电工电子技术基础：磁路和变压器PPT教学课件.pptx

电工电子技术

第5章磁路和变压器

第5章磁路和变压器学习目标1.了解磁场的基本物理量，以及磁性材料的磁性能。2.理解磁路计算的基本定律。3.了解电磁铁的工作原理。4.熟悉变压器的结构和工作原理。5.了解变压器的外特性、损耗和效率、额定值。育人目标了解中国古代人民对电磁学知识的认识，激发民族自豪感，增强文化自信。

5.1磁路

5.1磁路5.1.1磁场的基本物理量1.磁感应强度B磁感应强度B是表示空间某点磁场强弱和方向的物理量，是一个矢量。其大小可用通过垂直于磁场方向的单位面积内的磁感线数目来表示，也可用某点磁场作用于1m长、通有1A电流的导体上的力来衡量，可表示为式中，F是电磁力；L是导体的长度；I是通过导体的电流。磁感应强度的方向可用右手螺旋定则来确定。磁感应强度的国际单位为特斯拉（T），简称特。2.磁通Φ在均匀磁场中，磁通Φ等于磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，单位是韦伯（Wb），即Φ=BS磁通反映穿过截面S的磁感线的条数，因此常把磁通称为磁通量。

5.1磁路3.磁导率μ不同的物质，其导磁能力不同。磁导率μ是用来表示物质导磁能力的物理量，单位为亨/米(H/m)。实验测得，真空的磁导率为一常数，其值为μ0=4π×10-7H/m。为了便于比较不同磁介质的导磁性能，常把它们的磁导率μ与真空磁导率μ0相比较，其比值称为相对磁导率，用μr表示，即μr越大，介质的导磁性能就越好。4.磁场强度H磁场强度H是计算磁场所用的物理量，反映的是电流的磁场，其强弱和方向均取决于电流，与介质无关。磁场强度H的大小为磁感应强度和磁导率之比，即在国际单位制中，磁场强度的单位是安/米(A/m)。

5.1磁路5.1.2磁性材料及磁性能磁性材料主要是指铁、钴、镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质。磁性材料具有高导磁性、磁饱和性、磁滞性等基本特性。1.高导磁性高导磁性是指磁性材料的磁导率很高，μr＞＞1，具有被强烈磁化的特性。磁性材料具有很强的导磁能力，相对磁导率可达102～104，因此各种电动机、变压器和电器的导磁系统的铁心都由磁性材料构成。与空心线圈相比，铁心线圈达到一定的磁通或磁感应强度所需的励磁电流会大大减小。因此，利用优质的磁性材料，可使同一电动机、变压器的质量和体积大大减轻和减小。2.磁饱和性当铁心线圈中通有大小和方向都变化的电流时，铁心就发生交变磁化，磁感应强度B随磁场强度H变化的关系如图5-1所示。

5.1磁路磁性材料的导磁性能是在其受磁化后表现出来的，随着磁化作用的加强，磁性材料所产生的磁场强度不会无限制增长。从图5-1曲线①可以看出：在Oa段中，B与H几乎按正比例增长；在ab段中，随着H的增长，B增长缓慢，此段称为曲线的膝部；在b段以上，随着H的进一步增长，B几乎不增长，达到饱和状态。几乎所有的磁性材料都具有磁饱和性，由于B与H不成正比例，所以其磁导率μ不是常数，而是按图5-1曲线②变化。3.磁滞性由图5-2可知，当H回到零时，B还未回到零，这种磁感应强度滞后于磁场强度变化的性质称为磁性材料的磁滞性。图5-2中的曲线称为磁滞回线。在磁滞回线中，Oc段中B随H增长而增长，当磁化曲线达到c时，减小电流使H由Hm逐渐减小，B将沿另一条位置较高的曲线b下降。当H=0时，仍有B=Br，Br为剩余的磁感应强度，简称剩磁。欲使B=0，需施加反向磁场-Hc，Hc称为矫顽力。当达到-Hm时，磁性材料达到反向磁饱和。再令H反向减小，曲线回升，当H=0时有B=-Br，为反向剩磁。此时将H正向增长到Hm，即又正向磁化到饱和，便得到一条闭合的对称于坐标原点的回线，即磁滞回线。

5.1磁路5.1.3磁路计算的基本定律1.安培环路定理安培环路定理可表述为：在磁场中沿任何闭合回路的磁场强度H的线积分等于通过闭合回路内各电流的代数和。用数学式表示为即式中，l的单位为m，∑I就是该磁路所包围的全电流，即闭合回路内全部电流的代数和。这个定理又称全电流定律，它是计算磁路时极为重要的定律。应用时，要注意当选取的回路中各电流的方向与所选回路的绕向之间符合右手螺旋定则时，该电流为正，否则为负。

5.1磁路2.磁路的欧姆定律励磁线圈通过励磁电流会产生磁通（即电生磁），通过实验发现，励磁电流I越大，产生的磁通就越大；线圈的匝数越多，产生的磁通也越大。把励磁电流I和线圈匝数N的乘积NI称为磁通势F，单位为安培(A)。它是磁路中产生磁通的源泉。F=NI磁通Φ由磁通势F产生，由实验得知，当磁通势一定时，铁心材料的磁导率μ越高，磁通就越多；铁心磁路截面积S越大，磁通也越多；铁心磁路l越长，磁通越少。即当磁通势F一定时，磁通Φ与μ、S成正比，与l成反比。用数学式表示为式中，称为磁阻，是表示磁路对磁通起阻碍作用的物理量，它与磁路的材质及几何尺寸有