[理学]第7章 磁路和变压.ppt

第7章 磁路和变压器 §7.1 磁路的基本物理量和基本性质 §7.2 铁磁材料 *§7.3 磁路的概念及磁路的基本定律 §7.4 交流磁路与交流铁心线圈 _ §7.5 变压器 §7.1 磁路的基本物理量和基本性质 * §7.3 磁路的概念及磁路的基本定律 一、磁路的概念 磁路——约束在铁心所限定的范围内的磁通路径。 2.磁路欧姆定律 　在均匀磁路情况下： 　 §7.4　交流磁路与交流铁心线圈 二、铁心损耗 §7.7 变压器 ⒈ 用途：变压器主要用于变换电压、变换电流和变换阻抗。 （一）空载运行——一次绕组接电源，而二次绕组开路的运行状态。 （二）带载运行 （三）变换阻抗 二、运行特性 　1.外特性和电压调整率 　2.损耗和效率 三、变压器绕组的同极性端 五、额定值 　1.额定电压 1000 V / 400 V 　高压一侧的（线）电压 低压一侧的（线）电压 　2.额定电流 　原边接额定电压时原、副边允许长时间通过的最大（线）电流。 　3.额定容量 　 国家标准有 20KV.A, 30KV.A, 50KV.A, 100KV.A 180KV.A, 320KV.A, 560KV.A 750KV.A,…. 4.温升 六、其他类型变压器 2.仪用互感器 （1）电流互感器 * 电流会产生磁场，为了形象地描绘磁场，可用磁感线来表示，下面的图为几种不同形状的导体通电时产生的磁感线的分布情况。 1.磁感应强度B 磁感应强度B又称磁通密度，是表示磁场中某一点的磁场强弱和方向的物理量。 磁通Φ定义为垂直穿过某一面积S 的磁感应强度B的通量(磁力线的总根数）。单位为韦伯wb 2、 磁通Φ 对于均匀磁场，则 Ф=BS 3、磁导率μ 通电导体周围存在磁场，周围的材料的不同，其导磁能力是不一样。反映物质的导磁能力大小的物理量称为磁导率，用字母μ来表示，单位为亨/米（H/M）。 真空中的磁导率为μ0，是一常数， μ0=4π×10-7H/M。 任一物质的磁导率μ和真空磁导率为μ0的比值，称为该物质的相对磁导率μr。 4、磁场强度Ｈ 实验证明，自然界中大多数物质，如各种气体、非金属材料、铜、铝、不锈钢等金属材料对磁场影响都很小，它们的磁导率与真空状况接近，这类物质统称为非磁性物质，而铁、钴、镍、钇、镝及其合金，它们的磁导率比真空好，这类物质称为铁磁物质。 由于铁磁物质的磁导率μ不是常数，用它来计算磁场比较复杂，为此定义一个辅助物理量磁场强度H，该物理量是只与产生磁场的电流以及电流的分布有关，与磁导率无关。 磁场强度H的大小与磁感应强度B的关系为： B= μH §7.2 铁磁材料 一、铁磁材料特点： 铁磁材料内部有“磁畴”的晶体结构。 在没有外磁场作用时，各磁畴排列混乱，磁场互相抵消，对外不显磁性。 在有外磁场的作用下，磁畴就顺着外磁场方向转向，显示出磁性来。 一旦外磁场撤销，磁畴又回到排列混乱状态。 1.磁导率高 且为非线性 2.磁饱和现象 3.磁滞现象 铁磁材料特点是： Br为剩余磁感应强度 Hm为矫顽磁场强度 二、磁路的基本定律 1. 安培环路定律 安培环路定律是磁场的基本定律，其内容是：磁场强度矢量在磁场中沿着任何闭合回路的线积分，等于穿过该闭合回路所包围面积内电流的代数和，即： 在计算电流代数和时，绕行方向符合右手螺旋法则的电流取正号，反之取负号。 如在变压器之类的线圈中，闭合回路上各点的磁场强度是相等且方向与闭合回路的切线方向一致，则上式可化简： 其中l为回路长度，N为电流穿过回路的次数，即线圈的圈数。 Fm又称为磁通势 由于 就有 上式中Rm称为磁阻。若将Φ比作电流I。Fm比作电压U，则上式类似电路中的欧姆定律，因此称为磁路欧姆定律。磁路与电路有许多相似之处，如下表: 磁阻 磁路欧姆定律 磁路安倍环路定律 电阻 电路欧姆定律 电路基尔霍夫电压定律 基本关系 磁动势F 磁通Φ 磁阻Rm 磁导率μ 电动势E 电流I 电阻R 电导率γ 基本物理量 磁路 电路 项目 e 的有效值为： 1．电压、电流和磁通的关系 考察图中线圈中磁通： 大部分经铁心闭合 产生 少部分经空气闭合 产生 由KVL，有： i N φ φL 交流铁心线圈 e 主磁通 漏磁通 eL 写成相量形式： 设漏磁电感为Lσ，则： 外加电压不变时，交流铁心线圈的铁心内主磁通最大值几 乎是不变的。这是分析变压器和交流电动机时的重要概念。 P = △PCU + △Ph + △Pe 总损耗