《电工电子技术》——磁路与变压器

定的＋Hm和－Hm 的幅度内多次反复交变磁化。当电流为 0 （即 H=0） 到，B 并未回到 0， 称为剩磁，剩磁的强弱用剩磁感应强度±Br 表示。使 B为零的磁场强度±Hc 称为矫顽力。 磁感应强度 B 的变化落后磁场强度 H 变化的性质称为磁滞特性。
B
Bm H 减小
Br
H 增加
- Hm
- Hc
磁饱和
加，称为磁饱和。
图中的 Bo-H 为真空状态下 B-H 曲线，以示比较。μ-H 曲线为磁导率随磁场强
度 H 变化的情况，如图6-2所示。
O
B0 - H 曲线
H
图6-2 B-H、μ-H 曲线
第 6 章 | 磁路和变压器
6.1 磁路的概念和基本定律
3．磁滞特性 当铁心线圈通过交流电时，铁心受到交变磁化，将一块尚未磁化的铁磁材料，放在选
l 直流磁路
磁通恒定
图6-5 直流磁路
第 6 章 | 磁路和变压器
6.2 直流和交流磁路
6.2.2 交流磁路
交流电流励磁的磁路称为交流磁路，交流状态下励磁铁心线圈又称为交流铁心线
圈。交变电流变化在线圈中产生主磁通 Φ 和漏磁通 Φσ，分别产生主感应电动势 e 和
漏感应电动势 eσ，如图6-6所示。主、漏感应电动势的表达式分别为：
第6章
磁路和变压器
6.1 磁路的概念和基本定律 6.2 直流和交流磁路 6.3 变压器
磁路和变压器
本章学习磁路和变压器，磁路是基础，变压器是其应用。包括磁性 材料、主要物理量、磁路的概念和基本定律。交流磁路的分析，包括电磁 关系、电压和电流、功率。变压器的结构、工作原理、特性、效率和功能。
N1
N2
6.2.1 直流磁路
励磁：为利用电磁感应原理工作的电气设备（如发动机等）提供工作磁场称为励磁，

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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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第3章 磁路与变压器
二、涡流与趋肤效应 1.涡流及涡流损耗
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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
U1 E1 N1 K U20 E2 N2 • K称为变压器的变压比（简称为变比），该式表明 变压器原、副绕组的电压与原副绕组的匝数成正比。 • 当K>1时为降压变压器， • K<1时为升压变压器。 • 对于已经制成的变压器而言，值一定，故副绕组电 压随原绕组电压的变化而变化。
1.变压器的变压原理（变压器的空载运行）
Байду номын сангаас在u1的作用下，原绕组中有电流i1通过，此时i1=i0 称为空载电流。它在原边建立磁动势i0N1，在铁心中 产生同时交链着原、副绕组的主磁通Φ，主磁通Φ的
存在是变压器运行的必要条件。

二、 磁场的基本物理量
1、磁感应强度B
表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。
磁感应强度B的方向: 与电流的方向之间符合右手螺旋定则。
磁感应强度B的大小:单位正电荷在磁场中以单位速 度沿与磁场垂直方向运动时所受的最大磁场力。
FqvB
磁感应强度B的单位: 特斯拉(T)，1T = 1Wb/m2 均匀磁场: 各点磁感应强度大小相等，方向相同的
B0
磁化曲线 H
数，随H而变。
B,
有铁磁材料存在时，与 I 不成
B
正比。
铁磁材料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。
O B和与H的关系 H
3、 磁滞性
磁滞性：铁磁材料中磁感应强度B的变化总是滞后于
外磁场变化的性质。
铁磁材料在交变磁场中反复磁化，其B-H关系曲线
是一条回形闭合曲线，称为磁滞回线。 B
非铁磁材料没有磁畴结构，所以不具有磁化结构。
2、磁饱和性
铁磁材料由于磁化所产生的磁化磁场不会随着
外磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定
程度时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与
外部磁场方向一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向
某一定值。如图。
B
BJ 磁场内铁磁材料的磁化磁场 的磁感应强度曲线；
B0 磁场内不存在铁磁材料时的
四、 磁路欧姆定律
磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律
1. 引例 环形线圈如图，其中介质是均 匀的，磁导率
为， 试计算线圈内部 的磁通 。
解：根据安培环路定律，有
Hdl I
设磁路的平均长度为 l，则有
N匝 x
NIH l B l
Sl

原副绕组的匝数不同，将匝数多的称为高压绕组，将匝数 少的称为低压绕组 。通常，为利于绝缘，将低压绕组安放 在靠近铁心的内层，将高压绕组放在低压绕组的外层。
高压绕组
低压绕组
图5.2.4芯式单相变压器
5.2.2 变压器的工作原理
i1
＋
u1
－
－
e＋1
－
e＋s1
s1 s2
N1
原绕组
电磁关系 u1 i1（i1）
《电工电子技术》
第5章 磁路和变压器
磁路和变压器
磁路与电路是相互联系的，如变压器、 电动机以及测量仪表等电工设备的内部都有 铁心和线圈，都是利用电磁相互作用的原理 工作的。
+ －
(a) 电磁铁的磁路 (b) 变压器的磁路
(c) 直流电机的磁路
目录
5.1 磁路的基本概念 5.2 变压器的用途与结构 5.3 变压器 5.4 特殊变压器
磁路与电路对照
I
I N
磁路
+
E
_
U
R 电路
磁通势F
磁通
磁感应强度B 磁阻Rm
Rm l
S
电动势E 电流I 电流密度J 电阻R
R l
S
磁路的计算
在计算电机、电器等的磁路时，要预先给定铁心 中的磁通（或磁感应强度），而后按照所给的 磁通及磁路各段的尺寸和材料去求产生预定磁通所
需的磁通势F＝NI。
计算均匀磁路要用磁场强度H，即NI＝Hl，
图5.1.1 通电的线圈
Bx
NI lx
NI 2πx
N：线圈匝数
I：通过线圈的电流
lx：x点处磁力线的长度
可见，磁导率的大小将影响 磁感应强度的大小。