PPT17 第6章 磁路分析基础3 变压器
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电工与电子技术 第6章 磁路和变压器
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，
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，
磁路与变压器-PPT精选
分析交流磁路较为复杂，其在电磁关系、电压、电流及功率损耗等方面都和直流磁路有所不同。
1 电磁关系
i ue
e
u i（FiN）
e N d dt
e
N d dt
2 电压、电流关系
i ue
e
根据KVL uee Ri
uRieeeNddt
∵u是正弦交流量，
另外，磁路与电路本质也是不同的，由于导电
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。
§4 直流磁路的分析
Φ
I
U
直流磁路 即用直流来励磁的磁路
I=1A，B=0.9T。
求：线圈匝数N=？
解
磁路的平均长度为：
l101539.（ 2cm）
2
由铸钢的磁化曲线可查得：
I
B=0.9T→H1=500A/m
H1l1=500 ×(39.2-0.2) ×10 -2=195（A）
H 0 B0 040 .1 97 07.2150 (A/m )
（随Rm变化）
3 功率关系 在交流磁路中，功率损耗为：
P P C u P F e I2 R P h P e
铜损
铁损
磁滞 损耗
涡流 损耗
3.1 磁滞损耗
由磁滞所产生的损耗称为磁滞损耗。 可以证明：交变磁化一周在铁芯的单位 体积内所产生的磁滞损耗与磁滞回线所围面 积成正比。 磁滞损耗要引起铁芯发热。为了减小磁 滞损耗，应选用磁滞回线狭小的磁性材料制 造铁芯。硅钢是变压器和电机中常用的铁芯 材料，其磁滞损耗较小。
1 电磁关系
i ue
e
u i（FiN）
e N d dt
e
N d dt
2 电压、电流关系
i ue
e
根据KVL uee Ri
uRieeeNddt
∵u是正弦交流量，
另外，磁路与电路本质也是不同的，由于导电
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。
§4 直流磁路的分析
Φ
I
U
直流磁路 即用直流来励磁的磁路
I=1A，B=0.9T。
求：线圈匝数N=？
解
磁路的平均长度为：
l101539.（ 2cm）
2
由铸钢的磁化曲线可查得：
I
B=0.9T→H1=500A/m
H1l1=500 ×(39.2-0.2) ×10 -2=195（A）
H 0 B0 040 .1 97 07.2150 (A/m )
（随Rm变化）
3 功率关系 在交流磁路中，功率损耗为：
P P C u P F e I2 R P h P e
铜损
铁损
磁滞 损耗
涡流 损耗
3.1 磁滞损耗
由磁滞所产生的损耗称为磁滞损耗。 可以证明：交变磁化一周在铁芯的单位 体积内所产生的磁滞损耗与磁滞回线所围面 积成正比。 磁滞损耗要引起铁芯发热。为了减小磁 滞损耗，应选用磁滞回线狭小的磁性材料制 造铁芯。硅钢是变压器和电机中常用的铁芯 材料，其磁滞损耗较小。
磁路分析与变压器课件
变压器工作状态与转换
01
02
03
工作状态
变压器通过电磁感应原理 ，实现交流电压、电流和 阻抗的变换，以传输电能 。
电压转换
变压器通过改变一次绕组 和二次绕组的匝数比，实 现电压的升降转换。
电流转换
根据负载阻抗的不同，变 压器可以改变输出电流的 大小。
变压器效率与性能指标
效率
变压器的效率是指在额定负载时，输出的有功功率与输入的 有功功率之比，理想情况下应为100%。
04
变压器设计优化
变压器设计原则与步骤
高效能
优化磁路和电路，降低损耗，提高效 率。
可靠性
确保变压器在规定条件下稳定运行， 具有较长的使用寿命。
变压器设计原则与步骤
• 经济性：在满足性能要求的前提下，降低成本。
变压器设计原则与步骤
要点一
确定规格和参数
根据实际需求和负载要求，确定变压器的规格和参数。
要点二
选择磁路结构
根据变压器的用途和性能要求，选择合适的磁路结构。
变压器设计原则与步骤
设计绕组
根据电压等级和电流大小 ，设计绕组的匝数、线径 和排列方式。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
确定窗口尺寸
根据绕组的大小和绝缘要 求，确定窗口尺寸。
优化器身结构
根据实际需要，优化器身 的结构，如铁心结构、绕 组支撑结构等。
变压器材料选择与优化
变压器性能的影响。
改进冷却系统
提高冷却系统的散热能 力和效率，确保变压器 在高温环境下稳定运行
。
05
变压器故障诊断与维护
变压器常见故障与诊断
01
02
03
04
绕组故障
绕组短路、断路、松动或烧毁 等故障，可能导致变压器无法
电工技术磁路与变压器精品课件
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
第6章-磁路和变压器
非磁性材料没有磁畴的结构，所以不具有磁化特性。
(a)无外场，磁畴排列杂乱无章。
(b)在外场作用下，磁畴排列逐 渐进入有序化。
磁性物质的磁化示意图
2. 磁饱和性
磁性物质因磁化产生的磁场是不会无限制增加的，当外磁场(或激 励磁场的电流)增大到一定程度时，全部磁畴都会转向与外场方向 一致。这时的磁感应强度将达到饱和值。
IN lx
I
其中N 为线圈的匝数；Hx 是半径为 x 处的磁场强度 。
乘积 I N 是产生磁通的原因，称为磁动势，用F 表示。
F IN 单位是安培
4. 磁导率
磁导率μ是表示磁场空间 媒质 磁性质的物理量，是物质导磁能力 的标志量。
前面已导出环形线圈的磁场强度 H ，可得磁感应强度 B 为
Bx
磁导率的单位
0.39
A
可见由于所用铁心材料不同，要得到相同的磁感应强度，则所需要的磁动势或励
磁电流是不同的。因此，采用高磁导率的铁心材料可使线圈的用铜量大为降低。
6.2 交流铁心线圈电路
铁心线圈分为两种：
1．直流铁心线圈电路
2．交流铁心线圈电路
直流铁心线圈通直流来励磁（如直流电机的励磁线圈、电磁吸盘 及各种直流电器的线圈）。因为励磁是直流，则产生的磁通是恒定的， 在线圈和铁心中不会感应出电动势来，在一定的电压U下，线圈电流I 只与线圈的R有关，P也只与I2R有关，所以分析直流铁心线圈比较简 单。本课不讨论。
t
qv
Fmax
F
I
B
B
l
B
l
I
S
N
同理，
vB F
三个矢量也构成右旋系关系。
如洛仑兹力公式所表示
F q v B
(a)无外场，磁畴排列杂乱无章。
(b)在外场作用下，磁畴排列逐 渐进入有序化。
磁性物质的磁化示意图
2. 磁饱和性
磁性物质因磁化产生的磁场是不会无限制增加的，当外磁场(或激 励磁场的电流)增大到一定程度时，全部磁畴都会转向与外场方向 一致。这时的磁感应强度将达到饱和值。
IN lx
I
其中N 为线圈的匝数；Hx 是半径为 x 处的磁场强度 。
乘积 I N 是产生磁通的原因，称为磁动势，用F 表示。
F IN 单位是安培
4. 磁导率
磁导率μ是表示磁场空间 媒质 磁性质的物理量，是物质导磁能力 的标志量。
前面已导出环形线圈的磁场强度 H ，可得磁感应强度 B 为
Bx
磁导率的单位
0.39
A
可见由于所用铁心材料不同，要得到相同的磁感应强度，则所需要的磁动势或励
磁电流是不同的。因此，采用高磁导率的铁心材料可使线圈的用铜量大为降低。
6.2 交流铁心线圈电路
铁心线圈分为两种：
1．直流铁心线圈电路
2．交流铁心线圈电路
直流铁心线圈通直流来励磁（如直流电机的励磁线圈、电磁吸盘 及各种直流电器的线圈）。因为励磁是直流，则产生的磁通是恒定的， 在线圈和铁心中不会感应出电动势来，在一定的电压U下，线圈电流I 只与线圈的R有关，P也只与I2R有关，所以分析直流铁心线圈比较简 单。本课不讨论。
t
qv
Fmax
F
I
B
B
l
B
l
I
S
N
同理，
vB F
三个矢量也构成右旋系关系。
如洛仑兹力公式所表示
F q v B
第6章磁路与变压器精品PPT课件
I
长度和截面积的几段组成，即磁
路由磁阻不同的几段串联而成 。
如图6.2.2所示
μ0 s0 = s1
δ
μ2 l2 s2
则 N H I1 l1 H 2 l2 (H ) l 图6.2.2 继电器的磁路
称为磁路各 段的磁压降
１. 串联磁路（给定Φ，求NI）
串联磁路:磁路由多段不同材料组成一个回路，中间无分叉 根据磁路的连续性原理，串联磁路中各段的磁通Φ都是相同。
3.磁场强度H
定义： 介质中某点的磁感应强度 B 与介质磁导率 之比。
大小： H B
单位： 安培/米（A/m)
4.磁导率μ
定义： 表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁能力。
大小： B
H 单位： 亨/米（H/m）
真空的磁导率 为0 常数，
0 4107亨/米
相对磁导率r
定义： 任一种物质的磁导率 和真空的磁导率0的比值。
(2) H226A0/m,
I2H N 2l23 6 0 0 0 .40A 50.3A 9
可见由于所用铁心材料的不同,要得到同样的磁感应强度, 则所需要的磁通势或励磁电流的大小相差就很悬殊.因此, 采用磁导率高的铁心材料,可使线圈的用铜量大为降低.
380，铁心中的磁感应强度为0.9T，磁路的平均长度 45cm
试求：（1）铁心材料为铸铁时线圈中的电流； （2）铁心材料为硅钢片时线圈中的电流。
解： 首先从图6.1.5中的磁化曲线查出磁场强度Ｈ，然后
根据式（6.2.1）算出电流
(1) H190A 0/m 0, I1H N 1l90 30 0 0.40 0A 51.5 3A
N
If + –
S
S
N
变压器的基础知识ppt课件
负载电流与电压变化
01
分析变压器在不同负载下，一次侧和二次侧电流、电压的变化
规律。
阻抗电压
02
阐述阻抗电压的概念、计算方法及其在变压器并联运行中的应
用。
负载损耗
03
分析负载损耗的组成及影响因素，包括绕组电阻损耗、附加损
耗等，并提出降低负载损耗的措施。
短路阻抗和电压调整率计算
短路阻抗计算
阐述短路阻抗的定义、计算方法及其在变压器设计和运行中的重 要性。
故障诊断与分析
检修人员到达现场后，进行故 障诊断，分析故障原因。
故障处理与修复
根据故障原因，制定处理方案 并进行修复。修复完成后，进 行必要的试验验证修复效果。
故障记录与总结
对故障处理过程进行详细记录， 总结经验教训，防止类似故障
再次发生。
05
变压器选型与安装注意事 项
选型依据和原则阐述
负载需求
常见类型及其特点
油浸式变压器
具有散热好、容量大、成本低等特点， 但需要定期维护和检查油位。
干式变压器
具有无油、无火灾、无污染等优点，但 散热条件相对较差，容量较小。
自耦变压器
具有体积小、重量轻、效率高等特点， 但原副边有直接电联系，不能用于安全 隔离。
隔离变压器
主要用于安全隔离和电压匹配，原副边 无直接电联系，具有较高的安全性。
未来发展趋势预测
数字化和智能化
变压器将更加数字化和智能化，实现更高效、更可靠的运 行。
绿色环保
环保型变压器将成为未来主流，推动行业向绿色、低碳方 向发展。
多元化应用
变压器将不仅应用于电力系统，还将拓展到轨道交通、新 能源等领域。
THANKS
第6章 磁路与变压器电路 6.1 磁场的基本物理量与铁磁材料6.2 磁路及磁路定律6.3 自感与互
Hl I
2．基尔霍夫第一定律
(6-17)
对于包围磁路某一部分的封闭面来说，由于磁通是连续的，所以穿过 该封闭面的所有磁通的代数和等于零，即
0
这就是磁路的基尔霍夫第一定律。
(6-18)
图6-7所示为一分支磁路的示意图，分支汇集处的c点和d点称为磁路 的节点，连在节点之间的分支磁路称为支路。在线圈N1和N2中分别 通过电流i1和i2，3条支路的磁通分别为Ф1、Ф2和Ф3，磁通与电流方 向如图中所示，他们之间的关系符合右手螺旋关系。
第6章 磁路与变压器电路
6.1 磁场的基本物理量与铁磁材料 6.2 磁路及磁路定律 6.3 自感与互感 6.4 变压器的结构及工作原理 6.5 变压器的工作特性 6.6 其它变压器
6.1 磁场的基本物理量与铁磁材料
6.1.1 磁场的基本知识
我国是世界上最早发现并且应用磁现象的国家之一，早在战国时期人 们就已经发现了磁铁矿石能够吸引铁片的现象。我们把具有吸引铁、 镍、钴等物质的性质叫做磁性，又把具有磁性的物体称为磁体。
表示。磁阻R m 的大小与磁路的长度l成正比，与磁路的横截面积S成反
比，并与组成磁路材料的磁导率μ有关，即
l Rm S
(6-14)
由于铁磁性材料的磁导率 比空气的磁导率 0 大得多，所以根据上
面公式可知，在磁路长度和横截面积相同的情况下，铁磁性材料的磁
阻比空气的磁阻小得多。
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6.2 磁路及磁路定律
(3)磁位差 和电场内存在电位差一样，在磁场中也有一个被称作磁位 差的物理量。我们把磁场强度H和沿磁力场前强度方向一段长度l的乘 积称为该长度之间的磁位差，用字母U m 表示，其单位是安(A)。在均 匀磁场中可以得到以下关系式