第6章磁路与铁芯线圈电路-陆平.ppt

南通大学电气工程学院 下翻 上翻 退出 第 6 章　磁路和变压器 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 第6章 磁路与铁心线圈电路 本章要求： ?1.了解磁性材料的磁性能以及磁路中几个基本物理量的意义和单位； 2.了解分析磁路的基本定律； 3.理解铁心线路线圈电路中的电磁关系、电压电流关系以及功率与能量问题，特别要掌握 这一关系式； 4.了解变压器的基本构造、工作原理、铭牌数据、外特性和绕组的同极性端，掌握其电压、电流、阻抗的变换功能； 1. 磁感应强度 B —矢量 2. 磁通 F —标量 单位：Wb 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 单位：T（特斯拉） 6.1　磁路及其分析方法 6.1.1 磁场的基本物理量 定义：单位正电荷在磁场中以单位速度沿与磁场垂直方向运动时所受的最大磁力。B是表示磁场中某一点磁场强弱和方向的物理量。 相对磁导率 ?r=? /?0 对于铁磁材料 ?r = 102 ?105 4. 磁场强度 H —矢量 定义：H = B/? 单位：A/m (安培/米) 3. 磁导率? -- 用来表示物质导磁能力的物理量。 真空磁导率 ?0 = 4??10 – 7 H/m (亨/米) 1.高导磁性 6.1.2 磁性物质的基本性能 3. 磁滞性 B 的变化落后于 H。 2.磁饱和性 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。 磁滞回线 O H B ? ? ? ? Br Hc 1 2 3 4 5 6 6.1.3 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. 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 得 　　H l = N I 磁压降：Hl l N u i 2. 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 6.2 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 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。 6.3 变 压 器 6.3.1 变压器的工作原理 1. 变压器的分类 ? ??1 N1 i1 一次绕组 二次绕组 2. 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 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 E2 4.44 f N1?m 4.44 f N2?m N1 N2 —– = –— = –—–—–—– = –— E2 ? U20 ? E1 ? U1 ? E?1 ? 结论 — 变比 U1= –E1–E?1+R1I0 ? ? ? ? E2 = 4.44 f N2 ?m (1) 电压变换 变压器空载： E1 =