B、?与H的关系 当有磁性物质存在时B与H不成比例，?不是常数。 因此，存在磁性物质时，?与I不成正比。 B H O 1 2 3 4 5 6 交变磁化时，B的变化滞后于H的变化的特性称为磁滞性。 磁滞回线