第八章 铁心线圈与变压器(简明版).ppt

第八章 铁心线圈与变压器 第一节 磁路的基本概念和定律 第二节 直流铁心线圈与直流电磁铁 第三节 交流铁心线圈与交流电磁铁 第四节 单相变压器 # 1 第八章 铁心线圈与变压器 本章介绍的基本物理量、基本定律以及磁性材料的磁性能。在此基础上重点讨论铁心线圈电路和变压器。 第一节 磁路的基本概念和定律 电动机、继电器、电磁铁及变压器等电器都是基于电磁耦合的原理工作的，我们已经学过了电路，现在再来研究磁路。 一、磁场的基本物理量 1.磁通φ 2.磁感应强度B 3.磁场强度H 4.导磁系数μ # 8-1 2 一、磁场的基本物理量 垂直穿过某一面积S 的磁力线的总根数。韦伯wb 穿过单位面积的磁力线根数。特斯拉T wb/m2 磁场中某点的B 与该点的磁导率μ的比值。 1.磁通φ 2.磁感应强度B 3.磁场强度H 4.导磁系数μ 无量纲 真空导磁系数 第一节 磁路的基本概念和定律 安/米，A/m, A/cm # 8-1 3 磁动势 第一节 磁路的基本概念和定律 二、磁路的基本定律 安培环路定律 磁路欧姆定律 与电路类似，磁路也有各种定律 安培环路定律 安培环路定律 安培环路定律 安培环路定律 安培环路定律 沿任一闭合路径，H 的线积分等于包围在这闭合路径内各电流的代数和 若磁场均匀则有 磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 无分支磁路 平均长 l 线圈N 匝 I N 磁通Φ 导磁系 数μ 截面积S 根据 磁路欧姆定律 磁阻Rm 基尔霍夫定律 # 8-1 4 二、磁路的基本定律 安培环路定律 磁路欧姆定律 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律 有分支磁路 I1 N1 I2 N2 1. 磁路的基尔霍夫磁通定律 在节点A 处 A φ 1+φ2 -φ3=0 2. 磁路的基尔霍夫磁压降定律 任一闭合回路中均有： 或 磁压降的代数和等于磁动势的代数和 # 8-1 5 H（I） μ μ a b c B 铁磁材料 B-H，μ-H 曲线 从曲线上能明显看出，μ不是常数 导磁性 工程上利用它来使 磁通尽量地约束在有限的范围 内，提高电磁设备的利用率， 一般使用B-H 曲线的ab 段。 磁滞 B的变化滞后于H 的变化 如曲线的oa 段 o 磁饱和 当H 达到一定程度，B 不再随H 而增加，此为磁饱和。 如曲线的cs 段。 s 若对铁心线圈而言，磁饱和意为 当电流I 增加到一定程度，φ不再随之增加。 关于磁滞 祥看请点击 # 三、磁性材料的磁性能 8-1 6 几点说明： 磁阻Rm 的大小取决于磁路的尺寸和材料的磁导率。 磁路和电路有相似之处，但却有本质的区别。 # 8-1 7 第二节 第二节 直流铁心线圈与直流电磁铁 一、直流铁心线圈 （磁路计算略） 二、直流电磁铁 1. 构成 铁心 铁心 线圈 线圈 衔铁 衔铁 2. 工作原理 通电的铁心线圈对衔铁会产生吸力 请看通电演示 3. 吸力 # 电磁铁应用？ 8-2 8 直流电磁铁的特点 励磁电流是由励磁线圈的外加电压U 和线圈电阻R 决定的 2. 无磁滞和涡流损耗，铁心可以使用整块的铸钢、软铁。 电流是恒定的，无感应电动势产生。 3. 吸合后电磁力比吸合前大得多，但励磁电流不变。 （因磁动势 NI 不变，磁阻Rm ↓→B ↑ ，所以吸力F↑） 电流恒定，无感应电动势产生。 无磁滞和涡流损耗，可使用整块铁心 3. 吸合后，励磁电流不变， F↑↑ # 8-2 9 第三节 交流铁心线圈与交流电磁铁 一、交流铁心线圈的损耗 P = △PCU + △Ph + △Pe 总损耗 铜损 涡流损耗 铁损 磁滞损耗 铜损△PCU 线圈电阻上的损耗 △PCU =I 2R 磁滞损耗 其大小与铁心材料反复磁化后的磁滞回线面积成正比 涡流损耗 交变磁通穿过铁心时，铁心既导磁又导电 ，因铁心在交变磁通作用下产生感应电动势， 从而在垂直于磁通方向的铁心平面内产生旋涡状的感应电流，叫涡流。涡流在铁心内电阻上产生的损耗称涡流损耗。 减小涡流损耗的办法 增大涡流通路的电阻即用薄的材料叠成铁心 减小磁滞损耗的办法 铁心尽量采用软磁材料 # 8-3 10 二、电压平衡方程式 交流铁心线圈 大部分经铁心闭合 产生e e 主磁通 少部分经空气闭合 产生eL 漏磁通 eL u 线圈电阻上压降为 iR 根据KVL得： 或 电压平衡方程式 # 8-3 11 # 二、电压平衡方程式 有效值 或 重要结论 外加电压不变时，交流铁心线圈的铁心内