磁滯損耗渦流損耗

會計(jì)學(xué)1磁滯損耗渦流損耗項(xiàng)目6磁路與變壓器2第1頁/共58頁任務(wù)一磁路與鐵磁材料的認(rèn)識3第2頁/共58頁任務(wù)一

磁路與鐵磁材料的認(rèn)識1.磁感應(yīng)強(qiáng)度一、磁路的基本物理量磁感應(yīng)強(qiáng)度是用來描述磁場內(nèi)某點(diǎn)磁場強(qiáng)弱和方向的物理量。磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與產(chǎn)生磁場的電流方向之間滿足右手螺旋定則。4第3頁/共58頁可用垂直于磁場的通電導(dǎo)體所受的力的大小來衡量特斯拉（簡稱特T）B在電磁單位制中用高斯（Gs），1T=104Gs。磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小單位：5磁場中通電導(dǎo)體的長度，單位米（m）導(dǎo)體中流過的電流，單位安（A）導(dǎo)體所受的磁場力的大小，單位牛（N）第4頁/共58頁在均勻磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于B的某一截面積S的乘積，稱為通過該截面的磁通φ（也稱為磁通量），即韋伯(Wb)在電磁單位制中用麥克斯韋(Mx)，1Wb=108Mx。2.磁通

磁感應(yīng)強(qiáng)度B在數(shù)值上可以看成為與磁場方向相垂直的單位面積所通過的磁通，故又稱磁通密度，簡稱磁密。單位：6第5頁/共58頁表征磁場的另一個(gè)矢量物理量，它表示勵(lì)磁電流I在空間產(chǎn)生的磁化力。3.磁場強(qiáng)度安培/米（A/m)單位：7第6頁/共58頁磁導(dǎo)率μ是表示介質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量。真空的磁導(dǎo)率為μ0=4л×10-7H/m，是個(gè)常數(shù)?？諝獾拇艑?dǎo)率與之接近。對非磁性材料，如銅、鋁、紙張、空氣等，其μr<1或μr≈1；而磁性材料，μr>>1。4.磁導(dǎo)率單位：磁介質(zhì)中磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度之比稱磁導(dǎo)率或絕對磁導(dǎo)率。相對磁導(dǎo)率任意一種物質(zhì)的磁導(dǎo)率μ和真空的磁導(dǎo)率μ0的比值，稱為該物質(zhì)的相對磁導(dǎo)率μr，即亨/米(H/m)8第7頁/共58頁常用磁性材料的磁導(dǎo)率材料名稱鑄鐵硅鋼片鎳鋅鐵氧體錳鋅鐵氧體坡莫合金相對磁導(dǎo)率μr200～4007000～1000010～1000300～50002×104～2×1059第8頁/共58頁磁性材料主要是指鋼、鐵、鎳、鈷及其合金等材料，是制造電機(jī)、變壓器和各種電器元件鐵心的主要材料。從工程應(yīng)用觀點(diǎn)，磁性材料的磁性能可用磁化曲線及其磁飽和性、高導(dǎo)磁性、磁滯回線及其磁滯性來表征。任務(wù)一

磁路與鐵磁材料的認(rèn)識1.高導(dǎo)磁性二、鐵磁材料性能磁性材料的磁導(dǎo)率很高，具有被強(qiáng)烈磁化（呈現(xiàn)磁性）的特性。10第9頁/共58頁磁化曲線2.磁飽和性當(dāng)鐵心線圈的勵(lì)磁電流I從零增大時(shí)，磁性材料被磁化力磁化產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度B，B值隨磁場強(qiáng)度H(由電流I引起)值變化曲線稱為磁性材料的B—H磁化曲線。磁性物質(zhì)磁場不隨外磁場的增強(qiáng)而增強(qiáng)，稱磁感應(yīng)強(qiáng)度B達(dá)飽和值。11第10頁/共58頁磁滯回線3.磁滯性當(dāng)鐵心線圈中通有交變電流時(shí)，鐵心就受到交變磁化，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨磁場強(qiáng)度H的變化。當(dāng)H回到零值時(shí)，B還未回到零值。這種磁感應(yīng)強(qiáng)度H滯后于磁場強(qiáng)度B變化的性質(zhì)，稱為磁性材料的磁滯性！表示B和H變化關(guān)系的閉合曲線稱為磁滯回線！-HcHB0BrHc12第11頁/共58頁磁滯回線3.磁滯性-HcHB0BrHc在鐵心反復(fù)交變磁化的情況下，當(dāng)H=0（即勵(lì)磁電流i=0）時(shí)，鐵心中保留的磁感應(yīng)強(qiáng)度，稱為剩磁感應(yīng)強(qiáng)度Br。欲使剩磁消失，必須改變勵(lì)磁電流方向，以得到反向的磁場強(qiáng)度。使B=0的H值，稱為矯頑磁力Hc。13第12頁/共58頁

根據(jù)磁性材料的磁滯回線，可將磁性材料分為三種類型：磁滯回線較窄，矯頑磁力較小，磁滯損耗較小。任務(wù)一

磁路與鐵磁材料的認(rèn)識1.軟磁材料三、磁性物質(zhì)的分類常用的材料有鑄鐵、硅鋼、坡莫合金和軟磁鐵氧體等。一般用來制造電機(jī)、變壓器及電器等的鐵心等。14第13頁/共58頁磁滯回線較寬，矯頑磁力較大，磁滯損耗較大。任務(wù)一

磁路與鐵磁材料的認(rèn)識2.硬磁材料三、磁性物質(zhì)的分類常用的有碳鋼及鐵鎳鋁鈷合金等。一般用來制造永久磁鐵。15第14頁/共58頁磁滯回線接近矩形，剩磁大，矯頑磁力小，穩(wěn)定性良好。矩磁材料去掉外磁場后，與飽和磁化時(shí)方向相同的剩磁能穩(wěn)定地保持下去，所以具有記憶性。3.矩磁材料任務(wù)一

磁路與鐵磁材料的認(rèn)識三、磁性物質(zhì)的分類在數(shù)字信息存儲系統(tǒng)中，用作記憶元件和邏輯元件。常用的有：鎂錳鐵氧體及1J51型鐵鎳合金等。16第15頁/共58頁任務(wù)一

磁路與鐵磁材料的認(rèn)識1.磁滯損耗四、磁滯損耗和渦流損耗鐵磁材料在交變磁場的作用下而反復(fù)磁化過程中，磁疇之間不停地互相摩擦，消耗能量，因此引起損耗。這種損耗稱為磁滯損耗。無外磁場情況有外磁場情況磁疇17第16頁/共58頁渦流損耗轉(zhuǎn)化為熱能，引起鐵心發(fā)熱。2.渦流損耗由渦流所產(chǎn)生的功率損耗。交變磁通在鐵心內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流，稱為渦流。渦流在垂直于磁通的平面內(nèi)環(huán)流。渦流18第17頁/共58頁任務(wù)一

磁路與鐵磁材料的認(rèn)識1.安培環(huán)路定律（全電流定律）五、磁路定律在磁路中，磁場強(qiáng)度沿任一閉合路徑

的線積分等于此閉合路徑所包圍的電流的代數(shù)和。若閉合回路上各點(diǎn)的磁場強(qiáng)度相等且其方向與閉合回路的切線方向一致。則F＝NI稱為磁動勢單位：安培（A）N為線圈的匝數(shù)，l為磁路的平均長度。19第18頁/共58頁磁路歐姆定律2.磁路歐姆定律設(shè)一段磁路長為l，磁路面積為S的環(huán)形線圈，磁力線均勻分布于橫截面上，這時(shí)B、H與

之間的關(guān)系為根據(jù)安培環(huán)路定律得磁路的歐姆定律得：式中：Rm稱為磁阻，是反映磁路對磁通Φ阻礙作用的物理量；

F稱為磁動勢，單位是安·匝，磁通Φ就是由F產(chǎn)生的。20第19頁/共58頁2.磁路歐姆定律空氣隙的磁導(dǎo)率

很小，而且是常數(shù)，所以空氣隙中的磁阻很大，且磁阻是線性的。鐵磁材料的磁導(dǎo)率不是常數(shù)，它隨勵(lì)磁電流而變，所以鐵磁材料的磁阻是非線性的，但磁阻很?。ê芏嗲闆r可以忽略）。21第20頁/共58頁任務(wù)一

磁路與鐵磁材料的認(rèn)識六、交流鐵心線圈線圈又叫繞組，是由導(dǎo)線纏繞而成，纏繞一圈稱為一匝。線圈的匝與匝之間彼此絕緣。線圈變壓器、交流電動機(jī)及各種交流電器的鐵芯線圈都通入交流電來勵(lì)磁。由硅鋼片疊壓制成的鐵心磁路。22第21頁/共58頁六、交流鐵心線圈iuφ在交流系統(tǒng)中，電壓和磁通的波形非常接近于時(shí)間的正弦函數(shù)。式中：

Φm——為鐵心磁通的幅值；

Bm——為磁密的幅值；

=2f——為角頻率

，f為電源頻率。假設(shè)線圈的橫截面積為S

，鐵心磁通

Φ正弦變化。23第22頁/共58頁六、交流鐵心線圈iuφ在

匝繞組中感應(yīng)的電勢為大多數(shù)情況下，線圈的電阻很小，漏磁通

較小，可以忽略不計(jì)，則：e電壓的有效值：24第23頁/共58頁六、交流鐵心線圈iuφ即當(dāng)鐵芯線圈上加以正弦交流電壓時(shí)，鐵芯線圈中的磁通也是按正弦規(guī)律變化。在相位上，電壓超前于磁通90°，在數(shù)值上，端電壓有效值為e25第24頁/共58頁任務(wù)二

變壓器26第25頁/共58頁27主要功能電壓變換電流變換阻抗變換隔離穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）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開關(guān)變壓器電爐變壓器任務(wù)二

變壓器第26頁/共58頁28電源變壓器環(huán)形變壓器控制變壓器整流變壓器任務(wù)二

變壓器第27頁/共58頁29三相干式變壓器接觸式調(diào)壓器第28頁/共58頁30連接發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的升壓變壓器連接發(fā)電機(jī)的封閉母線與電網(wǎng)相連的高壓出線端第29頁/共58頁任務(wù)二

變壓器一、變壓器的基本結(jié)構(gòu)盡管變壓器的種類很多，而且用途、電壓等級和容量又各不相同，但其基本結(jié)構(gòu)是相同的。變壓器主要是由兩個(gè)或兩個(gè)以上繞組（線圈）繞在一個(gè)公共鐵心柱上，鐵心和繞組組合成變壓器的主體。31第30頁/共58頁一、變壓器的基本結(jié)構(gòu)鐵心構(gòu)成變壓器的磁路。鐵芯一般是由導(dǎo)磁性能較好的硅鋼片疊制而成，硅鋼片的表面涂有絕緣漆，為了減少渦流損耗，一般由0.35—0.55mm的表面絕緣的硅鋼片交錯(cuò)疊壓而成。任務(wù)二

變壓器+–+–一次繞組(原邊線圈)接電源閉合鐵心二次繞組(副邊線圈)接負(fù)載1.鐵心32第31頁/共58頁2.繞組即變壓器線圈，是變壓器的電路，用絕緣導(dǎo)線繞制而成。一、變壓器的基本結(jié)構(gòu)任務(wù)二

變壓器+–+–一次繞組(原邊線圈)接電源閉合鐵心二次繞組(副邊線圈)接負(fù)載33第32頁/共58頁3.其它外殼、油箱、儲油柜、防爆管、瓦斯報(bào)警器、高壓絕緣管套以及繼電保護(hù)裝置34第33頁/共58頁（a）心式

（b）殼式基本結(jié)構(gòu)形式35第34頁/共58頁符號36第35頁/共58頁二、變壓器的工作原理+–交流電源+–負(fù)載i1

+–+–N1N21.電壓變換作用37第36頁/共58頁+–交流電源+–負(fù)載+–+–N1N2k為變比(匝數(shù)比)改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。結(jié)論若k>1，降壓變壓器；而k<1，升壓變壓器。

二、變壓器的工作原理1.電壓變換作用38第37頁/共58頁有一臺電壓為220/36V的降壓變壓器，若變壓器的一次側(cè)繞組，N1=1100匝，試確定二次側(cè)繞組匝數(shù)應(yīng)是多少？由公式得例1:解39第38頁/共58頁+–交流電源+–負(fù)載+–+–N1N2二、變壓器的工作原理2.電流變換作用對于理想變壓器，忽略內(nèi)部損耗，一次側(cè)的容量與二次側(cè)的相等一次、二次側(cè)電流與匝數(shù)成反比。結(jié)論40第39頁/共58頁有一臺電壓為220/12V的降壓變壓器，當(dāng)二次側(cè)接12V、24W的純電阻負(fù)載時(shí)，求變壓器一次側(cè)、二次側(cè)的電流各為多少？二次側(cè)電流變比一次側(cè)電流例2:解41第40頁/共58頁+–交流電源+–負(fù)載+–+–N1N2二、變壓器的工作原理3.阻抗變換作用

變壓器一次側(cè)輸入阻抗為實(shí)際二次側(cè)負(fù)載阻抗的k2倍結(jié)論ZL負(fù)載側(cè)阻抗：從電源端把整個(gè)變壓器看成負(fù)載，則負(fù)載阻抗：42第41頁/共58頁有一電壓比為220/36V的降壓變壓器，如果次級接上10

的電阻，求變壓器初級的輸入阻抗。變比輸入阻抗例3:解43第42頁/共58頁任務(wù)二

變壓器三、實(shí)際變壓器的外特性與效率當(dāng)一次側(cè)電壓U1和負(fù)載功率因數(shù)cos保持不變時(shí)，二次側(cè)輸出電壓U2和輸出電流I2的關(guān)系U2=f(I2)，稱為變壓器的外特性。cos>1（感性）U2I2U20I2Ncos

=1（阻性）Ocos<1（容性）外特性調(diào)整率表示副繞組輸出電壓U2隨著輸出電流I2的增加而下降的程度44第43頁/共58頁任務(wù)二

變壓器三、實(shí)際變壓器的外特性與效率在額定功率時(shí)，變壓器的輸出功率P2和輸入功率P1的比值，叫做變壓器的效率。效率效率一般95%,負(fù)載為額定負(fù)載的(50~75)%時(shí),最大。45第44頁/共58頁變壓器的損耗：銅損(PCu)：繞組導(dǎo)線電阻的損耗。與負(fù)載大?。ㄕ扔陔娏髌椒剑┯嘘P(guān)。

鐵損(PFe)：磁滯損耗：渦流損耗46第45頁/共58頁四、變壓器同名端判斷任務(wù)二

變壓器當(dāng)電流從兩個(gè)線圈的某一對端子流入時(shí)，若兩線圈中產(chǎn)生的磁通是相互增強(qiáng)的，則這對端子就稱為同名端。同名端??121’2’?121’2’用“?”、“*”、“△”表示。增加

同極性端和繞組的繞向有關(guān)。?47第46頁/共58頁同名端也可定義為，當(dāng)一個(gè)變大的電流從第一個(gè)線圈的一端子流入時(shí)，在另一個(gè)線圈中的會感應(yīng)電動勢，則感應(yīng)電勢高的一端為第一個(gè)線圈電流流入端的同名端。??121’2’+–同名端判斷48第47頁/共58頁實(shí)驗(yàn)方法測同名端21US＋S－2'1'U20U1－＋VR49第48頁/共58頁測試注意點(diǎn)：（1）若變壓器的高壓繞組（即匝數(shù)較多的繞組）接電池，電表應(yīng)選用最小量程，使指針擺動幅度較大，以利于觀察；若變壓器的低壓繞組（即匝數(shù)較少的繞組）接電池，電壓表應(yīng)選用較大量程，以免損壞電表。（2）接通電源瞬間，指針會向某一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)，但斷開電源時(shí)，由于自感作用，指針將向相反方向倒轉(zhuǎn)。如果接通和斷開電源的間隔時(shí)間太短，很可能只看到斷開時(shí)指針的偏轉(zhuǎn)方向，而把測量結(jié)果搞錯(cuò)。所以接通電源后要等幾秒鐘后再斷開電源，也可以多測幾次，以保證測量的準(zhǔn)確。50第49頁/共58頁任務(wù)一

磁路與鐵磁材料的認(rèn)識1.自耦變壓器五、特殊變壓器原、副繞組共用同一個(gè)繞組的變壓器稱為自耦變壓器。＋－N2N1u2u1＋－ZL51第50頁/共58頁1.自耦變壓器五、特殊變壓器＋－N2N1u2u1＋－ZL使用時(shí)，改變滑動端的位置，便可得到不同的輸出電壓。實(shí)驗(yàn)室中用的調(diào)壓器就是根據(jù)此原理制作的。52第51頁/共58頁2.儀用互感器