第3章磁路与变压器3.1 磁路的基本知识3.2交流铁心线圈电路3.3 单相变压器3.4特殊变压器
第3章 磁路与变压器 ◼ 3.1 磁路的基本知识 ◼ 3.2 交流铁心线圈电路 ◼ 3.3 单相变压器 ◼ 3.4特殊变压器
3.1磁路的基本知识电流产生磁场，磁场变化或运动文产生感应电动势。在大多数情况下，电气设备的磁场都是由电流来产生的，并且利用铁磁性材料将磁场集中在一定的范围内，形成磁路。3.1.1磁场的基本物理量磁场的特性可用下列几个基本物理量来表示1.磁感应强度B
3.1 磁路的基本知识 电流产生磁场，磁场变化或运动又产生感应电动势。在大 多数情况下，电气设备的磁场都是由电流来产生的，并且利用 铁磁性材料将磁场集中在一定的范围内，形成磁路。 3.1.1 磁场的基本物理量 磁场的特性可用下列几个基本物理量来表示。 1.磁感应强度B
磁感应强度B是描述空间某点磁场的强弱和方向的物理量，它是一个矢量。它的大小可用该点磁场作用于1m长，通有1A申流的导体上的作用力F来衡量（B=三）。磁感应强度B的方向可根据产生磁场的电流方向，用右手螺旋定则来确定。B的单位为特斯拉(T)。2.磁通中磁通Φ是描述磁场在某一范围内分布情况的物理量。穿过某一截面积S的磁力线的总数就是通过该截面积的磁通中。垂直穿过单位面积的磁力线数就反映此处的磁感应强度B的大小。所以磁感应强度B称为磁通密度
磁感应强度B是描述空间某点磁场的强弱和方向的物理量， 它是一个矢量。它的大小可用该点磁场作用于1m长，通有1A电 流的导体上的作用力F来衡量( )。磁感应强度B的方向可 根据产生磁场的电流方向，用右手螺旋定则来确定。B的单位为 特斯拉(T)。 Il F B = 2.磁通Ф 磁通Ф是描述磁场在某一范围内分布情况的物理量。穿过某 一截面积S的磁力线的总数就是通过该截面积的磁通Φ。垂直 穿过单位面积的磁力线数就反映此处的磁感应强度B的大小。 所以磁感应强度B又称为磁通密度
dΦB =或 Φ=BSs式中，磁通Φ中的单位是韦伯(Wb)，面积S的单位为米2(m2)。3.磁导率μ磁导率又称为导磁系数，是用来衡量物质导磁能力的物理量，用来表示磁场中介质导性能的强弱，其单位是亨利／米(H/m)
S B = 或 Φ=BS 式中 ，磁通Φ的单位是韦伯(Wb)，面积S的单位为米2(m2)。 3. 磁导率μ 磁导率又称为导磁系数，是用来衡量物质导磁能力的物 理量，用来表示磁场中介质导性能的强弱，其单位是亨利／ 米(H/m)
就导磁能力来说，大体可分为磁性材料和非磁性材料两大类。非磁性材料，如铜、铝、空气等，它们的导磁能力很差磁导率接近于真空的磁导率μ0(u0=4nX10-7H/m)，且为一常数。磁性材料，如铁、钴、镍及其合金，它们的导磁能力很强它们的磁导率可以是真空磁导率μ的数百、数千乃至数万倍，而且不是一个常数。各种材料的磁导率通常用真空磁导率μ0的倍数表示，称为相对磁导率ur，即uLruo
就导磁能力来说，大体可分为磁性材料和非磁性材料两大 类。非磁性材料，如铜、铝、空气等，它们的导磁能力很差， 磁导率接近于真空的磁导率μ0(μ0 =4л×10-7H/m)，且为一常 数。 磁性材料，如铁、钴、镍及其合金，它们的导磁能力很强， 它们的磁导率可以是真空磁导率μ0的数百、数千乃至数万倍， 而且不是一个常数。 各种材料的磁导率通常用真空磁导率μ0的倍数表示，称为相对 磁导率μr，即 0 r =
4.磁场强度H同一通电线圈内的磁场强弱（用磁感应强度B来表征），不仅与所同电流的大小有关，而且与线圈内磁场介质的导磁性能有关。在通电线圈中，H这个单位只与电流的大小有关，而与线圈中被磁化的物质，即与物质的磁导率μ无关。但通电线圈中的磁感应强度B的大小却与线圈中被磁化的物质的磁导率有关。H的大小由B与u的比值决定，即磁场强度为BH一u
4. 磁场强度H 同一通电线圈内的磁场强弱（用磁感应强度B来表征）， 不仅与所同电流的大小有关，而且与线圈内磁场介质的导磁性 能有关。 在通电线圈中，H这个单位只与电流的大小有关，而与线圈 中被磁化的物质，即与物质的磁导率μ无关。但通电线圈中的磁 感应强度B的大小却与线圈中被磁化的物质的磁导率μ有关。H 的大小由B与μ的比值决定，即磁场强度为 B H =
3.1.2磁路和磁路的基本定律由于铁心的磁导率比周围空气或其他非铁磁材料的磁导率大很多倍，所以磁力线几平全部都从铁心中通过而形成一闭合的路径．这种约束在铁心所限定的范围内的磁通路径，称为磁路。衔铁气隙漏磁通主磁通磁路的形成
3.1.2 磁路和磁路的基本定律 由于铁心的磁导率比周围空气或其他非铁磁材料的磁 导率大很多倍，所以磁力线几乎全部都从铁心中通过而形 成一闭合的路径．这种约束在铁心所限定的范围内的磁通 路径，称为磁路。 磁路的形成
当线圈中通过电流时，大部分磁通沿铁心、衔铁和工作气隙构成回路，这部分磁通称为主磁通。还有一小部分磁通，它们没有经过铁心、衔铁和工作气隙形成构成的回路，而是经空气自成回路，这部分磁通称为漏磁通。通过实验发现，励磁电流I越大，通电线圈产生的磁场就越强：线圈的匝数N越多，通电线圈产生的磁场也越强。把励磁线圈匝数N和励磁电流I的乘积称为磁通势F。F=NI
当线圈中通过电流时，大部分磁通沿铁心、衔铁和工作气 隙构成回路，这部分磁通称为主磁通。还有一小部分磁通，它 们没有经过铁心、衔铁和工作气隙形成构成的回路，而是经空 气自成回路，这部分磁通称为漏磁通。 通过实验发现，励磁电流I越大，通电线圈产生的磁场就 越强；线圈的匝数N越多，通电线圈产生的磁场也越强。把励 磁线圈匝数N和励磁电流I的乘积称为磁通势F 。 F = NI
当磁通势F一定时，磁通Φ与μ、S成正比，而与成反比，它们之间的运算关系是：FFLSΦ=11RmLS其中，Rm称为磁阻，是表示物质对磁通具有阻碍作用的物理量，其大小与磁路中磁性材料的材质及几何尺寸有关上式称为磁路欧姆定律
当磁通势F一定时，磁通Φ与μ、S成正比，而与l成反比。 它们之间的运算关系是： Rm F S l F l S = F = = 其中，Rm称为磁阻，是表示物质对磁通具有阻碍作用的物 理量，其大小与磁路中磁性材料的材质及几何尺寸有关。 上式称为磁路欧姆定律
下表列出磁路与电路对应的物理量及其关系式。磁路电路磁通电流I磁阻Rm=电阻R=6DuS电阻率p磁导率μ磁通势FIN电动势EFE电路欧姆定律=磁路欧姆定律ΦRmR
下表列出磁路与电路对应的物理量及其关系式