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第3章磁路与变压器 3 2交流铁心线圈电路 3 3变压器 自学为主 3 1磁路 3 1磁路 u 磁路 主磁通所经过的闭合路径 磁场的特性可用磁通 磁感应强度 磁场强度 磁导率等几个物理量表示 一 磁通磁场中穿过某一截面积S的磁感应线数 称为通过该面积的磁通 量 磁感应线上每一点的切线方向既为该点的磁场方向 的单位 伏 秒 通称为韦 伯 Wb或麦克斯韦Mx1Wb 108Mx 3 1 1磁场的基本物理量 如磁场内各点的磁感应强度的大小相等 方向相同 这样的磁场则称为均匀磁场 二 磁感应强度 与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通 磁力线 可表示磁场内某点的磁场强弱和方向 B的单位 特 斯拉 T 的单位 韦伯 矢量 BS 磁力线的疏密程度 反映了该处磁场的强弱 三 磁场强度 磁场强度是计算磁场所用的物理量 其大小为磁感应强度和导磁率之比 H的单位 安 米 的单位 亨 米 矢量 真空中的磁导率为常数 四 磁导率磁导率 是一个用来表示磁场媒质磁性和衡量物质导磁能力的物理量 一般材料的磁导率 和真空磁导率 0的比值 称为该物质的相对磁导率 r 或 磁性材料的磁性能 一 高导磁性指磁性材料的磁导率很高 r 1 使其具有被强烈磁化的特性 3 1 2磁性材料的磁性能 高导磁性 磁饱和性 磁滞性 非线性 磁性物质的磁化 二 磁饱和性当外磁场 或励磁电流 增大到一定值时 磁性材料的全部磁畴的磁场方向都转向与磁场的方向一致 磁化磁场的磁感应强度BJ达到饱和值 磁化曲线 注 当有磁性物质存在时B与H不成比例 与I也不成比例 B B H O 三 磁滞性当铁心线圈中通有交变电流 大小和方向都变化 时 铁心就受到交变磁化 电流变化时 B随H而变化 当H已减到零值时 但B未回到零 这种磁感应强度滞后于磁场强度变化的性质称磁性物质的磁滞性 磁滞回线 剩磁 当线圈中电流减到零 H 0 铁心在磁化时所获的磁性还未完全消失 这时铁心中所保留的磁感应强度称为剩磁感应强度Br Br Br Hc H I B 0 铁磁材料分类 软磁材料 磁滞回线窄长 常用做磁头 磁心等 永磁材料 磁滞回线宽 常用做永久磁铁 矩磁材料 磁滞回线接近矩形 可用做记忆元件 安培环路定律 全电流定律 磁场中任何闭合回路磁场强度的线积分 等于通过这个闭合路径内电流的代数和 即 3 1 3磁路及其分析 电流方向和磁场强度的方向符合右手定则 电流取正 否则取负 在无分支的均匀磁路 磁路的材料和截面积相同 各处的磁场强度相等 中 安培环路定律可写成 磁路的欧姆定律 对于环形线圈 磁路的欧姆定律 说明 F NI为磁通势Rm为磁阻l为磁路的平均长度S为磁路的截面积 磁路和电路的比较 一 磁路 电路 磁通 I N R E I 磁压降 磁通势 U 基本定律 磁阻 磁感应强度 安培环路定律 磁路 I N 欧姆定律 电阻 电流强度 克氏电压定律 克氏电流定律 磁路与电路的比较 二 电路 R E I 一 电磁关系 铁心线圈的交流电路 3 2交流铁心线圈电路 电路方程 一般情况下很小 二 交流磁路的分析 主磁通 漏磁通 u i 假设 则 有效值 变压器是变换各种交流电压的电器 它是利用电磁感应定律并通过磁路的耦合作用 把某一个数量级的交流电压 变换成同频率的另一个数量级的交流电压的能量变换装置 3 3变压器 S9 M 400 10配电变压器 变压器的分类 N1 变压器的基本结构 一次 二次绕组互不相连 能量的传递靠磁耦合 设变压器空载运行 一次侧接交流电源 二次侧开路 空载时 铁心中主磁通 是由一次绕组磁通势产生的 1 电压变换 3 3 1变压器的工作原理 结论 改变匝数比 就能改变输出电压 K为变比 原 副边电压关系 根据交流铁心线圈电路的分析可得 时 变电压 带负载运行情况 一次侧接交流电源 二次侧接负载 有载时 铁心中主磁通 是由一次 二次绕组磁通势共同产生的合成磁通 2 电流变换 由上式 若U1 f不变 则 m基本不变 近于常数 空载磁势 有载磁势 磁势平衡式 或 结论 一次 二次侧电流与匝数成反比 由图可知 结论 变压器一次侧的等效阻抗模 为二次侧所带负载的阻抗模的K2倍 3 阻抗变换 阻抗变换举例 扬声器上如何得到最大输出功率 设 信号电压的有效值 U1 50V 信号内阻 Rs 100 负载为扬声器 等效电阻 RL 8 求 负载上得到的功率 解 1 将负载直接接到信号源上 得到的输出功率为 2 将负载通过变压器接到信号源上 输出功率为 结论 由此例可见加入变压器以后 输出功率提高了很多 原因是满足了电路中获得最大输出的条件 信号源内 外阻抗差不多相等 额定电压变压器副边开路 空载 时 原 副边绕组允许的电压值 额定电流变压器满载运行时 原 副边绕组允许的电流值 二 变压器的铭牌数据 以单相变压器为例 U2N应比满载运行时的输出电压U2高出5 10 额定容量传送功率的最大能力 理想 二 变压器的铭牌数据 三相变压器 单相变压器 理想 3 3 2变压器的等值电路及外特性 1 变压器的等值电路 1 空载运行等值电路 2 负载运行等值电路 XS1 漏磁感抗 Xm 励磁感抗 I2 n ZL U2 U1 I1 Z0 cos 0 8 cos 1 1 0 U2 U2N I2 I2N 1 外特性U2 f I2 2 变压器的外特性 1 损耗P PCu PFe 2 效率 通常大于95 3 3 3变压器的损耗与效率 P2 变压器的输出功率 P1 变压器的输入功率 注意 变压器几个功率的关系 变压器的功率因数 变压器的效率 1 自耦变压器 3 3 4特殊变压器简介 使用时 改变滑动端的位置 便可得到不同的输出电压 实验室中用的调压器就是根据此原理制作的 注意 原 副边千万不能对调使用 以防变压器损坏 2 电流互感器用低量程的电流表测大电流 被测电流 电流表读数 N2 N1 1 副边不能开路 以防产生高电压 2 铁心 低压绕组的一端接地 以防在绝缘损坏时 在副边出现过压 使用注