高頻變壓器應(yīng)用技術(shù)課件

高頻變壓器應(yīng)用技術(shù)第一章磁學(xué)基礎(chǔ)小結(jié)。磁路及氣隙變壓器基本模型電磁基本定律磁學(xué)基本物理量?jī)?nèi)容提要1.1磁的基本現(xiàn)象

自然界中有一類物質(zhì)，如鐵，鈷，鎳等，在一定情況下能相互吸引，這種性質(zhì)我們稱他們具有磁性，使他們具有磁性的過(guò)程稱為磁化，能夠被磁化或能被磁性物質(zhì)所吸引的物質(zhì)稱為磁介質(zhì)。

如果將兩個(gè)磁極靠近，磁極間會(huì)產(chǎn)生作用力。磁極之間的作用力是在磁極周圍空間傳遞的，磁極間存在的磁力作用的特殊物質(zhì)，我們稱之為磁場(chǎng)。1.2電流與磁場(chǎng)

一直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)的方向可以用“右手定則”來(lái)判斷：當(dāng)用右手抓住導(dǎo)體，拇指的指向是電流流動(dòng)方向時(shí)，其它手指的指向就是磁力線的方向。1.2電流與磁場(chǎng)磁場(chǎng)的增強(qiáng)：當(dāng)電流流過(guò)一個(gè)導(dǎo)線時(shí)，在其周圍建立起磁場(chǎng)，如果載有相同方向電流的導(dǎo)體離開(kāi)相當(dāng)大的距離，則產(chǎn)生的磁場(chǎng)沒(méi)有相互的影響。如果同意的兩個(gè)導(dǎo)體被放置的很靠近，則磁場(chǎng)將加強(qiáng)，其強(qiáng)度加倍。

1.3磁學(xué)的基本物理量一、磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度是表示磁場(chǎng)空間某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量。在磁場(chǎng)中一點(diǎn)放一段長(zhǎng)度為l電流強(qiáng)度為

I并與磁場(chǎng)方向垂直的導(dǎo)體，如導(dǎo)體所受電磁力為F

，則該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B的SI單位：特斯拉(T)B的CGS單位：高斯（Gs)電磁力F，電流I,和磁感應(yīng)強(qiáng)度B三者是正交關(guān)系，符合左手定則。1.3磁學(xué)的基本物理量三、磁導(dǎo)率電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，但電流在不同的介質(zhì)中產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度是不同的。為了表征這種特征，將不同的磁介質(zhì)用一個(gè)系數(shù)μ來(lái)考慮，μ稱為介質(zhì)的磁導(dǎo)率，表征物質(zhì)的導(dǎo)磁能力。在介質(zhì)中，μ越大，介質(zhì)中磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大。真空中的磁導(dǎo)率一般用μ0來(lái)表示。材料的磁導(dǎo)率相對(duì)于真空磁導(dǎo)率的比值稱為相對(duì)磁導(dǎo)率μr。工程上通常采用相對(duì)磁導(dǎo)率來(lái)描述鐵磁性材料的導(dǎo)磁能力。1.3磁學(xué)的基本物理量四、磁場(chǎng)強(qiáng)度外磁場(chǎng)通常是由電流產(chǎn)生的，為了反映外磁場(chǎng)和電流之間的關(guān)系，引入一個(gè)輔助矢量H即磁場(chǎng)強(qiáng)度。在任何介質(zhì)中，磁場(chǎng)中某點(diǎn)的B與該點(diǎn)的μ的比值定義為該點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度H，

注意：某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度大小，并不代表該點(diǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，代表磁場(chǎng)強(qiáng)弱的是磁感應(yīng)強(qiáng)度B，磁場(chǎng)強(qiáng)度H應(yīng)當(dāng)是外加的磁化強(qiáng)度。引入H主要是為了便于磁場(chǎng)的分析計(jì)算。1.3磁學(xué)的基本物理量五、鐵磁性物質(zhì)的磁化曲線初始磁化曲線

將完全無(wú)磁狀態(tài)的鐵磁物質(zhì)進(jìn)行磁化，磁場(chǎng)強(qiáng)度從零逐漸增加，測(cè)量鐵磁物質(zhì)的磁通密度，得到磁通密度和磁場(chǎng)強(qiáng)度之間的關(guān)系，并用B-H曲線表示，該曲線稱為磁化曲線。H=0，B=0開(kāi)始磁化的曲線，稱為初始磁化曲線。初始磁化曲線在原點(diǎn)的斜率，稱為初始磁導(dǎo)率。①②③HB，μO(píng)μB1.3磁學(xué)的基本物理量磁滯回線磁滯回線對(duì)應(yīng)的基本參數(shù)：（1）飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度：磁化曲線達(dá)到接近水平時(shí)，不再隨外磁場(chǎng)增大而明顯增大所對(duì)應(yīng)的B值。（2）剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br

：鐵磁物質(zhì)磁化后，在磁場(chǎng)強(qiáng)度下降到零時(shí)，鐵磁物質(zhì)中殘留的磁感應(yīng)強(qiáng)度。（3）矯頑磁力Hc如要消去剩磁，需將鐵磁性物質(zhì)反向磁化的磁場(chǎng)強(qiáng)度（Hc）B

HO1.3磁學(xué)的基本物理量3.磁滯損耗磁滯損耗：鐵磁性物質(zhì)在反復(fù)磁化過(guò)程中，消耗并轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏纳⒌哪芰俊?/p>

磁化磁芯一周期，單位體積磁芯損耗的能量正比于靜態(tài)磁滯回線包圍的面積。

每磁化一個(gè)周期，就要損耗與磁滯回線包圍面積成正比的能量，頻率越高，損耗越多；磁感應(yīng)擺幅越大，包圍面積越大，損耗也越大。

1.4電磁基本定律一、電磁感應(yīng)定律1.法拉第定律當(dāng)通過(guò)線圈的磁通發(fā)生變化時(shí)，在線圈兩端就要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小正比于磁通的變化率。對(duì)于1匝線圈，有：對(duì)于N匝線圈，有：對(duì)于N匝線圈，其總磁通ψ=Nφ

稱為磁鏈1.4電磁基本定律二、環(huán)路安培定律磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量H沿任何閉合路徑的線積分等于穿過(guò)此路徑所圍成的面的電流代數(shù)和。

以環(huán)形線圈為例：

由此可見(jiàn)：H只與電流大小、匝數(shù)和閉合路徑有關(guān)，而與材料無(wú)關(guān)。3.1變壓器基本模型一、簡(jiǎn)單變壓器

通過(guò)共同的磁通耦合的線圈，構(gòu)成了簡(jiǎn)單的變壓器。3.1變壓器基本模型二、變壓器的基本模型由于磁芯和線圈都不是理想的，存在許多寄生參數(shù)。（1）由于磁芯μ不是無(wú)限大，存在一定電感量，即激磁電感。（2）初、次級(jí)線圈不是完全耦合，存在漏感抗（3）初次級(jí)線圈具有電阻。4.1磁路一、磁路的基本概念

凡是磁通經(jīng)過(guò)的閉合路徑均稱為磁路。二、磁路的歐姆定律

磁路的計(jì)算滿足基爾霍夫基本定律。

根據(jù)基爾霍夫第一定律，（高斯定理）磁路中任意節(jié)點(diǎn)的磁路之和和等于零。

基爾霍夫第二定律，（磁路的歐姆定律）沿某一

方向的任意閉合回路的磁勢(shì)的代數(shù)和等于磁壓降的代數(shù)和。

4.2磁芯磁場(chǎng)和磁路一、無(wú)氣隙磁芯磁場(chǎng)如果電路中兩點(diǎn)之間有電位差，就可能在兩點(diǎn)之間產(chǎn)生電流；在磁路中兩點(diǎn)之間有磁位差，在兩點(diǎn)之間就可能產(chǎn)生磁通。等截面均勻繞線環(huán)形磁芯磁位分布圖和等效磁路4.2磁芯磁場(chǎng)和磁路二、有氣隙磁芯磁場(chǎng)當(dāng)磁芯有氣隙時(shí)，整個(gè)路徑的磁阻幾乎將全部在空氣隙中，因?yàn)榭諝庀兜拇抛杪时却判圆牧系拇抛杪蚀蟮枚唷Ｔ趯?shí)用場(chǎng)合，我們都是通過(guò)控制空氣隙的大小來(lái)控制磁阻的。在磁動(dòng)勢(shì)一定的情況下，氣隙可以控制磁通密度。4.2磁芯磁場(chǎng)和磁路四、邊緣磁通在大多數(shù)情況下，氣隙相對(duì)端面尺寸較大，磁通不僅經(jīng)過(guò)磁芯的端面，而且還通過(guò)氣隙的邊緣、尖角、氣隙附近的磁芯側(cè)表面，這些磁通通常稱為邊緣磁通。1，如果靠在氣隙上或緊靠氣隙的是鐵磁材料，則

它使得磁場(chǎng)導(dǎo)通，這被稱為“氣隙短路”2，如果材料是金屬，但不是鐵磁性