三磁路与变压器.ppt

第一节 磁场与铁磁性材料 第二节 变压器 第三节 汽油发动机点火基本原理 学习要求: 通过本章学习，使学生理解磁场及其基本物理量，掌握磁路及磁路欧姆定律，并能进行简单的磁路分析。了解铁磁性材料的性质和用途、直流电磁铁和交流电磁铁磁场的基本物理量和特点。了解变压器的基本结构、掌握变压器的工作原理及其应用，熟悉变压器的主要参数及其应用，了解常用和特殊的变压器。了解汽油发动机点火的工作原理及点火高压电的产生，掌握点火变压器工作原理及其应用。 变化的电流能产生磁场，磁场在一定条件下又能产生电流，二者密不可分，许多电气设备的工作原理是基于电磁的相互作用，如变压器、电机、电磁铁、电工测量仪表以及其他各种铁磁元件，不仅有电路的问题，同时还有磁路的问题。只有同时掌握了电路和磁路的基本理论，才能对各种电工设备的工作原理作全面的分析。 磁路和电路是相关联的，因此本章我们还将研究磁路和电路的关系以及磁和电的关系，因此磁场的各个基本物理量也适用于磁路。磁路主要是由具有良好导磁能力的材料构成的，因此本章我们将对这种导磁材料的磁性能加以讨论。 变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。因而本章将对变压器的用途与分类、变压器的基本结构、变压器的工作原理、变压器的主要参数、常用和特殊的变压器进行讨论。并学习汽油发动机点火的工作原理、点火高压电的产生和点火变压器。 通过以上的基本概念学习后，我们会对分析与计算磁路的基本方法加以讨论，对变压器原理及应用进行分析。最后会分析讨论汽油发动机点火的工作原理、点火高压电的产生和点火变压器的特点。 第一节 磁场与铁磁性材料 一、磁场的基本概念 为了更好地理解磁场的基本性质，掌握磁场的特性，我们可从下列几个基本物理量来学起。 1．磁场的基本物理量 （1）磁感应强度B 磁感应强度是用来描述磁场内某点磁场强弱和方向的物理量，是一个矢量。它与电流（电流产生磁场）之间的方向关系满足右手螺旋定则，其大小可用通电导体在磁场中某点受到的电磁力与导体中的电流和导体的有效长度的乘积的比值，来表示该点磁场的性质，并称作该点磁感应强度B。其数学式为： （3-1） 在SI制中，F表示该点电磁力的大小，I表示导体中的电流，L表示导体的有效长度。B的单位是特斯拉，简称特（T）；以前也常用电磁制单位高斯（Gs）。两者的关系是 1T = 104 Gs （3-2） 如果磁场内各点磁感应强度B的大小相等，方向相同，则称为均匀磁场。在均匀磁场中，B的大小可用通过垂直于磁场方向的单位截面上的磁力线来表示。 （2）磁通Φ 磁感应强度B（如果不是均匀磁场，则取B的平均值）与垂直于磁场方向的面积S乘积称为该面积的磁通Φ，即 Φ （3-3） 可见，磁感应强度在数值上可以看成为与磁场方向相垂直的单位面积所通过的磁通，故又称为磁通密度。 在SI制中，Φ的单位是韦伯，简称韦（Wb）；在工程上有时用电磁制单位麦克斯韦（Mx）。两者的关系是 1Wb=108 Mx (3-4) （3）磁导率μ 磁导率μ是表示磁场媒质磁性的物理量，也就是用来衡量物质导磁能力的物理量，单位是亨/米(H/m)。 自然界的物质，就导磁性能而言，可分为铁磁物质和非铁磁物质两大类。非铁磁物质和空气的磁导率与真空磁导率μ0很接近，真空磁导率μ0=4π×10-7H/m，铁磁物质的磁导率远大于真空的磁导率。任意一种物质磁导率μ和真空的磁导率μ0的比值，称为该物质的相对磁导率μr，非铁磁物质μr 近似为1，铁磁物质的μr远大于1。 （4）磁场强度H 磁场强度H是计算磁场时所引用的一个物理量，也是矢量。磁场内某点的磁场强度的大小等于该点磁感应强度除以该点的磁导率，即 （3-5） 式中，H的单位是安每米（A/m），H与物质的导磁率无关而只与电流产生的磁场有关，磁场强度的大小取决于电流的大小、载流导体的形状及几何位置，而与磁介质无关。 二、磁性材料的磁性能 1．磁性材料主要是指铁、镍、钴及其合金而言。这些磁性材料具有下列磁性能： （1）高导磁性 磁性材料的磁导率μ很高，可远远大于1，可达数百、数千、乃至数万之值，这就使