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电工电子技术（少学时） 电工 电子技术 学时 配套 PPT 课件 习题 答案

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第5章 磁路和变压器一、要点和基本要求许多电工器件均是利用电磁原理工作的。了解电与磁之间的关系，掌握构成磁路的材料和磁路的结构，对掌握各种包含磁路的电工器件的工作原理是很有必要的。电磁铁、继电器、变压器、电动机均是电磁变换和转换元件可以完成电-磁-力；电-磁-电等能量之间的变换和转换。注意物理课中对磁的分析，重点是磁场。而本课程重点分析的是限制在磁路中的磁场、组成磁路的磁材料和包含磁路的电工元件。（一）要点1.磁路及磁路定律 磁路是磁通通过的闭合路径它与电路类似，它可以用各种导磁材料制作。磁路中的磁通、磁动势、磁阻之间具有一定的关系，这一关系可以用磁路的磁欧姆定律表示。它也具有类似电路中基尔霍夫电压定律的规律，称其为磁路环路定律。磁路环路定律表明任意一闭合磁路中，各段磁路的磁压降的代数和一定等于磁动势。2.铁磁材料及应用 铁磁材料在制作磁路方面有重要用途，用其高导磁率特性，可以制作许多电工器件；利用其磁滞特性可以制作许多特殊器件。了解铁磁材料的微观结构有助于了解铁磁材料的宏观特性。磁与电是紧密联系的，磁场强度与电流之间有密切的关系，而磁感应强度又与磁场强度密切相关。掌握它们之间的关系结合铁磁材料，可以设计或分析磁路，获得需要磁通的电激励条件；或根据给定的条件分析计算磁路参数。3.变压器的变换原理及应用 变压器是一种电-磁-电的转换元件，可以实现三种变换，电压、电流、阻抗变换。利用三种变换可以达到多种目的，解决许多工业和电讯方面的问题，特别是在电力传输和信号传输匹配方面有着极其重要的用途。（二）基本要求1掌握磁路的欧姆定律和环路定律 利用磁路的欧姆定律和环路定律确定磁路的结构或根据磁路的结构和给定磁路参数计算磁路的其它参数。2熟练掌握变压器的参数计算 了解变压器的变换原理。熟练掌握变压器的电压变换计算方法；变压器原、副绕组电流变换计算方法；原、副绕组阻抗变换计算方法。掌握变压器功率和效率的计算方法。3掌握变压器的用途掌握普通变压器在电子电路中的应用；了解自藕变压器的结构及用途；了解互感器的结构及应用方法；了解电力变压器的结构连接方式。二、逐讲讲授内容提要第13讲 5.1 磁路的基本概念，5.2变压器的用途与结构5.1 磁路的基本概念1磁路的基本物理量 磁感应强度、磁通与磁路截面积S之间有：的关系。 磁导率衡量物质导磁能力的物理量对于顺磁和反磁物质，对于铁、钴、镍及其合金类铁磁物质。 磁场强度H与磁感应强度和材料磁导率之间有的关系。2磁路的欧姆定律 磁路可以由非铁磁材料形成，但更多的磁路是由铁磁材料制成，磁路的磁通由饶在磁路上的通电线圈产生，所以将通电线圈的匝数与通过的电流强度乘积，表示为磁动势磁。磁通被聚集在闭合的磁路中形成闭合回路。磁路对磁通的运动有阻力就象电路对电流运动有阻力一样，可以用磁阻表示这种阻力。磁路的磁阻正比于磁路长度，反比于磁路的截面积，其比例系数为磁导率的倒数，即。 而磁通正比于磁动势反比于磁阻： 该式称磁路欧姆定律，与电路欧姆定律类似。3交流铁心线圈电路 若交流铁心电路的绕组接正弦电源，绕组中通过的是正弦交流，则由该电流产生的磁通也是按正弦规律变化的，通过铁心的磁通称主磁通用表示；还有很少一部分磁通通过空气形成磁路，称其为漏磁通用表示。磁通将在绕组中产生感应电动势。 由主磁通产生的电动势，有效值为在相位上滞后主磁通90。相量形式 由漏磁通产生漏磁电动势，由于漏磁磁路是线性的，所以漏磁电动势： 相量形式：绕组电压与绕组电动势之间的关系： 铁损和无功损耗： 由于铁心中由磁滞和涡流现象所以会损耗一定的能量，称其为铁损；此外交流铁心线圈也存在与电源的能量交换称其为无功损耗。 铁损正比于电流的平方，比例系数用表示，则： 交流铁心线圈与电源的能量交换也正比电流的平方，用比例系数表示，则： 与均不是常数，随磁路的饱和而减小。5.2变压器的用途与结构1变压器的用途 电力变压器（供电系统用）、仪用（电子电路用）、特殊变压器（电焊、电炉、启动）。2变压器的基本结构 铁心、原绕组、副绕组；铁心形式：芯式、壳式。 第14讲 5.3 变压器，5.4特殊变压器5.3 变压器1变压器工作原理 通过磁路将原副饶组的电路隔离开，但通过磁路中的磁场传递能量，形成电变磁-能量传递-磁变电的形式。在变换的过程中能量仍然是守恒的，原绕组提供的能量等于副绕组输出的能量加变压器自身的损耗。 在电源电压作用下，电流通过原绕组形成磁动势，在磁动势作用下在铁心磁路中形成主磁通和通过空气的漏磁通；主磁通铰链原、副两个绕组，并在各绕组中产生电动势和；当副绕组通过负载闭合时，在作用下会形成副绕组电流，通过副绕组也会产生磁动势，在该磁动势的作用下会形成通过铁心磁路的附加磁通，和仅通过空气的漏磁通；由于的作用会使有减小的趋势，但在电源电压、电源频率不变的条件下主磁通又不能改变，所以只能增大原绕组的电流，使原绕组产生的磁动势增大，若原绕组增加的电流产生附加的磁动势，形成了附加磁通。当=时主磁通保持不变磁路达到动态平衡。当负载变化时副绕组电流变化，原绕组的电流也相应的变化，但磁路中的主磁通始终保持不变，原副绕组的电动势和也不变，从而实现了能量的传递。2电压变换 原绕组电动势的有效值 副绕组电动势的有效值 在忽略漏磁电动势影响的情况下； 变压器的变比：，说明改变原副绕组匝数可以变换原副绕组的电压，即变压器可以实现电压变换。3电流变换 由由于所以 或 所以原副绕组电流关系为：4阻抗变换 由原副绕组电压和电流变换关系可得阻抗变换关系： 5变压器外特性 变压器的外特性可以用电压变化率来表示： 越小越好。6变压器得功率和效率 原绕组从电源获得的功率等于副绕组输出的功率加上变压器的铁损和铜损即： 效率：7变压器的额定值 可以从变压器的铭牌上获得，主要有额定容量、额定电压、额定电流。5.4特殊变压器1自耦变压器 仅有一个有抽头的绕组，原副绕