電工技術(shù)與技能訓(xùn)練課件：磁路與變壓器

磁路與變壓器5.1磁場的基本物理量

5.2磁路

5.3鐵磁材料

5.4變壓器

5.5特殊變壓器『情境鏈接』

硬盤存儲器中的磁記錄技術(shù)

硬盤存儲器是利用磁記錄技術(shù)進行數(shù)據(jù)存儲的存儲器。讀/寫磁頭是硬盤中最昂貴的部件，也是硬盤技術(shù)中最重要和最關(guān)鍵的一環(huán)。

在計算機中，電脈沖信號被轉(zhuǎn)化為磁信號，讀/寫磁頭上的電磁鐵能把置于硬盤上的磁性金屬微粒吸到不同的位置，磁鐵的南北極分別對應(yīng)二進制數(shù)的1和

0，從而在硬盤上記錄數(shù)據(jù)。這個過程也是可逆的，硬盤上記錄的數(shù)據(jù)（磁信號）又可以被轉(zhuǎn)化成電脈沖信號，從而讀取數(shù)據(jù),如圖5-1所示。5.1磁場的基本物理量1.磁感應(yīng)強度B：用以表示某點磁場強弱的量。2.磁通Φ：磁感應(yīng)強度B與垂直于磁場方向的面積S的乘積為該面積的磁通Φ。3.磁導(dǎo)率μ：用來表示磁場中介質(zhì)導(dǎo)磁性能的物理量，決定于介質(zhì)對磁場的影響程度。4.磁場強度H：是描述磁場源強弱的物理量。5.2磁路圖5-2變壓器及電動機中的磁路磁路就是磁通（磁感線）經(jīng)過的閉合路徑。5.3鐵磁材料5.3.1

鐵磁物質(zhì)的磁化

自然界的物質(zhì)按導(dǎo)磁性能可以分為兩大類：一類為鐵磁材料，如鐵、鋼、鎳、鈷等，這類材料的導(dǎo)磁性能好；另一類為非鐵磁材料，如銅、鋁、紙、空氣等，此類材料的導(dǎo)磁性能差。圖5-3鐵磁材料的磁化5.3鐵磁材料圖5-4超導(dǎo)體的抗磁性實驗『情境鏈接』麥斯納效應(yīng)與磁懸浮列車超導(dǎo)體具有完全的抗磁性，若在臨界溫度以下把超導(dǎo)樣品放入磁場中，使其處于超導(dǎo)狀態(tài)，則在超導(dǎo)體表面會產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流在樣品內(nèi)部產(chǎn)生的磁場就會抵消原來的外磁場，使超導(dǎo)體內(nèi)部的磁場為零，這種當(dāng)金屬變成超導(dǎo)體時磁力線自動排出金屬體之外，而超導(dǎo)體內(nèi)的磁感應(yīng)強度為零的現(xiàn)象，稱為麥斯納效應(yīng)（Meissnereffect）。5.3鐵磁材料圖5-5磁懸浮列車5.3.2

磁化曲線

磁化曲線是鐵磁物質(zhì)在外磁場中被磁化時，其磁感應(yīng)強度B隨外磁場強度H的變化而變化的曲線，即為B?H曲線。5.3鐵磁材料1.起始磁化曲線圖5-6起始磁化曲線5.3鐵磁材料圖5-7磁滯回線2.磁滯回線5.3鐵磁材料

5.3.3鐵磁材料的分類鐵磁材料按其磁滯回線形狀及其在工程上的用途一般分為軟磁材料、硬磁材料、矩磁材料三類。圖5-8不同材料的磁滯回線5.3鐵磁材料圖5-9渦流5.3.4渦流與趨膚效應(yīng)

1.渦流5.4變壓器5.4.1變壓器的結(jié)構(gòu)

變壓器的結(jié)構(gòu)由于它的使用場合、工作要求及制造等原因而有所不同，結(jié)構(gòu)形式多種多樣，但其基本結(jié)構(gòu)都相類似，均由鐵心和繞在鐵心上的兩個或多個匝數(shù)不等的線圈（繞組）組成。圖5-12變壓器的結(jié)構(gòu)形式5.4變壓器1.鐵心

2.繞組

5.4.2變壓器的工作原理

在一次繞組上接入交流電壓u1時，便有電流i1通過，磁動勢i1N1產(chǎn)生的磁通絕大部分通過鐵心而閉合，從而在二次繞組中感應(yīng)出電動勢。圖5-13變壓器工作原理圖5.4變壓器1.電壓變換

2.電流變換

3.阻抗變換圖5-14變壓器的阻抗變換5.4變壓器

三相變壓器按照磁路的不同可分為兩種：一種是三相變壓器組，即由三臺相同容量的單相變壓器，按照一定的方式連接起來，如圖5?15所示；另一種是三相心式變壓器，它具有三個鐵心柱，把三相繞組分別套在三個鐵心柱上，如圖5?16所示。圖5-15三相變壓器組5.4.3三相變壓器5.4變壓器圖5-16三相心式變壓器5.4變壓器

由于三相變壓器在電流系統(tǒng)中的主要作用是傳輸電能，因而它的容量一般較大，為了改善散熱條件，大、中容量電力變壓器的鐵芯和繞組浸入盛滿變壓器油的封閉油箱中。而且為了使變壓器安全、可靠地運行，還設(shè)有儲油柜、安全氣道和氣體繼電器等附件。因此，三相電力變壓器的外形結(jié)構(gòu)有如圖5-17所示。圖5-17油浸式三相電力變壓器的外形結(jié)構(gòu)5.4變壓器5.5特殊變壓器5.5.1自耦變壓器：是一次繞組和二次繞組在同一個繞組上的變壓器。一、二次繞組沒有直接的電的聯(lián)系，而自耦變壓器一、二次繞組有直接的電的聯(lián)系，它的低壓繞組就是高壓繞組的一部分，如圖5-18所示。圖5-18自耦變壓器原理圖5.5特殊變壓器

自耦變壓器作為降壓變壓器使用時，從繞組中抽出一部分線匝作為二次繞組；當(dāng)作為升壓變壓器使用時，外施電壓只加在繞組的部分線匝上。圖5-19自耦變壓器外形與結(jié)構(gòu)示意圖5.5特殊變壓器5.5.2儀用互感器：是一種供測量、控制及保護電路用的一種特殊用途的變壓器。按用途分為電壓互感器和電流互感器兩種，它們的工作原理和變壓器相同。圖5-20電壓互感器工作原理圖5.5特殊變壓器1.電壓互感器：是用于測量交流高電壓的一個降壓變壓器，圖5-22是電壓互感器的工作原理圖。圖5-21各種電壓互感器5.5特殊變壓器圖5-22電流互感器原理圖2.電流互感器：是一種將大電流變換為小電流的變壓器，圖5-22是電流互感器的原理圖。5.5特殊變壓器圖5-23鉗形電流表在實際工作中，經(jīng)常使用的鉗形電流表，就是把電流互感器和電流表組裝在一起，如圖5-23所示