电工与电子技术 第6章 磁路和变压器.ppt

第6章磁路和变压器6.1磁路的概念和基本定律6.2直流和交流磁路6.3变压器磁路和变压器本章学习磁路和变压器，磁路是基础，变压器是其应用。包括磁性材料、主要物理量、磁路的概念和基本定律。交流磁路的分析，包括电磁关系、电压和电流、功率。变压器的结构、工作原理、特性、效率和功能。N1N2第6章|磁路和变压器6.1磁路的概念和基本定律6.1.1磁路的概念1.什么是磁路？线圈通过电流会产生磁场，将线圈绕在导磁性能良好的铁磁材料制成的铁心上，使磁通的绝大部分通过此铁心构成的闭合路径，这样的闭合路径称为磁路。在磁路中，可以利用较小的电流获得较强的磁场。图6-1a所示为小型变压器，由铁心和线圈组成。图6-1b为变压器中电流所产生的磁通通过铁心构成的磁路。图6-1c为电磁型继电器的磁路，注意其开启时铁心不完全闭合，其缝隙称为空气隙，简称气隙。6-1变压器及磁路a）变压器b）变压器磁路c）继电器磁路铁心线圈a）b）铁心线圈磁路I1I2磁路c）铁心气隙第6章|磁路和变压器6.1磁路的概念和基本定律2.磁场的基本物理量磁感应强度（B）是描述磁路的重要物理量，其单位是T（特斯拉）。穿过某一截面积（S）的磁感应强度（B）称为磁通量，简称磁通（Φ），单位为韦伯（Wb），在均匀磁场中，定义为磁场强度（H）是描述磁路的重要物理量，其单位是A/m（安培/米）。与磁感应强度、磁性材料的磁导率的关系为磁导率（μ）是描述物体导磁能力的物理量，其单位是H/m（亨利/米）。真空中磁导率用μ0表示，称为真空磁导率，由实验测出，真空磁导率的数值为任意一种物质的磁导率（μ）与真空磁导率用（μ0）的比值，称为该物质的相对磁导率（μr）。很明显，真空中相对磁导率为1，铁、钴、镍以及这些金属的合金具有很高的磁导率，可以对其周围的磁场产生较大的影响，通常把这一类物质称为铁磁物质。6.1.2铁磁材料第6章|磁路和变压器6.1磁路的概念和基本定律物质按其导磁性能大体上分为铁磁材料和非铁磁材料两大类。非铁磁材料对磁场强弱的影响很小，其磁导率与真空的磁导率近似相等，为一常数。只有铁、钴、镍以及这些金属的合金具有很高的磁导率，可以对其周围的磁场产生较大的影响，通常把这一类物质称为铁磁物质。铁磁物质具有以下特点：1．磁导率高铁磁材料中的相对磁导率（μr）远远大于1，具有被强烈磁化的特性。其中铸铁材料的的相对磁导率可达200，硅钢片可达1000~10000，坡莫合金则高达20000~200000。2．磁饱和特性铁磁材料中，磁感应强度B随磁场强度H的磁化特性，通常用磁化曲线（或B-H）通过实验得出。起始，B随H增加而快速增加，到一定程度后，B不在增加，称为磁饱和。图中的Bo-H为真空状态下B-H曲线，以示比较。μ-H曲线为磁导率随磁场强度H变化的情况，如图6-2所示。B0-H曲线μ-H曲线HB、μO图6-2B-H、μ-H曲线B-H曲线磁饱和第6章|磁路和变压器6.1磁路的概念和基本定律3．磁滞特性当铁心线圈通过交流电时，铁心受到交变磁化，将一块尚未磁化的铁磁材料，放在选定的＋Hm和－Hm的幅度内多次反复交变磁化。当电流为0（即H=0）到，B并未回到0，称为剩磁，剩磁的强弱用剩磁感应强度±Br表示。使B为零的磁场强度±Hc称为矫顽力。磁感应强度B的变化落后磁场强度H变化的性质称为磁滞特性。H增加和减少时，H-B特性的路径为不同的两条线，形成一个对称于原点的闭合曲线，称为磁滞回线，如图6-3所示。6.1.3磁路的基本定律图6-4所示磁路中，设N为线圈匝数、l为磁路平均长度、H为磁路铁心磁场强度，则“安培环路定律”为根据安培环路定律可知匝数与电流的乘积称为“磁通势”，单位为安培（A），即：OHBH增加H减小图6-3磁滞回线IlN图6-4磁路磁路第6章|