電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)專業(yè)知識(shí)講座

1、本章要求：本章要求： 第三章第三章 電磁學(xué)基礎(chǔ)電磁學(xué)基礎(chǔ) 1）了解磁場(chǎng)的四個(gè)基本物理量和電磁感應(yīng)概念。 2）了解鐵磁性材料特性及其應(yīng)用。 3）理解磁路歐姆定律和磁路的基爾霍夫定律。4）了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)，掌握變壓器的基本工作原理。 5）了解點(diǎn)火線圈與汽車傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的工作過程。 6）了解電磁鐵的工作特性。 3.1.1 電磁學(xué)的基本物理量 表示磁場(chǎng)內(nèi)某點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量。 大小: 方向: 與電流的方向之間符合右手螺旋定則。 lIFB ?單位: 特斯拉(T)，1T = 1Wb/m2 均勻磁場(chǎng): 各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同的磁場(chǎng)，也稱勻強(qiáng)磁場(chǎng)。 3.1 磁場(chǎng)與電磁感應(yīng)磁場(chǎng)與電磁感應(yīng) 1

2、、磁感應(yīng)強(qiáng)度B 2、 磁通 磁通? ：穿過垂直于B方向的面積S中的磁力線總數(shù)。 說明: 如果不是均勻磁場(chǎng)，則取 B的平均值。 在均勻磁場(chǎng)中 ? = B S 或 B= ? /S 磁感應(yīng)強(qiáng)度B在數(shù)值上可以看成為與磁場(chǎng)方向垂直的單位面積所通過的磁通 ,故又稱磁通密度。 磁通? 的單位:韋伯(Wb) 1Wb =1Vs 文檔來源于網(wǎng)絡(luò)，文檔所提供的信息僅供參考之用，不能作為科學(xué)依據(jù)，請(qǐng)勿模仿。文檔如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 3、磁導(dǎo)率 磁導(dǎo)率來表示物質(zhì)的導(dǎo)磁性能。的單位是H/m(亨/米）。 注意 真空的磁導(dǎo)率為常數(shù)，用? 0表示，有： H/m10470?相對(duì)磁導(dǎo)率? r： 任一種物質(zhì)的磁導(dǎo)率?

3、 和真空的磁導(dǎo)率?0的比值。 0r?不同的介質(zhì)，磁導(dǎo)率也不同。磁導(dǎo)率值大的材料，導(dǎo)磁性能好。 文檔來源于網(wǎng)絡(luò)，文檔所提供的信息僅供參考之用，不能作為科學(xué)依據(jù)，請(qǐng)勿模仿。文檔如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 磁導(dǎo)率與真空磁導(dǎo)率近似相等，即? ? r 1 。如空氣、木材、紙、鋁等。 注意 鐵磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率鐵磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率是個(gè)變量，它隨磁場(chǎng)的強(qiáng)弱而變化。是個(gè)變量，它隨磁場(chǎng)的強(qiáng)弱而變化。 材料分類： 非磁性材料 鐵磁性材料 磁導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于真空磁導(dǎo)率，即? ? r 1 ，可達(dá)到幾百到上萬。材料如鐵、鈷、鎳及其合金等。 所以電器設(shè)備如變壓器、電機(jī)都將繞組套裝在鐵磁性材料制成的鐵心上。 文檔來源于網(wǎng)

4、絡(luò)，文檔所提供的信息僅供參考之用，不能作為科學(xué)依據(jù)，請(qǐng)勿模仿。文檔如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 7.1.3 磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度 磁場(chǎng)強(qiáng)度H ：介質(zhì)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 與介質(zhì) 磁導(dǎo)率? 之比。 ?BH ?磁場(chǎng)強(qiáng)度H的單位 ：安培/米（A/m) ) 磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小取決于電流的大小、載流導(dǎo)體的形狀及幾何位置，而與磁介質(zhì)無關(guān)。 H和B同為矢量。H的方向就是該點(diǎn)B的方向。在后面學(xué)到的磁路問題中，常常用到磁場(chǎng)強(qiáng)度這個(gè)物理量。 任意選定一個(gè)閉合回線的圍繞方向，凡是電流方向與閉合回線圍繞方向之間符合右螺旋定則的電流作為正、反之為負(fù)。 式中： 是磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量沿任意閉合 線(常取磁通作為閉合回線 )的線

5、積分； ?lH d?I 是穿過閉合回線所圍面積的電流的代數(shù)和。 安培環(huán)路定律電流正負(fù)的規(guī)定 ： ?IlH d3.1.4 安培環(huán)路定律（全電流定律） I1 H I2 安培環(huán)路定律將電流與磁場(chǎng)強(qiáng)度聯(lián)系起來。 在均勻磁場(chǎng)中 Hl = IN lINH ? 或文檔來源于網(wǎng)絡(luò)，文檔所提供的信息僅供參考之用，不能作為科學(xué)依據(jù)，請(qǐng)勿模仿。文檔如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 3.1.2 電磁感應(yīng) 1、電磁感應(yīng)定律 在1831年英國科學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)：，變化的磁場(chǎng)能使閉合的回路產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小正比于回路內(nèi)磁通對(duì)電流的變化率。 1833年，楞次對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行補(bǔ)充：閉合回路中感

6、應(yīng)電流的方向，總是使它所產(chǎn)生的磁場(chǎng)阻礙引起感應(yīng)電流的原磁通的變化。這就是楞次定律。 法拉第電磁感應(yīng)定律： 楞次定律： 具體地說，如果回路由于磁通增加而引起的電磁感應(yīng)，則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原來的磁場(chǎng)反向；如果回路由于磁通減少引起電磁感應(yīng)，則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原來的磁場(chǎng)相同。簡要地說，感應(yīng)電流總是阻礙原磁通的變化。 法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律分別從大小和方向兩方面闡述了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通的關(guān)系。 文檔來源于網(wǎng)絡(luò)，文檔所提供的信息僅供參考之用，不能作為科學(xué)依據(jù)，請(qǐng)勿模仿。文檔如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 dtddtNddtdNe?)( 為了便于分析、表達(dá)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，通常設(shè)定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通的參考

7、方向符合右螺旋關(guān)系，則電磁感應(yīng)定律可用下式表達(dá)：對(duì)于一匝線圈由電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為: 式中，磁通的單位為Wb；時(shí)間的單位為S；電動(dòng)勢(shì)的單位為V。 若線圈匝數(shù)為N匝，每匝線圈內(nèi)穿過的磁通為，則與此線圈相交鏈的總磁通稱為磁鏈，用表示,即 （） 式（）不僅表明了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，而且可以表明其方向。 此時(shí)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 e(t) 文檔來源于網(wǎng)絡(luò)，文檔所提供的信息僅供參考之用，不能作為科學(xué)依據(jù)，請(qǐng)勿模仿。文檔如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 dtde?2、自感L 當(dāng)閉合線圈通電流，就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，那么當(dāng)電流交變，就會(huì)使磁場(chǎng)交變，從而在線圈自身產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象，這種電動(dòng)

8、勢(shì)稱為自感電動(dòng)勢(shì)eL。 電流通過線圈時(shí)產(chǎn)生的磁鏈與電流i在大小上成正比，為了便于分析、計(jì)算，引入一個(gè)參數(shù)L，稱為線圈的自感系數(shù)，即 LiN?式中，為磁鏈；L為自感系數(shù)，簡稱為電感或自感。通常選擇磁鏈與電流 i在方向上滿足右手螺旋定則。 假設(shè)線圈中的電阻等于零（由無電阻的導(dǎo)線繞制而成），那么這個(gè)線圈就稱之為電感元件，顯然它是一個(gè)理想元件。 文檔來源于網(wǎng)絡(luò)，文檔所提供的信息僅供參考之用，不能作為科學(xué)依據(jù)，請(qǐng)勿模仿。文檔如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 ()Ldd LidieLdtdtdt? ? ? ? 當(dāng)自感系數(shù)L為一個(gè)常數(shù)，即不隨磁鏈與電流I的改變而改變，這種電感元件稱為線性電感元件，否則即

9、為非線性電感元件。 式（1）與式（2）是電動(dòng)勢(shì)的兩種表達(dá)式， （2） 一般當(dāng)電感L為常數(shù)時(shí)，多采用式（2）。 而分析非線性電感時(shí)，由于L可變，一般采用式（1）。 注意 若為線性電感元件 對(duì)于鐵心線圈來說，電感L不為常數(shù)。 非線性電感 文檔來源于網(wǎng)絡(luò)，文檔所提供的信息僅供參考之用，不能作為科學(xué)依據(jù)，請(qǐng)勿模仿。文檔如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 dtdiLeu? 3、電感元件上電壓與電流的關(guān)系 習(xí)慣上選擇電感元件上的電流、電壓、自感電動(dòng)勢(shì)三者參考方向一致，則 在直流電路中，由于電流變化率為零，所以電感電壓等于零，電感元件相當(dāng)于短路。 電感的歐姆定律 注意 3.2鐵磁性材料鐵磁性材料 3.2.

10、1 高導(dǎo)磁性 磁性材料的磁導(dǎo)率通常都很高，即 ?r ? 1 (如坡莫合金，其 ?r 可達(dá) 2?105 ) 。 磁性材料能被強(qiáng)烈的磁化，具有很高的導(dǎo)磁性能。 磁性材料主要指鐵、鎳、鈷及其合金等。 放有鐵心。 磁性物質(zhì)的高導(dǎo)磁性被廣泛地應(yīng)用于電工設(shè)備中，如電機(jī)、變壓器及各種鐵磁元件的線圈中都放有鐵心。在這種 具有鐵心的線圈中通入不太大的勵(lì)磁電流，便可以產(chǎn)生較大的磁通和磁感應(yīng)強(qiáng)度。 外磁場(chǎng)的增強(qiáng)而無限的增強(qiáng)。 3.2.2 磁飽和性 BJ 磁場(chǎng)內(nèi)磁性物質(zhì)的磁化磁場(chǎng) 的磁感應(yīng)強(qiáng)度曲線； B0 磁場(chǎng)內(nèi)不存在磁性物質(zhì)時(shí)的 磁感應(yīng)強(qiáng)度直線； B BJ曲線和B0直線的縱坐標(biāo)相 加即磁場(chǎng)的 B-H 磁化曲線。 O

11、 H B B0 BJ B ? a ? b 磁化曲線 磁性物質(zhì)由于磁化所產(chǎn)生的磁化磁場(chǎng)不會(huì)隨著外磁場(chǎng)的增強(qiáng)而無限的增強(qiáng)。當(dāng)外磁場(chǎng)增大到一定程度時(shí)，磁性物質(zhì)的全部磁疇的磁場(chǎng)方向都轉(zhuǎn)向與外部磁場(chǎng)方向一致，磁化磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度將趨向某一定值。如圖。 B-H 磁化曲線的特征： Oa段：B 與H幾乎成正比地增加； ab段： B 的增加緩慢下來； b點(diǎn)以后：B增加很少，達(dá)到飽和。 O H B B0 BJ B ? a ? b 有磁性物質(zhì)存在時(shí)， B 與 H不成 正比，磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率?不是常數(shù)，隨H而變。 有磁性物質(zhì)存在時(shí)，?與 I 不成 正比。 磁性物質(zhì)的磁化曲線在磁路計(jì)算上極為重要，其為非線性曲線，實(shí)際中

12、通過實(shí)驗(yàn)得出。 O H B,? B ? 磁化曲線 B和?與H的關(guān)系 3.2.3 磁滯性 磁性材料在交變磁場(chǎng)中反復(fù)磁化，其 B-H關(guān)系曲線是一條回形閉合曲線，稱為 磁滯回線。 磁滯性：磁性材料中磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的變化總是滯后于 外磁場(chǎng)變化的性質(zhì)。 磁滯回線 O H B ? ? ? ? Br Hc 剩磁感應(yīng)強(qiáng)度Br (剩磁) ： 當(dāng)線圈中電流減小到零 (H=0)時(shí)，鐵心中的磁感應(yīng)強(qiáng)度。 矯頑磁力Hc： 使 B = 0 所需的 H 值。 磁性物質(zhì)不同，其磁滯回線和磁化曲線也不同。 幾種常見磁性物質(zhì)的磁化曲線 a 鑄鐵 b 鑄鋼 c 硅鋼片 O 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0

13、.8 0.9 1.0?103 H/(A/m) H/(A/m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ?103 B/T 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 a b a b c c 按磁性物質(zhì)的磁性能，磁性材料分為三種類型： (1)軟磁材料 具有較小的矯頑磁力，磁滯回線較窄。 一般用來制造電機(jī)、電器及變壓器等的鐵心。常用的有鑄鐵、硅鋼、坡莫合金即鐵氧體等。 (2)永磁材料 具有較大的矯頑磁力，磁滯回線較寬。 一般用來制造永久磁鐵。常用的有碳鋼及鐵鎳鋁鈷合金等。 (3)矩磁材料 具有較小的矯頑磁力和較大的剩磁，磁滯回線接近矩形，穩(wěn)定性良好。 在計(jì)算機(jī)和控制系統(tǒng)

14、中用作記憶元件、開關(guān)元件和邏輯元件。常用的有鎂錳鐵氧體等。 3.3 磁路基本定律 3.3.1 磁路的概念 在電機(jī)、變壓器及各種鐵磁元件中常用磁性材料做成一定形狀的鐵心。鐵心的磁導(dǎo)率比周圍空氣或其它物質(zhì)的磁導(dǎo)率高的多， 磁通的絕大部分經(jīng)過鐵心形成閉合通路。 + N If N S S 直流電機(jī)的磁路 交流接觸器的磁路 文檔來源于網(wǎng)絡(luò)，文檔所提供的信息僅供參考之用，不能作為科學(xué)依據(jù)，請(qǐng)勿模仿。文檔如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 磁路：主磁通所經(jīng)過的閉合路徑。 1u2ui ?s? 線圈通入電流后，產(chǎn)生磁通，分主磁通和漏磁通。 s：主磁通 ：漏磁通 線圈 鐵心 變壓器的磁路 文檔來源于網(wǎng)絡(luò)，文檔所

15、提供的信息僅供參考之用，不能作為科學(xué)依據(jù)，請(qǐng)勿模仿。文檔如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 3.3.2 磁路的基爾霍夫第一定律 對(duì)于有分支磁路，其分支匯集處稱為磁路的節(jié)點(diǎn)，磁路的任意節(jié)點(diǎn)所連接的各分支磁路的代數(shù)和等于零。 0?1?I1 N1 3?2?N2 I2 0321?即： 文檔來源于網(wǎng)絡(luò)，文檔所提供的信息僅供參考之用，不能作為科學(xué)依據(jù)，請(qǐng)勿模仿。文檔如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 HLNI ? 在無分支的均勻磁路 （磁路的材料和截面積相同，各處的磁場(chǎng)強(qiáng)度相等）中，安培環(huán)路定律可寫成： 磁路 長度L 線圈 匝數(shù)N I HL：稱為磁位差。 NI：稱為磁動(dòng)勢(shì)。一般 用 F 表示。 F=N

16、I 3.3.3 磁路的基爾霍夫第二定律 文檔來源于網(wǎng)絡(luò)，文檔所提供的信息僅供參考之用，不能作為科學(xué)依據(jù)，請(qǐng)勿模仿。文檔如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 ?HLNI總磁動(dòng)勢(shì) 在非均勻磁路在非均勻磁路（磁路的材料或截面積不同，或磁場(chǎng)強(qiáng)度不等）中，總磁動(dòng)勢(shì)等于各段磁位差之和。 00lHIHNI?例： I N ?l0l文檔來源于網(wǎng)絡(luò)，文檔所提供的信息僅供參考之用，不能作為科學(xué)依據(jù)，請(qǐng)勿模仿。文檔如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 對(duì)于均勻磁路 LSLBHLNI?磁路中的 歐姆定律 3.3.4 磁路的歐姆定律 則： ?mRLSNIF?I N S L 注：由于磁性材料 是非線性的，磁路歐姆定律多用作

17、定性 分析，不做定量計(jì)算。 ?SLRm?令： Rm 稱為磁阻 l 為磁路的平均長度； S 為磁路的截面積； ?為磁導(dǎo)率。 磁通勢(shì) 文檔來源于網(wǎng)絡(luò)，文檔所提供的信息僅供參考之用，不能作為科學(xué)依據(jù)，請(qǐng)勿模仿。文檔如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 磁路和電路的比較（一） 磁 路 電 路 磁通 I N I 磁壓降 HL磁動(dòng)勢(shì) INF ?電動(dòng)勢(shì) 電流 電壓降 UEIR + _ E U 文檔來源于網(wǎng)絡(luò)，文檔所提供的信息僅供參考之用，不能作為科學(xué)依據(jù)，請(qǐng)勿模仿。文檔如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 基本定律 mRF? 磁阻 SlRm?磁感應(yīng) 強(qiáng)度 SB ?基爾霍夫定律 ?HLNI0?磁 路 I N

18、歐姆定律 電阻 電流 強(qiáng)度 基爾霍夫定律 0?I?UEREI ?SlR?SIJ?磁路與電路的比較磁路與電路的比較 (二二) 電 路 R + _ E I 3.4 交流鐵心線圈電路 3.4 .1 電磁關(guān)系 ? ? + e + e? + u N i u(Ni)i ? ddtNe ?tNedd ?（磁通勢(shì)） 主磁通? ：通過鐵心閉合的磁通。 漏磁通?：經(jīng)過空氣或其它非導(dǎo)磁媒質(zhì)閉合的磁通。 tiLdd ?線圈 鐵心 ? i， 鐵心線圈的漏磁電感 常數(shù)?iNL? 與i不是線性關(guān)系。 2.4 .2 電壓電流關(guān)系電壓電流關(guān)系 根據(jù)KVL: ? ? + + + e e? u N i eeRi u?式中：R是線圈

19、導(dǎo)線的電阻 L? 是漏磁電感 )(ddetiLRi? 當(dāng) u 是正弦電壓時(shí)，其它各電壓、電流、電動(dòng)勢(shì)可視作正弦量，則電壓、電流關(guān)系的相量式為： )()(EEIRU?)(jEIXIR?設(shè)主磁通 則 t,?sinm?)sin(ddddmttNtNe?tN?cosm?)90t(sin2m?fN)90(sinm?tE?有效值 mmm444222?fN.fNEE? 由于線圈電阻 R 和感抗X?（或漏磁通?）較小，其電壓降也較小，與主磁電動(dòng)勢(shì) E 相比可忽略，故有 EU?(V 444444mmSfNB.fN.EU?式中：Bm是鐵心中磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，單位T； S 是鐵心截面積，單位m2。 )(jEIXI

20、RU?2.4.3 電磁鐵電磁鐵 1. 概述 電磁鐵是利用通電的鐵心線圈吸引銜鐵或保持某種機(jī)械零件、工件于固定位置的一種電器。當(dāng)電源斷開時(shí)電磁鐵的磁性消失，銜鐵或其它零件即被釋放。電磁鐵銜鐵的動(dòng)作可使其它機(jī)械裝置發(fā)生聯(lián)動(dòng)。 根據(jù)使用電源類型分為： 直流電磁鐵：用直流電源勵(lì)磁； 交流電磁鐵：用交流電源勵(lì)磁。 2. 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 電磁鐵由線圈、鐵心及銜鐵三部分組成，常見的結(jié)構(gòu)如圖所示。 鐵心 銜鐵 銜鐵 有時(shí)是機(jī)械零件 、工件充當(dāng)銜鐵 F F F F 線圈 線圈 銜鐵 鐵心 線圈 鐵心 3. 電磁鐵吸力的計(jì)算 電磁鐵吸力的大小與氣隙的截面積 S0及氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的平方成正比?；竟饺缦?/p>

21、： ? ?N8100207SBF?式中： B0 的單位是特斯拉； S0 的單位是平方米； F 的單位是牛頓（N）。 直流電磁鐵的吸力 直流電磁鐵的吸力依據(jù)上述基本公式直接求取。 交流電磁鐵的吸力交流電磁鐵的吸力 交流電磁鐵中磁場(chǎng)是交變的，設(shè) tsi nm0?BB ?式中： 81002m7mSBF?為吸力的最大值。 吸力的波形: 吸力平均值為: N 161021d102m7m0SBFtfTFT?t Fm f O (1) 交流電磁鐵的吸力在零與最大值之間脈動(dòng)。銜鐵以兩倍電源頻率在顫動(dòng)，引起噪音，同時(shí)觸點(diǎn)容易損壞。 為了消除這種現(xiàn)象，在磁極的部分端面上套一個(gè)分磁環(huán)（或稱短路環(huán)），工作時(shí)，在分磁環(huán)中產(chǎn)

22、生感應(yīng)電流，其阻礙磁通的變化，在磁極端面兩部分中的磁通 ?1 和 ?2 之間產(chǎn)生相位差，相應(yīng)該兩部分的吸力不同時(shí)為零，實(shí)現(xiàn)消除振動(dòng)和噪音，如圖所示；而直流電磁鐵吸力恒定不變； 綜合上述： ?1 ?2 (2) 交流電磁鐵中,為了減少鐵損，鐵心由鋼片疊成； 直流電磁鐵的磁通不變，無鐵損，鐵心用整塊軟鋼制成； (4) 直流電磁鐵的勵(lì)磁電流僅與線圈電阻有關(guān)，在吸合過程中，勵(lì)磁電流不變。 (3) 在交流電磁鐵中，線圈電流不僅與線圈電阻有關(guān)，主要的還與線圈感抗有關(guān)。在其吸合過程中，隨著磁路氣隙的減小，線圈感抗增大，電流減小。如果銜鐵被卡住，通電后銜鐵吸合不上，線圈感抗一直很小，電流較大，將使線圈嚴(yán)重發(fā)熱甚

23、至燒毀； 4. 電磁鐵的應(yīng)用 電磁鐵在生產(chǎn)中獲得廣泛應(yīng)用。其主要應(yīng)用原理是：用電磁鐵銜鐵的動(dòng)作帶動(dòng)其他機(jī)械裝置運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生機(jī)械連動(dòng)，實(shí)現(xiàn)控制要求。 文檔來源于網(wǎng)絡(luò)，文檔所提供的信息僅供參考之用，不能作為科學(xué)依據(jù)，請(qǐng)勿模仿。文檔如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 內(nèi) 容 直流電磁鐵 交流電磁鐵 鐵芯結(jié)構(gòu) 由整塊軟鋼制成 , 無短路環(huán) 由硅鋼片制成 , 有短路環(huán) 吸合過程 電流不變, 吸力逐漸加大 吸力基本不變 , 電流減小 吸合后 無振動(dòng) 有輕微振動(dòng) 吸合不好時(shí) 線圈不會(huì)過熱 線圈會(huì)過熱 , 可能燒壞 直流電磁鐵與交流電磁鐵比較直流電磁鐵與交流電磁鐵比較 3.5 變壓器變壓器 變壓器是靜止的電磁

24、器械，在電力系統(tǒng)和電子線路中應(yīng)用廣泛。 變壓器的主要功能有： 變電壓（電力系統(tǒng)） 變電流（電流互感器） 變阻抗（電子線路中的阻抗匹配） 變壓器的主要用途: 經(jīng)濟(jì)地輸電 合理地配電 安全地用電 它利用電磁感應(yīng)原理，將一種交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N或幾種頻率相同、大小不同的交流電。 例：電力工業(yè)中常采用高壓輸電低壓配電，實(shí)現(xiàn)節(jié)能并保證用電安全。具體如下： 發(fā)電廠 10.5kV 輸電線 220kV 升壓 儀器 36V 降壓 實(shí)驗(yàn)室 380 / 220V 降壓 變電站 10kV 降壓 降壓 文檔來源于網(wǎng)絡(luò)，文檔所提供的信息僅供參考之用，不能作為科學(xué)依據(jù)，請(qǐng)勿模仿。文檔如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 變壓

25、器的分類變壓器的分類 電壓互感器 電流互感器 按用途分 電力變壓器 (輸配電用) 儀用變壓器 整流變壓器 按相數(shù)分 三相變壓器 單相變壓器 按制造方式 殼式 心式 變壓器符號(hào) 文檔來源于網(wǎng)絡(luò)，文檔所提供的信息僅供參考之用，不能作為科學(xué)依據(jù)，請(qǐng)勿模仿。文檔如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 1、變壓器的結(jié)構(gòu) 變壓器的磁路 繞組： 一次繞組 二次繞組 1u2uLZ1i2i單相變壓器 + + 由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成 厚0.35mm 或 0.5mm 鐵心 變壓器的電路 一次 繞組 N1 二次 繞組 N2 鐵心 3.5.1 單相變壓器的基本結(jié)構(gòu)和原理 文檔來源于網(wǎng)絡(luò)，文檔所提供的信息僅供參考之用，不能作為

26、科學(xué)依據(jù)，請(qǐng)勿模仿。文檔如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的結(jié)構(gòu) 單相變壓器 三相電力變壓器 1一信號(hào)式溫度計(jì)； 2一吸濕器； 3一儲(chǔ)油柜； 4一油表； 5一安全氣邊； 6一氣體繼電器； 7一高壓套管； 8一低壓套管； 9一分接開關(guān)； 10一油箱； 11鐵心； 12線圈； 13放油閥門 2、 變壓器的工作原理 1u2uLZ1i2i單相變壓器 + + 一次 繞組 N1 二次 繞組 N2 鐵心 一次、二次繞組互不相連，能量的傳遞靠磁耦合。 (1) 空載運(yùn)行情況 1） 電磁關(guān)系 一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)開路。 0i02?i1u+ 20u+ 2e+ 1e+ 1e+ ?1 1N2N

27、? 1u dd11tNe?i0 ( i0N1) ? ?1 dd011tiLe?tNedd 22?空載時(shí)，鐵心中主磁通?是由一次繞組磁通勢(shì)產(chǎn)生的。 (2) 帶負(fù)載運(yùn)行情況 1） 電磁關(guān)系 一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)接負(fù)載。 1u+ 1e+ 1e+ ?1 1N2N? 1u dd11tNe? ? 1 dd111tiLe?tNedd 22?i1 ( i1N1) i1 i2 ( i2N2) ?2 有載時(shí)，鐵心中主磁通?是由一次、二次繞組磁通勢(shì)共同產(chǎn)生的合成磁通。 ? 2 i2 + e2 + e? 2 + u2 ? Z ? dd2tiLe22?2） 電壓變換（設(shè)加正弦交流電壓） t)sin(tNtNm111

28、?dddde?tN?cosm1?)90t(sinm1?E1m144.4NfE?222111mmfNEE?有效值: 同 理： )90t(sinm22?Ee2m244. 4NfE?主磁通按正弦規(guī)律變化，設(shè)為 則 t,?sinm?(1) 一次、二次側(cè)主磁通感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 根據(jù)KVL： 1111111111jEIXIREEIRU?變壓器一次側(cè)等效電路如圖 1m1111444Nf.EUEU? 由于電阻 R1 和感抗 X1 (或漏磁通)較小,其兩端的電壓也較小,與主磁電動(dòng)勢(shì) E1比較可忽略不計(jì)，則 1E?1R1I?1U?1?E? + + + (2) 一次、二次側(cè)電壓一次、二次側(cè)電壓 式中 R1 為一次側(cè)繞組的

29、電阻 ; X1=?L?1 為一次側(cè)繞組的感抗 (漏磁感抗，由漏磁產(chǎn)生)。 KNNEEUU?2121201（匝比） K為變比 對(duì)二次側(cè)，根據(jù)KVL： 2m220224440Nf.EUU,I?結(jié)論：改變?cè)褦?shù)比，就能改變輸出電壓。 222222222jUIXIRUEIRE?2式中 R2 為二次繞組的電阻 ; X2=?L? 2 為二次繞組的感抗； 為二次繞組的端電壓。 2U?變壓器空載時(shí): + u2 1u+ 1e+ 1e+ ? 1N2Ni1 i2 + e2 + e? 2 式中U20為變壓器空載電壓。 故有 3） 電流變換 (一次、二次側(cè)電流關(guān)系 ) 有載運(yùn)行 2222ZUIZ?1m11 44 4 Nf

30、.EU? 可見，鐵心中主磁通的最大值?m在變壓器空載和有載時(shí)近似保持不變。即有 不論變壓器空載還是有載，一次繞組上的阻抗壓降均可忽略，故有 由上式，若U1、 f 不變，則 ?m 基本不變，近于常數(shù)。 空載： m10?Ni有載： m2211?NiNi+ |Z | 2i1u2e1i1e1N2N+ + + 2u一般情況下： I0 ? (23)% I1N 很小可忽略。 2211 NiNi?所以或 2211NINI?2211NINI?所以KNNII11221?結(jié)論：一次、二次側(cè)電流與匝數(shù)成反比。 或： 221011NiNiNi?1.提供產(chǎn)生?m的磁勢(shì) 2.提供用于補(bǔ)償 作用 的磁勢(shì) 22Ni磁勢(shì)平衡式：

31、 102211NiNiNi?空載磁勢(shì) 有載磁勢(shì) 4） 阻抗變換 由圖可知： 22IUZ ?11IUZ ?ZKIUKKIKUIUZ22222211?ZKZ2? 結(jié)論： 變壓器一次側(cè)的等效阻抗模，為二次側(cè)所帶負(fù)載的阻抗模的 K 2 倍。 1U?2U?1I?2I?Z+ + 1U?1I?Z?+ (1) 變壓器的匝數(shù)比應(yīng)為： 信號(hào)源 I?E?R0 RL + 108800LL21?RRNNKI?E?1N2U?2I?LR2NR0 + + 解: 例例1: 如圖，交流信號(hào)源的電動(dòng)勢(shì) E= 120V，內(nèi)阻 R 0=800? ，負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻為RL=8? 。要求: （1）當(dāng)RL折算到原邊的等效電阻 時(shí)，求

32、變壓器的匝數(shù)比和信號(hào)源輸出的功率；（ 2）當(dāng)將負(fù)載直接與信號(hào)源聯(lián)接時(shí) ,信號(hào)源輸出多大功率？ 0LRR ?信號(hào)源的輸出功率：信號(hào)源的輸出功率： W548008008001202L2L0.RRREP?電子線路中，常利用阻抗匹配實(shí)現(xiàn)最大輸出功率。電子線路中，常利用阻抗匹配實(shí)現(xiàn)最大輸出功率。 結(jié)論：接入變壓器以后，輸出功率大大提高。結(jié)論：接入變壓器以后，輸出功率大大提高。 0LRR ?原因：滿足了最大功率輸出的條件： W1760888001202L2L0.RRREP?（2）將負(fù)載直接接到信號(hào)源上時(shí)，輸出功率為： 為減少渦流損耗，鐵心一般由導(dǎo)磁鋼片疊成。 ? 3.2.1變壓器的損耗 銅損 (pCu)

33、：繞組導(dǎo)線電阻的損耗。 渦流損耗：交變磁通在鐵心中產(chǎn)生的感 應(yīng)電流(渦流)造成的損耗。 磁滯損耗：磁滯現(xiàn)象引起鐵心發(fā)熱，造 成的損耗。 鐵損(pFe )： 3.2 變壓器的損耗與效率 (?) （1）磁滯損耗 磁滯損耗的大?。?單位體積內(nèi)的磁滯損耗正比與磁滯回線的面積和磁場(chǎng)交變的頻率 f。 O H B 磁滯損耗轉(zhuǎn)化為熱能，引起鐵心發(fā)熱。 減少磁滯損耗的措施： 選用磁滯回線狹小的磁性材料制作鐵心。變壓器和電機(jī)中使用的硅鋼等材料的磁滯損耗較低。 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適當(dāng)選擇值以減小鐵心飽和程度。 (2)渦流損耗 渦流損耗: 由渦流所產(chǎn)生的功率損耗。 渦流：交變磁通在鐵心內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，稱為渦流。渦流在垂

34、直于磁通的平面內(nèi)環(huán)流。 渦流損耗轉(zhuǎn)化為熱能，引起鐵心發(fā)熱。 減少渦流損耗措施： 提高鐵心的電阻率。鐵心用彼此絕緣的鋼片疊成，把渦流限制在較小的截面內(nèi)。 ? ? 鐵心線圈交流電路的有功功率為： Fe2cosPRIUIP? 2212PPPPCuFepp?一般 ? 95% ,負(fù)載為額定負(fù)載的 (5075)% 時(shí)，?最大。 輸出功率 輸入功率 3.2.2 變壓器的效率(? ?) 當(dāng)電流流入(或流出）兩個(gè)線圈時(shí)，若產(chǎn)生的磁通方向相同，則兩個(gè)流入 (或流出）端稱為同極性端。 ? ? A X a x ? A X a x 3.3.1 同極性端 ( 同名端同名端 ) 或者說，當(dāng)鐵心中磁通變化時(shí)，在兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極性相同的兩端為同極性端。 同極性端用“?”表示。 ?增加 + + + + 同極性端和繞組的繞向有關(guān)。 3.3 變壓器同名端變壓器同名端 ? 聯(lián)接 23 ?Nf.Um2444220? 變壓器原一次側(cè)有兩個(gè)額定電壓為 110V 的繞組： ?3.3.2 線圈的接法線圈的接法 ? ? NN1 3 2 4 ? ? NN1 3 2 4 聯(lián)接