磁路和变压器
电工基础四：磁路与变压器
（2）硬磁材料：
磁滞回线较宽，比 如碳钢等。
一般用来制造永久 磁铁。
（3）矩磁材料：
磁滞回线接近矩形， 比如铁氧体材料。一 般用于计算机或控制 系统中的记忆元件。
B
B
B
H
H
H
§3 磁路及磁路的基本定律
1 磁路
i
u
s
： 主磁通 s ：漏磁通 i ：励磁电流
在铁芯线圈中，铁芯是由高导磁率的材料作成的。当线圈通有电流时，磁通的绝大部分通过铁
磁导率的单位
亨/米（H/m）
一般将其它任意一种物质的磁导率与真空的磁导率 0作比较，定义
r= /0
r 称为相对磁导率
自然界的物质按磁导 率的大小，分为磁性 材料和非磁性材料。
非磁性材料：≈0 、r≈ 1 磁性材料： >>0 、r >>1
4 磁场强度H
磁场强度H是计算磁场时所引用的一个物理量，它也 是一个矢量。
§6 电磁铁
电磁铁是自动控制系统中广泛应用的一种执行元件。它是利用 通电的铁心线圈产生电磁吸力吸引衔铁，使衔铁运动而作功。
电磁
铁的结构 型式很多， 但都由铁 心、线圈 和衔铁三 部分组成， 它们的工 作原理也 都相同。
衔铁 线圈 铁心
电磁铁按励磁电流的不同分直流电磁铁和交流电磁铁两类。
1 直流电磁铁 直流电磁铁的电磁吸力为：
（1）当铁芯材料为铸铁时，
由磁化曲线可查得： I
Hl
9000 0.45
13.（5 A）
B=0.9T→H=9000A/m N
300
（2）当铁芯材料为硅钢片时，
由磁化曲线可查得： I
Hl
260
0.45
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
变压器磁通和磁链不变原理
变压器磁通和磁链不变原理
变压器的磁通和磁链不变原理是指在变压器工作过程中，磁通和磁链在两个互相绝缘的线圈中保持不变。
这一原理是基于法拉第电磁感应定律和基尔霍夫电压定律的。
首先，我们来看磁通不变原理。
根据法拉第电磁感应定律，变压器的初级线圈中通入交流电流时，产生的磁通会穿过次级线圈，从而在次级线圈中感应出电动势。
而根据磁通连续性原理，磁通在变压器中是连续不断的，即磁通的变化率在同一磁路中是相等的。
因此，变压器的磁通不变原理可以通过法拉第电磁感应定律和磁通连续性原理解释，即变压器中的磁通保持不变。
其次，我们来看磁链不变原理。
根据基尔霍夫电压定律，闭合回路中的电动势之和等于回路中的电流与电动势之积的代数和。
在变压器中，初级线圈和次级线圈的匝数分别为N1和N2，根据基尔霍夫电压定律，磁链不变原理可以表示为U1/N1=U2/N2，即初级线圈的匝数与次级线圈的匝数之比等于两个线圈的电压之比。
这意味着，当变压器的匝数比发生变化时，磁链保持不变，从而保证了能量的传递和功率的匹配。
综上所述，变压器的磁通和磁链不变原理是基于法拉第电磁感应定律和基尔霍夫电压定律的，它保证了变压器在工作过程中能够有效地传递能量和实现电压的变换。
这一原理在电力系统和各种电器设备中都具有重要的应用价值。
磁路与变压器
磁路与变压器磁路与变压器⼀、选择题：1、⼀台Y，d11连接的三相变压器，额定容量S N＝630kVA，额定电压U N1／U N2 ＝10／0.4kV，⼆次侧的额定电流是：（正确答案是:C）A、 21AB、 36.4AC、 525AD 、909A2、变压器的额定容量是指：（正确答案是:C）A、⼀、⼆次侧容量之和B、⼆次绕组的额定电压和额定电流的乘积所决定的有功功率C、⼆次绕组的额定电压和额定电流的乘积所决定的视在功率D ⼀、⼆次侧容量之和的平均值3、变压器铁芯中的主磁通Φ按正弦规律变化，绕组中的感应电动势：（正确答案是:C）A、正弦变化、相位⼀致B、正弦变化、相位相反C、正弦变化、相位滞后900D 正弦变化、相位与规定的正⽅向⽆关4、⼀台变压器，当铁芯中的饱和程度增加时，励磁电抗Xm：（正确答案是:B）A、不变B、变⼩C、变⼤D 都有可能5、⼀台原设计为50Hz的电⼒变压器，运⾏在60Hz的电⽹上，若额定电压值不变，则空载电流：（正确答案是:A）A、减⼩B、增⼤C、不变D 减⼩或增⼤6、变压器在( )时，效率最⾼。
：（正确答案是:A）A、额定负载下运⾏B、空载运⾏C、轻载运⾏D 超过额定负载下运⾏7、额定电压为10／0.4kV的配电变压器，连接组别⼀般采⽤( )接线⽅式。
：（正确答案是:C）A、 Y，y0B、 D，y11C、 Y，yn0D Y，d118、多台变压器在并联运⾏时：（正确答案是:D）A、容量较⼤的变压器⾸先满载B、容量较⼩的变压器⾸先满载C、短路阻抗百分数⼤的变压器⾸先满载D 短路阻抗百分数⼩的变压器⾸先满载9、⼀台双绕组变压器改接成⾃耦变压器，变⽐之间的关系可表⽰为：（正确答案是:A）A、 Ka＝1＋KB、 Ka＝K－1C、 K＝Ka＋1D K＝Ka10、⾃耦变压器的变⽐Ka⼀般：（正确答案是:B）A、≥2B、≤2C、≥10D ≤1011、变⽐k=2的变压器，空载损耗250W(从低压侧测得)，短路损耗1000W(从⾼压侧测得)，则变压器效率最⼤时，负载系数βm=( )：（正确答案是:C ）A、 1B、 2C、 0.5D 0.2512、若将变压器⼀次侧接到电压⼤⼩与铭牌相同的直流电源上，变压器的电流⽐额定电流( )：A、⼩⼀些B、不变C、⼤⼀些D ⼤⼏⼗倍甚⾄上百倍13、欲使变压器的ΔU=0，那么负载性质应为( )：（正确答案是:D）A、电阻电感性负载B、纯电阻负载C、纯感性负载D 电阻电容性负载14、对于三相⼼式变压器，如右图所⽰，其空载电流( )：（正确答案是:C）A、 Iou < IovB、 Iou = IovC、 Iou > IovD Iou > Iov > Iow15、⼀台变⽐K=3的三相变压器，在低压侧加额定电压，测出空载功率P0=3000W，若在⾼压侧加额定电压，测得功率为( )。
第五章 磁路与变压器试题及答案
D．抽去变压器铁心、互感现象依然存在，变压器仍能正常工作
3、一台变压器的三相绕组Y接，每相额定电压为220V，出厂时测得，
但线电压，则这种现象是（ ）。
A．U相绕组接反了 B．V相绕组接反了 C．W相绕组接反了
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4、一台变压器的三相绕组采用三角形连接，出厂时测得线电压和相电
压均为220V，刚接上对称负载却把绕组烧坏了，则出现这种现象的原
（）
8．交流电磁铁线圈的平均吸引力随气隙的减少而增加。
（
）
四、简答题
1、一交流电磁铁线圈所接正弦电压源电压的有效值不变，频率增加一 倍，其平均吸引力如何变化？如电源频率不变，电压有效值减少一半， 电磁铁的吸引力如何变化？（只考虑磁饱和影响）。 2、如图3-2, 判断同名端。
图3-2
3、有一铁心闭合的交流铁心线圈接在正弦交流电压源上，线圈匝数加 倍，频率不变，电压不变时，其磁感应强度、线圈电流及铁心的铁损是 否变化？如何变化？
2、变压器的高压线圈匝数少而电流大，低压线圈匝数多而电流小。（
）
3、交流电磁铁的平均吸引力随气隙的减少而增加。（ ）
4、变压器的高压线圈匝数少而电流大，低压线圈匝数多而电流小。（
）
5、交流电磁铁既可以用在直流电路中，也可以用在交流电路中。（
）
6、直流电磁铁吸力随气隙的减少而增加。（ ）
7．交流电磁铁的平均吸引力随气隙的减少而增加。
五、计算题
1．一交流铁心线圈接在电压U=220V，频率f=50Hz电源上，电流I=3A， 消耗功率P=100W。为了求出此时的铁损，把该线圈从交流电源上取 下，改接到直流U‘=12V电源上，电流I’=10A。试计算铁损和功率因 数。 2．一理想变压器，一次，二次绕组的绕组匝数为3000匝和200匝，一次 电流为0.22A,10,试求一次电压和输入电阻。
11 三要素法,磁路及变压器
(t 0 )
u C ( t ) U 0 U (1 e i L ( t ) I 0 I (1 e
t RC
) u C (0 ) u C ( )(1 e
t
)
(t 0)
t GL
) i L (0 ) i L ( )(1 e
+ u(t) _
.
A
R
L C
I 1 =4.7 99.4 m A
U 11 29.7 117.8 V
.
I 2 = 3m A, U 12 18 2 45 V
电流表读数：5.6mA, 电压表读数：39.1V.
电工学 南京理工大学电光学院
附加题
例：已知对称三相电源（顺序） AB 380 30 V， U 负载 Z 12 j12 ，试求(1) 开关Q打开时 I A 、 B 、 C , I I 有功功率P、三相无功功率Q，三相视在功率S ； (2) 开关Q闭合时 I A 。(提示：节点电压法或戴维南定理)
u C (t 0 ) u C (t ) |t t0 , iL ( t 0 ) iL (t ) |t t0
电工学
南京理工大学电光学院
6.1 换路定则与电压和电流初始值的确定
初始值的计算
2. 画t0＋时的等效电路
u C ( t 0 ) u C ( t 0 ), i L (t 0 ) i L (t 0 )
2、磁导率
：表征各种材料导磁能力的物理量
真空中的磁导率(
0 )为常数
7
0 4 π 10
电工电子技术(第二版)第五章
那么变压器结构如何?如何实现电压升高或降低?图5-1所示为电力变压 器外形。
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5. 1 磁路及基本物理量
工程中常见的电气设备如变压器、电动机等，不仅包含电路部分，而 且还有磁路部分。
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5. 3 变压器
5. 3. 1 变压器的基本结构
变压器的种类很多，结构形式多种多样，但基本结构及工作原理都相 似，均由铁芯和线圈(或称绕组)组成。铁芯的基本结构形式有心式和 壳式两种，如图5-5所示。铁芯一般是由导磁性能较好的硅钢片叠制而 成，硅钢片的表面涂有绝缘漆，以避免在交流电源作用下铁芯中产生 较大的涡流损耗。与电源相接的线圈，称为一次侧绕组;与负载相接的 线圈称为二次侧绕组。
示意图。
例5 -1有一台电压为220/36 V的降压变压器，二次侧接一盏36 V, 40 W 的灯泡，试求:(1)若变压器的一次侧绕组N1 = 1100匝，二次侧绕组匝数 应是多少?(2)灯泡点亮后，一次侧、二次侧的电流各为多少?
解:(1)由公式(5一3)，可以求出二次侧的匝数:
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5. 2 交流铁芯线圈
设电压、电流和磁通及感应电动势的参考方向如图5 -4所示。 由基尔霍夫电压定律有
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5. 2 交流铁芯线圈
大多数情况下，线圈的电阻R很小，漏磁通 较小即 根据法拉第电磁感应定律，有 得
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5. 2 交流铁芯线圈
由于电源电压与产生的磁通同频变化，设 电压的有效值为
作用而消耗的那部分能量。磁滞损耗的能量转换为热能而使磁性材料 发热为了减少磁滞损耗，一般交流铁芯都采用软磁材料。
磁路的用途
磁路的用途磁路是指磁场通过一个闭合的路径，以供磁通流动的环境。
磁路由导磁材料组成，如铁芯、铜线等，主要用于引导和控制磁场的流动。
磁路在电磁设备和磁性材料中起着重要的作用，具有广泛的应用。
首先，磁路在电机中扮演着重要的角色。
电机是一种将电能转化为机械能的装置，而磁场是电机工作的基础。
在电机中，磁路通过铁芯将电磁场引导到定子和转子之间。
定子上的绕组产生磁场，而转子通过电磁感应产生力矩，从而实现机械能的转换。
通过合理设计磁路结构，可以提高电机的效率和性能，使其具有更好的输出特性。
其次，磁路在变压器中也具有重要的作用。
变压器是一种基于电磁感应原理工作的装置，主要用于改变交流电的电压和电流大小。
变压器的核心是磁路，通过合适的铁芯材料和绕组，可以实现磁场的传递和耦合。
在变压器中，输入绕组产生的磁场通过磁路传递到输出绕组，从而改变电压和电流的大小。
因此，磁路的设计和优化对于变压器的性能和效率具有重要的影响。
另外，磁路在磁性材料中也扮演着重要的角色。
磁性材料是一类具有磁性的材料，能够吸引和产生磁场。
通过合适的磁路设计，可以实现磁场的集中和强化，提高磁性材料的磁化效果。
磁性材料广泛应用于电磁线圈、电磁铁、磁盘等设备中，用于存储、传输和转换磁能。
磁路的优化可以提高磁性材料的使用效率，减少能量损耗。
此外，磁路还在计算机硬盘驱动器中发挥着重要的作用。
硬盘驱动器是一种用于存储和读取数据的存储装置，其中的磁头通过磁力作用读写磁盘上的磁性颗粒。
磁路通过磁头和磁盘之间的导磁介质，将磁场集中在特定的存储单元上，从而实现数据的存储和读取。
磁路的优化可以提高硬盘驱动器的读写性能和存储密度，增加存储容量。
此外，磁路还广泛应用于电焊机、电感器、磁铁等电磁设备中。
电焊机通过磁路将电能转化为高强度的电弧，用于焊接金属；电感器利用磁路实现对电流和电压的调节和限制；磁铁通过磁路实现对物体的吸附和控制。
这些应用中，磁路的设计和优化具有关键的意义，能够提高设备的性能和效率。