电工基础第6章磁路和变压器
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第六磁路与变压器演示文稿
中使用的硅钢等材料的磁滞损耗较低。
设计时应适当选择值以减小铁心饱和程度。
第二十五页，共49页。
二、 等效电路
用一个不含铁心的交流电路来等效替代铁心线 圈交流电路。
等效条件：在同样电压作用下，功率、电流及各量 之间的相位关系保持不变。
先将实际铁心线圈的线圈电阻R、漏磁感抗X分出，得 到用理想铁心线圈表示的电路；
(3)矩磁材料
具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线接近矩形 ，稳定性良好。在计算机和控制系统中用作记忆元件、开关 元件和逻辑元件。常用的有镁锰铁氧体等。
第十八页，共49页。
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
铁损由磁滞和涡流产生。
第二十四页，共49页。
（1）磁滞损耗（Ph）
由磁滞所产生的能量损耗称为磁滞损耗(Ph ) 。
磁滞损耗的大小：
B
单位体积内的磁滞损耗正比与
磁滞回线的面积和磁场交变的频率 f
。
磁滞损耗转化为热能，引起铁
O
H
心发热。
减少磁滞损耗的措施：
选用磁滞回线狭小的磁性材料制作铁心。变压器和电机
第二十页，共49页。
电路
电动势 E
电流 I
电流密度 J
电阻
R I
l S
+
E
R
_
I E R
E l
第二节 交流铁心与电磁铁
一、 交流铁心线圈电路
（1）电磁关系
主磁通 ：通过铁心闭合的
磁通。 与i不是线性关系。
i
电工第6章磁路与铁心线圈电路
流作为正、反之为负。
在均匀磁场中 Hl = IN 或 H IN l
所以安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。
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4. 磁导率
磁导率的定义 ：
表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁能 力。它与磁场强度的乘积就等于磁感应强度，即：
B μH
磁导率 的单位：亨/米（H/m） μ的单位 Wb/m2 H.A H A/m A.m m
变电压：电力系统
变电流：电流互感器 变阻抗：电子线路中的阻抗匹配
在能量传输过程中，当输送功率P =UI cos 及 负载功率因数cos 一定时：
U I P = I²Rl 电能损耗小 I S 节省金属材料（经济）
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电力工业中常采用高压输电低压配电，实现节能 并保证用电安全。具体如下：
化的性质。
磁性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
剩磁感应强度Br (剩磁) ： 当线圈中电流减小到零(H=0)时， 铁心中的磁感应强度。
例如: 永久磁铁的磁性就是由
Br • • O •Hc H
剩磁产生的；自励直流发电机
•
的磁极，为了使电压能建立，
也必须具有剩磁。
3. 掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用； *4. 了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识。
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6.1 磁路及其分析方法
在很多电工设备（像变压器、电机、电磁铁电工测 量仪器等）中，不仅有电路的问题，同时还有磁路 的问题。只有同时掌握了电路和磁路的基本理论， 才能对以上电工设备进行全面分析。
e1
N1
d dt
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
磁路和变压器电工电子技术基础
磁路和变压器电工电子技术基础概述磁路和变压器是电工电子技术中重要的基础知识，它们在电力系统、通信系统以及各种电子设备中起着重要的作用。
本文将介绍磁路和变压器的基础概念、工作原理以及应用。
磁路的基础概念磁路是由磁性材料构成的路径，磁场通过磁路来传导。
磁路主要由磁性材料和空气间隙组成，其中磁性材料的主要作用是增强磁场强度。
磁通量和磁势磁通量是磁场通过磁路的量度，用Φ表示，单位是韦伯（Wb）。
磁通量的大小与磁场强度和磁路截面积成正比。
磁势是磁场在磁路中存在的力量，用Φ表示，单位是安培·匝（Am）。
磁路中的欧姆定律磁路中的欧姆定律类似于电路中的欧姆定律，描述了磁路中的磁势、磁通量和磁路电阻之间的关系。
根据磁路中的欧姆定律，磁势与磁通量的比例关系可以表示为Φ = R × Ψ，其中Φ表示磁通量，Ψ表示磁势，R表示磁路电阻。
磁路中的磁阻磁路中的磁阻决定了磁场通过磁路的难易程度。
磁阻与磁性材料的特性以及磁路的几何形状有关。
磁路中的磁阻可以通过磁路的长度、截面积以及磁性材料的磁导率来计算。
变压器的基本原理变压器是利用电磁感应原理而工作的电器，主要用于将交流电能从一个电路传输到另一个电路。
变压器可以将交流电的电压和电流进行变换，同时也可以提高或降低电压的大小。
变压器的结构典型的变压器由一个或多个绕组和一个铁芯构成。
绕组一般分为输入绕组和输出绕组，它们通过铁芯相连接。
铁芯主要起到增加磁路磁阻、导磁和集中磁感应线的作用。
变压器的工作原理变压器的工作原理基于电磁感应定律。
当输入绕组通电时，产生的磁场通过铁芯传导到输出绕组，由于磁场的变化，输出绕组中会产生感应电动势，从而产生输出电流。
变压器的变压比变压器的变压比是输入电压和输出电压之间的比值。
变压器的变压比可以通过绕组的匝数比来确定。
变压比的大小决定了变压器的升压或降压功能。
变压器的效率变压器的效率是指输出功率与输入功率之间的比值。
变压器的效率通常高达90%以上，主要损耗包括铜损、铁心损耗和额定功率损耗。
王敏《电工学》第6章变压器
2021/8/17
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磁性物质有哪些？ magnetic substance
铁、钴、镍三种铁磁性元素是构成磁性材料的基本组元
2021/8/17
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在中国，磁性最早出现于一本公元前4世纪编写的书《鬼 谷子》：“其察言也，不失若磁石之取针，舌之取燔 骨”。察析这人的言词话语，就好像用磁石吸取铁针， 又好像用舌尖探取炙肉中的骨头，绝对不能有所差失。[
(2)在处理电路时一般可以不考虑漏电流，在处理磁路时一般都要考 虑漏磁通；
(3)磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。由于 不是常
数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不能直接用来计算，只能用 于定性分析；
(4)在电路中，当 E=0时，I=0；但在磁路中，由于有剩磁，当 F=0
时， 不为零；
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在均匀磁场中 Hl = IN
或 H IN l
安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。
线圈匝数与电流的乘积NI ，称为磁通势（F）：
F = NI
磁通由磁通势产生，磁通势的单位是安[培]。
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课外例: 环形线圈如图，其中媒质是均匀的， 试计算 线 圈内部各点的磁场强度。
解: 取磁通作为闭合回线，以 其 方向作为回线的围绕方向，则有：
B
H O 基本磁化曲线
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按磁性物质的磁性能，磁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。
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磁性天线、电感器、变压 器、磁头、耳机、继电器、振动子、电视偏转轭、电缆、 延迟线、传感器、微波吸收材料、电磁铁、加速器高频加 速腔、磁场探头、磁性基片、磁场屏蔽、高频淬火聚能、 电磁吸盘、磁敏元件(如磁热材料作开关)等。
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
电路基础与实践 第4版 第6章 互感电路及磁路
变压器（Transformer）是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级 线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳 压（磁饱和变压器）等。
变压器按用途可以分为：配电变压器、电力变压器、全密封变压器、组合式变压器、干 式变压器、油浸式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器、电抗器、抗干扰变压器、 防雷变压器、箱式变电器试验变压器、转角变压器、大电流变压器、励磁变压器等。
此，分析磁路的基本规律，研究磁与电的关系具有重要的意义。
电路基础与实践
6.1.1互感的概念
第6章互感电路及磁路时域分析
一个单线圈，当线圈中由于电流的变化而在线圈中产生感应电压的物理
现象称为自感应，这个感应电压称为自感电压。本节研究有两个单线圈，
当一个线圈中的电流发生变化时，它所产生的交变磁通不仅穿过自身线圈， 在线圈中引起自感应现象，产生自感电压；而且还会穿过相邻线圈，在相邻
定义为
k M L1L2
由于互感磁通是自感磁通的一部分，所以当k接近零时为弱耦合；
k接近1时为强耦合；k 1时为全耦合。 两个线圈之间耦合程度和耦合系数的大小与线圈的结构相
互位置以及 周围磁介质的性质有关，在电力电子技术中，为了
利用互感原理有效的传输能量或信号，通过合理的绕制线圈和采 用铁磁材料作为磁介质，采用极紧密的耦合，使k值尽可能接 近1。若要尽量减小互感的影响，来避免线圈之间的相互干扰，可以
电路基础与实践
第6章互感电路及磁路时域分析
6.1 互感电路的基本知识
6.1.1互感的概念
6.1.2互感线圈的同名端
6.1.3互感线圈的伏安关系
在实际电路中利用互感现象可制造成电源变压器、音频变压器、脉冲 变压器、自耦变压器等电磁设备，所以研究互感电路非常重要；在电气工 程中通过磁场作用可制造出各种机电能量变换设备和机电信号转换器件， 例如交直流发电机、电动机、电磁铁、继电器、接触器及电磁仪表等。因
变压器按用途可以分为：配电变压器、电力变压器、全密封变压器、组合式变压器、干 式变压器、油浸式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器、电抗器、抗干扰变压器、 防雷变压器、箱式变电器试验变压器、转角变压器、大电流变压器、励磁变压器等。
此，分析磁路的基本规律，研究磁与电的关系具有重要的意义。
电路基础与实践
6.1.1互感的概念
第6章互感电路及磁路时域分析
一个单线圈，当线圈中由于电流的变化而在线圈中产生感应电压的物理
现象称为自感应，这个感应电压称为自感电压。本节研究有两个单线圈，
当一个线圈中的电流发生变化时，它所产生的交变磁通不仅穿过自身线圈， 在线圈中引起自感应现象，产生自感电压；而且还会穿过相邻线圈，在相邻
定义为
k M L1L2
由于互感磁通是自感磁通的一部分，所以当k接近零时为弱耦合；
k接近1时为强耦合；k 1时为全耦合。 两个线圈之间耦合程度和耦合系数的大小与线圈的结构相
互位置以及 周围磁介质的性质有关，在电力电子技术中，为了
利用互感原理有效的传输能量或信号，通过合理的绕制线圈和采 用铁磁材料作为磁介质，采用极紧密的耦合，使k值尽可能接 近1。若要尽量减小互感的影响，来避免线圈之间的相互干扰，可以
电路基础与实践
第6章互感电路及磁路时域分析
6.1 互感电路的基本知识
6.1.1互感的概念
6.1.2互感线圈的同名端
6.1.3互感线圈的伏安关系
在实际电路中利用互感现象可制造成电源变压器、音频变压器、脉冲 变压器、自耦变压器等电磁设备，所以研究互感电路非常重要；在电气工 程中通过磁场作用可制造出各种机电能量变换设备和机电信号转换器件， 例如交直流发电机、电动机、电磁铁、继电器、接触器及电磁仪表等。因
电工技术(6)磁路与变压器-PPT文档资料
• -Br
-Bm 磁滞回线 济南铁道职业技术学院
几种常见磁性物质的磁化曲线
B/T
1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 1 2 3 4 5 6 7 8 9
电工技术 电工技术 10 103 H/(A/m)
c b
c b
a 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
非铁磁材料没有磁畴结构，所以不具有磁化结构。
济南铁道职业技术学院
2、磁饱和性
电工技术 电工技术
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 b BJ 磁场内铁磁材料的磁化磁场 B • 的磁感应强度曲线； a B B0 磁场内不存在铁磁材料时的 磁感应强度直线； B BJ曲线和B0直线的纵坐标相 加即磁场的 B-H 磁化曲线。
第七章 磁路与变压器
7.1 磁路的基本知识
7.2 交流铁心线圈电路 7.3 变压器的结构和工作原理 7.4 变压器的额定值和运行特性 7.5 常用变压器和电磁铁
电工技术 电工技术
济南铁道职业技术学院
7—1 磁路的基本知识 一、 磁路的概念
电工技术 电工技术Fra bibliotek在电机、变压器及各种铁磁元件中常用铁磁材料 做成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或 其它物质的磁导率高的多，磁通的绝大部分经过铁 心形成闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。
B dS
S
磁感应强度B在数值上可以看成为与磁场方向垂直 的单位面积所通过的磁通,故又称磁通密度。 磁通 的单位:韦[伯](Wb) 1Wb =1V· s