电工电子技术(少学时)(第4版) 学习指导 (6)[5页]

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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B、磁通与磁路截面积S之间有：B



S

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1，对于铁、钴、镍及其合金类铁磁物质1。

磁场强度H与磁感应强度B和材料磁导率之间有H

B



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FIN。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Rm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Rm

L

。 S

FININS



LRmLS

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i2Isint，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

0msint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

msint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eN

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d0

，有效值为E4.44fNm在相位上滞后主dt

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磁通90°。相量形式Ej4.44fNm

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：

di

eLL2IcostL2I2sin(t)

dt2 相量形式：Ej2fLIjXI 绕组电压与绕组电动势之间的关系：

UE0EIRE0IRjXIE0IZ

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R0表示，则：PFeR0I2

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X0表示，则：QFeX0I2

R0与X0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

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