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电工电子技术基础第3章 磁路与变压器PPT课件

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《电工电子技术》(曹建林) PPT课件：3.1 磁路

《电工电子技术》(曹建林) PPT课件：3.1 磁路

磁滞回线
3.1磁路
磁性材料的磁性能
磁路的概念
磁路中的磁通，通常是由通入励磁线圈的励磁电流产生，改变励磁电流I或线圈匝数N，磁通 的大小就会变化。I愈大，所产生的磁通Ф愈大；线圈的匝数愈多，所产生的磁通Ф也愈大。因 此把励磁电流I和线圈匝数N的乘积称为磁动势，用IN表示，单位为A。 磁路中磁通的大小除与磁动势IN有关外，还与铁心材料的导磁率μ、铁心磁路的截面积S、铁心 磁路的长度l等有关，它们之间的关系是
当外磁场被去除后，即H=0时，磁性材料将产生剩磁，如图中Br点 所示。但有时又需去掉剩磁，如当工件在平面磨床上加工完毕后，由 于电磁吸盘有剩磁，还将工件吸住，为此，应加反方向的外磁场，即 通入反向去磁电流，去掉剩磁，才能将工件取下。使B=0所需的Hc值， 称为矫顽磁力，如图中Hc点所示。
铁磁性材料按其磁滞回线形状不同，可分成三类：一类是软磁材 料，另一类是硬磁材料，第三类是矩磁材料。
式中Rm称作磁阻，表示磁路对磁通起阻碍作用的物理量，它仅与磁路的材料及几何尺寸有 关。式子与电路欧姆定律相似，故称为磁路欧姆定律。但由于μ不是常数，它随励磁电流而变， 所以不能直接应用磁路欧姆定律来计算，只能用来作定性分析。
— The End —
第3章 磁路与变压器
3.1 磁路
无锡科技职业学院
Wuxi Professional College of Science and Technology
1 磁性材料的磁性能 2 磁路的概念
能
磁路的概念
电工设备中常见的磁路
磁通集中通过的闭合路径称为磁路。 用来产生磁通的电流叫励磁电流，流过励磁电流的线圈叫励磁线圈。由直流电流励磁 的磁路叫直流磁路，由交流电流励磁的磁路叫交流磁路。

3 磁路和变压器 ppt课件

3 磁路和变压器 ppt课件

• O •Hc H •
时，铁心中的磁感应强度。
磁滞回线
矫顽磁力Hc：使 B = 0 所需的 H 值。
几种常见磁性物质的磁化曲线
B/T 1 2 3 4 5 6 7 8 9
1.8 1.6 1.4 1.2 c
b 1.0 0.8 0.6 0.4
a 0.2
O 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 a 铸铁 b 铸钢 c 硅钢片
磁化曲线 H
磁性物质的磁化曲线在磁路计算上极为重要，其为非线
性曲线，实际中通过实验得出。
（3） 磁滞性
磁滞性：磁性材料中磁感应强度B的变化总是滞后于 外磁场变化的性质。
磁性材料在交变磁场中反复磁
B
化，其B-H关系曲线是一条回形闭
Br •
合曲线，称为磁滞回线。
剩磁感应强度Br (剩磁) ： 当线圈中电流减小到零(H=0)
10 103 H/(A/m)
c b
a H/(A/m) 1.0103
按磁性物质的磁性能，Biblioteka 性材料分为三种类型： (1)软磁材料
具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。一般用来 制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、 硅钢、坡莫合金即铁氧体等。 (2)永磁材料
具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。一般用 来制造永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。 (3)矩磁材料
N
If + –
S
S
N
直流电机的磁路
交流接触器的磁路
2、磁路的欧姆定律（分析磁路的基本定律）
安培环路定律（全电流定律） Hdl I I1
式中： H d l 是磁场强度矢量沿任意闭合 H
线(常取磁通作为闭合回线)的线积分；

磁路和变压器PPT教学课件

磁路和变压器PPT教学课件

U I
220 2
83.5 11083.5 12.5
j109.3 Ω
Ro 12.5 Ω，X o 109.3 Ω
（2）铜损： PCu I 2 R 22 1 4 W 铁损： PFe P PCu 50 4 46 W
或： PFe I 2 Ro 22 (12.5 1) 46 W
线几乎成矩形。
跳转到第一页
3.1.4 交流铁心线圈电路
1．电压、电流和磁通的关系
设线圈的电阻为R，主
i
Φ
磁电动势为e和漏感电动势 + e
为eσ，由KVL，有：
u e
Φσ
－
u e e iR
设主磁通按正弦规律变化： m sin t ，则：
e
N
d dt
Nm
cost
Em
sin(t
90)
e
的有效值为：E
(c) 直流电机的磁路
跳转到第一页
3.1.1 磁路的基本物理量
1．磁感应强度B
磁感应强度B是表示磁场内某点磁场强弱及 方向的物理量。 B的大小等于通过垂直于磁场方 向单位面积的磁力线数目，B的方向用右手螺旋 定则确定。单位是特斯拉(T)。
2．磁通Φ
均匀磁场中磁通Φ等于磁感应强度B与垂直 于磁场方向的面积S的乘积，单位是韦伯(Wb)。
跳转到第一页
磁 化
B
ab
曲
线O
B
Br
－Hc
O
Hc H
磁 滞 回
H
线
铁磁材料的类型：
软磁材料：磁导率高，磁滞特性不明显，矫顽
力和剩磁都小，磁滞回线较窄，磁滞损耗小。
硬磁材料：剩磁和矫顽力均较大，磁滞性明显，
磁滞回线较宽。

《电工电子技术》——磁路与变压器

《电工电子技术》——磁路与变压器

已制成的变压器、互感器等，通常都无法从外观上看出 绕组的绕向，如果使用时需要知道它的同名端，可通过实验 方法测定同名端。
直流电感法
交流感应法
3.4 特殊变压器
3.4.1 自耦变压器
若变压器的原、副绕组有一部分是共用的，这类的变 压器叫自耦变压器。自耦变压器的原、副绕组之间既有磁 的耦合，又有电的联系。
在实际工作中可以选用不同匝数比的变压器，将负载阻抗变换 为所需要的阻抗值。在电子线路中常利用变压器的这种阻抗变 换作用实现阻抗匹配。
4. 变压器的外特性、损耗和效率 （1）变压器的外特性
当原绕组上外加电压和副绕组的负载功率因数cosφ2不变 时，副边端电压U2随负载电流I2变化的规律，称为变压器 的外特性。 从图中可看出，负载性质和功率因数不同时，从空载(I2=0) 到满载(I2=I2N)，变压器副边电压U2变化的趋势和程度是 不同的。，我们用副边电压变化率(或称电压调整率)来表示。 副边电压变化率ΔU(％)规定为：当原边接在额定电压和额 定频率的交流电源上，副边开路电压U2N和在指定的功率 因数下副边输出额定电流时的副边电压U2的算术差与副边 额定电压U2N的百分比值，即
r 0
4. 磁场强度H 同一通电线圈内的磁场强弱（用磁感应强度B来表征）， 不仅与所同电流的大小有关，而且与线圈内磁场介质的导磁性 能有关。
在通电线圈中，H这个单位只与电流的大小有关，而与线圈 中被磁化的物质，即与物质的磁导率μ无关。但通电线圈中的磁 感应强度B的大小却与线圈中被磁化的物质的磁导率μ有关。H 的大小由B与μ的比值决定，即磁场强度为
2.额定电流
额定电流是根据变压器允许温升而规定的电流值，以 安或千安为单位，变压器的额定电流有原边额定电流I1N和 副边额定电流I2N。

磁路与变压器-课件

磁路与变压器-课件

B
A
-Hm O
Hm H
对应于不同的Hm，将 得到一系列的磁滞回线，
将各磁滞回线的顶点与原 点O连接起来，得到一条 曲线OA，称为标准磁化曲
线，它是分析与计算磁路 的依据。
磁性材料按其磁滞回线的特点，可以分为三类：
（1）软磁材料：
磁滞回线较窄，比如 铸铁、铸钢等。一般 用来制造变压器、电 机等的铁芯。
HlNI
Hl：称为磁压降。
线圈 匝数N
I
磁路 长度l
F=NI：称为磁动势。
在非均匀磁路中，各段磁 压降之和等于总磁动势。
H lN IF
I
N
l0
总磁动势
l
例
HlH0l0NI
2.2 磁路欧姆定律
Φ
对于均匀磁路 Hl Bl l I
S
S
N
l
令
Rm
l
S
Rm 称为磁阻
则 HlRm
又 HlN IF ∴ Rm F
磁路与变压器
精品
在很多电工设备中（变压器、电磁
铁、电工测量仪表、电机等），不仅有 电路问题，同时还有磁路问题，只有同 时掌握了电路和磁路的基本理论，才能 对各种电工设备做全面的分析。
§1 磁场的基本物理量
1 磁感应强度B
磁感应强度B是用来表示磁场内某点磁场强弱 和方向的物理量。它是一个矢量。
B的大小
材料和绝缘材料的导电系数相差特别大，因此在分 析电路时很少考虑漏电流；但在磁路中，由于磁性 材料的磁导率只比非磁性材料的磁导率大几千或几 万倍，所以漏磁在很多情况下是不能忽略的，或者 说，不存在磁的绝缘材料。
F
Rm
磁路欧姆定律
2.3 磁路与 电路的比较

电工电子技术 ppt课件

电工电子技术 ppt课件

2020/11/24
11
实际电路器件品种繁多，其电磁特性多元而复杂，采取 模型化处理可获得有意义的分析效果
白炽灯电路
消耗电能的电 特性可用电阻 元件表征
由于白炽灯中耗能 的因素大大于产生 磁场的因素，因此
R L 可以忽略。
i
产生磁场的电 特性可用电感 元件表征
白炽灯的电
L 路模型可表
示为：
R
理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似，其电特性惟 一、精确，可定量分析和计算。
当外界电场的作用力超过原子核对外层 电子的束缚力时，绝缘体的外层电子同样 也会挣脱原子核的束缚成为自由电子，这 种现象我们称为“绝缘击穿”。绝缘体一 旦被击穿，就会永久丧失其绝缘性能而成 为导体。
半导体的导电性虽然介于导体和绝缘体之间，但半 导体在外界条件发生变化时，其导电能力将大大增强 ；若在纯净的半导体中掺入某些微量杂质后，其导电 能力甚至会增加上万乃至几十万倍，半导体的上述特 殊性，使它在电子技术中得到了极其广泛地应用。
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15
（2）电压
高中物理学中对电压的定义：电场力把单位正电荷从电 场中的一点移到另一点所做的功。表达式为：
u ab
dw ab dq
直流情况下
U ab
W ab Q
注意：物理量用小字表示变量，用大写表示恒量。
从工程应用的角度来讲，电路中的电压是产生电流的根 本原因；在数值上，电压等于电路中两点电位的差值。
2.对于集总参数元件，任何时刻，从元件一端流入的电 流，恒等于从元件另一端流出的电流，并且元件两端的 电压值是完全确定的。
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4. 电路中的电压、电流及其参考方向
（1）电流

第3章磁路与变压器

第3章磁路与变压器

e1

N1
d
dt


N1
d dt
(msin t)
N1 mcos t
E1m sin( t 90 )
有效值:
E1

E1m 2

2fN 1 m
2
E1 4.44 f m N1

同 理： e2 E2m sin( t 90 )
E2 4.44 fm N2
2. 额定值
额定容量 SN
传送功率的最大能力。
单相：S U I U I
N
2N 2N
1N 1N
三相：S 3U I 3U I
N
2N 2N
1N 1N
注意：变压器几个功率的关系（单相） 变压器运行
容量：S N U1N I1N
输出功率： P2 U 2 I2 cos
时的功率取 决于负载的 性质
i1N1 i2 N2 或： I1N1 I2 N2
IN I N
11
22
IN 1
1 2
INK
2
1
结论：原、副边电流与匝数成反比。
4. 阻抗变换
I1
I2
I1
+
U1
+
Z U 2
+
U1 Z
–
–
–
由图可知： Z U 2
I2
Z U1 KU2 K 2 U2 K 2 Z
SN 100103 144 A
3 U2N
3 400
SN
100 103

9.62 A
3 U1N
3 6000
(２) 满载和半载时的效率

电工电子学 第3章-磁路和变压器 13

电工电子学 第3章-磁路和变压器 13
磁路：磁通所经过的闭合路径。
i
u1

3-1
3.1 磁路及其分析方法
3.1.1磁场的基本物理量 1、磁感应强度 B （磁通密度）
表示磁场内某点的磁场强弱和方向 磁通 : 磁感应强度B与垂直于磁场方向的 面积S的乘积 B 的单位：特斯拉（Tesla） B 1 Tesla = 104 高斯 S 单位：韦伯
3-3
3、磁导率

：表征各种材料导磁能力的物理量
真空的磁导率( 相对磁导率 r
0 )为常数 7 0 4 10（亨/米）
:
一般材料的磁导率 和真空的磁导率之比
r 0
3-4
r 1 ，则称为磁性材料
r 1，则称为非磁性材料
3.1.2 磁路的分析方法
根据安培环路定律
磁路的 欧姆定律
F NI l Rm S
注：磁性材料
是非线性的
3-6
磁路和电路的比较

磁动势
磁通
磁压降
磁 路
I N
F IN
Φ
电流
HL
I
电 路
3-7
电动势
U R
电压降
+
E
_
E
I
U
*3.2 交流铁心线圈电路
交流激励 线圈中产生感应电势
u → i→
Φ→ e Φδ → e δ
d e N u dt 可忽略不计 -
3-2
2、磁场强度 H
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 B /
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。 I2 I3 I1

电工电子技术第3章磁路与变压器

电工电子技术第3章磁路与变压器

I
通过与磁场线方向垂直 的截面内磁场线的总数
Φ的单位 韦[伯](Wb)
磁通Φ
磁感应强度B 表示磁场内某点磁场方向和强弱的物理量
磁感应强度B 在均匀磁场内
Φ B S
矢量
单位
特[斯拉] (T) I1
磁通密度
磁场强度H 全电流定律 方向与B同 I3
H d l I I I 1 2 3
Hdl I
负载得到的功率
0.03 100 0.09 W P I RL
2 1 2
△U%表示供电电压的稳定性
U 20 U 2 U % 100% U 20
一般电力变压器的△U%在3%～ 5%之间
（三）变压器的变换阻抗作用
等效负载阻抗 Z L
I 1
+
I 2
ZL
I 1
U 1
-
U 2
-
+
+
U i
-
ZL
ZL
U1 ≈ E1=4.44fN1Φm U2 ≈ E2=4.44fN2Φm
I1 N 2 I 2 N1
变压器变换阻抗作用的应用
阻抗匹配
阻抗匹配 在电子电路中,为了使负载得到最大功率 输出,要求负载的阻抗与信号源的阻抗之间满足确定的 要求
以下详见例题3-3
p130
3-5
变压器的额定值
一.额定电压U1N和U2N 二.额定电流I1N和I2N 三.额定容量SN
SN =U2NI2N
负载阻抗
N1 U1 U 2 N2
U2 ZL I2
I 1
+
I 2
ZL
I 1
U 1

电工技术电子技术-磁路与变压器50页PPT

电工技术电子技术-磁路与变压器50页PPT
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
电工技术电子技术-磁路与变 压器
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)

磁路与变压器资料课件

磁路与变压器资料课件
变压器工作原理
变压器是利用电磁感应原理实现电压、电流和阻抗变 换的电气设备。当交流电压施加在变压器的一次绕组 时，产生交变磁通，该磁通穿过二次绕组，产生感应 电动势。根据电磁感应定律，感应电动势的大小与磁 通的变化率成正比。由于一次绕组和二次绕组匝数不 同，因此一次绕组和二次绕组上的感应电动势也不同 ，从而实现电压的变换。
02
磁路设计要考虑材料的 成本和可获得性，以及 材料的物理和机械性能 。
03
磁路设计要尽可能减小 磁滞、涡流和磁饱和等 效应，以提高变压器的 效率。
04
磁路设计要考虑散热问 题，以保证变压器在正 常工作温度下运行。
04
变压器性能分析
变压器效率与损耗
变压器效率
变压器效率是指在正常工作条件下，其输出功率与输入功率的比值，是衡量变压 器性能的重要指标。
磁感应
描述磁场对通电导体作用的物理量， 其大小与导体在磁场中的长度、电流 大小及磁场强度有关。
磁通
穿过某一面积的磁力线总数，反映了 磁场在某一区域的强弱。
磁导率与磁阻
磁导率
描述材料导磁性能的物理量，其值越大表示导磁性能越好。
磁阻
反映磁场传播速度的物理量，与磁导率成反比关系。
02
变压器原理
变压器工作原理
感谢观看
变压器损耗
变压器在运行过程中会产生铁损和铜损，铁损主要是由于磁滞和涡流现象引起的 ，而铜损则是由电流通过绕组时产生的电阻损耗。
变压器绝缘与散热
变压器绝缘
变压器绝缘是保证变压器正常运行的重要条件，主要分为内 绝缘和外绝缘，内绝缘是变压器油、纸、纸板等绝缘材料， 外绝缘则是变压器外部的绝缘套管和绝缘子等。
变压器设计制造中的挑战与解决方案

《磁路及变压器》课件

《磁路及变压器》课件

理想变压器模型及其特性
理想变压器模型是一个简化的模型，用于分析和设计变压器。我们将探讨理 想变压器的特性，如变比、电流关系和功率传输等。

实际变压器模型及其等效电路
实际的变压器模型包括电阻、漏感和互感等效电路。我们将研究这些电路以 了解实际变压器的行为和性能。
变压器的应用和维护
变压器在电力系统、电子设备和工业应用中有广泛的应用。我们将探索变压器的各种应用领域，并讨论变压器 的维护方法和技巧。
磁通量和磁势
磁通量是磁场穿过一个闭合曲面的总磁场量度。磁势是磁场在磁路中的分布 情况，它类似于电势在电路中的作用。
磁阻和磁导率
磁阻是磁场通过磁路时遇到的阻碍。它取决于磁性材料的物性和磁路的几何 形状。磁导率是磁性材料对磁通量的响应能力。
变压器的基本原理和结构
变压器是电磁感应的重要应用之一。它通过互感作用将交流电能从一个线圈 传输到另一个线圈。了解其基本原理和结构对于电力传输和电子设备至关重 要。
磁路及变压器
欢迎来到《磁路及变压器》的PPT课件。通过本课件，我们将探索磁路的基本 概念，磁通量和磁势，磁阻和磁导率，变压器的原理和结构，理想变压器模 型和特性，实际变压器模型和等效电路，以及变压器的应用和维护。
磁路的基本概念
了解磁路的基础概念是理解磁力和电磁感应的关键。磁路是指导磁场的路径， 由磁性材料组成。它可以通过磁通量和磁势来描述。

《电工电子技术》磁路与变压器课件

《电工电子技术》磁路与变压器课件

B
bc段是磁化曲线的膝部
c
b
C点以后是饱和段
ab段是上升段
a H
0 起始磁化曲线
起始磁化 曲线反映 了什么？
oa段是线性段
起始磁化曲线的ab段反映了铁磁材料的 高导磁性；c点以后说明铁磁材料具有 磁饱和性。
铁磁性材料具有高导磁性、磁饱和性、磁滞性和剩磁性。
高导磁性 磁导率可达102~104，由铁磁材料组成的 磁路磁阻很小，在线圈中通入较小的电流即可获得较 大的磁通。
把变压比和变流比公式代入可得： 改接成 ZL 4扬声器后
Z1
U1 I1
kU 2 I2
k
k2
U2 I2
k2ZL
k
'2
6400 4
1600，则k
'
40
所以： N 2
N1
k'
600 40
15匝
例：设交流信号源电压U 100 V ，内阻Ro 800 Ω，负载RL 8 Ω。 （1）将负载直接接至信号源，负载获得多大功率？
（2）变压器的负载运行与变换电流作用
i1 A X u1
Φ
N1N2
i2 S a
u2
x
|ZL|
变压器在能量传递的 过程中损耗甚小，因此：
P1 P2 或：U1I1 U 2 I 2
变压器的一次侧接电源，二次侧与 负载接通，这种运行状态称为负载运行。
变压器负载运行时由于副边电流存 在的去磁作用，因此原边电流由 i10增 大至i1。原边磁动势增加的数值恰好等 于二次侧负载所需要的磁动势。即：
UI
220 2
阻抗： Z
Ro
jX o
U I
220 2
83.5

汽车电工与电子基础3(磁路与变压器).ppt

汽车电工与电子基础3(磁路与变压器).ppt
楞次定律可简练地表述为：感应电流产生的
磁通总是试图阻碍原磁通的变化。
前一
目录
楞次定律实验图
前一
目录
用楞次定律判断感应电流（电动势）的方法：
（1）先确定原磁场方向；
（2）确定磁通量的变化趋势（增大或减小）；
（3）应用楞次定律确定感应电流产生的磁场方向 （增反减同）； （4）用安培定则判定感应电流的方向（右手螺旋 定则）。
前一
目录
3.自感现象和互感现象
1）自感现象 2）自感电动势 3）互感现象 4）互感电动势
前一
目录
1）自感现象
定义：由于导体本身的电流发生变化而产生的 电磁感应现象，叫做自感现象。
两种典型实例： （1）通电自感
（2）断电自感
前一
目录
2）自感电动势
定义：自感现象中产生的电动势。
作用：阻碍电流的变化——当电流增大时，自 感电动势阻碍电流增大；当电流减小时，自感 电动势阻碍电流减小。
前一
目录
2）点火系统的基本组成与电路
1）铁磁物质 2）磁场 3）铁磁物质的分类
前一
目录
1）铁磁物质
铁、镍、钴等金属或它们的合金称为铁 磁物质或铁磁材料。能吸引铁磁物质的性质 叫做磁性，具有磁性的物体叫磁铁。
前一
目录
2）磁场
在磁铁周围存在着磁力作用的空间，当另 一磁铁或通电导体置入该空间时，就会受到磁 力的作用，人们把这种磁力空间叫做磁场。
前一
目录
实验证明，直导体中的感应电动势的大小与磁
感应强度（B）、导体长度（L）以及导体运动 速度（v）有关，用公式表达为
线圈中感应电动势的大小与系安全中磁通量的
变化快慢和线圈匝数有关，即
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29.07.2020
15
第3章 磁路与变压器
• 由于趋肤效应的影响，使电流比较集中地分布在导 线表面，此种现象随着频率的增加而更加显著。
• 为了减小趋肤效应带来的不利影响，在高频电路中 常采用空心导线，有时则用若干条细导线绞合而成 的多股绞线以增大导线的表面来减小趋肤效应的影 响。
• 趋肤效应可以用来进行高频淬火。把待处理的金属 工件放置在通有高频电流的线圈中，由于趋肤效应， 金属工件中将产生趋于工件表面的高频涡流，使工 件表面的温度急速升高，而工件中心处几乎不发热， 达到表面淬火的目的。表面淬火的深度用改变电流 频率来控制，电流频率越高，表面淬火深度越浅。
（4）导率μ 磁导率μ是表示物质导磁性能的物理量。 其SI单位是亨/米（H/m）。
真空中的磁导率为 μ04π1 0（ 7 H/m）
0 的物质称为非磁性材料；
0 的物质称为铁磁性材料；
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第3章 磁路与变压器
二、铁磁性材料的磁性能
1.铁磁性物质的磁化
（1）磁畴：在铁磁性物质内部存在许多体积约10-
9cm3的磁化小区域，称为磁畴。
（2）在没有外磁场作用时，这些磁畴的排列是无
序的，它们所产生的磁场的平均值几乎等于零，对
外不显示磁性。
（3）在一定的外磁场作用下，这些磁畴将转向外
磁场方向，作有序排列，显示出很强的磁性，形成

磁化磁场。从而使铁磁性物质内的磁感应强度大大
增强，这就是铁磁性物质在外磁场作用下产生的磁
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2.趋肤效应
（1）直流电通过导线时：导线横截面上各处的电 流密度相等。 （2）交流电通过导线时：导线横截面上电流的分 布是不均匀的，越靠近导线中心处电流密度越小； 越靠近导线表面电流密度越大。此种交变电流在导 线内趋于导线表面流动的现象叫做趋肤效应（也叫 集肤效应）。
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（3）磁场强度H
磁场中某点的磁场强度的大小等于该点的磁感应强 度与介质导磁率的比值。
即： H B
式中：S—安/米（A/m）
磁场强度的大小只与其激励电流有关，而与介质材 料的导磁性能无关。
H的方向与该点的磁感应强度B的方向一致。
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第3章 磁路与变压器
5.铁磁性物质的分类和用途
（1）软磁性材料：容易被磁化，但去掉外磁场后，磁 性大部分消失。 如硅钢、铸铁、铸钢、电工钢、坡莫合金、铁氧体等 都属于软磁性材料。 常被用来制造变压器、交流电机和各种继电器的铁心 等。 （2）硬磁性材料：须用较强的外磁场才能使之磁化， 但去掉外磁场后，磁性不易消失，将保留下很强的剩 磁。如碳钢、钴钢、铝镍钴合金、钕铁硼等都属于硬 磁性材料。 适用于制造永久磁铁、磁电式仪表、永磁式扬声器、 耳机中的永久磁铁和小型直流电机中的永磁磁极等。
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第3章 磁路与变压器
（3）矩磁性材料：很容易被磁化，剩磁大（不易去 磁）。如镁锰铁氧体及锂锰铁氧体等。 适用于存储与记录信号，常用来制作记忆元件，比如 比如计算机内部存储器的磁心和外部设备中的磁鼓、 磁带及磁盘等。
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二、涡流与趋肤效应 1.涡流及涡流损耗
（1）涡流：铁心线圈在外加交流电源作用下，产 生交变磁通穿过铁心，使得铁心内部产生感应电动 势和感应电流。由于这种电流在铁心中自成回路， 其形状如同水中旋涡，所以称做涡流。
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（2）涡流损耗：涡流所经路径是有电阻的，因此 会消耗能量而使得铁心发热，这种由涡流引起的电 能损耗叫做涡流损耗。 涡流的大小与铁心材料的电阻率成正比，与铁心的 厚度成反比。 故减小涡流损耗常用两种方法：一是增大铁心材料 的电阻率，在钢片中渗入硅能使其电阻率大大提高。 二是把铁心沿磁场方向剖分为许多薄片且相互绝缘 后再叠装成铁心，以减小铁心的厚度，增大铁心中 涡流路径的电阻。
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第3章 磁路与变压器
2.磁场的基本物理量
（1）磁感应强度B
磁感应强度是描述空间某点磁场强弱与方向的物理
量。
即：
B F qv
式中：F—牛顿（N）， q—库仑（C）， v—米每秒（m/s）， B—特［斯拉］（T）。
B的方向即该点的磁场方向，与产生该磁场的电流 之间的方向关系符合右手螺旋法则。
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3.磁饱和性
铁磁性材料还具有磁饱和性。当外加磁场H增加到 一定程度后，即便H再继续增加，B的数值几乎不再增 长，即进入饱和状态了。
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4.磁滞性
磁滞性表现在铁磁性物质在交变磁场中反复磁化 时，磁感应强度的变化总是滞后于磁场强度的变化。
磁滞性是由于分子热运动所产生的。在交变磁化 过程中，磁畴在外磁场作用下不断转向，但它的分子 热运动又阻止其转向。故磁畴的转向总是跟不上外加 磁场的变化，从而产生了磁滞现象。
化现象。
（4）非磁性材料内没有磁畴结构，所以不具有磁
化特性。
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第3章 磁路与变压器
（a）磁化前 (b)磁化后
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2.高导磁性 由于磁化现象，从而使铁磁性材料具有高导磁性
能，其磁导率很大，是工业生产中用于制造电机、电 器与电工仪表的主要材料。利用铁磁性物质的高导磁 性，可用较小的励磁电流产生足够大的磁通，如优质 的铁磁性物质可使相同容量的变压器或电动机的重量 和体积大大减小。
第3章 磁路与变压器
内容提要
1.磁路的基本概念； 2.变压器； 3.特殊用途变压器。
3.1 磁路的基本概念
一、磁场的基本物理量 1.磁路
磁路是用来将磁场聚集在空间一定范围内的总体，
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总体概述
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第3章 磁路与变压器
（2）磁通量Ф
磁通量Ф（或称为磁通）是表示穿过某一截面S的 磁感应强度矢量B的通量，也可理解为穿过该截面的磁 力线总数。
即： ΦBS
式中：S—平方米（m2） Φ—韦［伯］（Wb）， B—特［斯拉］（T）。
Φ的方向与B的方向相同，即与产生该磁场的电流 之间的方向关系符合右手螺旋法则。