第第6 6章章 磁路与磁路与铁心心线圈圈电路路6.2 6.2 磁性磁性磁性磁性资资料的磁性能料的磁性能料的磁性能料的磁性能6.5 6.5 变压变压器器器器6.6 6.6 电电磁磁磁磁铁铁 6.1 6.1 磁磁磁磁场场的根本物理量的根本物理量的根本物理量的根本物理量6.3 6.3 磁路及其根本定律磁路及其根本定律磁路及其根本定律磁路及其根本定律6.4 6.4 交流交流交流交流铁铁心心心心线线圈圈圈圈电电路路路路2. 2. 了解了解了解了解变压变压器的根本构造、任器的根本构造、任器的根本构造、任器的根本构造、任务务原理、运原理、运原理、运原理、运转转特性和特性和特性和特性和绕组绕组的同极性端，了解的同极性端，了解的同极性端，了解的同极性端，了解变压变压器器器器额额定定定定值值的意的意的意的意义义；3. 3. 掌握掌握掌握掌握变压变压器器器器电压电压、电电流和阻抗流和阻抗流和阻抗流和阻抗变换变换作用；作用；作用；作用；4. 4.了解三相了解三相了解三相了解三相电压电压的的的的变换变换方法；方法；方法；方法；本章要求：本章要求：第第6 6章章 磁路与磁路与铁心心线圈圈电路路5. 5. 了解了解了解了解电电磁磁磁磁铁铁的根本任的根本任的根本任的根本任务务原理及其运用知原理及其运用知原理及其运用知原理及其运用知识识。1. 1. 了解磁了解磁了解磁了解磁场场的根本物理量的意的根本物理量的意的根本物理量的意的根本物理量的意义义，了解磁性，了解磁性，了解磁性，了解磁性资资料的料的料的料的根本知根本知根本知根本知识识及磁路的根本定律，会分析及磁路的根本定律，会分析及磁路的根本定律，会分析及磁路的根本定律，会分析计计算交流算交流算交流算交流铁铁心心心心线线圈圈圈圈电电路；路；路；路；磁磁场的根本物理量的根本物理量磁感磁感应强度度磁感磁感磁感磁感应强应强度度度度B : B : B : B : 表示磁表示磁表示磁表示磁场场内某点磁内某点磁内某点磁内某点磁场强场强弱和方向的物理量。弱和方向的物理量。弱和方向的物理量。弱和方向的物理量。磁感磁感磁感磁感应强应强度度度度B B B B的大小的大小的大小的大小: : : :磁感磁感磁感磁感应强应强度度度度B B B B的方向的方向的方向的方向: : : : 与与与与电电流的方向之流的方向之流的方向之流的方向之间间符合右手螺旋定那么。符合右手螺旋定那么。符合右手螺旋定那么。符合右手螺旋定那么。磁感磁感磁感磁感应强应强度度度度B B B B的的的的单单位位位位: : : : 特斯拉特斯拉特斯拉特斯拉(T)(T)(T)(T)，1T = 1Wb/m2 1T = 1Wb/m2 1T = 1Wb/m2 1T = 1Wb/m2 均匀磁均匀磁均匀磁均匀磁场场: : : : 各点磁感各点磁感各点磁感各点磁感应强应强度大小相等，方向一度大小相等，方向一度大小相等，方向一度大小相等，方向一样样的的的的 磁磁磁磁场场，也称匀，也称匀，也称匀，也称匀强强磁磁磁磁场场。磁通磁通磁通磁通磁通磁通 ：穿：穿：穿：穿过过垂直于垂直于垂直于垂直于B B方向的面方向的面方向的面方向的面积积S S中的磁力中的磁力中的磁力中的磁力线总线总数。数。数。数。 阐阐明明明明: : : : 假假假假设设不是均匀磁不是均匀磁不是均匀磁不是均匀磁场场，那么取，那么取，那么取，那么取B B B B的平均的平均的平均的平均值值。在均匀磁在均匀磁在均匀磁在均匀磁场场中中中中 = B S = B S 或或或或 B= B= /S /S 磁感磁感应强度度B B在数在数值上可以看成上可以看成为与磁与磁场方向垂直的方向垂直的单位面位面积所所经过的磁通的磁通, ,故又称磁通密度。故又称磁通密度。磁通磁通磁通磁通 的的的的单单位位位位: : : :韦韦 伯伯伯伯(Wb) 1Wb =1Vs(Wb) 1Wb =1Vs(Wb) 1Wb =1Vs(Wb) 1Wb =1Vs磁磁场强度度磁磁磁磁场强场强度度度度H H ：介：介：介：介质质中某点的磁感中某点的磁感中某点的磁感中某点的磁感应强应强度度度度 B B 与介与介与介与介质质 磁磁磁磁导导率率率率 之比。之比。之比。之比。磁磁磁磁场强场强度度度度HH的的的的单单位位位位 ：安培：安培：安培：安培/ /米米米米A/m)A/m) 恣意恣意恣意恣意选选定一个定一个定一个定一个闭闭合回合回合回合回线线的的的的围绕围绕方向，凡是方向，凡是方向，凡是方向，凡是电电流方流方流方流方向与向与向与向与闭闭合回合回合回合回线围绕线围绕方向之方向之方向之方向之间间符合右螺旋定那么的符合右螺旋定那么的符合右螺旋定那么的符合右螺旋定那么的电电流作流作流作流作为为正、反之正、反之正、反之正、反之为负为负。 式中：式中：式中：式中： 是磁是磁是磁是磁场强场强度矢量沿恣意度矢量沿恣意度矢量沿恣意度矢量沿恣意闭闭合合合合 线线( (常取磁通作常取磁通作常取磁通作常取磁通作为闭为闭合回合回合回合回线线) )的的的的线积线积分；分；分；分； I I I I 是穿是穿是穿是穿过闭过闭合回合回合回合回线线所所所所围围面面面面积积的的的的电电流的代数和。流的代数和。流的代数和。流的代数和。安培安培安培安培环环路定律路定律路定律路定律电电流正流正流正流正负负的的的的规规定：定：定：定：安培安培安培安培环环路定律全路定律全路定律全路定律全电电流定律流定律流定律流定律I1I1HHI2I2安培安培安培安培环环路定律将路定律将路定律将路定律将电电流与磁流与磁流与磁流与磁场强场强度度度度联络联络起来。起来。起来。起来。 在均匀磁在均匀磁在均匀磁在均匀磁场场中中中中 Hl = IN Hl = IN 例例例例: : 环环形形形形线线圈如圈如圈如圈如图图，其中媒，其中媒，其中媒，其中媒质质是均匀的，是均匀的，是均匀的，是均匀的， 试计试计算算算算 线线 圈内部各点的磁圈内部各点的磁圈内部各点的磁圈内部各点的磁场强场强度。度。度。度。解解解解: : 取磁通作取磁通作取磁通作取磁通作为闭为闭合回合回合回合回线线，以，以，以，以 其其其其方向作方向作方向作方向作为为回回回回线线的的的的围绕围绕方向，那么有：方向，那么有：方向，那么有：方向，那么有：S Sx x HxHxI IN N匝匝匝匝线线圈匝数与圈匝数与圈匝数与圈匝数与电电流的乘流的乘流的乘流的乘积积NI NI ，称，称，称，称为为磁通磁通磁通磁通势势，用字母，用字母，用字母，用字母 F F 表示，那么有表示，那么有表示，那么有表示，那么有 F = NI F = NI 磁通由磁通磁通由磁通磁通由磁通磁通由磁通势产势产生，磁通生，磁通生，磁通生，磁通势势的的的的单单位是安位是安位是安位是安 培培培培 。式中：式中：式中：式中：N N N N 线线圈匝数；圈匝数；圈匝数；圈匝数； lx=2 lx=2 lx=2 lx=2x x x x是半径是半径是半径是半径为为x x x x的的的的圆圆周周周周长长； Hx Hx Hx Hx 半径半径半径半径x x x x处处的磁的磁的磁的磁场强场强度；度；度；度； NI NI NI NI 为线为线圈匝数与圈匝数与圈匝数与圈匝数与电电流的乘流的乘流的乘流的乘积积。故得：故得：故得：故得：S Sx x HxHxI IN N匝匝匝匝真空的磁真空的磁真空的磁真空的磁导导率率率率为为常数，用常数，用常数，用常数，用 0 0表示，有：表示，有：表示，有：表示，有：磁磁导率率磁磁磁磁导导率率率率 ：表示磁：表示磁：表示磁：表示磁场场媒媒媒媒质质磁性的物理量，衡量物磁性的物理量，衡量物磁性的物理量，衡量物磁性的物理量，衡量物质质 的的的的导导磁才干。磁才干。磁才干。磁才干。相相相相对对磁磁磁磁导导率率率率 r r： 任一种物任一种物任一种物任一种物质质的磁的磁的磁的磁导导率率率率 和真空的磁和真空的磁和真空的磁和真空的磁导导率率率率0 0的比的比的比的比值值。磁磁磁磁导导率率率率 的的的的单单位：亨位：亨位：亨位：亨/ /米米米米H/mH/m物物质的磁性的磁性1. 1. 非磁性物非磁性物非磁性物非磁性物质质 非磁性物非磁性物非磁性物非磁性物质质分子分子分子分子电电流的磁流的磁流的磁流的磁场场方向方向方向方向杂杂乱无章，几乎乱无章，几乎乱无章，几乎乱无章，几乎不受外磁不受外磁不受外磁不受外磁场场的影响而相互抵消，不具有磁化特性。的影响而相互抵消，不具有磁化特性。的影响而相互抵消，不具有磁化特性。的影响而相互抵消，不具有磁化特性。 非磁性非磁性非磁性非磁性资资料的磁料的磁料的磁料的磁导导率都是常数，有：率都是常数，有：率都是常数，有：率都是常数，有： 所以磁通所以磁通所以磁通所以磁通 与与与与产产生此磁通的生此磁通的生此磁通的生此磁通的电电流流流流 I I 成正比，呈成正比，呈成正比，呈成正比，呈线线性关系。性关系。性关系。性关系。当磁当磁当磁当磁场场媒媒媒媒质质是非磁性是非磁性是非磁性是非磁性资资料料料料时时，有：，有：，有：，有：即即即即 B B与与与与 H H 成正比，呈成正比，呈成正比，呈成正比，呈线线性关系。性关系。性关系。性关系。由于由于由于由于O OHHB B 0 0 r r 1 1B = B = 0 H 0 H ( ( ) )( I )( I )2. 2. 磁性物磁性物磁性物磁性物质质 磁性物磁性物磁性物磁性物质质内部构成内部构成内部构成内部构成许许多小区域，其分子多小区域，其分子多小区域，其分子多小区域，其分子间间存在的一存在的一存在的一存在的一种特殊的作用力使每一区域内的分子磁种特殊的作用力使每一区域内的分子磁种特殊的作用力使每一区域内的分子磁种特殊的作用力使每一区域内的分子磁场陈场陈列整列整列整列整齐齐，显显示磁性，称示磁性，称示磁性，称示磁性，称这这些小区域些小区域些小区域些小区域为为磁畴。磁畴。磁畴。磁畴。 在外磁在外磁在外磁在外磁场场作用下，磁畴方向作用下，磁畴方向作用下，磁畴方向作用下，磁畴方向发发生生生生变变化，使之与外化，使之与外化，使之与外化，使之与外磁磁磁磁场场方向方向方向方向趋趋于一致，物于一致，物于一致，物于一致，物质质整体整体整体整体显显示出磁性来，称示出磁性来，称示出磁性来，称示出磁性来，称为为磁化。即磁性物磁化。即磁性物磁化。即磁性物磁化。即磁性物质质能被磁化。能被磁化。能被磁化。能被磁化。磁磁磁磁畴畴畴畴外外外外磁磁磁磁场场场场 在没有外磁在没有外磁在没有外磁在没有外磁场场作用的普通磁性物作用的普通磁性物作用的普通磁性物作用的普通磁性物质质中，各个磁畴中，各个磁畴中，各个磁畴中，各个磁畴陈陈列列列列杂杂乱无章，磁乱无章，磁乱无章，磁乱无章，磁场场相互抵消，整体相互抵消，整体相互抵消，整体相互抵消，整体对对外不外不外不外不显显磁性。磁性。磁性。磁性。磁磁磁磁畴畴畴畴磁性磁性资料的磁性能料的磁性能高高导磁性磁性 磁性磁性磁性磁性资资料的磁料的磁料的磁料的磁导导率通常都很高，即率通常都很高，即率通常都很高，即率通常都很高，即 r r 1 (1 (如如如如坡莫合金，其坡莫合金，其坡莫合金，其坡莫合金，其 r r 可达可达可达可达 2 2105 ) 105 ) 。 磁性磁性磁性磁性资资料能被料能被料能被料能被剧剧烈的磁化，具有很高的烈的磁化，具有很高的烈的磁化，具有很高的烈的磁化，具有很高的导导磁性磁性磁性磁性能。能。能。能。 磁性磁性磁性磁性资资料主要指料主要指料主要指料主要指铁铁、镍镍、钴钴及其合金等。及其合金等。及其合金等。及其合金等。 磁性物磁性物磁性物磁性物质质的高的高的高的高导导磁性被广泛地运用于磁性被广泛地运用于磁性被广泛地运用于磁性被广泛地运用于电电工工工工设备设备中，如中，如中，如中，如电电机、机、机、机、变压变压器及各种器及各种器及各种器及各种铁铁磁元件的磁元件的磁元件的磁元件的线线圈中都圈中都圈中都圈中都放有放有放有放有铁铁心。心。心。心。 磁性物磁性物磁性物磁性物质质的高的高的高的高导导磁性被广泛地运用于磁性被广泛地运用于磁性被广泛地运用于磁性被广泛地运用于电电工工工工设备设备中，如中，如中，如中，如电电机、机、机、机、变压变压器及各种器及各种器及各种器及各种铁铁磁元件的磁元件的磁元件的磁元件的线线圈中都圈中都圈中都圈中都放有放有放有放有铁铁心。在心。在心。在心。在这这种具有种具有种具有种具有铁铁心的心的心的心的线线圈中通入不太大圈中通入不太大圈中通入不太大圈中通入不太大的励磁的励磁的励磁的励磁电电流，便可以流，便可以流，便可以流，便可以产产生生生生较较大的磁通和磁感大的磁通和磁感大的磁通和磁感大的磁通和磁感应强应强度。度。度。度。磁性物磁性物磁性物磁性物质质由于磁化所由于磁化所由于磁化所由于磁化所产产生的磁化磁生的磁化磁生的磁化磁生的磁化磁场场不会随着不会随着不会随着不会随着外磁外磁外磁外磁场场的加的加的加的加强强而无限的加而无限的加而无限的加而无限的加强强。磁磁饱和性和性BJ BJ 磁磁磁磁场场内磁性物内磁性物内磁性物内磁性物质质的磁化磁的磁化磁的磁化磁的磁化磁场场 的磁感的磁感的磁感的磁感应强应强度曲度曲度曲度曲线线；B0 B0 磁磁磁磁场场内不存在磁性物内不存在磁性物内不存在磁性物内不存在磁性物质时质时的的的的 磁感磁感磁感磁感应强应强度直度直度直度直线线；B BJB BJ曲曲曲曲线线和和和和B0B0直直直直线线的的的的纵纵坐坐坐坐标标相相相相 加即磁加即磁加即磁加即磁场场的的的的 B-H B-H 磁化曲磁化曲磁化曲磁化曲线线。O OHHB BB0B0BJBJB B a a b b磁化曲磁化曲磁化曲磁化曲线线磁性物磁性物磁性物磁性物质质由于磁化所由于磁化所由于磁化所由于磁化所产产生的磁化磁生的磁化磁生的磁化磁生的磁化磁场场不会随着不会随着不会随着不会随着外磁外磁外磁外磁场场的加的加的加的加强强而无限的加而无限的加而无限的加而无限的加强强。当外磁。当外磁。当外磁。当外磁场场增大到一定增大到一定增大到一定增大到一定程度程度程度程度时时，磁性物，磁性物，磁性物，磁性物质质的全部磁畴的磁的全部磁畴的磁的全部磁畴的磁的全部磁畴的磁场场方向都方向都方向都方向都转转向与向与向与向与外部磁外部磁外部磁外部磁场场方向一致，磁化磁方向一致，磁化磁方向一致，磁化磁方向一致，磁化磁场场的磁感的磁感的磁感的磁感应强应强度将度将度将度将趋趋向向向向某一定某一定某一定某一定值值。如。如。如。如图图。 B-H 磁化曲磁化曲线的特征：的特征： Oa段：段：B 与与H几乎成正几乎成正比地添加；比地添加； ab段：段： B 的添加的添加缓慢下慢下来；来； b点以后：点以后：B添加很少，添加很少，到达到达饱和。和。O OHHB BB0B0BJBJB B a a b b 有磁性物有磁性物质存在存在时，B B 与与 H H不成不成正比，磁性物正比，磁性物质的磁的磁导率率 不是常数，随不是常数，随H H而而变。 有磁性物有磁性物质存在存在时， 与与 I I 不成不成正比。正比。 磁性物磁性物磁性物磁性物质质的磁化曲的磁化曲的磁化曲的磁化曲线线在磁路在磁路在磁路在磁路计计算上极算上极算上极算上极为为重要，其重要，其重要，其重要，其为为非非非非线线性曲性曲性曲性曲线线，实实践中践中践中践中经过实验经过实验得出。得出。得出。得出。 O OHHB,B,B B 磁化曲磁化曲磁化曲磁化曲线线B B和和和和与与与与HH的关系的关系的关系的关系磁滞性磁滞性 磁性磁性磁性磁性资资料在交料在交料在交料在交变变磁磁磁磁场场中反复磁化，其中反复磁化，其中反复磁化，其中反复磁化，其B-HB-H关系曲关系曲关系曲关系曲线线是一条回形是一条回形是一条回形是一条回形闭闭合曲合曲合曲合曲线线，称，称，称，称为为磁滞回磁滞回磁滞回磁滞回线线。磁滞性：磁性磁滞性：磁性磁滞性：磁性磁滞性：磁性资资料中磁感料中磁感料中磁感料中磁感应强应强度度度度B B的的的的变变化化化化总总是滞后于是滞后于是滞后于是滞后于 外磁外磁外磁外磁场变场变化的性化的性化的性化的性质质。磁滞回磁滞回磁滞回磁滞回线线O OHHB BBrBrHcHc剩磁感剩磁感剩磁感剩磁感应强应强度度度度Br (Br (剩磁剩磁剩磁剩磁) ) ： 当当当当线线圈中圈中圈中圈中电电流减小到零流减小到零流减小到零流减小到零(H=0)(H=0)时时，铁铁心中的磁感心中的磁感心中的磁感心中的磁感应强应强度。度。度。度。矫顽矫顽磁力磁力磁力磁力HcHc： 使使使使 B = 0 B = 0 所需的所需的所需的所需的 H H 值值。 磁性物磁性物磁性物磁性物质质不同，其磁滞回不同，其磁滞回不同，其磁滞回不同，其磁滞回线线和磁化曲和磁化曲和磁化曲和磁化曲线线也不同。也不同。也不同。也不同。 几种常几种常几种常几种常见见磁性物磁性物磁性物磁性物质质的磁化曲的磁化曲的磁化曲的磁化曲线线a a 铸铁铸铁 b b 铸钢铸钢 c c 硅硅硅硅钢钢片片片片O O0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.00.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0103103H/(A/m)H/(A/m)H/(A/m)H/(A/m)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 103103B/TB/T1.81.81.61.61.41.41.21.21.01.00.80.80.60.60.40.40.20.2a ab ba ab bc cc c按磁性物按磁性物按磁性物按磁性物质质的磁性能，磁性的磁性能，磁性的磁性能，磁性的磁性能，磁性资资料分料分料分料分为为三种三种三种三种类类型：型：型：型：(1)(1)软软磁磁磁磁资资料料料料 具有具有具有具有较较小的小的小的小的矫顽矫顽磁力，磁滞回磁力，磁滞回磁力，磁滞回磁力，磁滞回线较线较窄。普通用窄。普通用窄。普通用窄。普通用来制造来制造来制造来制造电电机、机、机、机、电电器及器及器及器及变压变压器等的器等的器等的器等的铁铁心。常用的有心。常用的有心。常用的有心。常用的有铸铸铁铁、硅、硅、硅、硅钢钢、坡莫合金即、坡莫合金即、坡莫合金即、坡莫合金即铁铁氧体等。氧体等。氧体等。氧体等。(2)(2)永磁永磁永磁永磁资资料料料料 具有具有具有具有较较大的大的大的大的矫顽矫顽磁力，磁滞回磁力，磁滞回磁力，磁滞回磁力，磁滞回线较宽线较宽。普通用。普通用。普通用。普通用来制造永久磁来制造永久磁来制造永久磁来制造永久磁铁铁。常用的有碳。常用的有碳。常用的有碳。常用的有碳钢钢及及及及铁镍铝钴铁镍铝钴合金等。合金等。合金等。合金等。(3)(3)矩磁矩磁矩磁矩磁资资料料料料 具有具有具有具有较较小的小的小的小的矫顽矫顽磁力和磁力和磁力和磁力和较较大的剩磁，磁滞回大的剩磁，磁滞回大的剩磁，磁滞回大的剩磁，磁滞回线线接近矩形，接近矩形，接近矩形，接近矩形，稳稳定性良好。在定性良好。在定性良好。在定性良好。在计计算机和控制系算机和控制系算机和控制系算机和控制系统统中用中用中用中用作作作作记忆记忆元件、开关元件和元件、开关元件和元件、开关元件和元件、开关元件和逻辑逻辑元件。常用的有元件。常用的有元件。常用的有元件。常用的有镁锰镁锰铁铁氧体等。氧体等。氧体等。氧体等。磁路及其根本定律磁路及其根本定律磁路的概念磁路的概念 在在在在电电机、机、机、机、变压变压器及各种器及各种器及各种器及各种铁铁磁元件中常用磁性磁元件中常用磁性磁元件中常用磁性磁元件中常用磁性资资料做料做料做料做成一定外形的成一定外形的成一定外形的成一定外形的铁铁心。心。心。心。铁铁心的磁心的磁心的磁心的磁导导率比周率比周率比周率比周围围空气或其它空气或其它空气或其它空气或其它物物物物质质的磁的磁的磁的磁导导率高的多，磁通的率高的多，磁通的率高的多，磁通的率高的多，磁通的绝绝大部分大部分大部分大部分经过铁经过铁心构成心构成心构成心构成闭闭合通路，磁通的合通路，磁通的合通路，磁通的合通路，磁通的闭闭合途径称合途径称合途径称合途径称为为磁路。磁路。磁路。磁路。+NIfNSS直流直流直流直流电电机的磁路机的磁路机的磁路机的磁路交流接触器的磁路交流接触器的磁路交流接触器的磁路交流接触器的磁路磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律是分析磁路的根本定律磁路的欧姆定律是分析磁路的根本定律磁路的欧姆定律是分析磁路的根本定律磁路的欧姆定律是分析磁路的根本定律 环环形形形形线线圈如圈如圈如圈如图图，其中媒，其中媒，其中媒，其中媒质质是均是均是均是均 匀的，磁匀的，磁匀的，磁匀的，磁导导率率率率为为， 试计试计算算算算线线圈内部圈内部圈内部圈内部 的磁通的磁通的磁通的磁通 。 解：根据安培解：根据安培解：根据安培解：根据安培环环路定律，有路定律，有路定律，有路定律，有设设磁路的平均磁路的平均磁路的平均磁路的平均长长度度度度为为 l l，那么有，那么有，那么有，那么有1. 1. 引例引例引例引例S Sx x HxHxI IN N匝匝匝匝式中：式中：式中：式中：F=NI F=NI 为为磁通磁通磁通磁通势势，由其，由其，由其，由其产产生磁通；生磁通；生磁通；生磁通； Rm Rm 称称称称为为磁阻，表示磁路磁阻，表示磁路磁阻，表示磁路磁阻，表示磁路对对磁通的妨碍作用；磁通的妨碍作用；磁通的妨碍作用；磁通的妨碍作用； l l 为为磁路的平均磁路的平均磁路的平均磁路的平均长长度；度；度；度； S S 为为磁路的截面磁路的截面磁路的截面磁路的截面积积。2. 2. 磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律 假假假假设设某磁路的磁通某磁路的磁通某磁路的磁通某磁路的磁通为为，磁通，磁通，磁通，磁通势为势为F F ，磁阻，磁阻，磁阻，磁阻为为RmRm，那么，那么，那么，那么即有：即有：即有：即有：此即磁路的欧姆定律。此即磁路的欧姆定律。此即磁路的欧姆定律。此即磁路的欧姆定律。3. 3. 磁路与磁路与磁路与磁路与电电路的比路的比路的比路的比较较 磁路磁路磁路磁路磁通磁通磁通磁通势势F F磁通磁通磁通磁通磁阻磁阻磁阻磁阻电电路路路路电动势电动势 E E电电流密度流密度流密度流密度 J J 电电阻阻阻阻磁感磁感磁感磁感应强应强度度度度B B电电流流流流 I I N NI I+ +_ _E EI IR R4. 4. 磁路分析的特点磁路分析的特点磁路分析的特点磁路分析的特点(1)(1)在在在在处处置置置置电电路路路路时时不涉及不涉及不涉及不涉及电场问题电场问题，在，在，在，在处处置磁路置磁路置磁路置磁路时时离不离不离不离不开磁开磁开磁开磁场场的概念；的概念；的概念；的概念；(2)(2)在在在在处处置置置置电电路路路路时时普通可以不思索漏普通可以不思索漏普通可以不思索漏普通可以不思索漏电电流，在流，在流，在流，在处处置磁路置磁路置磁路置磁路时时普通都要思索漏磁通；普通都要思索漏磁通；普通都要思索漏磁通；普通都要思索漏磁通；(3)(3)磁路欧姆定律和磁路欧姆定律和磁路欧姆定律和磁路欧姆定律和电电路欧姆定律只是在方式上路欧姆定律只是在方式上路欧姆定律只是在方式上路欧姆定律只是在方式上类类似。似。似。似。由于由于由于由于 不是常数，其随励磁不是常数，其随励磁不是常数，其随励磁不是常数，其随励磁电电流而流而流而流而变变，磁路欧姆定律，磁路欧姆定律，磁路欧姆定律，磁路欧姆定律不能直接用来不能直接用来不能直接用来不能直接用来计计算，只能用于定性分析；算，只能用于定性分析；算，只能用于定性分析；算，只能用于定性分析；(4)(4)在在在在电电路中，当路中，当路中，当路中，当 E=0 E=0时时，I=0I=0；但在磁路中，由于有；但在磁路中，由于有；但在磁路中，由于有；但在磁路中，由于有剩磁，当剩磁，当剩磁，当剩磁，当 F=0 F=0 时时， 不不不不为为零；零；零；零；磁路的分析磁路的分析计算算主要主要主要主要义务义务: : 预预先先先先选选定磁性定磁性定磁性定磁性资资料中的磁通料中的磁通料中的磁通料中的磁通 ( (或磁感或磁感或磁感或磁感应应强强度度度度) )，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和资资料料料料, ,求求求求产产生生生生预预定的磁通所需求的磁通定的磁通所需求的磁通定的磁通所需求的磁通定的磁通所需求的磁通势势F=NI F=NI ， 确定确定确定确定线线圈匝数和励磁圈匝数和励磁圈匝数和励磁圈匝数和励磁电电流。流。流。流。根本公式根本公式根本公式根本公式: : 设设磁路由不同磁路由不同磁路由不同磁路由不同资资料或不同料或不同料或不同料或不同长长度和截面度和截面度和截面度和截面积积的的的的 n n 段段段段组组成，那么根本公式成，那么根本公式成，那么根本公式成，那么根本公式为为： 即即即即根本步根本步根本步根本步骤骤: : 由磁通由磁通由磁通由磁通 求磁通求磁通求磁通求磁通势势F=NI F=NI (1) (1) 求各段磁感求各段磁感求各段磁感求各段磁感应强应强度度度度 Bi Bi 各段磁路截面各段磁路截面各段磁路截面各段磁路截面积积不同，不同，不同，不同，经过经过同一磁通同一磁通同一磁通同一磁通 ，故有：，故有：，故有：，故有：(2) (2) 求各段磁求各段磁求各段磁求各段磁场强场强度度度度 Hi Hi 根据各段磁路根据各段磁路根据各段磁路根据各段磁路资资料的磁化曲料的磁化曲料的磁化曲料的磁化曲线线 Bi=f ( Hi) , Bi=f ( Hi) ,求求求求B1B1， B2 B2 ，相相相相对应对应的的的的 H1 H1， H2 H2 ，。(3) (3) 计计算各段磁路的磁算各段磁路的磁算各段磁路的磁算各段磁路的磁压压降降降降 Hi li Hi li (4) (4) 根据下式求出磁通根据下式求出磁通根据下式求出磁通根据下式求出磁通势势 NI NI 例例例例1:1:一个具有一个具有一个具有一个具有闭闭合的均匀的合的均匀的合的均匀的合的均匀的铁铁心心心心线线圈，其匝数圈，其匝数圈，其匝数圈，其匝数为为300300， 铁铁心中的磁感心中的磁感心中的磁感心中的磁感应强应强度度度度为为 0.9T 0.9T，磁路的平均，磁路的平均，磁路的平均，磁路的平均长长度度度度为为 45cm 45cm，试试求：求：求：求： (1) (1)铁铁心心心心资资料料料料为铸铁时线为铸铁时线圈中的圈中的圈中的圈中的电电 流流流流; (2); (2)铁铁心心心心资资料料料料为为硅硅硅硅钢钢片片片片时线时线圈中的圈中的圈中的圈中的电电流。流。流。流。解：解：解：解： 1 1查铸铁资查铸铁资料的磁化曲料的磁化曲料的磁化曲料的磁化曲线线， 当当当当 B=0.9 T B=0.9 T 时时，(2)(2)查查硅硅硅硅钢钢片片片片资资料的磁化曲料的磁化曲料的磁化曲料的磁化曲线线，当当当当 B=0.9 T B=0.9 T 时时， 磁磁磁磁场强场强度度度度 H=9000 A/m H=9000 A/m，那么，那么，那么，那么磁磁磁磁场强场强度度度度 H=260 A/m H=260 A/m，那么，那么，那么，那么结论结论：假：假：假：假设设要得到相等的磁感要得到相等的磁感要得到相等的磁感要得到相等的磁感应强应强度，采用磁度，采用磁度，采用磁度，采用磁导导率率率率高的高的高的高的铁铁心心心心资资料，可以降低料，可以降低料，可以降低料，可以降低线线圈圈圈圈电电流，减少用流，减少用流，减少用流，减少用铜铜量。量。量。量。 几种常几种常几种常几种常见见磁性物磁性物磁性物磁性物质质的磁化曲的磁化曲的磁化曲的磁化曲线线a a 铸铁铸铁 b b 铸钢铸钢 c c 硅硅硅硅钢钢片片片片O O0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.00.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0103103H/(A/m)H/(A/m)H/(A/m)H/(A/m)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 103103B/TB/T1.81.81.61.61.41.41.21.21.01.00.80.80.60.60.40.40.20.2a ab ba ab bc cc c 如如如如线线圈中通有同圈中通有同圈中通有同圈中通有同样样大小的大小的大小的大小的电电流流流流0.39A0.39A，那么那么那么那么铁铁心中的磁心中的磁心中的磁心中的磁场强场强度是相等的，都是度是相等的，都是度是相等的，都是度是相等的，都是260 A/m260 A/m。查查磁化曲磁化曲磁化曲磁化曲线线可得，可得，可得，可得， 在例在例在例在例1(1)1(1)，(2)(2)两种情况下，如两种情况下，如两种情况下，如两种情况下，如线线圈中通有同圈中通有同圈中通有同圈中通有同样样大大大大小的小的小的小的电电流流流流0.39A0.39A，要得到一，要得到一，要得到一，要得到一样样的磁通的磁通的磁通的磁通 ，铸铁资铸铁资料料料料铁铁心的截面心的截面心的截面心的截面积积和硅和硅和硅和硅钢钢片片片片资资料料料料铁铁心的截面心的截面心的截面心的截面积积，哪一，哪一，哪一，哪一个比个比个比个比较较小？小？小？小？【分析【分析【分析【分析】 B B硅硅硅硅钢钢是是是是B B铸铁铸铁的的的的1717倍。倍。倍。倍。 因因因因 =BS =BS，如要得到一，如要得到一，如要得到一，如要得到一样样的磁通的磁通的磁通的磁通 ，那么，那么，那么，那么铸铁铸铁铁铁心的截面心的截面心的截面心的截面积积必需是硅必需是硅必需是硅必需是硅钢钢片片片片铁铁心的截面心的截面心的截面心的截面积积的的的的1717倍。倍。倍。倍。B B铸铁铸铁 = 0.05T = 0.05T、 B B硅硅硅硅钢钢 =0.9T,=0.9T,结论结论：假：假：假：假设线设线圈中通有同圈中通有同圈中通有同圈中通有同样样大小的励磁大小的励磁大小的励磁大小的励磁电电流，要流，要流，要流，要得到相等的磁通，采用磁得到相等的磁通，采用磁得到相等的磁通，采用磁得到相等的磁通，采用磁导导率高的率高的率高的率高的铁铁心心心心资资料，可料，可料，可料，可使使使使铁铁心的用心的用心的用心的用铁铁量大量大量大量大为为降低。降低。降低。降低。 查铸钢查铸钢的磁化曲的磁化曲的磁化曲的磁化曲线线， B=0.9 T B=0.9 T 时时，磁，磁，磁，磁场强场强度度度度 H1=500 A/m H1=500 A/m例例例例2: 2: 有一有一有一有一环环形形形形铁铁心心心心线线圈，其内径圈，其内径圈，其内径圈，其内径为为10cm10cm，外径，外径，外径，外径为为 5cm 5cm，铁铁心心心心资资料料料料为铸钢为铸钢。磁路中含有一空气隙，。磁路中含有一空气隙，。磁路中含有一空气隙，。磁路中含有一空气隙， 其其其其长长度等于度等于度等于度等于 0.2cm 0.2cm。 设线设线圈中通有圈中通有圈中通有圈中通有 1A 1A 的的的的电电流，流，流，流， 如要得到如要得到如要得到如要得到 0.9T 0.9T 的磁感的磁感的磁感的磁感应强应强度，度，度，度，试试求求求求线线圈匝数。圈匝数。圈匝数。圈匝数。 解解解解: :空气隙的磁空气隙的磁空气隙的磁空气隙的磁场强场强度度度度铸钢铁铸钢铁心的磁心的磁心的磁心的磁场强场强度，度，度，度，铁铁心的平均心的平均心的平均心的平均长长度度度度磁路的平均磁路的平均磁路的平均磁路的平均总长总长度度度度为为 对对各段有各段有各段有各段有 总总磁通磁通磁通磁通势为势为 线线圈匝数圈匝数圈匝数圈匝数为为 磁路中含有空气隙磁路中含有空气隙时，由于其磁，由于其磁阻阻较大，磁通大，磁通势几乎都降在空气隙几乎都降在空气隙上面。上面。结论结论：当磁路中含有空气隙：当磁路中含有空气隙：当磁路中含有空气隙：当磁路中含有空气隙时时，由于其磁阻，由于其磁阻，由于其磁阻，由于其磁阻较较大，大，大，大，要得到相等的磁感要得到相等的磁感要得到相等的磁感要得到相等的磁感应强应强度，必需增大励磁度，必需增大励磁度，必需增大励磁度，必需增大励磁电电流流流流设设线线圈匝数一定。圈匝数一定。圈匝数一定。圈匝数一定。交流交流铁心心线圈圈电路路电磁关系磁关系 + +e e + +e e + + u uN Ni i磁通磁通势主磁通主磁通主磁通主磁通 ：经过铁经过铁心心心心闭闭合的合的合的合的磁通。磁通。磁通。磁通。漏磁通漏磁通漏磁通漏磁通：经过经过空气或其空气或其空气或其空气或其它非它非它非它非导导磁媒磁媒磁媒磁媒质闭质闭合的磁通。合的磁通。合的磁通。合的磁通。线圈线圈线圈线圈铁心铁心铁心铁心 i i，铁铁心心心心线线圈的漏磁圈的漏磁圈的漏磁圈的漏磁电电感感感感 与与与与i i不是不是不是不是线线性关系。性关系。性关系。性关系。电压电流关系流关系根据根据根据根据KVL:KVL: + + + + + +e ee e u uN Ni i式中：式中：式中：式中：R R是是是是线线圈圈圈圈导线导线的的的的电电阻阻阻阻 L L 是漏磁是漏磁是漏磁是漏磁电电感感感感 当当当当 u u 是正弦是正弦是正弦是正弦电压时电压时，其它各，其它各，其它各，其它各电压电压、电电流、流、流、流、电动势电动势可可可可视视作正弦量，那么作正弦量，那么作正弦量，那么作正弦量，那么电压电压、电电流关系的相量式流关系的相量式流关系的相量式流关系的相量式为为：设设主磁通主磁通主磁通主磁通 那么那么那么那么有效有效有效有效值值 由于由于线圈圈电阻阻 R 和感抗和感抗X 或漏磁或漏磁通通较小，其小，其电压降也降也较小，与主小，与主磁磁电动势 E 相比可忽略，故有相比可忽略，故有式中：式中：式中：式中：BmBm是是是是铁铁心中磁感心中磁感心中磁感心中磁感应强应强度的最大度的最大度的最大度的最大值值，单单位位位位TT； S S 是是是是铁铁心截面心截面心截面心截面积积，单单位位位位m2m2。功率功率损耗耗 交流交流交流交流铁铁心心心心线线圈的功率圈的功率圈的功率圈的功率损损耗主要有耗主要有耗主要有耗主要有铜损铜损和和和和铁损铁损两种。两种。两种。两种。1. 1. 铜损铜损 PcuPcu 在交流在交流在交流在交流铁铁心心心心线线圈中圈中圈中圈中, , 线线圈圈圈圈电电阻阻阻阻R R上的功率上的功率上的功率上的功率损损耗称耗称耗称耗称铜损铜损，用，用，用，用 Pcu Pcu 表示。表示。表示。表示。 Pcu = RI2Pcu = RI2式中：式中：式中：式中：R R是是是是线线圈的圈的圈的圈的电电阻；阻；阻；阻；I I 是是是是线线圈中圈中圈中圈中电电流的有效流的有效流的有效流的有效值值。2. 2. 铁损铁损 PFePFe 在交流在交流在交流在交流铁铁心心心心线线圈中，圈中，圈中，圈中，处处于交于交于交于交变变磁通下的磁通下的磁通下的磁通下的铁铁心内的心内的心内的心内的功率功率功率功率损损耗称耗称耗称耗称铁损铁损，用，用，用，用 PFe PFe 表示。表示。表示。表示。铁损铁损由磁滞和由磁滞和由磁滞和由磁滞和涡涡流流流流产产生。生。生。生。 + + u ui i1 1磁滞磁滞磁滞磁滞损损耗耗耗耗 PhPh由磁滞所由磁滞所由磁滞所由磁滞所产产生的能量生的能量生的能量生的能量损损耗称耗称耗称耗称为为磁滞磁滞磁滞磁滞损损耗耗耗耗 PhPh。 磁滞磁滞磁滞磁滞损损耗的大小：耗的大小：耗的大小：耗的大小： 单单位体位体位体位体积积内的磁滞内的磁滞内的磁滞内的磁滞损损耗正比与耗正比与耗正比与耗正比与磁滞回磁滞回磁滞回磁滞回线线的面的面的面的面积积和磁和磁和磁和磁场场交交交交变变的的的的频频率率率率 f f。O OHHB B 磁滞磁滞损耗耗转化化为热能，能，引起引起铁心心发热。 减少磁滞减少磁滞损耗的措施：耗的措施： 选用磁滞回用磁滞回线狭小的磁性狭小的磁性资料制造料制造铁心。心。变压器和器和电机中运用的硅机中运用的硅钢等等资料的磁滞料的磁滞损耗耗较低。低。 设计时应设计时应适中适中适中适中选择值选择值以减小以减小以减小以减小铁铁心心心心饱饱和程度。和程度。和程度。和程度。(2)(2)涡涡流流流流损损耗耗耗耗 PePe涡涡流流流流损损耗耗耗耗: : 由由由由涡涡流所流所流所流所产产生的功率生的功率生的功率生的功率损损耗。耗。耗。耗。 涡流：交流：交变磁通在磁通在铁心内心内产生感生感应电动势和和电流，称流，称为涡流。流。涡流流在垂直于磁通的平面内在垂直于磁通的平面内环流。流。涡涡流流流流损损耗耗耗耗转转化化化化为热为热能，引起能，引起能，引起能，引起铁铁心心心心发热发热。减少减少减少减少涡涡流流流流损损耗措施：耗措施：耗措施：耗措施： 提高提高提高提高铁铁心的心的心的心的电电阻率。阻率。阻率。阻率。铁铁心用彼此心用彼此心用彼此心用彼此绝缘绝缘的的的的钢钢片叠成，把片叠成，把片叠成，把片叠成，把涡涡流限制在流限制在流限制在流限制在较较小的截面内。小的截面内。小的截面内。小的截面内。 铁铁心心心心线线圈交流圈交流圈交流圈交流电电路的有功功率路的有功功率路的有功功率路的有功功率为为： 先将先将先将先将实实践践践践铁铁心心心心线线圈的圈的圈的圈的线线圈圈圈圈电电阻阻阻阻R R、漏磁感抗、漏磁感抗、漏磁感抗、漏磁感抗X X 分分分分出，得到用理想出，得到用理想出，得到用理想出，得到用理想铁铁心心心心线线圈表示的圈表示的圈表示的圈表示的电电路；路；路；路； + + + +u ui iR RX X + + + uRuRu u 实践铁心线圈电路实践铁心线圈电路实践铁心线圈电路实践铁心线圈电路理想铁心线圈电路理想铁心线圈电路理想铁心线圈电路理想铁心线圈电路线圈电阻线圈电阻线圈电阻线圈电阻漏磁感抗漏磁感抗漏磁感抗漏磁感抗 + + + + + +e ee e u ui i等效等效电路路 用一个不含用一个不含用一个不含用一个不含铁铁心的交流心的交流心的交流心的交流电电路来等效替代路来等效替代路来等效替代路来等效替代铁铁心心心心线线圈圈圈圈交流交流交流交流电电路。路。路。路。 等效条件：在同等效条件：在同等效条件：在同等效条件：在同样电压样电压作用下，功率、作用下，功率、作用下，功率、作用下，功率、电电流及各流及各流及各流及各量之量之量之量之间间的相位关系的相位关系的相位关系的相位关系坚坚持不持不持不持不变变。理想理想理想理想铁铁心心心心线线圈的等效圈的等效圈的等效圈的等效电电路路路路 理想理想理想理想铁铁心心心心线线圈有能量的圈有能量的圈有能量的圈有能量的损损耗和耗和耗和耗和储储放，可器具有放，可器具有放，可器具有放，可器具有电电阻阻阻阻R0R0和感抗和感抗和感抗和感抗X0X0串串串串联联的的的的电电路等效。路等效。路等效。路等效。+ + + +u ui iR RX X + + + uRuRu u X0 X0 R0 R0 式中：式中：式中：式中： PFePFe为铁损为铁损， QFe QFe为铁为铁心心心心储储放能量的无功功率。放能量的无功功率。放能量的无功功率。放能量的无功功率。故有：故有：故有：故有： + + + + + +e ee e u u理想理想理想理想铁铁心心心心线线圈的等效圈的等效圈的等效圈的等效电电路路路路 理想理想理想理想铁铁心心心心线线圈有能量的圈有能量的圈有能量的圈有能量的损损耗和耗和耗和耗和储储放，可器具有放，可器具有放，可器具有放，可器具有电电阻阻阻阻R0R0和感抗和感抗和感抗和感抗X0X0串串串串联联的的的的电电路等效。其中：路等效。其中：路等效。其中：路等效。其中：电电阻阻阻阻R0R0是和是和是和是和铁铁心能量心能量心能量心能量损损耗耗耗耗( (铁损铁损) )相相相相应应的等效的等效的等效的等效电电阻，感抗阻，感抗阻，感抗阻，感抗X0X0是和是和是和是和铁铁心能量心能量心能量心能量储储放相放相放相放相应应的等效感抗。其参数的等效感抗。其参数的等效感抗。其参数的等效感抗。其参数为为：等效等效等效等效电电路路路路 例例例例1: 1: 有一交流有一交流有一交流有一交流铁铁心心心心线线圈，圈，圈，圈，电电源源源源电压电压 U= 220 V U= 220 V电电路中路中路中路中电电流流流流 I=4 A I=4 A，功率表，功率表，功率表，功率表读读数数数数P=100WP=100W，频频率率率率f=50Hzf=50Hz，漏磁，漏磁，漏磁，漏磁通和通和通和通和线线圈圈圈圈电电阻上的阻上的阻上的阻上的电压电压降可忽略不降可忽略不降可忽略不降可忽略不计计，试试求求求求:(1):(1)铁铁心心心心线线圈的功率因数；圈的功率因数；圈的功率因数；圈的功率因数；2 2铁铁心心心心线线圈的等效圈的等效圈的等效圈的等效电电阻和感抗。阻和感抗。阻和感抗。阻和感抗。解解解解: : (1)(1)(2) (2) 铁铁心心心心线线圈的等效阻抗模圈的等效阻抗模圈的等效阻抗模圈的等效阻抗模为为等效等效等效等效电电阻阻阻阻为为等效感抗等效感抗等效感抗等效感抗为为 例例例例2: 2: 要要要要绕绕制一个制一个制一个制一个铁铁心心心心线线圈，知圈，知圈，知圈，知电电源源源源电压电压 U= 220 V U= 220 V，频频率率率率 f=50Hz f=50Hz ，今量得，今量得，今量得，今量得铁铁心截面心截面心截面心截面为为30.2 cm2,30.2 cm2,铁铁心由硅心由硅心由硅心由硅钢钢片叠成，片叠成，片叠成，片叠成，设设叠片叠片叠片叠片间间隙系数隙系数隙系数隙系数为为0.91 (0.91 (普通取普通取普通取普通取0.90.93)0.90.93)。1 1如取如取如取如取 Bm=1.2T Bm=1.2T，问线问线圈匝数圈匝数圈匝数圈匝数应为应为多少多少多少多少? (2)? (2)如磁路平如磁路平如磁路平如磁路平均均均均长长度度度度为为 60cm, 60cm,问问励磁励磁励磁励磁电电流流流流应应多大多大多大多大? ?铁铁心的有效面心的有效面心的有效面心的有效面积为积为(1)(1)线线圈匝数圈匝数圈匝数圈匝数为为(2)(2)查查查查磁化曲磁化曲磁化曲磁化曲线图线图线图线图，B B=1.2T=1.2T时时时时, ,=700 =700 ，那么，那么，那么，那么解解解解: :变压器器 变压器是一种常器是一种常见的的电气气设备，在，在电力系力系统和和电子子线路中运用广泛。路中运用广泛。变电压：电力系统变电压：电力系统 变阻抗：电子线路中的阻抗匹配变阻抗：电子线路中的阻抗匹配变电流：电流互感器变电流：电流互感器 变压变压器的主要功能有：器的主要功能有：器的主要功能有：器的主要功能有： 在能量在能量传输过程中，当保送功率程中，当保送功率P =UI cos 及及负载功率因数功率因数cos 一定一定时：电能能损耗小耗小节省金属省金属资料料经济概述概述U I P = I RlI S 电电力工力工力工力工业业中常采用高中常采用高中常采用高中常采用高压输电压输电低低低低压压配配配配电电，实现节实现节能能能能并保并保并保并保证证用用用用电电平安。平安。平安。平安。详细详细如下：如下：如下：如下： 发电厂发电厂10.5kV输电线输电线220kV升压升压仪器仪器36V降压降压实验室实验室380 / 220V降压降压变电站变电站 10kV降压降压降压降压变压器的构造器的构造变压器的磁路器的磁路绕组绕组：一次一次一次一次绕组绕组二次二次二次二次绕组绕组单相变压器单相变压器+由高导磁硅钢片叠成由高导磁硅钢片叠成厚厚0.35mm 或或 0.5mm铁心铁心变压变压器的器的器的器的电电路路路路一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心变压器的构造变压器的构造变压器的分器的分类电压电压互感器互感器互感器互感器 电电流互感器流互感器流互感器流互感器 按用途分按用途分按用途分按用途分电电力力力力变压变压器器器器 ( (输输配配配配电电用用用用) )仪仪用用用用变压变压器器器器 整流整流整流整流变压变压器器器器 按相数分按相数分按相数分按相数分三相三相三相三相变压变压器器器器 单单相相相相变压变压器器器器 按制造方式按制造方式按制造方式按制造方式壳式壳式壳式壳式心式心式心式心式变压变压器符号器符号器符号器符号变压器的任器的任务原理原理单相变压器单相变压器+一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心 一次、二次一次、二次一次、二次一次、二次绕组绕组互不相互不相互不相互不相连连，能量的，能量的，能量的，能量的传传送靠磁耦合。送靠磁耦合。送靠磁耦合。送靠磁耦合。(1) 空空载运运转情况情况1. 1. 电电磁关系磁关系磁关系磁关系一次一次侧接交流接交流电源，源，二次二次侧开路。开路。+1 i0 ( i0N1) 1空空载时，铁心中主心中主磁通磁通是是由一次由一次绕组磁通磁通势产生的。生的。(2) 带负载运运转情况情况1. 1. 电电磁关系磁关系磁关系磁关系一次一次侧接交流接交流电源，源，二次二次侧接接负载。+1 1i1 ( i1N1) i1i2 ( i2N2) 2有有载时，铁心心中主磁通中主磁通是是由一次、二次由一次、二次绕组磁通磁通势共共同同产生的合成生的合成磁通。磁通。2i2+e2+e 2+u2 Z Z 2. 2. 电压变换电压变换设设加正弦交流加正弦交流加正弦交流加正弦交流电压电压有效有效值:同同 理：理：主磁通按正弦主磁通按正弦主磁通按正弦主磁通按正弦规规律律律律变变化，化，化，化，设为设为 那那那那么么么么(1) (1) 一次、二次一次、二次一次、二次一次、二次侧侧主磁通感主磁通感主磁通感主磁通感应电动势应电动势根据根据KVL：变压器一次器一次侧等效等效电路如路如图 由于由于电阻阻 R1 和感抗和感抗 X1 (或漏磁通或漏磁通)较小小,其两端其两端的的电压也也较小小,与主磁与主磁电动势 E1比比较可忽略不可忽略不计，那么那么+(2) (2) 一次、二次一次、二次一次、二次一次、二次侧电压侧电压式中式中式中式中 R1 R1 为为一次一次一次一次侧绕组侧绕组的的的的电电阻阻阻阻; ; X1= X1= L L 1 1 为为一次一次一次一次侧绕组侧绕组的感抗的感抗的感抗的感抗( (漏磁感抗，由漏漏磁感抗，由漏漏磁感抗，由漏漏磁感抗，由漏磁磁磁磁产产生生生生) )。匝比匝比匝比匝比K K为变为变为变为变比比比比对对二次二次二次二次侧侧，根据，根据，根据，根据KVLKVL：结论：改动匝数比，就能改动输出电压。结论：改动匝数比，就能改动输出电压。式中式中式中式中 R2 R2 为为二次二次二次二次绕组绕组的的的的电电阻阻阻阻; ; X2= X2= L L 2 2 为为二次二次二次二次绕组绕组的感抗；的感抗；的感抗；的感抗； 为为二次二次二次二次绕组绕组的端的端的端的端电压电压。变压变压器空器空器空器空载时载时: :+u2u2+ i1i1i2i2+e2e2+e e 2 2式中式中式中式中U20U20为变压为变压器空器空器空器空载电压载电压。故有故有故有故有三相三相三相三相电压电压的的的的变换变换ABCXYZabczyx1) 1) 三相三相三相三相变压变压器的构造器的构造器的构造器的构造高压绕组：高压绕组：A-X B-Y C-ZX、Y 、Z ：尾端：尾端A、B、C ：首端：首端低压绕组：低压绕组：a-x b-y c-za、b、c：首端：首端x、y、z：尾端：尾端2) 2) 三相三相三相三相变压变压器的器的器的器的结结合方式合方式合方式合方式结结合方式：合方式：合方式：合方式：高压绕组接法高压绕组接法低压绕组接法低压绕组接法三相配电变压器三相配电变压器动力供电系统井下照明动力供电系统井下照明高高高高压压、超高、超高、超高、超高压压供供供供电电系系系系统统常用接法常用接法常用接法常用接法: :1 1三相三相三相三相变压变压器器器器Y/Y0Y/Y0结结合合合合线电压线电压之比：之比：之比：之比：ACBbca+2 2三相三相三相三相变压变压器器器器Y0/Y0/ 结结合合合合线电压线电压之比：之比：之比：之比：ACBabc+3. 3. 电电流流流流变换变换 ( (一次、二次一次、二次一次、二次一次、二次侧电侧电流关系流关系流关系流关系) )有有有有载载运运运运转转 可可可可见见，铁铁心中主磁通的最大心中主磁通的最大心中主磁通的最大心中主磁通的最大值值mm在在在在变压变压器空器空器空器空载载和有和有和有和有载时载时近似近似近似近似坚坚持不持不持不持不变变。即有。即有。即有。即有 不不不不论变压论变压器空器空器空器空载还载还是是是是有有有有载载，一次，一次，一次，一次绕组绕组上的阻上的阻上的阻上的阻抗抗抗抗压压降均可忽略，故有降均可忽略，故有降均可忽略，故有降均可忽略，故有由上式，假由上式，假由上式，假由上式，假设设U1U1、 f f 不不不不变变，那么，那么，那么，那么 m m 根本不根本不根本不根本不变变，近于常数。，近于常数。，近于常数。，近于常数。空空空空载载载载：有有有有载载：+|Z |+普通情况下：普通情况下：I0 (23)%I1N 很小可忽略。很小可忽略。或或结论：一次、二次：一次、二次侧电流与匝数成反比。流与匝数成反比。或：或：1. 1.提供提供提供提供产产生生生生mm的磁的磁的磁的磁势势2. 2.提供用于提供用于提供用于提供用于补偿补偿 作用作用作用作用 的磁的磁的磁的磁势势磁磁磁磁势势平衡式：平衡式：平衡式：平衡式：空载磁势空载磁势有载磁势有载磁势4. 4. 阻抗阻抗阻抗阻抗变换变换由由由由图图可知：可知：可知：可知： 结论： 变压器一次器一次侧的等效阻抗模，的等效阻抗模，为二次二次侧所所带负载的阻抗模的的阻抗模的K 2 倍。倍。 +(1) (1) 变压变压器的匝数比器的匝数比器的匝数比器的匝数比应为应为：信号源信号源R0RL+R0R0+解解解解: :例例例例1: 1: 如如如如图图，交流信号源的，交流信号源的，交流信号源的，交流信号源的电动电动势势 E= 120V E= 120V，内阻，内阻，内阻，内阻 R 0=800 R 0=800 ，负载为扬负载为扬声器，其等效声器，其等效声器，其等效声器，其等效电电阻阻阻阻为为RL=8RL=8 。要求。要求。要求。要求: : 1 1当当当当RLRL折算到原折算到原折算到原折算到原边边的等效的等效的等效的等效电电阻阻阻阻 时时 , ,求求求求变压变压器的匝数比器的匝数比器的匝数比器的匝数比和信号源和信号源和信号源和信号源输输出的功率；出的功率；出的功率；出的功率；2 2当将当将当将当将负载负载直接与信号源直接与信号源直接与信号源直接与信号源联联接接接接时时, ,信号源信号源信号源信号源输输出多大功率？出多大功率？出多大功率？出多大功率？信号源的信号源的信号源的信号源的输输出功率：出功率：出功率：出功率：电电子子子子线线路中，常利用阻抗匹配路中，常利用阻抗匹配路中，常利用阻抗匹配路中，常利用阻抗匹配实现实现最大最大最大最大输输出功率。出功率。出功率。出功率。 结论结论：接入：接入：接入：接入变压变压器以后，器以后，器以后，器以后，输输出功率大大提高。出功率大大提高。出功率大大提高。出功率大大提高。缘缘由：由：由：由：满满足了最大功率足了最大功率足了最大功率足了最大功率输输出的条件：出的条件：出的条件：出的条件：2将将负载直接接到信号源上直接接到信号源上时，输出功率出功率为：例例例例2: 2: 有一机床照明有一机床照明有一机床照明有一机床照明变压变压器器器器,50VA, U1=380 V, U2 =36 V,50VA, U1=380 V, U2 =36 V，其，其，其，其绕组绕组已已已已烧毁烧毁，要拆去重，要拆去重，要拆去重，要拆去重绕绕。今。今。今。今测测得其得其得其得其铁铁心截面心截面心截面心截面积为积为22mm22mm41mm41mm如如如如图图。铁铁心心心心资资料是料是料是料是0.35mm0.35mm厚的硅厚的硅厚的硅厚的硅钢钢片。片。片。片。试计试计算一次、二次算一次、二次算一次、二次算一次、二次绕组绕组匝数及匝数及匝数及匝数及导线线导线线径。径。径。径。22mm22mm厚厚厚厚41mm41mm解解解解: :铁铁心的有效截面心的有效截面心的有效截面心的有效截面积为积为式中式中式中式中 0.9 0.9 为铁为铁心叠片心叠片心叠片心叠片间间隙系数隙系数隙系数隙系数对对 0.35mm 0.35mm的硅的硅的硅的硅钢钢片，可取片，可取片，可取片，可取Bm=1.1TBm=1.1T一次一次一次一次绕组绕组匝数匝数匝数匝数为为二次二次二次二次绕组绕组匝数匝数匝数匝数为为设设U20=1.05U2U20=1.05U2二次二次二次二次绕组电绕组电流流流流为为一次一次一次一次绕组电绕组电流流流流为为导线导线直径直径直径直径计计算公式算公式算公式算公式式中，式中，式中，式中，J J是是是是电电流密度，普通取流密度，普通取流密度，普通取流密度，普通取J J 2.5 A/mm22.5 A/mm2。二次二次二次二次绕组线绕组线径径径径为为一次一次一次一次绕组线绕组线径径径径为为1 1 变压变压器的型号器的型号器的型号器的型号5. 5.变压变压器的器的器的器的铭铭牌和技牌和技牌和技牌和技术术数据数据数据数据S J L 1000/10S J L 1000/10 变压器额定容量变压器额定容量(KVA) 铝线铝线圈圈圈圈 冷却方式冷却方式冷却方式冷却方式J:J:油浸自冷式油浸自冷式油浸自冷式油浸自冷式F:F:风风冷式冷式冷式冷式相数相数相数相数S:三相三相D:单相单相 高压绕组的额定电压高压绕组的额定电压(KV)2 2 额额定定定定值值 额额定定定定电压电压 U1N U1N、U2N U2N 变压变压器二次器二次器二次器二次侧侧开路空开路空开路空开路空载载时时，一次、二次，一次、二次，一次、二次，一次、二次侧侧绕组绕组允允允允许许的的的的电压值电压值单单相：相：相：相：U1N U1N ，一次，一次，一次，一次侧电压侧电压， U2N U2N，二次，二次，二次，二次侧侧空空空空载时载时的的的的电压电压三相：三相：三相：三相：U1NU1N、U2NU2N，一次、二次，一次、二次，一次、二次，一次、二次侧侧的的的的线电压线电压 额额定定定定电电流流流流 I1N I1N、I2N I2N 变压变压器器器器满载满载运运运运转时转时，一次、二次，一次、二次，一次、二次，一次、二次侧绕组侧绕组允允允允许许的的的的电电流流流流值值。单单相：一次、二次相：一次、二次相：一次、二次相：一次、二次侧绕组侧绕组允允允允许许的的的的电电流流流流值值三相：一次、二次三相：一次、二次三相：一次、二次三相：一次、二次侧绕组线电侧绕组线电流流流流 额额定容量定容量定容量定容量 SN SN 传传送功率的最大才干。送功率的最大才干。送功率的最大才干。送功率的最大才干。单单相：相：相：相：三相：三相：三相：三相：容量容量容量容量 SN SN 输输出功率出功率出功率出功率 P2 P2 一次一次一次一次侧输侧输入功率入功率入功率入功率 P1 P1 输输出功率出功率出功率出功率 P2 P2留意：留意：留意：留意：变压变压器几个功率的关系器几个功率的关系器几个功率的关系器几个功率的关系单单相相相相效率效率效率效率容量：容量：一次侧输入功率：一次侧输入功率：输出功率：输出功率： 变压器运转变压器运转时的功率取时的功率取决于负载的决于负载的性质性质2) 2) 额额定定定定值值变压器的外特性与效率器的外特性与效率1. 1. 变压变压器的外特性器的外特性器的外特性器的外特性 当一次当一次当一次当一次侧电压侧电压 U1 U1和和和和负载负载功率因数功率因数功率因数功率因数 cos cos2 2坚坚持不持不持不持不变时变时，二次二次二次二次侧输侧输出出出出电压电压 U2 U2和和和和输输出出出出电电流流流流 I2 I2的关系，的关系，的关系，的关系，U2 = f (I2)U2 = f (I2)。 U20 U20：一次：一次：一次：一次侧侧加加加加额额定定定定电压电压、二次二次二次二次侧侧开路开路开路开路时时，二次，二次，二次，二次侧侧的的的的输输出出出出电压电压。 普通供普通供普通供普通供电电系系系系统统希望要硬特性随希望要硬特性随希望要硬特性随希望要硬特性随I2I2的的的的变变化，化，化，化，U2 U2 变变化不大，化不大，化不大，化不大，电压变电压变化率化率化率化率约约在在在在5%5%左右。左右。左右。左右。电压变电压变化率：化率：化率：化率：coscos2 =0.82 =0.8( (感性感性感性感性U2I2U20I2Ncoscos2 =12 =1O2. 2. 变压变压器的效率器的效率器的效率器的效率( () )为为减少减少减少减少涡涡流流流流损损耗，耗，耗，耗，铁铁心普心普心普心普通由通由通由通由导导磁磁磁磁钢钢片叠成。片叠成。片叠成。片叠成。 变压变压器的器的器的器的损损耗包括两部分：耗包括两部分：耗包括两部分：耗包括两部分：铜损铜损 ( ( PCu) PCu) ：绕组导线电绕组导线电阻的阻的阻的阻的损损耗。耗。耗。耗。涡涡流流流流损损耗：交耗：交耗：交耗：交变变磁通在磁通在磁通在磁通在铁铁心中心中心中心中产产生的感生的感生的感生的感 应电应电流流流流( (涡涡流流流流) )呵斥的呵斥的呵斥的呵斥的损损耗。耗。耗。耗。磁滞磁滞磁滞磁滞损损耗：磁滞景象引起耗：磁滞景象引起耗：磁滞景象引起耗：磁滞景象引起铁铁心心心心发热发热，造，造，造，造 成的成的成的成的损损耗。耗。耗。耗。 铁损铁损( ( PFe )PFe )：变压变压器的效率器的效率器的效率器的效率为为普通普通普通普通 95% , 95% ,负载为额负载为额定定定定负载负载的的的的(5075)%(5075)%时时，最大。最大。最大。最大。输出功率输出功率输出功率输出功率输入功率输入功率输入功率输入功率例例例例: : 有一有一有一有一带电带电阻阻阻阻负载负载的三相的三相的三相的三相变压变压器，其器，其器，其器，其额额定数据如定数据如定数据如定数据如下：下：下：下：SN=100kVA, U1N=6000V, f=50HzSN=100kVA, U1N=6000V, f=50Hz。 U2N= U20=400V , U2N= U20=400V , 绕组衔绕组衔接成接成接成接成 。由。由。由。由实验测实验测得得得得: : PFe =600 W PFe =600 W，额额定定定定负载时负载时的的的的 PCu =2400W PCu =2400W 。 试试求求求求 (1) (1) 变压变压器的器的器的器的额额定定定定电电流；流；流；流； (2) (2) 满载满载和半和半和半和半载时载时的效率。的效率。的效率。的效率。解解解解: :(1) (1) 定定定定电电流流流流( () ) 满载满载和半和半和半和半载时载时的效率的效率的效率的效率 当当当当电电流流入流流入流流入流流入( (或流出两个或流出两个或流出两个或流出两个线线圈圈圈圈时时，假，假，假，假设产设产生的磁通生的磁通生的磁通生的磁通方向一方向一方向一方向一样样，那么两个流入，那么两个流入，那么两个流入，那么两个流入( (或流出端称或流出端称或流出端称或流出端称为为同极性端。同极性端。同极性端。同极性端。 AXax AX Xax1. 1. 同极性端同极性端同极性端同极性端 ( ( 同名端同名端同名端同名端 ) ) 或者或者或者或者说说，当，当，当，当铁铁心中磁通心中磁通心中磁通心中磁通变变化化化化时时，在两，在两，在两，在两线线圈中圈中圈中圈中产产生的生的生的生的感感感感应电动势应电动势极性一极性一极性一极性一样样的两端的两端的两端的两端为为同极性端。同极性端。同极性端。同极性端。 同极性端用同极性端用“表示。表示。添加添加+ 同极性端同极性端同极性端同极性端和和和和绕组绕组的的的的绕绕向有关。向有关。向有关。向有关。变压器器绕组的极性的极性 联接接 23 变压变压器原一次器原一次器原一次器原一次侧侧有两个有两个有两个有两个额额定定定定电压为电压为 110V 110V 的的的的绕组绕组：2. 2. 线线圈的接法圈的接法圈的接法圈的接法1324 1324 联接接 13， 2 4当当电源源电压为220V时：+电源源电压为110V时：问题问题1 1：在：在：在：在110V 110V 情况下，假情况下，假情况下，假情况下，假设设只用一个只用一个只用一个只用一个绕组绕组 N N，行不行？，行不行？，行不行？，行不行？答：不行两答：不行两答：不行两答：不行两绕组绕组必需并接必需并接必需并接必需并接 一次一次一次一次侧侧有两个一有两个一有两个一有两个一样绕组样绕组的的的的电电源源源源变压变压器器器器(220/110)(220/110)(220/110)(220/110)，运用中运用中运用中运用中应应留意的留意的留意的留意的问题问题：1324 假假假假设设两种接法两种接法两种接法两种接法铁铁心中的磁通相等，那么：心中的磁通相等，那么：心中的磁通相等，那么：心中的磁通相等，那么：+问题问题2 2：假：假：假：假设设两两两两绕组绕组的极性端接的极性端接的极性端接的极性端接错错，结结果如何？果如何？果如何？果如何？结论结论：在同极性端不明确：在同极性端不明确：在同极性端不明确：在同极性端不明确时时，一定要先，一定要先，一定要先，一定要先测测定同极性端定同极性端定同极性端定同极性端 再通再通再通再通电电。答：有能答：有能答：有能答：有能够烧毁变压够烧毁变压器器器器两个线圈中的磁通抵消两个线圈中的磁通抵消缘由：缘由：电流电流 很大很大烧毁变压烧毁变压器器器器感应电势感应电势1324 +方法一：交流法方法一：交流法方法一：交流法方法一：交流法把两个把两个把两个把两个线线圈的恣意两端圈的恣意两端圈的恣意两端圈的恣意两端 (X - x) (X - x)衔衔接接接接, , 然后在然后在然后在然后在 AX AX 上加一低上加一低上加一低上加一低电压电压 uAX uAX 。丈量：丈量： 假设假设 阐明阐明 A 与与 x 或或 X 与与 a 是同极性端是同极性端.假假假假设设 阐阐明明明明 A A 与与与与 a a 或或或或 X X 与与与与 x x 为为同极性端。同极性端。同极性端。同极性端。 结论结论：VaAXxV3. 3. 同极性端的同极性端的同极性端的同极性端的测测定方法定方法定方法定方法+方法二：直流法方法二：直流法方法二：直流法方法二：直流法设设S S闭闭合合合合时时 添加。添加。添加。添加。 感感感感应电动势应电动势的方向，的方向，的方向，的方向，阻止阻止阻止阻止 的添加。的添加。的添加。的添加。 假假假假设设当当当当 S S 闭闭合合合合时时，电电流表正偏，那么流表正偏，那么流表正偏，那么流表正偏，那么 A-a A-a 为为同极性端同极性端同极性端同极性端; ;结论结论：Xx电流表电流表+_A a+S 假假假假设设当当当当 S S 闭闭合合合合时时，电电流表反偏，那么流表反偏，那么流表反偏，那么流表反偏，那么 A-x A-x 为为同极性端。同极性端。同极性端。同极性端。AXax+_S+ 运用运用运用运用时时，改，改，改，改动动滑滑滑滑动动端的位置，便可得到不同的端的位置，便可得到不同的端的位置，便可得到不同的端的位置，便可得到不同的输输出出出出电压电压。实验实验室中用的室中用的室中用的室中用的调压调压器就是根据此原理器就是根据此原理器就是根据此原理器就是根据此原理制造的。留意：一次、二次制造的。留意：一次、二次制造的。留意：一次、二次制造的。留意：一次、二次侧侧千万不能千万不能千万不能千万不能对调对调运用，运用，运用，运用，以防以防以防以防变压变压器器器器损损坏。由于坏。由于坏。由于坏。由于N N变变小小小小时时，磁通增大，磁通增大，磁通增大，磁通增大，电电流流流流会迅速添加。会迅速添加。会迅速添加。会迅速添加。特殊特殊变压器器1.1.1.1.自耦自耦自耦自耦变压变压器器器器ABP+1.二次二次二次二次侧侧不能短路，不能短路，不能短路，不能短路，2. 以防以防以防以防产产生生生生过过流；流；流；流；3.2. 2. 铁铁心、低心、低心、低心、低压绕组压绕组的的的的4. 一端接地，以防一端接地，以防一端接地，以防一端接地，以防在在在在5. 绝缘损绝缘损坏坏坏坏时时，在，在，在，在二次二次二次二次侧侧出出出出现现高高高高压压。运用本卷运用本卷运用本卷运用本卷须须知：知：知：知：电压表电压表被被测电压=电压表表读数数 N1/N22.2.2.2.电压电压互感器互感器互感器互感器 实现实现用低量程的用低量程的用低量程的用低量程的电压电压表丈量高表丈量高表丈量高表丈量高电压电压VR N1匝数多匝数多保险丝保险丝 N2匝数少匝数少u被测电压被测电压电流表电流表被被测电流流=电流表流表读数数 N2/N11.二次二次二次二次侧侧不能开路，不能开路，不能开路，不能开路， 2. 以防以防以防以防产产生高生高生高生高电压电压；3.2. 2. 铁铁心、低心、低心、低心、低压绕组压绕组的的的的4. 一端接地，以防一端接地，以防一端接地，以防一端接地，以防在在在在5. 绝缘损绝缘损坏坏坏坏时时，在，在，在，在二次二次二次二次侧侧出出出出现过压现过压。运用本卷运用本卷运用本卷运用本卷须须知：知：知：知：3.3.3.3.电电流互感器流互感器流互感器流互感器实现实现用低量程的用低量程的用低量程的用低量程的电电流表丈量大流表丈量大流表丈量大流表丈量大电电流流流流被测电流被测电流N1N1 匝数少匝数少匝数少匝数少 N2N2 匝数多匝数多匝数多匝数多 ARi1i2电磁磁铁1. 1. 概述概述概述概述 电电磁磁磁磁铁铁是利用通是利用通是利用通是利用通电电的的的的铁铁心心心心线线圈吸引圈吸引圈吸引圈吸引衔铁衔铁或或或或坚坚持某种机械零件、工件于固定位置的一种持某种机械零件、工件于固定位置的一种持某种机械零件、工件于固定位置的一种持某种机械零件、工件于固定位置的一种电电器。器。器。器。当当当当电电源断开源断开源断开源断开时电时电磁磁磁磁铁铁的磁性消逝，的磁性消逝，的磁性消逝，的磁性消逝，衔铁衔铁或其它零或其它零或其它零或其它零件即被件即被件即被件即被释释放。放。放。放。电电磁磁磁磁铁衔铁铁衔铁的的的的动动作可使其它机械安作可使其它机械安作可使其它机械安作可使其它机械安装装装装发发生生生生联动联动。 根据运用根据运用根据运用根据运用电电源源源源类类型分型分型分型分为为：直流直流直流直流电电磁磁磁磁铁铁：用直流：用直流：用直流：用直流电电源励磁；源励磁；源励磁；源励磁；交流交流交流交流电电磁磁磁磁铁铁：用交流：用交流：用交流：用交流电电源励磁。源励磁。源励磁。源励磁。2. 2. 根本构造根本构造根本构造根本构造 电电磁磁磁磁铁铁由由由由线线圈、圈、圈、圈、铁铁心及心及心及心及衔铁衔铁三部分三部分三部分三部分组组成，常成，常成，常成，常见见的的的的构造如下构造如下构造如下构造如下图图。铁心铁心铁心铁心衔铁衔铁衔铁衔铁衔铁衔铁衔铁衔铁 有有有有时时是机械零件是机械零件是机械零件是机械零件 、工件充任、工件充任、工件充任、工件充任衔铁衔铁F FF FF FF F线圈线圈线圈线圈线圈线圈线圈线圈衔铁衔铁衔铁衔铁铁心铁心铁心铁心线圈线圈线圈线圈铁心铁心铁心铁心3. 3. 电电磁磁磁磁铁铁吸力的吸力的吸力的吸力的计计算算算算 电电磁磁磁磁铁铁吸力的大小与气隙的截面吸力的大小与气隙的截面吸力的大小与气隙的截面吸力的大小与气隙的截面积积S0S0及气隙中的及气隙中的及气隙中的及气隙中的磁感磁感磁感磁感应强应强度度度度B0B0的平方成正比。根本公式如下：的平方成正比。根本公式如下：的平方成正比。根本公式如下：的平方成正比。根本公式如下：式中：式中：式中：式中： B0 B0 的的的的单单位是特位是特位是特位是特 斯拉斯拉斯拉斯拉 ； S0 S0 的的的的单单位是平方米；位是平方米；位是平方米；位是平方米； F F 的的的的单单位是牛位是牛位是牛位是牛 顿顿 N N。直流直流直流直流电电磁磁磁磁铁铁的吸力的吸力的吸力的吸力直流直流直流直流电电磁磁磁磁铁铁的吸力根据上述根本公式直接求取。的吸力根据上述根本公式直接求取。的吸力根据上述根本公式直接求取。的吸力根据上述根本公式直接求取。交流交流交流交流电电磁磁磁磁铁铁的吸力的吸力的吸力的吸力交流交流交流交流电电磁磁磁磁铁铁中磁中磁中磁中磁场场是交是交是交是交变变的，的，的，的，设设那么吸力瞬那么吸力瞬那么吸力瞬那么吸力瞬时值为时值为: :式中：式中：式中：式中：为为吸力的最大吸力的最大吸力的最大吸力的最大值值。吸力的波形吸力的波形吸力的波形吸力的波形: :吸力平均吸力平均吸力平均吸力平均值为值为: :t tF Fmmf fO (1) (1) 交流交流交流交流电电磁磁磁磁铁铁的吸力在零与最大的吸力在零与最大的吸力在零与最大的吸力在零与最大值值之之之之间间脉脉脉脉动动。衔铁衔铁以两倍以两倍以两倍以两倍电电源源源源频频率在率在率在率在颤颤抖，抖，抖，抖，引起噪音，同引起噪音，同引起噪音，同引起噪音，同时时触点容易触点容易触点容易触点容易损损坏。坏。坏。坏。为为了消除了消除了消除了消除这这种景象，在磁极的部分端面上套一个分种景象，在磁极的部分端面上套一个分种景象，在磁极的部分端面上套一个分种景象，在磁极的部分端面上套一个分磁磁磁磁环环或称短路或称短路或称短路或称短路环环，任，任，任，任务时务时，在分磁，在分磁，在分磁，在分磁环环中中中中产产生感生感生感生感应电应电流，其妨碍磁通的流，其妨碍磁通的流，其妨碍磁通的流，其妨碍磁通的变变化，在化，在化，在化，在磁极端面两部分中的磁通磁极端面两部分中的磁通磁极端面两部分中的磁通磁极端面两部分中的磁通 1 1 和和和和 2 2 之之之之间间产产生相位差，相生相位差，相生相位差，相生相位差，相应该应该两部分的吸力不同两部分的吸力不同两部分的吸力不同两部分的吸力不同时时为为零，零，零，零，实现实现消除振消除振消除振消除振动动和噪音，如下和噪音，如下和噪音，如下和噪音，如下图图；而；而；而；而直流直流直流直流电电磁磁磁磁铁铁吸力恒定不吸力恒定不吸力恒定不吸力恒定不变变；综综合上述：合上述：合上述：合上述： 1 1 2 2 (2) (2) 交流交流交流交流电电磁磁磁磁铁铁中中中中, ,为为了减少了减少了减少了减少铁损铁损，铁铁心由心由心由心由钢钢片叠成；片叠成；片叠成；片叠成；直流直流直流直流电电磁磁磁磁铁铁的磁通不的磁通不的磁通不的磁通不变变，无，无，无，无铁损铁损，铁铁心用整心用整心用整心用整块软钢块软钢制成；制成；制成；制成； (4) (4) 直流直流直流直流电电磁磁磁磁铁铁的励磁的励磁的励磁的励磁电电流流流流仅仅与与与与线线圈圈圈圈电电阻有关，阻有关，阻有关，阻有关，在吸合在吸合在吸合在吸合过过程中，励磁程中，励磁程中，励磁程中，励磁电电流不流不流不流不变变。 (3) (3) 在交流在交流在交流在交流电电磁磁磁磁铁铁中，中，中，中，线线圈圈圈圈电电流不流不流不流不仅仅与与与与线线圈圈圈圈电电阻阻阻阻有关，主要的有关，主要的有关，主要的有关，主要的还还与与与与线线圈感抗有关。在其吸合圈感抗有关。在其吸合圈感抗有关。在其吸合圈感抗有关。在其吸合过过程中，程中，程中，程中，随着磁路气隙的减小，随着磁路气隙的减小，随着磁路气隙的减小，随着磁路气隙的减小，线线圈感抗增大，圈感抗增大，圈感抗增大，圈感抗增大，电电流减小。流减小。流减小。流减小。假假假假设衔铁设衔铁被卡住，通被卡住，通被卡住，通被卡住，通电电后后后后衔铁衔铁吸合不上，吸合不上，吸合不上，吸合不上，线线圈感抗圈感抗圈感抗圈感抗不断很小，不断很小，不断很小，不断很小，电电流流流流较较大，将使大，将使大，将使大，将使线线圈圈圈圈严严重重重重发热发热甚至甚至甚至甚至烧毁烧毁；4. 4. 电电磁磁磁磁铁铁的运用的运用的运用的运用 电电磁磁磁磁铁铁在消在消在消在消费费中中中中获获得广泛运用。其主要运用原得广泛运用。其主要运用原得广泛运用。其主要运用原得广泛运用。其主要运用原理是：用理是：用理是：用理是：用电电磁磁磁磁铁衔铁铁衔铁的的的的动动作作作作带动带动其他机械安装运其他机械安装运其他机械安装运其他机械安装运动动，产产活力械活力械活力械活力械连动连动，实现实现控制要求。控制要求。控制要求。控制要求。运用运用运用运用实实例例例例 图图示示示示为为运用运用运用运用电电磁磁磁磁铁铁实现实现制制制制动动机床或起重机机床或起重机机床或起重机机床或起重机电动电动机机机机的根本构造，其中的根本构造，其中的根本构造，其中的根本构造，其中电动电动机和制机和制机和制机和制动轮动轮同同同同轴轴。原理如下：。原理如下：。原理如下：。原理如下：M3 抱闸抱闸抱闸抱闸制动轮制动轮制动轮制动轮弹弹弹弹簧簧簧簧电电电电磁磁磁磁铁铁铁铁通通通通电电电电磁磁磁磁铁铁动动作作作作拉开拉开拉开拉开弹弹簧簧簧簧抱抱抱抱闸闸提起提起提起提起松开松开松开松开制制制制动轮动轮 电电机机机机转动转动断断断断电电电电磁磁磁磁铁铁释释放放放放弹弹簧簧簧簧收收收收缩缩抱抱抱抱闸闸抱抱抱抱紧紧抱抱抱抱紧紧制制制制动轮动轮 电电机机机机制制制制动动启启启启动过动过程：程：程：程：制制制制动过动过程：程：程：程： 例例例例1: 1: 如如如如图图是一拍合式交流是一拍合式交流是一拍合式交流是一拍合式交流电电磁磁磁磁铁铁，其磁路尺寸，其磁路尺寸，其磁路尺寸，其磁路尺寸为为： c= 4 cm, l =7cmc= 4 cm, l =7cm。铁铁心由硅心由硅心由硅心由硅钢钢片叠成。片叠成。片叠成。片叠成。铁铁心和心和心和心和衔铁衔铁的截的截的截的截面都是正方形，每面都是正方形，每面都是正方形，每面都是正方形，每边长边长度度度度 a= 1 cm a= 1 cm。励磁。励磁。励磁。励磁线线圈圈圈圈电压为电压为交交交交流流流流 220V 220V。今要求。今要求。今要求。今要求衔铁衔铁在最大空气隙在最大空气隙在最大空气隙在最大空气隙 = 1 cm = 1 cm平均平均平均平均值值时须产时须产生吸力生吸力生吸力生吸力 50 N 50 N，试计试计算算算算线线圈匝数和此圈匝数和此圈匝数和此圈匝数和此时时的的的的电电流流流流值值。计计算算算算时时可忽略漏磁通，并以可忽略漏磁通，并以可忽略漏磁通，并以可忽略漏磁通，并以为铁为铁心和心和心和心和衔铁衔铁的磁阻的磁阻的磁阻的磁阻与空气隙相比可以不与空气隙相比可以不与空气隙相比可以不与空气隙相比可以不计计。 l lc ca aa a解解解解: :按知吸力求按知吸力求按知吸力求按知吸力求空气隙中和空气隙中和空气隙中和空气隙中和铁铁心中的可以心中的可以心中的可以心中的可以为为相等相等相等相等故有故有故有故有计计算算算算线线圈匝数圈匝数圈匝数圈匝数求初始励磁求初始励磁求初始励磁求初始励磁电电流流流流