电工学少学时第五章ppt课件
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电工学导论 第五章_PPT课件
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
H的单位：安／米
的单位：亨／米
矢量
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.即
HdlI
I2 I1
电流方向和磁场强度的方向
符合右手定则，电流取正；
否则取负。
I3
H
在无分支的均匀磁路（磁 路的材料和截面积相同，各 处的磁场强度相等）中，如 环形线圈，安培环路定律可 写成：
x Hx
I
•一般材料的磁导率 和真空磁导率 0 的比值，称为 该物质的相对磁导率 r
r
0
或
r
H B 0H B0
r 1非磁性材料
r 1磁性材料
返回
5.1.2 磁性材料的磁性能
磁性材料的磁性能
高导磁性、磁饱和性、磁滞性、非线性
一、高导磁性
指磁性材料的磁导率很高， r>>1，使其具有 被强烈磁化的特性。
H1＝500A／m H1 l1＝195A
空气隙中的磁场强度为 H0＝B0／ 0＝0.9／（4 10－7）＝7.2105A/m
H0＝7.2 105 0.2 10-2＝1440A 总磁通势为 NI＝（H l）＝H1 l1＋H0
＝195＋1440＝1635 线圈匝数为 N＝NI／I＝1635
结论
若要得到相等的磁感应强度，采用磁导率高的铁 心材料，可使线圈的用铜量大为降低。
目录
• 5.1 磁路的基本概念 • 5.2 变压器 • 5.3 电动机 • 5.4 继电接触控制系统
5.1.1 磁场的基本物理量
磁场的特性可用磁感应强度、磁通、磁场强度、磁 磁导率等几个物理量表示。
电工学chapter5
分别计算各线电流
IA IB
U A URAB RB
220 0 A 44 0A 5
220 120 A 22 120 10
A
中性线I电C 流 URCC
220
120 A 20
11
120 A
IN IA IB IC 44 0A 22 120 A 11 120 A
A
1) 中性线未断
B、C相灯仍承受220V N
电压, 正常工作。
2) 中性线断开
B
变为单相电路，如图(b) C 所示, 由图可求得
I UBC 380 12 .7 A RB RC 10 20
UB IR B 12 .710 127 V
UC IR C 12 .7 20 254 V
负载对称时,中性线无电流,
可省掉中性线。
UL 3UP
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例1：一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电
源线电压 uAB 380 2 sin(314 t 30)V 。 负载为
电灯组，若RA=RB= RC = 5 ，求线电流及中性线电
流 IN ; 若RA=5 , RB=10 , RC=20 ,求线电流及
U1
W1
– + u3– – u2
中性点
–
U12
––
+
U2 +
–
V1
U +
3
+ U–
23
N 中性线(零线、地线)
U 31
L2
+
在低压系统,中 性点通常接地， 所以也称地线。
电工学课件第5章
思考：
衔铁吸合前后的电磁吸力有什么不同？
分析：
衔铁吸合前后的电流不变，磁路的磁通势不变。
衔铁吸合前磁阻大于吸合后磁阻,
因而吸合前的磁通小于吸合后的磁通，
故吸合前的电磁吸力也小于吸合后的电磁吸力。
3. 结构特点
直流电磁铁的铁心一般用整块的钢铁制成，为加工方
便常做成圆柱形。
(二)交流电磁铁
1.交流铁心线圈电路
压
220V
器
器
▲ 输电距离、输电功率与输电电压的关系:
输电电压
110kV
220kV
500kV
输电功率
5×104 kW
(20 ~30)×104 kW
100×104 kW
输电距离
50 ~150km
200 ~ 400km
≥500km
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2）在电子线路中，变压器除了用作电源变压器外，
还可以变换阻抗，用来耦合电路，传递信号，实现
下一页
铁心
Φ
+
+
u1
–
一次
绕组
绕组
变压器
–
N2
N1
单相变压器
一次绕组
二次绕组
由高导磁硅钢片叠成
铁心
Z
厚0.35mm 或 0.5mm
二次
绕组
变压器的电路
变压器的磁路
5.4 变压器的工作原理
Φ
+
+
u1
–
–
一次
绕组
Z
N2
N1
i1 ( i1 N1)
单相变压器
dΦ
e1 N 1
全套课件 电工学(少学时)--吴显金
uS
u 伏安特性
US
(1) 电压源两端电压与外接电路无关；
i
(2) 流过电压源的电流与外电路有关。
+ US -
+ -US
i
Ro
Ri
实际电压源模型
2.电压源的串联
us1
us 2
usn
us
us
n
us us1 us2 usn usk k 1 （外特性不变）
3.电压源一般不允许并联 注意：只有相同的电压源才能允许并联。
电工学(少学时)
课程内容
电工技术 ：电路分析基础
绪
电工学
（少学时）
模拟电子技术
论
电子技术
数字电子技术
第1章 电路基本概念及元器件
第 一 章 电 路 基
本 本章主要内容
概 念 及
元 器 件
1.1 电路概述 1.2 电路的基本物理量 1.3 无源元件 1.4 有源元件 1.5 半导体器件 1.6 集成运算放大器 1.7 集成逻辑门电路
U2 _ +2
U4 _ +4
I1 +
I2 +
_ I3
U1 1 _
U3 3 _
U5 5 +
P2=U2I1=3×2=6w>0, 发出功率,电源
元件3：为关联参考方向,
P2=U3I2=4×(－1)=－4w, 发出功率,电源
解：元件4：为关联参考方向
U2 +2
_
U4 _ +4
P4=U4I3=8×(－1)=－8w<0
Gn
Geq
1.3.2 电容元件 ※ 电容图片
复合介质电容
钽电解电容
电工学第五章 (少学时)
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。
• 选择题答案： BBCCA ACBCC CCABB CAC
三、磁路欧姆定律
铁心中： Bc =
Sc
Hc =
Bc
c
=
c Sc
气隙中： B0 =
磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。
1 高导磁性
磁性材料的磁导率通常都很高，即 r 1 (如坡 莫合金，其 r 可达 2105 ) 。
磁性材料能被强烈的磁化，具有很高的导磁性 能。
磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备 中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都 放有铁心。在这种具有铁心的线圈中通入不太大 的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强 度。
滞回线所包围的面积成正比。 磁滞损耗转化为热能，引起
OH铁心发热。来自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 电机中使用的硅钢等材料的磁滞损耗较低。
(2)涡流损耗（Pe）
涡流：交变磁通在铁心内产生感
应电动势和电流，称为涡流。涡流
电磁铁的常见结构形式
衔铁
铁心
铁心
励磁 线圈
铁心
励磁 线圈
衔铁
励磁 线圈
衔铁
电磁铁的种类： 直流电磁铁、交流电磁铁。
铁心
励磁 线圈
衔铁
5.2 电磁铁
1. 概述 电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或保
持某种机械零件、工件于固定位置的一种电器。 当电源断开时电磁铁的磁性消失，衔铁或其它零 件即被释放。电磁铁吸引衔铁的动作可使其它机 械装置发生联动。
• 选择题答案： BBCCA ACBCC CCABB CAC
三、磁路欧姆定律
铁心中： Bc =
Sc
Hc =
Bc
c
=
c Sc
气隙中： B0 =
磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。
1 高导磁性
磁性材料的磁导率通常都很高，即 r 1 (如坡 莫合金，其 r 可达 2105 ) 。
磁性材料能被强烈的磁化，具有很高的导磁性 能。
磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备 中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都 放有铁心。在这种具有铁心的线圈中通入不太大 的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强 度。
滞回线所包围的面积成正比。 磁滞损耗转化为热能，引起
OH铁心发热。来自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 电机中使用的硅钢等材料的磁滞损耗较低。
(2)涡流损耗（Pe）
涡流：交变磁通在铁心内产生感
应电动势和电流，称为涡流。涡流
电磁铁的常见结构形式
衔铁
铁心
铁心
励磁 线圈
铁心
励磁 线圈
衔铁
励磁 线圈
衔铁
电磁铁的种类： 直流电磁铁、交流电磁铁。
铁心
励磁 线圈
衔铁
5.2 电磁铁
1. 概述 电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或保
持某种机械零件、工件于固定位置的一种电器。 当电源断开时电磁铁的磁性消失，衔铁或其它零 件即被释放。电磁铁吸引衔铁的动作可使其它机 械装置发生联动。
电工技术-第5章讲稿.ppt
Ul U p
注：此种接法如一 相接反，将造成严 重后果。
UC + －
A
+ UA －
B + UB －
C
U BC
U CA
U AB
7
5.2 负载星形联接的三相电路
三相电路中负载的连接方法有2种----星形联接和
三角形联接。
A+
相电流：负载中的电流。 UC －
U A
－
IA
N
线电流：火线中的电流。+
C
Il I p
三个电压达最大值的先后次序叫相序，图示相序为ABC。
3
二、三相电源的联接
A
星形连接：3个末端X,Y,Z连接 在一起引出中性线或称零线； 由3个首端A,B,C引出3条相线 或称为火线。
UC － +
+
U A
－
－ UB +
N B
相线与中性线之间的电压称为
C
相电压，UA,UB,UC,有效值用U p
表示。
两相线间电压称为线电压， UAB,UBC,UCA,有效值用Ul表示。
三相电源由三相交流发电机产生的。在三相交流发电机中有3 个相同的绕组。3个绕阻的首端分别用A、B、C表示，末端 分别用X、Y、Z表示。这3个绕组分别称为A相、B相、C相， 所产生的三相电压分别为：
uA 2U p sin t uB 2U p sin(t 120) uC 2U p sin(t 120)
第5章 三相电路
本章要求： 1.掌握三相电动势的特点； 2.重点掌握三相电源的星形连接，负载星 形连接和三角形连接的三相电路； 3.掌握三相功率的计算。
1
5.1 三相电压
一、 三相电源
注：此种接法如一 相接反，将造成严 重后果。
UC + －
A
+ UA －
B + UB －
C
U BC
U CA
U AB
7
5.2 负载星形联接的三相电路
三相电路中负载的连接方法有2种----星形联接和
三角形联接。
A+
相电流：负载中的电流。 UC －
U A
－
IA
N
线电流：火线中的电流。+
C
Il I p
三个电压达最大值的先后次序叫相序，图示相序为ABC。
3
二、三相电源的联接
A
星形连接：3个末端X,Y,Z连接 在一起引出中性线或称零线； 由3个首端A,B,C引出3条相线 或称为火线。
UC － +
+
U A
－
－ UB +
N B
相线与中性线之间的电压称为
C
相电压，UA,UB,UC,有效值用U p
表示。
两相线间电压称为线电压， UAB,UBC,UCA,有效值用Ul表示。
三相电源由三相交流发电机产生的。在三相交流发电机中有3 个相同的绕组。3个绕阻的首端分别用A、B、C表示，末端 分别用X、Y、Z表示。这3个绕组分别称为A相、B相、C相， 所产生的三相电压分别为：
uA 2U p sin t uB 2U p sin(t 120) uC 2U p sin(t 120)
第5章 三相电路
本章要求： 1.掌握三相电动势的特点； 2.重点掌握三相电源的星形连接，负载星 形连接和三角形连接的三相电路； 3.掌握三相功率的计算。
1
5.1 三相电压
一、 三相电源
电子电工学第五章知识点PPT课件
IN I1 I2 I3 0 结论：负载对称时,中性线无电流,可省掉中性线。 例1：一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电源线电压 u12 380 2sin(314 t 30)V
负载为电灯组，若R1=R2= R3 = 5 ，求线电流及中性线电流 IN ;
若R1=5 , R2=10 , R3=20 ,求线电流及中性线电流 IN 。
2. 负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线上不允许接刀闸和熔断器。
习题:求例1电路的中性线断开时负载的相电压及相电流。
U1 1440 V I1 28.80A
U 2 2490 V
U 3 288131V
I2 24.94 139A I3 14.4131A
5.3 负载三角形联结的三相电路
(2) L1相断路
1) 中性线未断： L2、L3相灯仍承受220V电压, 正常工作。 2) 中性线断开： 变为单相电路，由图可求得
I U23 380 12 .7 A U2 IR 2 12 .7 10 127 V
R2 R3 10 20
U3 IR 3 12 .7 20 254 V
结论： 1. 不对称三相负载做星形联结且无中性线时, 三相负载的相电压不对称。
L1
+–
U12
–
U 31
L2
UU+2B3C
–
+
5.2 负载星形联结的三相电路
1. 三相负载
负载
三相负载：需三相电源同时供电 (三相电动机等) 单相负载：只需一相电源供电 (照明负载、家用电器等)
三相负载
对称三相负载：Z1 = Z2 = Z3 （如三相电动机） 不对称三相负载： 不满足 Z1 = Z2 = Z3 （如由单相负载组成的三相负载）
电工学第5章-课件
20～25
迅速麻痹，不能摆脱电源，剧痛， 呼吸困难
痉挛
50～80
呼吸器官麻痹，心脏开始振颤
肌痛感觉强烈，触电部位肌肉痉挛，呼吸困 难
90～100
呼吸困难，持续3秒左右心脏停跳 呼吸器官麻痹
第五章 供电及用电
2、安全电压
作用于人体的电压低于一定数值时，在短时间内，电压对人体 不会造成严重的伤害事故，称这种电压为安全电压。
适用于1000V以 下中性点不接地电网 和1000V以上任何形 式的电网。
在1000V以下的中性 点直接接地系统中 ， 不采取接地作为保护 措施。
图5-8 保护接地原理 第五章 供电及用电
2、保护接零
将电气设备的外壳与系统的零线相接。
保护接零后电气设备的一相 因绝缘损坏而碰壳时，电流通过 零线构成回路，由于零线阻抗很 小，致使短路电流I k很大， 立 即将熔丝熔断，或使其他保护电 器动作，迅速切断电源，排除触 电危险。
跨步电压触电
接触电压触电： 人体与电气设备的带电外壳接触而引起的触电。
静电触电：人体带有静电后，再接触其他金属体，很容易形成 静电放电（电击）。虽然电压很高，但放电电流不大，且放电 持续时间极短，所以一般不会给人带来太大的危险。
第五章 供电及用电
二、防止触电的技术措施
1、保护接地
将电气设备的金 属外壳与大地可靠连 接。
电工学第5章
精品jing
本 习 ➢ 了解电能的产生、传输与分 配,熟悉电力系统的结构
章 要 ➢ 掌握安全用电的意义和方法 学 点 ➢ 了解节约用电的意义和措施
➢ 了解电能转换技术及应用
第五章 供电及用电
5-1 电能的产生、传输与分配
第五章 供电及用电
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0 4π107H/m
相对磁导率 r：
任一种物质的磁导率 和真空的磁导率0的比值。Leabharlann r 0H 0H
B B0
.
5. 2 物质的磁性能
1. 非磁性物质
非磁性物质分子电流的磁场方向杂乱无章，几乎
不受外磁场的影响而互相抵消，不具有磁化特性。
非磁性材料的磁导率都是常数，有：
0 r1 当磁场媒质是非磁性材料时，有： B( )
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:
B F lI
磁感应强度B的单位: 特斯拉(T) 均匀磁场: 各点磁感应强度大小相等，方向相同的
磁场，也称匀.强磁场。
2、磁通
磁通 ：穿过垂直于B方向的面积S中的磁力线总数。
在均匀磁场中 = B S 或 B= /S
说明: 如果不是均匀磁场，则取B的平均值。 磁感应强度B在数值上可以看成为与磁场方向垂直
磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备 中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都 放有铁心。在这种具有铁心的线圈中通入不太大 的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强 度。
.
在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做 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。
N
If + –
S
S
N
直流电机的磁路
.
交流接触器的磁路
2 磁饱和性
磁性物质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
O
H
初始磁化曲线
.
B-H 磁化曲线的特征：
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)
3、磁场强度
磁场强度H ：介质中某点的磁感应强度 B 与介质
磁导率 之比。
B
H
磁场强度H的单位 ：安培/米（A/m)
.
4、磁导率
磁导率 ：表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质
的导磁能力。
磁导率 的单位：亨/米（H/m）
真空的磁导率为常数，用 0表示，有：
B
Oa段：B 与H几乎成正比地增加；
b •B
ab段： B 的增加缓慢下来；
a •
b点以后：B增加很少，达到饱和。
有磁性物质存在时，B 与 H不成 O
正比，磁性物质的磁导率不是常
磁化曲线 H
数，随H而变。
有磁性物质存在时，与 I 不成正比。
.
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
外
畴
磁
场
在外磁场作用下，磁畴方向发生变化，使之与外 磁场方向趋于一致，物质整体显示出磁性来，称为 磁化。即磁性物质能被磁化。
.
5.2.1磁性材料的磁性能
磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。
1 高导磁性
磁性材料的磁导率通常都很高，即 r 1 (如坡 莫合金，其 r 可达 2105 ) 。
磁性材料能被强烈的磁化，具有很高的导磁性能。
1. 直流铁心线圈电路
U → I → NI →
(1) 电压与电流的关系
I=
U R
(2) 线圈的功率： P = R I 2
＋U－ I
第5章 变压器
.
第5章 变压器
5.1 磁路 5.2 电磁铁 5.3 变压器的工作原理 5.4 变压器的基本结构 5.5 三相变压器 5.6 仪用互感器 5.7 自耦变压器 5.8 三绕组变压器 5.9 绕组的极性
.
5.1 磁路
5.1 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。
.
三. 磁路的欧姆定律
即有： Φ
NI l
F
Rm
S
式中：F=NI 为磁通势，由其产生磁通； Rm 称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用； l 为磁路的平均长度； S 为磁路的截面积。
若某磁路的磁通为，磁通势为F ，磁阻为Rm，则
F
Rm
此即磁路的欧姆定律。
.
1. 磁路分析的特点 (1)在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离不 开磁场的概念； (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。
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。 (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
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。
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)
Br•
时，铁心中的磁感应强度。
矫顽磁力Hc： 使 B = 0 所需的 H 值。
磁性物质不同，其磁滞回线 和磁化曲线也不同。
• O •Hc H •
磁滞回线
.
B=0H
即 B与 H 成正比，呈线性关系。
Φ
由于 B ,
H NI
O
S
l
H( I )
所以磁通 与产生此磁通的电流 I 成正比，呈
线性关系。
.
2. 磁性物质 磁性物质内部形成许多小区域，其分子间存在的一
种特殊的作用力使每一区域内的分子磁场排列整齐， 显示磁性，称这些小区域为磁畴。
在没有外磁场作用的普通磁性物质中，各个磁畴排 列杂乱无章，磁场互相抵消，整体对外不显磁性。
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；
.
1. 概述
5.2 电磁铁
电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或保
持某种机械零件、工件于固定位置的一种电器。
当电源断开时电磁铁的磁性消失，衔铁或其它零
件即被释放。电磁铁衔铁的动作可使其它机械装
置发生联动。
根据使用电源类型分为： 直流电磁铁：用直流电源励磁；
交流电磁铁：用交流电源励磁。
.
5.2 电 磁 铁
电磁铁的常见结构形式
衔铁
铁心
铁心
励磁 线圈
铁心
励磁 线圈
衔铁
励磁 线圈
衔铁
电磁铁的种类：
直流电磁铁、交流电磁铁。
铁心
励磁 线圈
衔铁
.
一、直流电磁铁